JP2004205769A - Light guide and liquid crystal display device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light guide which warps only slightly and with which contrast of a displayed picture and so on are heightened. <P>SOLUTION: In the light guide 12 comprising a frontlight light guide plate 14 having a polarizing plate 16 attached thereto and used for a reflective liquid crystal display device 10, because the light guide plate 14 and an optical retardation plate 34 forming the polarizing plate 16 are made of an identical material, the two have equal expansion coefficients based on humidity and temperature. Consequently the warpage of the light guide body 12 due to differences in the expansion coefficients between the light guide plate 14 and the optical retardation plate 34 is suppressed. Besides, a difference between a refractive index of the light guide plate 14 and that of an adhesive layer 28a to adhere the polarizing plate 16 to the light guide plate 14 is a tiny 0.04, and consequently reflection of light 24b, 26c at an interface between the light guide plate 14 and the adhesive layer 28a is suppressed. Thereby the contrast of the displayed picture and so on is heightened. Because the warpage is slight, a touch panel to be stuck to a frame surface on the light guide plate side is made to be not released from the surface. Because the contrast of the displayed picture and so on is heightened, display quality is improved. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【００１３】
次に、図６に示す導光体５ｂでは、表２に示すように、導光板（ＰＣ）３の屈折率ｎ（＝１．５８）と、ａ層の接着剤層（ＰＭＭＡ系）９ａの屈折率ｎ（＝１．４９）との差が０．０９であり、よって、反射率が０．０８５９％である。反射率Ｒ（％）は、下記の式によって求められる。したがって、図４に示す導光板３の出射面３ｂ（界面）で光７ｂ，８ｃの反射が生じるので、図５の導光体５ａと比較してコントラストの評価が低い。なお、屈折率ｎの差が０．０６を超えると、反射光７ｂ，８ｃによってコントラストが低くなり、表示品位的に問題がある。
【００１４】
【数１】

【００１５】
ただし、表２に示すように、導光板（ＰＣ）３の吸水率（０．２％）と、ｈ層、ｊ層の各位相差板（ノルボルネン系樹脂）９ｂの吸水率（０．２％）とが一致しているので、湿度変化に基づく両者の膨張率が一致する。したがって、両者の膨張率に基づいてこの導光体５ｂに反りが生じることがないので、プリズム面３ａ側のフレームに貼り合わされるたとえばタッチパネルが剥離することがない。しかし、総合評価としてこの導光体５ｂではコントラストに問題がある。
【００１６】
なお、導光体５ａ，５ｂに反りが発生する要因として、偏光板９に設けられている位相差板９ｂ以外の他の層の膨張、収縮についても考えられるが、これらの他の層は、位相差板９ｂと比較して柔軟性が大きいので、導光板３の反りに対する影響が小さく無視できる。
【００１７】
【表２】

【００１８】
それゆえに、この発明の主たる目的は、反りが少なく、表示される画像等のコントラストを高くすることができる、導光体を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、反射型液晶表示装置に使用されるフロントライト導光板に偏光板が貼り付けられている導光体において、フロントライト導光板の材料と、偏光板を形成するものとして貼り合わされている位相差板の材料とを同一とした、導光体である。
【００２０】
第２の発明は、光源と、フロントライト導光板に偏光板が貼り付けられる導光体と、液晶表示パネルと、少なくとも光源と導光体とを収納するフレームと、フレームの上部に貼り付けられるタッチパネルとを備え、フロントライト導光板の材料と、偏光板を形成するものとして貼り合わされている位相差板の材料とを同一とした、液晶表示装置である。
【００２１】
【作用】
この発明によると、フロントライト導光板と、偏光板を形成するものとして貼り合わされている位相差板とを同一の材料としているので、両者のたとえば湿度や温度に基づく膨張率が等しい。よって、導光板と位相差板との膨張率の差に基づいて起こる導光体の反りを抑えることができる。
【００２２】
また、導光板の屈折率と、偏光板の導光板に貼り付けられる面に配置されている接着剤の屈折率との差を０〜０．０５と小さくした場合は、導光板とその接着剤との界面での光の反射を抑えることができる。このように、光の反射を抑えた場合は、反射光が観察者の目に届くことを抑えることができる。
【００２３】
そして、偏光板の接着面に配置されている接着剤によって、導光板と偏光板とを互いに強力に接着させるためには、導光板のぬれ性を向上させるとよい。したがって、導光板にぬれ性を向上させる表面処理を施すことによって、導光板と偏光板とを互いに強力に接着させることができる。
【００２４】
【発明の効果】
この発明によれば、導光板および位相差板の材料を同一とすることによって、両者の膨張率の差に基づいて起こる導光体の反りを抑えることができる。したがって、導光板側のフレームの表面（フレームの上部表面）に貼り付けられるたとえばタッチパネルがその表面から剥離することを抑えることができる。
【００２５】
また、導光板および位相差板の材料を同一とすることによって、偏光板を導光板に接着するための接着剤として、位相差板を偏光板内に貼り付けるための接着剤と同一の材料のものを使用できる。このように、同一の接着剤を使用すると、導光板と、この導光板に偏光板を接着するための接着剤との界面における光の反射を抑えることができる。したがってこのようにすると、反りが少なく、表示される画像等のコントラストを高くできる導光体を提供できる。
【００２６】
なお、導光板と接着剤との界面における光の反射を抑えることができるのは、位相差板を偏光板内に貼り付けるための接着剤として、この接着剤と位相差板との界面での光の反射を抑制できるものが使用されており、この接着剤を導光板と偏光板との接着剤として使用しているからである。
【００２７】
【実施例】
この発明に係る導光体を反射型液晶表示装置に適用した一実施例を図１（Ａ）および図１（Ｂ）を参照して説明する。この反射型液晶表示装置１０は、たとえば携帯電話機の表示部に適用されるものであり、図１（Ａ）に模式的に示す導光体１２を備えている。この導光体１２は、フロントライト導光板（以下、単に「導光板」と言うこともある。）１４を有し、この導光板１４の下面（出射面）１４ａに偏光板１６が貼り付けられている。そして、この導光板１４の側面（入光面）１４ｂに対向させて光源１８が配置されている。また、導光体１２の下方には、液晶表示パネル２０が配置されており、この液晶表示パネル２０の下面には反射板２２が配置されている。
【００２８】
光源１８は、たとえばＬＥＤ（発光ダイオード）を使用する点光源であるが、ＬＥＤに代えて蛍光灯を使用してもよいし、点光源に代えて線光源としてもよい。
【００２９】
導光板１４は、たとえばシクロオレフィン系熱可塑性樹脂（たとえば、日本ゼオン株式会社製ゼオノア：１４３０Ｒ１グレード）を射出成型して形成したものである。そして、その上面には、多数のプリズムが形成されたプリズム面１４ｃを有しており、このプリズム面１４ｃで入光面１４ｂから入射する光を反射して液晶表示パネル２０に向かわせることができるように形成されている。
【００３０】
偏光板１６は、光源１８からの光２４や、外光２６の中から所定の方向に振動する光を通して液晶表示パネル２０に入射させるものである。偏光板１６は、図１（Ｂ）に模式的に示すように、１０の各層ａ〜ｊからなっている。１０の各層ａ〜ｊは、導光板１４の側から順に、接着剤層２８ａ，ＴＡＣフィルム層３０，接着剤層２８ｂ，ＰＶＡ層３２，接着剤層２８ｃ，ＴＡＣフィルム層３０，接着剤層２８ｄ，位相差板（位相板）３４，接着剤層２８ｅ，および位相差板（位相板）３４が積層されており、それぞれが接着剤層２８ｂ等によって貼り合わされている。接着剤層２８ａは、偏光板１６を導光板１４に接着している。各接着剤層２８ａ〜２８ｅはＰＭＭＡを主成分とするものであり、各ＴＡＣフィルム層３０の材料はトリアセチルセルロースである。そして、ＰＶＡ層３２の材料は、ポリビニールアルコールである。また、各位相差板３４の材料は、導光板１４と同一のオレフィン系熱可塑性樹脂（ポリオレフィン系熱可塑性樹脂）である。
【００３１】
表３は、導光板１４および偏光板１６の各層の屈折率ｎ、導光板１４とａ層の接着剤層２８ａとの屈折率の差、その界面での反射率（％）、ならびに導光板１４および各位相差板３４の吸水率（重量％）を示している。そして、屈折率ｎの差、および吸水率の各評価、ならびにそれらの総合評価を示している。
【００３２】
【表３】

【００３３】
図１（Ａ）に示す反射型液晶表示装置１０によると、光源１８から導光板１４に入射する光２４は、たとえば破線で示すように、導光板１４の上面に形成されているプリズム面１４ｃで反射して、偏光板１６を通って液晶表示パネル２０に入射する。液晶表示パネル２０に入射した光は、液晶表示パネル２０の下面に配置されている反射板２２で反射されて、再度液晶表示パネル２０，偏光板１６および導光板１４を通り、導光板１４のプリズム面１４ｃから出射して観察者の目に届く。この観察者に届く光は、画像等を表示する表示光２４ａである。
【００３４】
次に、図１（Ｂ）に示す導光体１２では、表３に示すように、導光板（オレフィン系熱可塑性樹脂）１４の屈折率ｎ（＝１．５３）と、偏光板１６の導光板１４に貼り付けられる面に配置されているａ層の接着剤層（ＰＭＭＡ系）２８ａの屈折率ｎ（＝１．４９）との差が０．０４であり、よって、反射率Ｒが０．０１７５（％）である。このように、両者の屈折率ｎの差を０〜０．０５の間の値に収めると、図１（Ａ）に示す導光板１４の出射面（界面）１４ａにおける光２４ｂ，２６ｃの反射を抑えることができる。そして、液晶表示パネル２０の表面での反射光２４ｃ，２６ｄは、偏光板１６によって吸収等されて観察者に向かわないようにすることができる。同様に、図には示さないが、偏光板１６と空気との界面１６ａでの反射光も、偏光板１６によって吸収等されて観察者には向かわない。これによって、この液晶表示装置１０によって表示される画像等のコントラストの評価は優れている。
【００３５】
なお、導光板１４の材料として、オレフィン系熱可塑性樹脂を使用した場合の屈折率の差（０．０４）は、ＰＣを使用した場合の屈折率の差（０．０９）よりも小さいので、ＰＣを使用した場合よりも画像等のコントラストが高くなり、表示品位を向上させることができる。
【００３６】
そして、表３に示すように、導光板（オレフィン系熱可塑性樹脂）１４、および、ｈ層、ｊ層の各位相差板（オレフィン系熱可塑性樹脂）３４の材料を同一としてあるので、それぞれの吸水率（０．００２％）が一致している。よって、湿度変化や温度変化に基づく両者の膨張率が一致する。したがって、両者の膨張率に基づいてこの導光体１２に反りが生じることがない。よって、導光板１４のプリズム面１４ｃ側のフレーム（図示せず）に貼り合わされるたとえばタッチパネル（図示なし）が、発明が解決しようとする課題で説明したようにして剥離することがない。導光板１４のプリズム面１４ｃ側のフレームは、フレームの上部になる。また、導光体１２の反りを抑えることができるので、導光板１４と偏光板１６との接着、および偏光板１６の各層どうしの接着が剥がれることがない。
【００３７】
このように、この導光体１２によると、液晶表示装置１０に表示される画像等のコントラストは高くなり、表示品位を向上させることができる。さらに、導光板１４と偏光板１６との接着、および偏光板１６の各層どうしの接着が剥がれることがない。よって、この導光体１２の総合評価は優れている。
【００３８】
なお、導光体１２に反りが発生する要因として、偏光板１６に設けられている位相差板３４以外の他のＴＡＣフィルム層３０等の膨張、収縮についても考えられるが、これらの他の層は、位相差板３４と比較して柔軟性が大きいので、導光板１４の反りに対する影響が小さく無視できる。
【００３９】
また、導光板１４および位相差板３４の材料として採用したオレフィン系熱可塑性樹脂は、吸水率が０．００２％であり、吸水量が極めて少ないので、導光板１４と偏光板１６とを互いに接着する際に、導光板１４および偏光板１６の吸水状態を管理する必要がなく、生産性に優れている。
【００４０】
これに対して、表１および図５に示す従来の導光体１では、導光板３および位相差板９ｂの吸水率が相違しているので、導光板３と偏光板９とを互いに接着する際に、導光板３および偏光板９の吸水状態を管理する必要があり、生産性を低下させる要因となっている。
【００４１】
ただし、この実施例のオレフィン系熱可塑性樹脂（ゼオノア）で形成された導光板１４は、その表面がほとんど吸水せずぬれ性が低いので、導光板１４の出射面（表面）１４ａと、図１（Ｂ）に示すａ層である接着剤層２８ａとの密着性が著しく低い（導光板１４の出射面１４ａが偏光板１６のａ層の接着剤層２８ａをはじいてしまう。）。そのため、導光板１４の表面に何の処理も施さずに偏光板１６を接着しようとすると、偏光板１６が接着されずに、導光板１４の表面から剥離することが実験により判明している。
【００４２】
そこで、この実施例では、導光板１４の透明性を維持しながら、その表面に偏光板１６を接着できるようにするために、導光板１４の表面に対して、ぬれ性を向上させる表面改質処理を施してある。この表面改質処理として、ＵＶ照射（紫外線照射）による表面改質処理、およびコロナ放電による表面改質処理があるので、いずれを使用してもよい。ただし、導光板１４の表面改質に要する両者の時間（タクトタイム）を比較すると、ＵＶ照射による処理では２０〜６０秒であり、コロナ放電による処理では１〜３秒であるので、処理時間についてはコロナ放電による表面改質処理の方が有利である。
【００４３】
導光板１４に対してコロナ放電による表面改質処理を施す前と、施した後とのぬれ性を比較すると、処理前が１０〜２０ｄｙｎ／ｃｍ（ｄｙｎ／ｃｍは、ぬれ指数の単位である。１９９９ＪＩＳＫ６７６８「ぬれ張力試験方法」）に対して、処理後は６５〜８０ｄｙｎ／ｃｍとなり、著しくぬれ性が改善される。よって、表面改質処理を施すことによって、導光板１４と偏光板１６との接着性、密着性が著しく向上する。
【００４４】
次に、実際に導光板１４に対してコロナ放電による表面改質処理をして、導光板１４に偏光板１６を接着したものと、表面改質処理をせずに導光板１４に偏光板１６を接着したものとを、それぞれ２０個ずつ製作して、偏光板１６の剥離の有無を試験すると、コロナ放電による処理を施していないものでは、７０℃で全数２０個が剥離した。これに対して、コロナ放電による処理を施しているものでは、８５℃でも全数２０個が剥離しなかった。この実験結果によっても、コロナ放電による表面改質処理を導光板１４に対して施すことによって、導光板１４と偏光板１６との接着性、密着性を向上させられることが分かる。また、材質としてオレフィン系熱可塑性樹脂（ゼオノア）で形成された導光板１４は、コロナ放電による表面改質処理を施しても傷が発生しなかった。
【００４５】
ただし、上記実施例の導光体１２では、図１（Ｂ）に示すように、導光板１４および位相差板３４の材料としてそれぞれ同一のオレフィン系熱可塑性樹脂を使用したが、これに代えて、図２に示すように、導光板１４および位相差板３４の材料としてそれぞれ同一のノルボルネン系樹脂（ＪＳＲ株式会社製アートン）を使用してもよい。導光板１４および位相差板３４の材料以外は、図１（Ｂ）に示す導光体１２と同等であるので、その説明を省略する。
【００４６】
表４は、図２に示す導光体３６が備える導光板１４および偏光板１６の各層の屈折率ｎ、導光板１４とａ層の接着剤層２８ａとの屈折率の差、その界面での反射率（％）、ならびに導光板１４および各位相差板３４の吸水率（重量％）を示している。そして、屈折率ｎの差、および吸水率の各評価、ならびにそれらの総合評価を示している。
【００４７】
【表４】

【００４８】
図２に示す導光体３６では、表４に示すように、導光板（ノルボルネン系樹脂）１４の屈折率ｎ（＝１．５１）と、偏光板１６の導光板１４に貼り付けられる面に配置されているａ層の接着剤層（ＰＭＭＡ系）２８ａの屈折率ｎ（＝１．４９）との差が０．０２であり、よって、反射率Ｒが０．００４４４（％）である。このように、両者の屈折率ｎの差を０〜０．０５の間の値に収めると、上記実施例と同様に、図１（Ａ）に示す導光板１４の出射面（界面）１４ａにおける光２４ｂ，２６ｃの反射を抑えることができる。そして、液晶表示パネル２０の表面での反射光２４ｃ，２６ｄは、偏光板１６によって吸収等されて観察者に向かわないようにすることができる。同様に、図には示さないが、偏光板１６と空気との界面１６ａでの反射光も、偏光板１６によって吸収等されて観察者に向かわない。これによって、この液晶表示装置１０によって表示される画像等のコントラストの評価は優れている。
【００４９】
そして、表４に示すように、導光板（ノルボルネン系樹脂）１４、および、ｈ層、ｊ層の各位相差板（ノルボルネン系樹脂）３４の材料を同一としてあるので、それぞれの吸水率（０．２％）が一致している。よって、上記実施例と同様に、湿度変化や温度変化に基づく両者の膨張率が一致する。したがって、両者の膨張率に基づいてこの導光体３６に反りが生じることがなく、導光板１４のプリズム面１４ｃ側のフレームに貼り合わされるたとえばタッチパネル（図示なし）が剥離することがない。また、導光体３６の反りを抑えることができるので、導光板１４と偏光板１６との接着、および偏光板１６の各層どうしの接着が剥がれることがない。
【００５０】
このように、この導光体３６によると、上記実施例と同様に、液晶表示装置１０に表示される画像等のコントラストは高くなり、表示品位を向上させることができる。さらに、導光板１４と偏光板１６との接着、および偏光板１６の各層どうしの接着が剥がれることがない。よって、この導光体１２の総合評価は優れている。
【００５１】
なお、図１（Ｂ）に示す２つの位相差板（オレフィン系熱可塑性樹脂）３４のうち、一方のλ／４位相差板３４、および他方のλ／２位相差板３４の各厚みは、たとえば４７μｍ，５０μｍである。そして、図２に示す２つの位相差板（ノルボルネン系樹脂）３４のうち、一方のλ／４位相差板３４、および他方のλ／２位相差板３４の各厚みは、たとえば９５μｍ，８５μｍである。よって、ノルボルネン系樹脂を使用するよりも、オレフィン系熱可塑性樹脂を使用する方が、位相差板の厚みを薄くすることができるので、小型、軽量化に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）はこの発明に係る導光体を反射型液晶表示装置に適用した一実施例を示す模式図、（Ｂ）は図１（Ａ）の導光体を示す模式図である。
【図２】この発明に係る導光体の他の実施例を示す模式図である。
【図３】従来の反射型液晶表示装置を示す模式図である。
【図４】従来の他の反射型液晶表示装置を示す模式図である。
【図５】図４に示す従来の反射型液晶表示装置に使用される導光体を示す模式図である。
【図６】図４に示す従来の反射型液晶表示装置に使用される他の導光体を示す模式図である。
【符号の説明】
１０…反射型液晶表示装置
１２，３６…導光体
１４…導光板
１４ａ…出射面
１４ｂ…入光面
１４ｃ…プリズム面
１６…偏光板
１６ａ…界面
１８…光源
２０…液晶表示パネル
２２…反射板
２４…光源の光
２４ａ…表示光
２６…外光
２８ａ〜２８ｅ…接着剤層
３０…ＴＡＣフィルム層
３２…ＰＶＡ層
３４…位相差板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a light guide and a liquid crystal display device, and more particularly to, for example, a light guide and a liquid crystal display device in which a polarizing plate is attached to a front light light guide plate.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 3, a conventional reflection type liquid crystal display device 1 includes a light source 2, a front light guide plate 3, a liquid crystal display panel 4, and a reflection plate 4a. A polarizing plate 6 is adhered to the upper surface of the liquid crystal display panel 4 on the light guide plate 3 side. Light 7 incident on the light guide plate 3 from the light source 2 is reflected by the prism surface 3a formed on the upper surface of the light guide plate 3 as shown by a broken line, for example, and is incident on the liquid crystal display panel 4 through the polarizing plate 6. I do. The light that has entered the liquid crystal display panel 4 is reflected by a reflector 4 a disposed on the lower surface of the liquid crystal display panel 4, passes through the liquid crystal display panel 4, the polarizing plate 6 and the light guide plate 3 again, and passes through the prism of the light guide plate 3. The light exits from the surface 3a and reaches the eyes of the observer. The light reaching the observer is display light 7a for displaying an image or the like.
[0003]
However, as shown in FIG. 3, when the light 7 from the light source 2 is emitted from the emission surface 3b of the light guide plate 3 and when the light 7 is incident on the surface 6a of the polarizing plate 6, a part of the light is reflected. The reflected lights 7b and 7c are factors that lower the contrast of display of an image or the like.
[0004]
Further, as shown in FIG. 3, when light (external light) 8 from other than the light source 2 enters from the prism surface 3a of the light guide plate 3, for example, as shown by broken lines, the light guide plate 3, the polarizing plate 6, and the liquid crystal display panel. 4 and is reflected by the reflector 4a. The reflected light passes through the liquid crystal display panel 4, the polarizing plate 6, and the light guide plate 3, is emitted from the prism surface 3a of the light guide plate 3, and reaches the observer as display light 8a.
[0005]
However, when the external light 8 enters the prism surface 3 a of the light guide plate 3, exits from the exit surface 3 b of the light guide plate 3, and enters the surface 6 a of the polarizing plate 6, a part of the external light 8 Since light is reflected, the reflected lights 8b, 8c, and 8d cause a reduction in the contrast of display of an image or the like.
[0006]
Then, in order to suppress such reflection of light, there is a method of attaching a polarizing plate 9 to the emission surface 3b of the light guide plate 3 as shown in FIG. 4 (for example, see Patent Document 1). However, the polarizing plate 6 is not attached to the upper surface of the liquid crystal display panel 4. By the way, there are two methods shown in FIGS. 5 and 6 as a method of attaching the polarizing plate 9 to the emission surface 3b of the light guide plate 3.
[0007]
The one shown in FIG. 5 uses PMMA (acryl) as the material of the light guide plate 3. The polarizing plate 9 includes ten layers a to j. Each adhesive layer in the polarizing plate 9 is mainly composed of PMMA, and the retardation plate (phase plate) 9b is made of a norbornene-based resin (for example, ARTON manufactured by JSR Corporation).
[0008]
Next, the one shown in FIG. 6 uses PC (polycarbonate) as the material of the light guide plate 3. The polarizing plate 9 is the same as that shown in FIG.
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2000-111900 A (FIG. 1)
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the light guide 5a in which the polarizing plate 9 is adhered to the light guide plate 3 shown in FIG. 5, as shown in Table 1, the refractive index n (= 1.49) of the light guide plate (PMMA) 3 and the The difference between the refractive index n (= 1.49) of the adhesive layer (PMMA-based) 9a of the a layer disposed on the light guide plate 3 side is 0, and thus the reflectance is 0. Therefore, it is possible to suppress the reflection of the lights 7b and 8c on the emission surface 3b (interface) of the light guide plate 3 shown in FIG. Then, the reflected lights 7d and 8e on the surface of the liquid crystal display panel 4 can be prevented from going to the observer by being absorbed by the polarizing plate 9 or the like. Therefore, the evaluation of the contrast of the displayed image and the like is excellent.
[0011]
However, as shown in Table 1, the water absorption (0.4%) of the light guide plate (PMMA) 3 and the water absorption (0.2%) of each of the h-layer and j-layer retardation plates (norbornene-based resin) 9b. Are different. As described above, if the water absorption rates of the two are different, the expansion rates of the two based on the change in humidity are different, so that the light guide 5a is warped. As described above, when the light guide 5a is warped, the light guide 5a and a touch panel (not shown) bonded to a frame (not shown) on the prism surface 3a side of the light guide plate 3 are mutually connected. Touching may cause the touch panel to peel off from the frame. Therefore, there is a problem of warpage in the light guide 5a as an overall evaluation.
[0012]
[Table 1]

[0013]
Next, in the light guide 5b shown in FIG. 6, as shown in Table 2, the refractive index n (= 1.58) of the light guide plate (PC) 3 and the adhesive layer (PMMA) The difference from the refractive index n (= 1.49) is 0.09, and the reflectance is 0.0859%. The reflectance R (%) is obtained by the following equation. Therefore, since the light 7b and 8c are reflected on the exit surface 3b (interface) of the light guide plate 3 shown in FIG. 4, the evaluation of the contrast is lower than that of the light guide 5a of FIG. If the difference in the refractive index n exceeds 0.06, the contrast is reduced by the reflected lights 7b and 8c, and there is a problem in display quality.
[0014]
(Equation 1)

[0015]
However, as shown in Table 2, the water absorption (0.2%) of the light guide plate (PC) 3 and the water absorption (0.2%) of each of the phase difference plates (norbornene-based resin) 9b of the h layer and the j layer. Are the same, the expansion rates of the two based on the change in humidity match. Therefore, the light guide 5b does not warp based on the expansion rates of the two, and thus, for example, the touch panel bonded to the frame on the prism surface 3a side does not peel. However, there is a problem in contrast in the light guide 5b as an overall evaluation.
[0016]
In addition, as a cause of the warpage of the light guides 5a and 5b, expansion and contraction of layers other than the retardation plate 9b provided on the polarizing plate 9 may be considered. Since the flexibility is greater than that of the phase difference plate 9b, the influence on the warpage of the light guide plate 3 is small and can be ignored.
[0017]
[Table 2]

[0018]
Therefore, a main object of the present invention is to provide a light guide that has less warpage and can increase the contrast of a displayed image or the like.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, in a light guide in which a polarizing plate is attached to a front light guide plate used for a reflection type liquid crystal display device, a material of the front light guide plate is attached to form a polarizing plate. The light guide has the same material as that of the retardation plate.
[0020]
According to a second aspect of the present invention, a light source, a light guide having a polarizing plate attached to a front light guide plate, a liquid crystal display panel, a frame accommodating at least the light source and the light guide, and an upper portion of the frame are attached. A liquid crystal display device including a touch panel, wherein the material of the front light guide plate is the same as the material of the retardation plate bonded to form the polarizing plate.
[0021]
[Action]
According to the present invention, since the front light guide plate and the retardation plate bonded to form the polarizing plate are made of the same material, the two have the same expansion coefficient based on, for example, humidity and temperature. Therefore, it is possible to suppress the warpage of the light guide, which is caused by the difference in the expansion coefficient between the light guide plate and the phase difference plate.
[0022]
When the difference between the refractive index of the light guide plate and the refractive index of the adhesive disposed on the surface of the polarizing plate to be attached to the light guide plate is reduced to 0 to 0.05, the light guide plate and the adhesive are used. The reflection of light at the interface with the substrate can be suppressed. As described above, when the reflection of light is suppressed, it is possible to suppress the reflected light from reaching the eyes of the observer.
[0023]
Then, in order for the light guide plate and the polarizing plate to be strongly bonded to each other by the adhesive disposed on the bonding surface of the polarizing plate, it is preferable to improve the wettability of the light guide plate. Therefore, by performing a surface treatment for improving the wettability of the light guide plate, the light guide plate and the polarizing plate can be strongly bonded to each other.
[0024]
【The invention's effect】
According to the present invention, by using the same material for the light guide plate and the phase difference plate, it is possible to suppress the warpage of the light guide caused due to the difference between the expansion coefficients of the two. Therefore, it is possible to prevent, for example, a touch panel attached to the surface of the frame on the light guide plate side (the upper surface of the frame) from peeling off from the surface.
[0025]
Further, by using the same material for the light guide plate and the phase difference plate, the same material as the adhesive for attaching the phase difference plate to the inside of the polarization plate can be used as an adhesive for bonding the polarization plate to the light guide plate. Anything can be used. As described above, when the same adhesive is used, reflection of light at the interface between the light guide plate and the adhesive for bonding the polarizing plate to the light guide plate can be suppressed. Therefore, with this configuration, it is possible to provide a light guide that can reduce warpage and increase contrast of a displayed image or the like.
[0026]
The reason that the reflection of light at the interface between the light guide plate and the adhesive can be suppressed is as an adhesive for attaching the retardation plate to the inside of the polarizing plate, at the interface between the adhesive and the retardation plate. This is because a material that can suppress light reflection is used, and this adhesive is used as an adhesive between the light guide plate and the polarizing plate.
[0027]
【Example】
One embodiment in which the light guide according to the present invention is applied to a reflection type liquid crystal display device will be described with reference to FIGS. 1 (A) and 1 (B). The reflection type liquid crystal display device 10 is applied to, for example, a display unit of a mobile phone, and includes a light guide 12 schematically shown in FIG. The light guide 12 has a front light guide plate (hereinafter sometimes simply referred to as a “light guide plate”) 14, and a polarizing plate 16 is attached to a lower surface (emission surface) 14 a of the light guide plate 14. ing. A light source 18 is arranged so as to face the side surface (light incident surface) 14b of the light guide plate 14. Further, a liquid crystal display panel 20 is disposed below the light guide 12, and a reflection plate 22 is disposed on a lower surface of the liquid crystal display panel 20.
[0028]
The light source 18 is, for example, a point light source using an LED (light emitting diode). However, a fluorescent lamp may be used instead of the LED, or a line light source may be used instead of the point light source.
[0029]
The light guide plate 14 is formed by injection molding, for example, a cycloolefin-based thermoplastic resin (for example, Zeonor: 1430R1 grade, manufactured by Zeon Corporation). The upper surface has a prism surface 14c on which a large number of prisms are formed. The prism surface 14c can reflect light incident from the light incident surface 14b and direct the light toward the liquid crystal display panel 20. It is formed as follows.
[0030]
The polarizing plate 16 allows the light 24 from the light source 18 and the light oscillating in a predetermined direction from the outside light 26 to enter the liquid crystal display panel 20. The polarizing plate 16 is composed of ten layers a to j, as schematically shown in FIG. The ten layers a to j are arranged in this order from the light guide plate 14 side: an adhesive layer 28a, a TAC film layer 30, an adhesive layer 28b, a PVA layer 32, an adhesive layer 28c, a TAC film layer 30, an adhesive layer 28d, A phase difference plate (phase plate) 34, an adhesive layer 28e, and a phase difference plate (phase plate) 34 are stacked, and each is bonded by an adhesive layer 28b or the like. The adhesive layer 28a adheres the polarizing plate 16 to the light guide plate 14. Each of the adhesive layers 28a to 28e is mainly composed of PMMA, and the material of each TAC film layer 30 is triacetyl cellulose. The material of the PVA layer 32 is polyvinyl alcohol. The material of each retardation plate 34 is the same olefin-based thermoplastic resin (polyolefin-based thermoplastic resin) as that of the light guide plate 14.
[0031]
Table 3 shows the refractive index n of each layer of the light guide plate 14 and the polarizing plate 16, the difference in the refractive index between the light guide plate 14 and the adhesive layer 28 a of the a layer, the reflectance (%) at the interface, and the light guide plate 14. Further, the water absorption rate (% by weight) of each retardation plate 34 is shown. The table also shows the evaluation of the difference in the refractive index n and the water absorption, and their comprehensive evaluation.
[0032]
[Table 3]

[0033]
According to the reflection type liquid crystal display device 10 shown in FIG. 1A, the light 24 incident on the light guide plate 14 from the light source 18 is reflected on the prism surface 14c formed on the upper surface of the light guide plate 14 as shown by a broken line, for example. The light is reflected and enters the liquid crystal display panel 20 through the polarizing plate 16. The light incident on the liquid crystal display panel 20 is reflected by the reflector 22 disposed on the lower surface of the liquid crystal display panel 20, passes through the liquid crystal display panel 20, the polarizing plate 16 and the light guide plate 14 again, and passes through the prism of the light guide plate 14. The light exits from the surface 14c and reaches the eyes of the observer. The light reaching the observer is display light 24a for displaying an image or the like.
[0034]
Next, in the light guide 12 shown in FIG. 1B, as shown in Table 3, the refractive index n (= 1.53) of the light guide plate (olefin-based thermoplastic resin) 14 and the light guide The difference between the refractive index n (= 1.49) of the adhesive layer (PMMA-based) 28a of the a layer disposed on the surface to be attached to the optical plate 14 is 0.04, and therefore, the reflectance R is 0. 0.0175 (%). As described above, when the difference between the refractive indices n is set to a value between 0 and 0.05, the reflection of the lights 24b and 26c on the emission surface (interface) 14a of the light guide plate 14 shown in FIG. Can be suppressed. Then, the reflected lights 24c and 26d on the surface of the liquid crystal display panel 20 can be prevented from going to the viewer by being absorbed by the polarizing plate 16 or the like. Similarly, although not shown in the figure, the reflected light at the interface 16a between the polarizing plate 16 and the air is absorbed by the polarizing plate 16 and does not go to the observer. Thus, the evaluation of the contrast of an image or the like displayed by the liquid crystal display device 10 is excellent.
[0035]
The difference in refractive index (0.04) when using an olefin-based thermoplastic resin as the material of the light guide plate 14 is smaller than the difference in refractive index (0.09) when using PC. The contrast of an image or the like is higher than when a PC is used, and the display quality can be improved.
[0036]
Further, as shown in Table 3, since the materials of the light guide plate (olefin-based thermoplastic resin) 14 and the retardation plates (olefin-based thermoplastic resin) 34 of the h layer and the j-layer are the same, the respective Rates (0.002%) are consistent. Therefore, the expansion rates of the two based on the change in humidity and the change in temperature match. Therefore, the light guide 12 does not warp based on the expansion rates of the two. Therefore, for example, a touch panel (not shown) bonded to a frame (not shown) on the prism surface 14c side of the light guide plate 14 does not peel off as described in the problem to be solved by the invention. The frame on the prism surface 14c side of the light guide plate 14 is located above the frame. Further, since the warpage of the light guide 12 can be suppressed, the adhesion between the light guide plate 14 and the polarizing plate 16 and the adhesion between the layers of the polarizing plate 16 do not peel off.
[0037]
As described above, according to the light guide 12, the contrast of an image or the like displayed on the liquid crystal display device 10 is increased, and the display quality can be improved. Further, the adhesion between the light guide plate 14 and the polarizing plate 16 and the adhesion between the respective layers of the polarizing plate 16 do not peel off. Therefore, the overall evaluation of the light guide 12 is excellent.
[0038]
The warpage of the light guide 12 may be caused by expansion and contraction of the TAC film layer 30 other than the retardation plate 34 provided on the polarizing plate 16. Has a greater flexibility than the retardation plate 34, and therefore has little effect on the warpage of the light guide plate 14 and can be ignored.
[0039]
The olefin-based thermoplastic resin used as the material of the light guide plate 14 and the phase difference plate 34 has a water absorption of 0.002% and an extremely small amount of water absorption, so that the light guide plate 14 and the polarizing plate 16 are bonded to each other. In doing so, there is no need to manage the water absorption states of the light guide plate 14 and the polarizing plate 16, and the productivity is excellent.
[0040]
On the other hand, in the conventional light guide 1 shown in Table 1 and FIG. 5, since the water absorption of the light guide plate 3 and the phase difference plate 9b are different, the light guide plate 3 and the polarizing plate 9 are bonded to each other. In this case, it is necessary to manage the water absorption state of the light guide plate 3 and the polarizing plate 9, which is a factor that lowers productivity.
[0041]
However, since the light guide plate 14 formed of the olefin-based thermoplastic resin (Zeonor) of this embodiment hardly absorbs water and has low wettability, the light emitting surface (surface) 14a of the light guide plate 14 and the light guide plate 14 shown in FIG. Adhesion with the adhesive layer 28a, which is the a layer shown in (B), is extremely low (the light emitting surface 14a of the light guide plate 14 repels the adhesive layer 28a of the a layer of the polarizing plate 16). For this reason, experiments have shown that when the polarizing plate 16 is bonded without performing any processing on the surface of the light guide plate 14, the polarizing plate 16 is separated from the surface of the light guide plate 14 without being bonded.
[0042]
Therefore, in this embodiment, in order to maintain the transparency of the light guide plate 14 while adhering the polarizing plate 16 to its surface, the surface of the light guide plate 14 is subjected to a surface modification for improving wettability. Processing has been applied. As the surface modification treatment, there are a surface modification treatment by UV irradiation (ultraviolet irradiation) and a surface modification treatment by corona discharge, and any of them may be used. However, comparing the two times (tact time) required for the surface modification of the light guide plate 14, the processing by UV irradiation is 20 to 60 seconds, and the processing by corona discharge is 1 to 3 seconds. The surface modification treatment by corona discharge is more advantageous.
[0043]
Comparing the wettability before and after the surface modification treatment by corona discharge to the light guide plate 14, 10 to 20 dyn / cm (dyn / cm is a unit of the wetting index) before the treatment. Compared to 1999 JIS K6768 "Wetting tension test method"), the value after treatment is 65 to 80 dyn / cm, and the wettability is remarkably improved. Therefore, by performing the surface modification treatment, the adhesion and adhesion between the light guide plate 14 and the polarizing plate 16 are significantly improved.
[0044]
Next, the light guide plate 14 is actually subjected to a surface modification treatment by corona discharge to adhere the polarizing plate 16 to the light guide plate 14, and the light guide plate 14 is subjected to the surface modification treatment without the surface modification treatment. When 20 pieces each of which were adhered were manufactured and the presence or absence of peeling of the polarizing plate 16 was tested, a total of 20 pieces were peeled off at 70 ° C. without the treatment by corona discharge. On the other hand, in the case where the treatment by the corona discharge was performed, all 20 pieces did not peel even at 85 ° C. According to the experimental results, it is understood that by performing the surface modification treatment by corona discharge on the light guide plate 14, the adhesiveness and the adhesion between the light guide plate 14 and the polarizing plate 16 can be improved. Further, the light guide plate 14 formed of an olefin-based thermoplastic resin (Zeonor) as a material did not show any damage even when subjected to a surface modification treatment by corona discharge.
[0045]
However, in the light guide 12 of the above embodiment, as shown in FIG. 1 (B), the same olefin-based thermoplastic resin was used as the material of the light guide plate 14 and the phase difference plate 34, but instead of this. As shown in FIG. 2, the same norbornene-based resin (ARTON manufactured by JSR Corporation) may be used as the material of the light guide plate 14 and the phase difference plate 34. Except for the materials of the light guide plate 14 and the phase difference plate 34, they are equivalent to the light guide 12 shown in FIG.
[0046]
Table 4 shows the refractive index n of each layer of the light guide plate 14 and the polarizing plate 16 included in the light guide 36 shown in FIG. 2, the difference in the refractive index between the light guide plate 14 and the adhesive layer 28a of the a layer, and the difference at the interface. The reflectance (%) and the water absorption (% by weight) of the light guide plate 14 and the retardation plates 34 are shown. The table also shows the evaluation of the difference in the refractive index n and the water absorption, and their comprehensive evaluation.
[0047]
[Table 4]

[0048]
In the light guide 36 shown in FIG. 2, as shown in Table 4, the refractive index n (= 1.51) of the light guide plate (norbornene-based resin) 14 and the surface of the polarizing plate 16 attached to the light guide plate 14 The difference from the refractive index n (= 1.49) of the adhesive layer (PMMA-based) 28a of the layer a is 0.02, and the reflectance R is 0.00444 (%). As described above, when the difference between the refractive indices n is set to a value between 0 and 0.05, similarly to the above-described embodiment, the light exit surface (interface) 14a of the light guide plate 14 shown in FIG. The reflection of the light 24b, 26c can be suppressed. Then, the reflected lights 24c and 26d on the surface of the liquid crystal display panel 20 can be prevented from going to the viewer by being absorbed by the polarizing plate 16 or the like. Similarly, although not shown in the drawing, the reflected light at the interface 16a between the polarizing plate 16 and the air is absorbed by the polarizing plate 16 and does not go to the observer. Thus, the evaluation of the contrast of an image or the like displayed by the liquid crystal display device 10 is excellent.
[0049]
Further, as shown in Table 4, since the materials of the light guide plate (norbornene-based resin) 14 and the phase difference plates (norbornene-based resin) 34 of the h layer and the j-layer are the same, the respective water absorption rates (0. 2%). Therefore, as in the above embodiment, the expansion rates of the two based on the change in humidity and the change in temperature match. Therefore, the light guide 36 does not warp based on the expansion coefficients of the two, and the touch panel (not shown) bonded to the frame on the prism surface 14c side of the light guide plate 14 does not peel off. Further, since the warpage of the light guide 36 can be suppressed, the adhesion between the light guide plate 14 and the polarizing plate 16 and the adhesion between the layers of the polarizing plate 16 do not come off.
[0050]
As described above, according to the light guide 36, the contrast of the image and the like displayed on the liquid crystal display device 10 is increased and the display quality can be improved, as in the above embodiment. Further, the adhesion between the light guide plate 14 and the polarizing plate 16 and the adhesion between the respective layers of the polarizing plate 16 do not peel off. Therefore, the overall evaluation of the light guide 12 is excellent.
[0051]
The thickness of one λ / 4 retardation plate 34 and the other λ / 2 retardation plate 34 of the two retardation plates (olefin-based thermoplastic resin) 34 shown in FIG. For example, they are 47 μm and 50 μm. Then, of the two retardation plates (norbornene-based resin) 34 shown in FIG. 2, the thickness of one λ / 4 retardation plate 34 and the other λ / 2 retardation plate 34 are, for example, 95 μm and 85 μm, respectively. is there. Therefore, the use of an olefin-based thermoplastic resin is more advantageous than the use of a norbornene-based resin in reducing the size and weight of the retardation plate because the thickness of the retardation plate can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a schematic view showing an embodiment in which a light guide according to the present invention is applied to a reflection type liquid crystal display device, and FIG. 1B is a schematic view showing the light guide in FIG. 1A. is there.
FIG. 2 is a schematic view showing another embodiment of the light guide according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic view showing a conventional reflective liquid crystal display device.
FIG. 4 is a schematic view showing another conventional reflection type liquid crystal display device.
FIG. 5 is a schematic view showing a light guide used in the conventional reflective liquid crystal display device shown in FIG.
FIG. 6 is a schematic view showing another light guide used in the conventional reflective liquid crystal display device shown in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Reflection type liquid crystal display devices 12, 36 ... Light guide 14 ... Light guide plate 14a ... Outgoing surface 14b ... Light incident surface 14c ... Prism surface 16 ... Polarizing plate 16a ... Interface 18 ... Light source 20 ... Liquid crystal display panel 22 ... Reflecting plate 24 light source light 24a display light 26 external light 28a to 28e adhesive layer 30 TAC film layer 32 PVA layer 34 retardation plate

Claims (4)

In a light guide in which a polarizing plate is attached to a front light guide plate used for a reflection type liquid crystal display device,
A light guide, wherein the material of the front light guide plate is the same as the material of the retardation plate bonded to form the polarizing plate. 2. The difference between the refractive index of the front light guide plate and the refractive index of an adhesive disposed on a surface of the polarizing plate attached to the front light guide plate is 0 to 0.05. 3. Light guide. The light guide according to claim 1, wherein a surface of the front light guide plate to which the polarizing plate is attached is subjected to a surface treatment for improving wettability. A light source, a light guide having a polarizing plate attached to a front light guide plate, a liquid crystal display panel, a frame accommodating at least the light source and the light guide, and a touch panel attached to an upper portion of the frame. Prepare,
A liquid crystal display device, wherein the material of the front light guide plate is the same as the material of the retardation plate bonded to form the polarizing plate.

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