JP2011186002A - 電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】より少ない枚数の拡散フィルムによって良好な視角特性を得ることができる電気光学装置と、これを備えた電子機器を提供する。
【解決手段】対向して配置された一対の基板１０，１１間に電気光学材料１２を挟持する電気光学装置１である。一対の基板１０，１１のうちの一方の基板１０の外面側に積層構造拡散フィルム１６ａ及び柱状構造拡散フィルム１６ｂが設けられ、一対の基板１０，１１のうちの他方の基板側１１に反射体１４が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気光学装置及び電子機器に関する。

電気光学装置の一つである液晶表示装置は、軽量、薄型という特徴を有しているため、携帯情報端末用のディスプレイをはじめとして様々な用途に広く用いられている。液晶表示装置は、数ボルトの実効電圧で液晶分子を駆動させることにより光の透過強度を変化させて表示を行うが、液晶それ自体は非発光物質であるため他に何らかの光源を必要とし、しかも駆動電力に比べ非常に大きな光源用電力が必要となる。そこで、液晶表示素子の下側に反射板を備えて周囲光を利用して表示させる反射型液晶表示装置とすることにより、消費電力が極めて低く液晶本来の特徴を活かした表示装置が実現可能となる。

しかし、反射型液晶表示装置は周囲光を利用して表示するため、表示装置への入射光の正反射方向のみにしか明るさが得られないという課題を有している。このような背景のもとに、特定の角度からの光は散乱し、その他の角度からの光は透過する特殊な拡散フィルムを用い、視角依存性の少ない特性を有する反射型液晶表示装置（反射型液晶表示素子）が提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。

特許第３２０９７１８号公報 特許第３２１９３７７号公報 特許第３２１９７３３号公報 特許第３２３８８８７号公報

しかしながら、上記特許文献に係る拡散フィルムは、入射光を一方向のみに拡散することで輝度を高める特性を有しているため、例えば、該拡散フィルムのみで３方向において輝度を高めようとすると最低でもフィルムが３枚必要となってしまう。すると、フィルムが多数積層されることで液晶パネルの厚みが増したり、或いはコストが嵩む等の問題が発生してしまう。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、より少ない枚数の拡散フィルムによって良好な視角特性を得ることができる電気光学装置と、これを備えた電子機器を提供することを目的としている。

前記目的を達成するため本発明の電気光学装置は、対向して配置された一対の基板間に電気光学材料を挟持する電気光学装置において、前記一対の基板のうちの一方の基板の外面側に積層構造拡散フィルム及び柱状構造拡散フィルムが設けられ、前記一対の基板のうちの他方の基板側に反射体が設けられてなることを特徴とする。

本発明の電気光学装置によれば、反射光に対して表示面の下方側に拡散する特性を有する積層構造拡散フィルムと、反射光に対して主に表示面の左右方向に拡散する特性を有する柱状構造拡散フィルムとが積層されることで、縦左右の３方向における視認性を向上させることができる。また、２枚のフィルムのみで３方向の視認性を向上できるので、装置の薄型化を図るとともに低コスト化を実現できる。

また、上記電気光学装置においては、前記積層構造拡散フィルム及び前記柱状構造拡散フィルムは、この順に前記一方の基板の外面に設けられているのが好ましい。
柱状構造拡散フィルムを積層構造拡散フィルムの下層に配置すると、反射体による反射光が柱状構造拡散フィルムにより左右方向に拡散された状態で積層構造拡散フィルムに入射することとなり、拡散光の一部が柱状構造拡散フィルムにおける拡散範囲の外側を通過し、光の一部が無駄となってしまう。これに対し、本発明を採用すれば、反射体による反射光は、積層構造拡散フィルムにより拡散された後、該積層構造拡散フィルムよりも拡散領域が大きい柱状構造拡散フィルムに入射するため、光を効率的に拡散することができ、より優れた視認性を得ることができる。

また、前記電気光学装置においては、前記積層構造拡散フィルム及び柱状構造拡散フィルムの外側に、有機ＥＬフロントライトが設けられているのが好ましい。
このようにすれば、太陽光や室内灯などの外部光源がない場合でも、有機ＥＬフロントライトの光によって表示を行うことが可能になる。

また、本発明の電子機器は、前記の電気光学装置を備えたことを特徴としている。

本発明の電子機器によれば、前述したように視認性に優れた薄型且つ低コストの電気光学装置を備えているので、この電子機器自体も優れた表示性能を有し、小型且つ低コスト化が図られたものとなる。

本発明に係る液晶表示装置の一実施形態を模式的に示す側断面図である。 積層構造拡散フィルムの構成を模式的に示す要部拡大図である。 積層構造拡散フィルムの視角特性を示す図である。 積層構造拡散フィルムの作用を説明するための模式図である。 柱状構造拡散フィルムの構成を模式的に示す要部拡大図である。 柱状構造拡散フィルムの視角特性を示す図である。 柱状構造拡散フィルムの作用を説明するための模式図である。 積層構造、柱状構造拡散フィルムの積層順を説明するための図である。 積層構造、柱状構造拡散フィルムを重ねた場合の視角特性を示す図である。 液晶表示装置の他の実施形態を模式的に示す側断面図である。 有機ＥＬフロントライトの概略構成を示す平面図である。 本発明の電子機器に係る携帯電話の概略構成図である。

以下、図面を参照して本発明を詳しく説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
図１は、本発明の電気光学装置としての、液晶表示装置の一実施形態を示す図であって、この液晶表示装置の概略構成を模式的に示す側断面図である。

図１中符号１は液晶表示装置であり、この液晶表示装置１は、液晶セル２を備えて構成されたものである。液晶セル２は、対向配置された第１基板（一方の基板）１０と第２基板（他方の基板）１１との間に液晶層１２を充填し、さらに第１基板１０の内面に透明電極１３を形成し、第２基板１１の内面に反射板（反射体）１４を形成した液晶セル２を有したものである。

表示側となる液晶セル２の第１基板１０側には、第１基板１０から順に、その外面側に視野角補償フィルム（位相差板）１５、積層構造拡散フィルム１６ａ、柱状構造拡散フィルム１６ｂ、位相差板１７、偏光板１８が設けられている。
このような構成のもとに液晶表示装置１は、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）モードを採用したものとなっている。ただし、本発明の液晶表示装置はＥＣＢモードに限定されることなく、ＴＮ（Twisted Nematic）モードや、ＶＡＮ（Vertical Aligned Nematic）モード、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モード、ＯＣＢ（Optical Compensated Bend）モード等を採用することができるのはもちろんである。なお、その場合には、カラーフィルターや偏光板、反射体を兼用する電極など、従来公知な構成要素を付加することで、各種のモードに対応させることができる。

前記液晶セル２を構成する第１基板１０、第２基板１１は、本実施形態ではいずれもガラス基板によって形成されている。特に第１基板１０は、透明なガラス基板によって形成され、その板厚が０．２ｍｍ以下、例えば０．２ｍｍに形成されている。
透明電極１３は、インジウム・錫・オキサイド（ＩＴＯ）などによって形成されたものである。反射板１４は、第２基板１１の内面に例えば銀が蒸着されたことで形成された、金属膜からなるものである。なお、この反射板１４を直接電極としても用いてもよく、別に形成した電極に、銀やアルミニムを蒸着して反射膜（反射体）として機能させてもよい。

これら透明電極１３や反射板１４の内面には配向膜（図示せず）が形成されており、これら配向膜は公知の配向処理がなされている。
第１基板１０と第２基板１１とは、その間にビーズ等のスペーサー（図示せず）が配され、さらにそれぞれの内面の外周部間にシール材（図示せず）が設けられて貼設されている。そして、これら第１基板１０及び第２基板１１とシール材とに囲まれた空隙内に液晶が充填され、液晶層１２が形成されている。

視野角補償フィルム（位相差板）１５は、視野角特性やコントラストを確保するためのもので、ＮＨフィルムやＷＶフィルム等の位相差板として機能する光学フィルムからなっている。
また、表示側の最外部を構成する偏光板１８と位相差板１７とは、液晶セル２側に円偏光が入射するように構成されたものである。

積層構造拡散フィルム１６ａは、屈折率の異なる複数の樹脂層（例えば樹脂層５０Ａ、５０Ｂ）が交互に積層され（図２（ａ）参照）、さらにこれら樹脂層５０Ａ、５０Ｂ間の界面５１が、フィルム表面（又は裏面）に対し所定の角度で傾斜して形成されている（図２（ｂ）参照）。このような拡散フィルムとしては、例えば住友化学工業株式会社社製のルミスティ（商品名）が用いられる。

続いて、積層構造拡散フィルム１６ａについての視角特性（拡散特性）を図３に示す。図３は、方位角が０°〜３６０°、極角０°（パネルの法線方向）〜８０°の座標における黒表示の等輝度曲線を示している。なお、方位角０°は液晶表示装置の表示面の右側に対応し、方位角９０°は液晶表示装置の表示面の下側に対応し、方位角１８０°は液晶表示装置の表示面の左側に対応し、方位角２７０°は液晶表示装置の表示面の上側に対応する。

図３に示されるように、積層構造拡散フィルム１６ａは方位角９０°における極角４５°以下の領域、及び方位角２７０°における極角５°以下の領域で黒表示が明るい部分（光拡散領域Ａ）が生じる。ここで、積層構造拡散フィルム１６ａの表面に直交する面（表示面の左右方向に沿う面）を基準面１６ａ´とした場合（図２、４参照）、該積層構造拡散フィルム１６ａにおける光拡散範囲は、基準面１６ａ´に対して−５°から＋４５°の角度範囲を有していると換言することもできる。

積層構造拡散フィルム１６ａによる光拡散領域Ａは、方位角９０°方向（表示面の下側）に沿って拡がっており、表示面の左右方向にずれると良好な黒表示が得られなくなってしまう。

積層構造拡散フィルム１６ａは、図４に示されるように、上記基準面１６ａ´に対して他方の側から、前記界面５１の傾く方向と交差する方向で光が入射すると、この入射光は積層構造拡散フィルム１６ａを透過する際に拡散を起こすことなくそのまま入射する。また、この入射光が反射板１４で反射した反射光（出射光）は、積層構造拡散フィルム１６ａの界面５１が傾く方向と同じ方向で該積層構造拡散フィルム１６ａに入るため、この反射光は上述の拡散範囲で拡散するようになる。したがって、図４に示した状態では、図４中矢印で模式的に示すように、積層構造拡散フィルム１６ａに対する入射時には拡散が起きないものの、出射時には拡散が起きるようになっている。なお、基準面１６ａ´については、該積層構造拡散フィルム１６ａを構成する樹脂層５０Ａ、５０Ｂ（図２参照）の、該積層構造拡散フィルム１６ａ表面における界面５１の長さ方向と、平行になるように配置する。

また、柱状構造拡散フィルム１６ｂは、屈折率が高い樹脂層１５０Ａ内に屈折率が低い柱状樹脂層１５０Ｂが複数設けられ（図５（ａ）参照）、さらにこれら樹脂層１５０Ａ、１５０Ｂ間の界面１５１がフィルム表面（又は裏面）に対し所定の角度で傾斜して形成されている（図５（ｂ）参照）。このような拡散フィルムとしては、例えば株式会社巴川製紙所製のマイクロピラーフィルム（商品名）が用いられる。

続いて、柱状構造拡散フィルム１６ｂについての視角特性（拡散特性）を図６に示す。図６は、方位角が０°〜３６０°、極角０°（パネルの法線方向）〜８０°の座標における黒表示の等輝度曲線を示している。なお、方位角０°は液晶表示装置の表示面の右側に対応し、方位角９０°は液晶表示装置の表示面の下側に対応し、方位角１８０°は液晶表示装置の表示面の左側に対応し、方位角２７０°は液晶表示装置の表示面の上側に対応する。

図６に示されるように、柱状構造拡散フィルム１６ｂは方位角９０°（表示面の下側）における極角４５°において黒表示が明るい部分（光拡散領域Ｂ）を生じさせる。ここで、柱状構造拡散フィルム１６ｂの表面に直交する面（表示面の左右方向に沿う面）を基準面１６ｂ´とした場合（図５，７参照）、該柱状構造拡散フィルム１６ｂにおける光拡散範囲は、基準面１６ｂ´に対して４５°の角度範囲を有していると換言することもできる。

柱状構造拡散フィルム１６ｂによる光拡散領域Ｂは略円形状に拡がっており、上記光拡散領域Ａに比べて方位角９０°方向（表示面の上下方向）に沿う領域が小さいものの、方位角０°、１８０°方向（表示面の左右）に沿う領域が大きくなっている。

柱状構造拡散フィルム１６ｂは、図７に示されるように、上記基準面１６ｂ´に対して他方の側から、前記界面１５１の傾く方向と交差する方向で光が入射すると、この入射光は柱状構造拡散フィルム１６ｂを透過する際に拡散を起こすことなくそのまま入射する。また、この入射光が反射板１４で反射した反射光（出射光）は、柱状構造拡散フィルム１６ｂの界面１５１が傾く方向と同じ方向で該柱状構造拡散フィルム１６ｂに入るため、この反射光は上述の拡散範囲で拡散するようになる。したがって、図７に示した状態では、図７中矢印で模式的に示すように、柱状構造拡散フィルム１６ｂに対する入射時には拡散が起きないものの、出射時には拡散が起きるようになっている。なお、基準面１６ｂ´については、該柱状構造拡散フィルム１６ｂを構成する樹脂層１５０Ａ、１５０Ｂ（図５参照）の、該柱状構造拡散フィルム１６ｂ表面における界面１５１の長さ方向と、平行になるように配置する。

ところで、柱状構造拡散フィルム１６ｂを積層構造拡散フィルム１６ａの下層に配置すると、反射板１４による反射光が柱状構造拡散フィルム１６ｂにより左右方向に拡散された状態で積層構造拡散フィルム１６ａに入射することとなり、拡散光の一部が柱状構造拡散フィルム１６ｂにおける拡散範囲外を通過し、光の一部が無駄となってしまう。本実施形態では、図８に示すように積層構造拡散フィルム１６ａおよび柱状構造拡散フィルム１６ｂをこの順に積層している。これにより、反射板１４による反射光は、積層構造拡散フィルム１６ａにより拡散された後、該積層構造拡散フィルム１６ａよりも大きな光拡散領域Ｂを有する柱状構造拡散フィルム１６ｂに入射するため、光を効率的に拡散することができ、より優れた視認性が得られるようになっている。

続いて、上述の積層構造拡散フィルム１６ａ及び柱状構造拡散フィルム１６ｂを組み合わせた場合における視角特性（拡散特性）を図９に示す。なお、図９は、方位角が０°〜３６０°、極角０°（パネルの法線方向）〜８０°の座標における黒表示の等輝度曲線を示している。

積層構造拡散フィルム１６ａ及び柱状構造拡散フィルム１６ｂを組み合わせると、図９に示されるような光拡散領域Ｃを生じさせる。この光拡散領域Ｃは、表示面の上下方向における大きさが光拡散領域Ａに対応しており、表示面の左右方向における大きさが光拡散領域Ｂに対応している。すなわち、本実施形態によれば、表示面を下方側、下方右側、下方左側から視たときの表示品質が向上されたものとなっている。

なお、このような液晶表示装置１にあっては、画素内にメモリーを備えているのが好ましく、このように構成することにより、消費電力の低減化を図ることができる。

以上に説明したように、本実施形態の液晶表示装置１にあっては、反射光に対して上下方向に拡散する特性を有する積層構造拡散フィルム１６ａと、反射光に対して主に左右方向に拡散する特性を有する柱状構造拡散フィルム１６ｂとが積層されることで、表示面の下方側、下方右側、下方左側から視たときの表示品質を十分に向上することができる。

また、上述の表示特性を積層構造拡散フィルム１６ａのみを用いて実現する場合、最低でも３枚のフィルムが必要となる。これに対し、本実施形態では２枚のフィルムのみで実現することができるので、貼り合せるフィルムの枚数を抑えることで液晶表示装置を薄型化するとともにフィルム枚数を抑えることで低コスト化を実現できる。

本発明に係る液晶表示装置１は、上述の実施形態に限定されることはなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能である。例えば、上記実施形態では、積層構造拡散フィルム１６ａとして、拡散範囲がマイナス５度からプラス４５度であるものを用いたが、本発明はこれに限定されることなく、拡散角度範囲がマイナス側の所定角度からプラス側の所定角度となる拡散特性を有して形成されていれば、使用可能である。具体的には、マイナス側の所定角度が−１度〜−１０度程度であり、プラス側の所定角度が＋４０度〜＋５０度程度である拡散範囲のものが、好適に用いられる。また、上記実施形態では、柱状構造拡散フィルム１６ｂとして、拡散範囲が４５度であるものを用いたが、本発明はこれに限定されることなく、拡散角度範囲が０°以上４５未満の範囲であれば使用可能である。

図１０は、本発明の電気光学装置としての、液晶表示装置の他の実施形態を示す図であって、この液晶表示装置の概略構成を模式的に示す側断面図である。図１０に示した液晶表示装置が図１に示した液晶表示装置１と異なるところは、前記偏光板１８の外面側、すなわち積層構造拡散フィルム１６ａ及び柱状構造拡散フィルム１６ｂの外側に、有機ＥＬフロントライト２０を設けた点である。

この有機ＥＬフロントライト２０は、有機ＥＬパネルからなるもので、その発光方向を液晶セル２側に向けて、偏光板１８上に貼設されたものである。
すなわち、この有機ＥＬフロントライト２０は、図１０に示すように一対の透明基板間に有機ＥＬ素子からなる点光源２１をグリッド状に多数アレイ配置してなるものである。点光源２１を形成する有機ＥＬ素子は、一対の透明基板のうちの一方に形成された陽極（図示せず）と、他方に形成された陰極（図示せず）とを有し、これら陽極・陰極間に、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等の各有機機能層を積層して形成された、公知の構成からなるものである。

なお、前記一対の基板のうちの、外側（液晶セル２と反対の側）に位置する基板には、点光源２１に対応する位置に、有機ＥＬ素子で発光した光が液晶セル２側に向かうことなく、直接出射しないように遮光層（図示せず）が設けられている。ただし、点光源（有機ＥＬ素子）２１は、前記したようにグリッド状に配置されており、それぞれが十分に小さく（小面積に）形成されているので、これら点光源２１に対応する遮光層は、観測者にはほとんど視認されないようになっている。したがって、液晶セル２で形成され、積層構造拡散フィルム１６ａ及び柱状構造拡散フィルム１６ｂで拡散されて形成された表示が、ほぼそのままで有機ＥＬフロントライト２０を透過し、観測者に視認されるようになっている。

また、点光源（有機ＥＬ素子）２１は、それぞれ適宜な導光構造（図示せず）を有し、これによって前記偏光板１８に対し、所定の向きに発光光を入射させるようになっている。

したがって、図１０に示した液晶表示装置にあっては、太陽光や室内灯などの外部光源がない場合でも、有機ＥＬフロントライト２０の光によって表示を行うことが可能になっている。また、液晶表示装置は、上述の積層構造拡散フィルム１６ａ及び柱状構造拡散フィルム１６ｂを備えているので、表示品質に優れたものとなる。

次に、前記構成の液晶表示装置を備える電子機器について説明する。
図１２は、本発明の液晶表示装置を備える電子機器である携帯電話機を示す外観斜視図である。本実施形態における電子機器は、図１２に示すような携帯電話機３００であって、本体部３０１と、これに開閉可能に設けられた表示体部３０２とを有する。表示体部３０２の内部には表示装置３０３が配置されており、電話通信に関する各種表示が表示画面３０４において視認可能となっている。また、本体部３０１には操作ボタン３０５が配列されている。

そして、表示体部３０２の一端部には、アンテナ３０６が伸縮自在に取り付けられている。また、表示体部３０２の上部に設けられた受話部３０７の内部には、スピーカ（図示略）が内蔵されている。さらに、本体部３０１の下端部に設けられた送話部３０８の内部には、マイク（図示略）が内蔵されている。ここで、表示装置３０３には、図１又は図１０に示した液晶表示装置が用いられている。
したがって、この携帯電話機３００にあっては、表示装置３０３に対しその表示品質が格段に高められた優れたものとなる。

また、本発明の電子機器としては、携帯電話機以外にも、例えば電子ノート、パーソナルコンピュータ、電子ブック、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末等などを挙げることができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

１…液晶表示装置（電気光学装置）、１０…第１基板（一方の基板）、１１…第２基板（他方の基板）、１２…液晶層（電気光学材料）、１６ａ…積層構造拡散フィルム、１６ｂ…柱状構造拡散フィルム、１９…基準面、２０…有機ＥＬフロントライト、３００…携帯電話機（電子機器）

Claims (4)

1. 対向して配置された一対の基板間に電気光学材料を挟持する電気光学装置において、
   前記一対の基板のうちの一方の基板の外面側に積層構造拡散フィルム及び柱状構造拡散フィルムが設けられ、前記一対の基板のうちの他方の基板側に反射体が設けられてなることを特徴とする電気光学装置。
2. 前記積層構造拡散フィルム及び前記柱状構造拡散フィルムは、この順に前記一方の基板の外面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
3. 前記積層構造拡散フィルム及び柱状構造拡散フィルムの外側に、有機ＥＬフロントライトが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気光学装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器。

Images