JP2011191339A

JP2011191339A - 半透過型液晶表示装置

Info

Publication number: JP2011191339A
Application number: JP2010055036A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Ueda; 達也植田; Yoji Ono; 陽二小野
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 2010-03-11
Filing date: 2010-03-11
Publication date: 2011-09-29

Abstract

【課題】導光板方式を用いて光を供給する面発光体２において、光源消灯時には厚み方向のヘイズ値を低くすることにより透明性を確保し、光源点灯時には板面横断放射発散光を用いることにより、高効率での光放出を可能とする面発光体２を提供する。
【解決手段】光拡散粒子２２を含有する導光板２１を用いた面発光体２は、導光板２１の厚み方向に光を散乱しながら導光板２１の長さ方向に光が導光し、且つ輝度減衰係数Ｅ（ｍ^−１）を、導光板２１の５（ｍｍ）厚みあたりのヘイズの値（％）で除した演算値（ｍ^−１／％）が０．５５（ｍ^−１／％）以上１０．０（ｍ^−１／％）以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は反射型と透過型のいずれとしても使用可能な半透過型液晶表示装置に関する。

薄型の表示装置として、液晶表示装置が広く用いられるようになっている。一般的な液晶表示装置には、透過型液晶表示装置および反射型液晶表示装置がある。

透過型液晶表示装置の場合、バックライト装置が必要であり、バックライト装置が点灯しない時は映像を見る事ができない。バックライト光源装置としては、導光板表面に凹凸やドット印刷等で散乱機能を取り付ける構成（特許文献１）、あるいは、導光板に基材の屈折率と光拡散粒子の屈折率との屈折率差Δｎが小さい光拡散粒子を内添する構成（特許文献２）が知られている。これらの構成では、光源消灯時に於いて導光板が不透明であるか、または導光板の厚み方向のヘイズ値が大きかった。

反射型液晶表示装置の場合は裏面に反射板を設けており、外光を利用する事ができるので、バックライトなしで映像を見る事ができるものの、暗所で利用する事ができない。そこで反射型液晶表示装置を暗所で利用するために、表示装置の観察側にフロントライトを設ける場合もあった（例えば特許文献３）。しかしフロントライトに設けられたプリズム列などの微細凹凸が映像の視認を妨げる、といった問題があった。
透過型液晶表示装置と反射型液晶表示装置の特徴を併せ持った半透過型液晶表示装置も知られている（例えば特許文献４、５）。

液晶表示素子の裏面側に光半透過性の金属製反射薄膜を設けた構成（特許文献４）では、反射型液晶表示装置として利用する場合、金属製薄膜の反射率が低いため明るさが不足する、といった問題があった。また透過型液晶表示装置として利用する場合も、金属製薄膜の光透過性が低いため、金属製薄膜の裏面に設けられた光源の光利用効率が低く、やはり明るさが不足する、といった問題があった。

画素が透過型副画素および反射型副画素に分割された構成（特許文献５）では、反射型液晶表示装置として利用する場合には透過型副画素の面積割合分が有効でなく、また透過型液晶表示装置として利用する場合には反射型副画素の面積割合分が有効でないため、いずれも場合も明るさが不足する、といった問題があった。

特開昭５７−１２８３８３号公報特許第３１６２３９８号公報特開２００３−２５５３４３号公報特開２００１−１００１９７号公報特表２００７−５２５７０８号公報

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、
透過型および反射型の両方に使用できる明るい半透過型液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る表示装置は、
観察側から、透過型表示素子と導光型面光源素子と反射シートとを備え、
前記面光源素子は光拡散粒子を含有する透明基材を用いた発光体を備え、透明基材の厚み方向に光を散乱しながら透明基材の長さ方向に光が導光し、
且つ透明基材は、厚み方向のヘイズ値が３０％以下の導光板であり、
且つ輝度減衰係数Ｅ（ｍ^−１）を、透明基材の５（ｍｍ）厚みあたりのヘイズの値（％）で除した演算値（ｍ^−１／％）が０．５５（ｍ^−１／％）以上１０．０（ｍ^−１／％）以下とする。
この発光体は、消灯時には、演算値を満たすような低いヘイズ値の透明基材を用いることによって透明板として働くため、反射型液晶表示装置として使用した場合に明るい画像が得られるという特徴を有する。
また輝度減衰係数Ｅが上記の特定の範囲内であるため、該発光体を備える面光源素子は、点灯時には明るくムラがない透過型液晶表示装置用バックライトとして使用できる。

また、本発明に係る発光体の一態様において、透明基材は、基材の屈折率と光拡散粒子の屈折率との屈折率差Δｎの絶対値が０．３以上３以下の光拡散粒子を少なくとも含有することが好ましく、光拡散粒子の濃度が０．０００１重量％以上０．０１重量％であることが好ましく、また、光拡散粒子は、屈折率差Δｎの絶対値と、粒子の重量平均直径ｄ（ｍｍ）との積が０．０００１（ｍｍ）以上となる重量平均直径を有する粒子からなることが好ましい。

また、透明基材は、厚み方向の粒子層数Ｓ_１が０．１５以内となる様に構成されることが好ましく、透明基材の板厚をｔ（ｍｍ）、透明基材の端面から光を供給する光源の、透明基材の厚み方向における大きさをＤ（ｍｍ）とするとき、板厚ｔは、Ｄ／２≦ｔ≦２０Ｄの範囲にあることが好ましい。

また、本発明に係る発光体の他の一態様は、光拡散粒子を含有する透明基材を用いた発光体であって、透明基材の屈折率と光拡散粒子の屈折率との屈折率差Δｎの絶対値が０．３以上３以下の光拡散粒子を少なくとも含有し、光拡散粒子の濃度が０．０００１重量％以上０．０１重量％以下とする。この発光体は、上述した屈折率差Δｎと光拡散粒子の濃度とを満たす透明基材を用いることにより、消灯時には、透明板として働き、点灯時には、高効率の光放出を実現する。

本発明における発光体の一態様によれば、光源消灯時には厚み方向、若しくは太さ方向のヘイズ値を低くすることにより透明性を確保し、光源点灯時には板面横断放射発散光を用いることにより、高効率な発光を可能とすることができる。従って、透過型および反射型の両方に使用できる明るい表示装置、特に半透過型液晶表示装置を提供できる。

本発明の実施形態１にかかる面発光体の一例を示す図である。本発明の実施形態１にかかる面発光体の輝度分布測定系の一例を示す図である。本発明の実施形態１にかかる面発光体の輝度分布測定結果の一例を示す図である。本発明の実施形態１にかかる面発光体の輝度分布の対数プロットの一例を示す図である。本発明の実施形態１にかかる面発光体において、輝度減衰係数Ｅが異なる場合における、輝度値Ｂ（ｘ）と導光距離ｘ（ｍ）との関係例を示す図である。本発明の実施形態１にかかる面発光体の層数を説明する図である。本発明の実施形態１にかかる面発光体において、導光板の厚さ（ｔ）と光拡散粒子の濃度との関係を説明する図である。本発明の実施形態１にかかる面発光体において、導光板の厚さ（２ｔ）と光拡散粒子の濃度との関係を説明する図である。本発明の実施形態２にかかる発光体の形状の一例を示す図である。本発明の実施例にかかる面発光体において、輝度減衰係数Ｅと５ｍｍ厚みあたりのヘイズ値との関係を示す図である。本発明の半透過型液晶表示装置の構成の一例を示す図である。

（実施形態１）
以下、図面を参照して本発明の実施形態１について、板状の面発光体を発光体の一例として説明する。本発明の実施形態１にかかる面発光体は、光拡散粒子を含有する導光板を用いる。導光板は、光源から光を供給すると、導光板の厚み方向に光を散乱しながら導光板の長さ方向に光を導光させる。導光板の長さ方向は、光源から光を供給する端面（入射端面）から、対向する端面への方向であり、供給されて導光する光が直進する方向と平行となる。導光板の厚み方向は、導光板の厚さを示す方向であり、長さ方向と垂直となる。また導光板の長さ方向および導光板の厚さ方向の両方に垂直な方向を導光板の幅方向とする。また、導光板は、板状である場合を用いて説明する。導光板の形状は長さ方向、幅方向にその厚みが変わる形態（断面楔状）であっても良い。

図１に面発光体の一例を示す。図１では、光源１が、面発光体２の端部に配置されている。また、光源１の周囲には光を効率よく利用するための反射カバー６が配置されている。図１では、面発光体２の左側に光源１を配置し、光を面発光体２の入射端面から入射面に対向する端面へ導光させる。

また、図１中、面発光体２の両側に示す矢印群は、光が拡散する様子を模式的に示したものである。光源１から面発光体２の入射端面に入光した光は、面発光体２の入射面に対向する端面へ導光される。その間に、該光は、光拡散粒子によって拡散され、面発光体２の正面及び背面から出射される。出射される光の量は導光距離が長くなることに応じて少なくなる。

また、本実施形態の導光板は、導光板の厚み方向のヘイズ値が３０％以下である、という特徴を有する。
さらに、導光板は、輝度に関して、輝度減衰係数Ｅ（ｍ^−１）を５（ｍｍ）厚みあたりのヘイズの値（％）で除した演算値（ｍ^−１／％）が０．５５（ｍ^−１／％）以上１０．０（ｍ^−１／％）以下である、という特徴を有する。
演算値は、輝度に関する一つの特性を示すものであり、高効率の光放出を実現しながら、透明性が高い導光板を定義する指標となる。演算値は、輝度減衰係数Ｅ（ｍ^−１）を用いて算出されるため、まず、輝度減衰係数Ｅ（ｍ^−１）について説明する。

本発明における輝度減衰係数Ｅ（ｍ^−１）とは、面発光体の一端面に配置した光源から光を該端面から入光させたとき、該端面に接する発光面に対して垂直な方向に出射される光の輝度値の対数と、該端面からの距離とをプロットして輝度特性を表した場合の勾配を言う。なお、輝度減衰係数Ｅは、所定の領域（ｐａｒｔｓ）の輝度を、任意の長さの単位（ｍ）で測定した結果を用いるため、（ｍ^−１）もしくは（ｐａｒｔｓ／ｍ）という単位で表すものとする。以降の説明では、（ｍ^−１）を用いて説明する。

輝度の測定結果は理論上、次に示す式（１）に従う。ここでは、測定した輝度値をＵ（ｘ）、理論上の輝度値をＢ（ｘ）で表す。
Ｂ（ｘ）＝Ｂ（０）×ｅｘｐ（−Ｅ×ｘ）（１）
ここでｘ（ｘ≧０）は、入射端面からの距離（導光距離）を示す。

また、輝度減衰係数Ｅ（ｍ^−１）は以下のことに注意して導出するものとする。
１．導光板の背面には例えば黒色の布など、光を吸収する素材を配置する。これは解析を容易にするため、背面側に出射される光を吸収させるものである。ここでは、輝度を測定する側を正面、対向する側を背面としている。

２．入射面に対向する端面付近では端面から光の反射の影響により輝度特性が式（１）に従わない場合がある。そこで、この影響を除くために、入射面に対向する端面に吸収処理を施して測定する。吸収処理方法としては、例えば入射面に対向する端面へ黒インクを塗布する等が挙げられる。入射面に対向する端面にミラーを配置している場合は、ミラーを取り除いた後に吸収処理を行う。

３．入射端面付近では輝度特性が式（１）従わない場合があるため、輝度減衰係数Ｅ（ｍ^−１）を導出する際にはその部分は除外する。例えば入射面に対向する端面から、入射端面方向へＬ／２またはＬ／３における輝度特性に基づいて輝度減衰係数Ｅおよび演算値を導出するものとする。ここでＬは光源光入射端面から対向する端面までの距離（ｍ）である。入射端面付近で輝度特性が式（１）従わない場合がある理由は明確でないが、光拡散粒子添加量が少なく、また屈折率差Δｎが大きい構成ほど発生する傾向にあることなどから、入射端面付近における導光板内の光の拡散角分布が、入射端面方向へＬ／２またはＬ／３における導光板内の光の拡散角分布とは異なると推定される事によるものや、光源の反射カバーでの反射などの影響によるものと推定される。

４．輝度減衰係数Ｅ（ｍ^−１）は、後述する図４に示す輝度特性図を用いて、入射面に対向する端面からＬ／２（面発光体の中央）またはＬ／３までの範囲で直線近似によって導出する。

図２に面発光体の輝度分布測定系の一例を示す。図２では、光源１、面発光体２、輝度計３を備える。また、面発光体２の背面側には、背面側に出射される光を吸収させる吸収シート４が配置される。面発光体２の入射面に対向する端面には吸収処理５が施されている。さらに、光源１の周囲には光を効率よく利用するための反射カバー６が配置されている。図２では、面発光体２の左側に光源１を配置し、光を面発光体の入射端面から入射面に対向する端面へ導光させる。入射端面の位置を０ｍとし、入射面に対向する端面までの任意の距離を導光距離とする。図２では、最大導光距離を０．２ｍとする。輝度計３は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラを用いる。図２中、面発光体２（導光板）の板厚をｔで示している。

図３に、測定された輝度値Ｕ（ｘ）（ｃｄ／ｍ^２）と入射端面からの距離ｘ（ｍ）との例をプロットした図を示す。図４に、輝度値Ｕ（ｘ）（ｃｄ／ｍ^２）の対数ｌｎ（Ｕ（ｘ））と入射端面からの距離ｘ（ｍ）とをプロットした輝度特性図を示す。
ここで理論上の輝度値Ｂ（０）（ｃｄ／ｍ^２）は、上述した、輝度値と輝度減衰係数の定義及び輝度減衰係数を算出して輝度特性を導出する輝度特性導出法に基づいて、入射面に対向する端面からＬ／２（面発光体の中央）までの範囲で直線近似によって求めた近似線をｘ＝０（ｍ）まで延長した時に縦軸と交差した値をｌｎ（Ｂ（０））とした時に計算される仮想の輝度値である。

次に輝度減衰係数Ｅ（ｍ^−１）と輝度との関係について説明する。輝度減衰係数Ｅ（ｍ^−１）はその値が大きいほど、導光方向の単位長さあたり、より多くの光を取出せることを表す。
図５に、輝度減衰係数Ｅ（ｍ^−１）が異なる場合における、理論上の輝度値Ｂ（ｘ）と導光距離ｘ（ｍ）との関係例を示す。

図５の関係例は、拡散材を基材に添加した面発光体についてその輝度を測定したもので、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、酸化アルミニウム、ポリスチレンの中から１種選ばれた粒子直径０．５〜３μｍの拡散材を厚み５ｍｍの面発光体に対し０．０２〜０．０００５重量％添加したものである。いずれの輝度減衰係数Ｅでも、導光距離を０．２（ｍ）とした場合である。このとき、輝度減衰係数Ｅ（ｍ^−１）が大きいほどＢ（ｘ）の減少が大きい。つまりより多く光を面発光体２から取り出した結果、Ｂ（ｘ）の減少が大きくなってことが分かる。

次に本発明で定義する層数Ｓ_１について説明する。層数Ｓ_１は面発光体２に存在する光拡散粒子の総断面を、その発光面に射影した面積に相当する。これにより光拡散粒子の厚み方向の密度を評価する事ができる。より具体的には、導光板の厚み方向の粒子層数Ｓ_１は式（２）で定義される。例えば底面に隙間なく敷き詰められる状態の粒子層数Ｓ_１は１である。図６に、導光板が含有する光拡散粒子の総断面を導光板（面発光体２）の底面に射影した例を示す。

ここで、ｎ_３は粒子個数密度（／ｍｍ^３）、ｔ（ｍｍ）は板厚、Ｖ_３は粒子体積率、ｄ（ｍｍ）は重量平均粒子直径、ａ（ｍｍ）は平均粒子半径である。
なお本発明の実施形態において、粒子直径は、重量平均粒子直径、粒子半径は重量平均粒子半径である。

面発光体２において、透明性を確保し、高効率での光放出を可能するためには、この層数Ｓ_１を小さく保ったまま輝度減衰係数Ｅ（ｍ^−１）を大きくする必要がある。具体的には、面発光体２の透明性を確保することによって、消灯時に面発光体２が透明板として機能することが可能になる。透明性は、面発光体２を構成する導光板のヘイズ値を小さくすることが必要であり、図６に示す層数Ｓ_１を小さくすることによって実現できる。また、高効率で光を放出することによって、点灯時に面発光体２が遮光板として機能するが可能になる。高効率の光放出は、上述した輝度減衰係数Ｅを大きくすることによって実現できる。

まず、ヘイズ値を検討する。ヘイズ値が３０％より大きくなると透明感を失ってしまう。ヘイズは２０％以下が好ましく、１０％以下が特に好ましい。下限は特にないが、高い輝度を実現するため、光拡散粒子無添加の透明板の場合が含まれないという意味合いから０．１％以上とする。しかしながら、高効率の光放出が実現できる場合、０．１未満のヘイズ値を有する導光板を用いることが可能である。
本発明の実施形態において、面発光体２の面内でヘイズ値が異なる場合、面発光体２の面のうち、最もヘイズ値の大きい場所でヘイズ値を評価するものとする。

次に、輝度に関する演算値について説明する。演算値（ｍ^−１／％）は、上述したように、輝度減衰係数Ｅ（ｍ^−１）を５ｍｍ厚みあたりのヘイズ値（％）で除した値である。演算値（ｍ^−１／％）が０．５５よりも小さいものは導光距離が長いものに好適であるが、光取出し効率が小さいため、点灯時の明るさが十分で無い。
演算値（ｍ^−１／％）が１０．０よりも大きいものは光取出し効率は大きいため点灯時の明るさは十分であるが、導光距離が短く不十分となる。
本発明の実施形態の面発光体２は光拡散粒子の濃度が厚み方向について一定であっても良いし、例えば光拡散粒子含有層と透明層からなる複層構成、あるいは光拡散粒子含有濃度が異なる２層以上からなる複層構成であっても良い。複層構成である場合も上記と同様に、測定されたヘイズ値を基に５ｍｍ厚みあたりのヘイズ値を求める。

また、ヘイズ値を３０％以下とするためには、層数Ｓ_１を０．１５以下にする事が好ましい。特に０．１以下とする事が好ましい。

屈折率差Δｎは０．３以上である事が好ましい。屈折率差Δｎが０．３より小さい場合、効率よく光を取り出す事ができず、点灯時の明るさの割に透明感が劣る場合がある。また、０．４以上である事がより好ましい。一方、屈折率差Δｎが３より大きいと散乱光は後方散乱が支配的になるため、やはり点灯時の明るさの割に透明感が劣る場合がある。

本発明の実施形態で使用される拡散粒子の平均直径が小さい場合、レイリー散乱現象に起因すると思われる着色など、色目の変化が起きる場合がある。また、屈折率差Δｎが小さい場合でもレイリー散乱現象に起因すると思われる着色など、色目の変化が起きる場合がある。具体的には、光源付近では散乱光が青みを帯び、光源から離れた位置では黄味を帯びる場合がある。
そこで、レイリー散乱現象に起因すると思われる着色を抑制するため、粒子の平均直径（ｍｍ）と屈折率差絶対値との積が０．０００１（ｍｍ）以上であることが好ましい。

また、面発光体２の板厚ｔ（ｍｍ）は光源の板厚方向の大きさＤ（ｍｍ）に対し、Ｄ／２≦ｔ≦２０Ｄの範囲にあることが好ましい。
この理由を、図７Ａ、７Ｂを用いて説明する。図７Ａに、光拡散粒子２２の濃度Ｃ（重量％）、基板の厚さｔ（ｍｍ）の導光板２１ａから構成される面発光体２ａの模式図を示す。図７Ｂに、光拡散粒子２２の濃度Ｃ（重量％）、板厚３ｔ（ｍｍ）の導光板ｂから構成される面発光体２ｂの例を示す。導光板２１ｂの板厚は、導光板２１ａの板厚の３倍となっている。

導光板２１ａが含有する光拡散粒子２２より、導光板２１ｂが含有する光拡散粒子２２の総量が多いため、発光強度も大きいように思われる。しかしながら、図７Ａ、７Ｂに示す面発光体２ａ、２ｂでは、導光光は全反射を繰り返しながら面発光体２ａ、２ｂの内部を進む。このため、光拡散粒子の濃度が同じ場合、導光光が光拡散粒子によって拡散される確率は、図７Ａおよび図７Ｂの場合とで同じである。例えば、図７Ａでは、光拡散粒子２２ｐによって光が拡散される場合を示し、図７Ｂでは、光拡散粒子２２ｑによって光が拡散される場合を示している。このように、発光面の輝度は、図７Ａと図７Ｂとで同一となる。

一方、図７Ａの面発光体２ａの板厚ｔは、図７Ｂの面発光体２ｂの板厚３ｔより薄いため、ヘイズ値が小さく透明感が高い。従って、本発明の面発光体は薄い方が好ましい。

しかしながら、板厚が光源の大きさより小さくなると、端面に入射する光の割合が小さくなるため、光の利用効率が小さくなる場合がある。従って、面発光体の板厚ｔ（ｍｍ）は光源の板厚方向の大きさＤ（ｍｍ）に対し、Ｄ／２≦ｔ≦２０Ｄの範囲にあることが好ましい。Ｄ≦ｔ≦１５Ｄの範囲にあることがより好ましい。
ここで、面発光体の基材がアクリル樹脂などの透明プラスチックで構成される場合、その剛性を考慮すると、厚みｔは０．５ｍｍ以上であることが好ましい。また導光板の長さＬ（ｍｍ）に対し、ｔ≧Ｌ／４００の範囲にあることがより好ましい。
また本発明の面発光体を例えば押出し成形で製造する場合、製造の容易さからその厚みは２０ｍｍ以下であることが好ましい。

以上説明したように、本発明に係る実施形態１の面発光体の一態様は、光拡散粒子を含有する導光板を用いた面発光体であって、該導光板の厚み方向に光を散乱しながら該導光板の長さ方向に光が導光し、且つ前記導光板の厚み方向のヘイズ値が３０％以下であり、且つ輝度減衰係数Ｅ（ｍ^−１）を、該導光板の５（ｍｍ）厚みあたりのヘイズの値（％）で除した演算値（ｍ^−１／％）が０．５５（ｍ^−１／％）以上１０．０（ｍ^−１／％）以下とする。この面発光体は、消灯時には、低いヘイズ値の導光板を用いることによって透明板として働き、点灯時には、導光板に含有する光拡散粒子によって高効率の光放出を実現し、バックライトや遮光板として働く表示装置が実現できる。

また、本実施形態の面発光体の一態様において、導光板は、導光板の基材の屈折率と光拡散粒子の屈折率との屈折率差Δｎの絶対値が０．３以上３以下の光拡散粒子を少なくとも含有することが好ましく、光拡散粒子は、屈折率差Δｎの絶対値と、粒子の重量平均直径ｄ（ｍｍ）との積が０．０００１（ｍｍ）以上となる重量平均直径を有する粒子からなることが好ましい。

さらに、導光板は、厚み方向の粒子層数Ｓ_１が０．１５以内となる様に構成されることが好ましく、導光板の板厚をｔ（ｍｍ）、導光板の端面から光を供給する光源の、導光板の厚み方向における大きさをＤ（ｍｍ）とするとき、板厚ｔは、Ｄ／２≦ｔ≦２０Ｄの範囲にあることが好ましい。

次に、本実施形態の拡散材の種類と輝度との関係について説明する。本実施形態においても、輝度は、実施形態１と同様に、図２の輝度測定系を用いて計測することができる。

輝度（ｃｄ／ｍ^−２）は以下のことに注意して測定するものとする。
１．導光板の背面には例えば黒色の布など、光を吸収する素材を吸収シート４として配置する。これは背面側に出射される光を吸収させ、正面から出射される光のみを測定するためである。ここでは、輝度を測定する側を正面、対向する側を背面としている。

２．入射面に対向する端面付近では端面から光の反射の影響により輝度特性が変化する場合がある。そこで、この影響を除くために、入射面に対向する端面に吸収処理５を施して測定する。吸収処理方法としては、例えば入射面に対向する端面へ黒インクを塗布する等が挙げられる。

図５に示した、拡散材の種類や濃度が異なる場合における、面発光体の輝度値Ｂ（ｘ）と導光距離ｘ（ｍ）との関係例を用いて、拡散材の種類と輝度との関係を検討する。

図５の関係例は、拡散材を基材に添加した面発光体についてその輝度を測定したもので、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、酸化アルミニウム、ポリスチレンの中から１種選ばれた粒子直径０．５〜３μｍの拡散材を厚み５ｍｍの面発光体に対し０．０２〜０．０００５重量％添加したものである。いずれの例も、導光距離を０．２（ｍ）とした場合である。このとき、拡散材の種類や濃度により輝度特性が大きく変化することが分かる。

本発明者等は拡散材の種類や濃度の異なる発光体を種々検討した結果、特定範囲の屈折率差を持ち、特定範囲の濃度を添加した発光体が消灯時の透明性と点灯時の輝度のバランスが優れていることを見出した。

屈折率差Δｎは０．３以上である事が必要である。屈折率差Δｎが０．３より小さい場合、効率よく光を取り出すことができず、点灯時の明るさの割に透明感が劣る。また、０．４以上である事が好ましい。
一方、屈折率差Δｎが３より大きいと散乱光は後方散乱が支配的になるため、やはり点灯時の明るさの割に透明感が劣る。

このような発光体の基材および拡散材の組み合せとしては、例えばアクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン系樹脂などの透明樹脂に酸化チタン、酸化亜鉛などの光拡散材微粒子を採用することができる。

さらに、光拡散粒子の濃度は、０．０００１重量％以上０．０１重量％以下であることが好ましい。光拡散粒子の濃度が高くなるにつれ、発光体の透明度が低下する。このため、発光体の透明性、例えば板状発光体であれば低いヘイズ値を維持するためには、光拡散粒子の濃度を低く抑えることが必要となる。一方、光拡散粒子の濃度が低すぎる場合、光を十分に散乱させることができず、発光体の輝度が小さすぎる場合がある。

（実施例１）
以下に実施例および比較例を示す。面発光体は射出成型機を用いて作製した。実施例及び比較例で共通の条件を以下に示す。

＜共通条件＞
ベース樹脂：ＰＭＭＡ（アクリル樹脂）（株式会社クラレ製「パラペット」）
屈折率：１．４９４（ｎＤ）
サンプルサイズ：５ｍｍ厚み × 導光長２００ｍｍ × 幅７０ｍｍ
使用光源：日亜化学工業株式会社製「ＬＥＤＮＦＳＷ０３６ＢＴ」
使用個数：７個
配置間隔：１０ｍｍ
印加電圧：２．８Ｖ／１光源
光源１個の大きさ：３ｍｍ（発光部）

実施例および比較例の材料構成と測定結果を表１に示す。また輝度減衰係数Ｅ（ｍ^−１）と５ｍｍ厚みあたりのヘイズ値の関係を図１０に示す。横軸のヘイズ値は上述の通り、５ｍｍ厚みあたりのヘイズ値である。図１０に示す測定結果から、ヘイズ値（％）をｘ、輝度減衰係数Ｅ（ｍ^−１）をｙとすると、次の関係式が導かれた。
酸化チタンｙ＝１．４７９７ｘ
酸化亜鉛ｙ＝０．７７２６ｘ
酸化アルミニウムｙ＝０．３６６２ｘ
スチレンｙ＝０．１４４４ｘ
この関係式において、ｘの係数が演算値（ｍ^−１／％）に相当する。

また、図１０において、演算値が０．５５（ｍ^−１／％）以上１０．０（ｍ^−１／％）以下の範囲を、二つの破線で示した。左側の破線は、ｙ＝０．５５ｘ、右側の破線は、ｙ＝１０．０ｘの関係式となる。
実施例１および２では、演算値が約０．７７〜約１．４８（ｍ^−１／％）であり、ヘイズ値は１〜８．６％であった。
比較例１および２では、演算値が約０．１４〜約０．３７（ｍ^−１／％）であり、ヘイズ値は３〜２５．３％であった。
また、表１の結果からヘイズ値を３０％以下にするためにはＳ_１の値を０．１５以下とするのが好ましいことが分かった。

これら実施例及び比較例の面発光体について、消灯時の透明感及び点灯時の明るさを目視評価により５段階評価した。最も優れるものが５、最も劣るものが１であり、本評価では３以上を良好なものとした。その結果を表２にまとめた。表２に示す通り、実施例の面発光体は透明感が優れ、かつ明るいものであった。一方、比較例の面発光体は透明感に劣る、あるいは暗いものであった。

上記実施例の発光体および比較例の発光体を使用し、図１０に示すような半透過液晶表示装置を作製した。
発光体の光源を点灯せず、該半透過液晶表示装置を反射型液晶表示装置として使用した場合、実施例および比較例のうち透明感の評価が３〜５の発光体を使用した表示装置は明るい表示であったが、比較例のうち透明感が３未満の評価の発光体を使用した表示装置は暗い表示であった。
次に発光体の光源を点灯し、該半透過液晶表示装置を透過液晶表示装置として使用した場合、実施例および比較例のうち明るさが３〜５の発光体を使用した表示装置は明るい表示であったが、比較例のうち明るさが３未満の評価の発光体を使用した表示装置は暗い表示であった。

以上に示したように、本発明よれば、透過型および反射型の両方に使用できる明るい半透過型液晶表示装置を提供できる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１光源
２、２ａ、２ｂ面発光体
３輝度計
４吸収シート
５吸収処理
６反射カバー
１０反射板
１１液晶表示素子
２１ａ、２１ｂ導光板
２２、２２ｐ、２２ｑ光拡散粒子
７ａ発光体

Claims

透過型画像表示素子と導光型面光源素子と反射シートとを観視側から順に備える表示装置であって、
前記導光型面光源素子は、光拡散粒子を含有する透明基材を用いた発光体を備え、前記透明基材の厚み方向に光を散乱しながら前記透明基材の長さ方向に光が導光し、且つ透明基材は、厚み方向のヘイズ値が３０％以下の導光板であり、且つ輝度減衰係数Ｅ（ｍ^−１）を、前記透明基材の５（ｍｍ）厚みあたりのヘイズの値（％）で除した演算値（ｍ^−１／％）が０．５５（ｍ^−１／％）以上１０．０（ｍ^−１／％）以下であることを特徴とする表示装置。
前記透過型画像表示素子が液晶表示素子である請求項１に記載の表示装置。
前記透明基材は、基材の屈折率と前記光拡散粒子の屈折率との屈折率差Δｎの絶対値が０．３以上３以下の光拡散粒子を少なくとも含有することを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
前記光拡散粒子の濃度が０．０００１重量％以上０．０１重量％であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の表示装置。
前記光拡散粒子は、前記屈折率差Δｎの絶対値と、粒子の重量平均直径ｄ（ｍｍ）との積が０．０００１（ｍｍ）以上となる重量平均直径を有する粒子からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の表示装置。
前記透明基材は、前記厚み方向の粒子層数Ｓ_１が０．１５以内となる様に構成したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の表示装置。
前記透明基材の板厚をｔ（ｍｍ）、前記透明基材の端面から光を供給する光源の、前記厚み方向における大きさをＤ（ｍｍ）とするとき、板厚ｔは、Ｄ／２≦ｔ≦２０Ｄの範囲にあることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の表示装置。
液晶表示素子と導光型面光源素子と反射シートとを観視側から順に備える液晶表示装置であって、
前記導光型面光源素子は、光拡散粒子を含有する透明基材を用いた発光体を備え、前記透明基材の屈折率と前記光拡散粒子の屈折率との屈折率差Δｎの絶対値が０．３以上３以下の光拡散粒子を少なくとも含有し、前記光拡散粒子の濃度が０．０００１重量％以上０．０１重量％以下である液晶表示装置。
光拡散粒子を含有する透明基材を用いた発光体であって、前記透明基材の厚み方向に光を散乱しながら前記透明基材の長さ方向に光が導光し、且つ透明基材は、厚み方向のヘイズ値が３０％以下の導光板であり、且つ輝度減衰係数Ｅ（ｍ^−１）を、前記透明基材の５（ｍｍ）厚みあたりのヘイズの値（％）で除した演算値（ｍ^−１／％）が０．５５（ｍ^−１／％）以上１０．０（ｍ^−１／％）以下であり、前記透明基材の屈折率と前記光拡散粒子の屈折率との屈折率差Δｎの絶対値が０．３以上３以下の光拡散粒子を少なくとも含有し、かつ、前記光拡散粒子の濃度が０．０００１重量％以上０．０１重量％以下である発光体。