JP3321534B2 - 面光源装置及び反射・透過両用液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、反射と透過の両モードに
おける光の利用効率に優れる導光板型の面光源装置、及
びそれを用いた反射・透過両用の消費電力が少ない液晶
表示装置に関する。

【０００２】

【発明の背景】蓄電池等のバッテリーを利用する携帯電
話等の携帯用液晶表示装置などにおいて、太陽光等の外
光を利用して視認する反射型のものでは、夜間等の暗部
で視認不能となり、バックライトによる照明光を介して
視認する透過型のものでは、消費電力が多くて電池交換
が頻繁となり携帯電話では通話切れ等の致命的問題も生
じることなどから、バックライトは装備するものの反射
型に準じて反射モードにても視認できるようにした反射
・透過両用の液晶表示装置が提案されている。

【０００３】従来、前記の反射・透過両用の液晶表示装
置としては、バックライトを有する液晶セルのバックラ
イト側に偏光板を介して半透過型反射板を配置し、太陽
光等の下ではバックライトを消灯した反射モードで、夜
間や暗室等ではバックライトを点灯した透過モードで視
認するようにしたものが知られており、バックライトと
しては消費電力が少ないＥＬ（エレクトロルミネッセン
ス）ランプが多用されている。

【０００４】しかしながら、前記の装置においてはそれ
に利用した半透過型反射板において反射率と透過率が二
律背反し、通例その反射率を５０〜８０％、透過率を５
０〜２０％に制御した反射板で反射・透過の両モードに
よる視認性を調節しており、そのため反射モードではそ
の透過率が、透過モードでは反射率が表示の明るさを低
下させ、従来の透過型又は反射型の専用機に匹敵する視
認性能の液晶表示装置を得ることが困難な問題点があっ
た。またＥＬランプでは、輝度とその維持性に乏しくて
寿命が短い難点があり、単色型のものでも輝度が充分で
はない上にカラー化のための演色性に乏しくなる難点が
あった。

【０００５】一方、側面よりの入射光をドットを形成し
た下面で全反射させて上面より出射するようにしたサイ
ドライト型の導光板を用いた面光源装置も知られている
が、反射モードによる入射外光が下面で反射する際に大
きく散乱して視認に有効な方向の光が出射されにくく、
また液晶表示装置では入射外光が偏光板を介し直線偏光
化して下面に入射するため、下面を介した散乱反射の際
に偏光状態が解消して偏光板への再入射の際に約半分の
光量が吸収され、反射モードで視認するための反射板と
しては不向きな問題点があった。

【０００６】前記において、面光源装置を透過モードに
よる視認に用いる場合に上面よりの出射光の方向制御に
有効なプリズムシートも、反射モードでは外光がそのプ
リズムシートを介して導光板に入射することとなるた
め、視認に有利な垂直入射等の多くの光量がプリズムシ
ート表面で反射されて有効利用しにくい。従って従来の
面光源装置にても反射・透過両用の液晶表示装置を得る
ためには、半透過型反射板を導光板の上面に配置する必
要を生じて上記した問題点を伴うこととなる。

【０００７】

【発明の技術的課題】本発明は、従来の反射型又は透過
型専用機に匹敵する視認性を示し、従って照明室内程度
以上の外光がある場合にはバックライトを消灯した反射
モードで充分に視認でき、暗室や特に明るい視認を要す
る場合にはバックライトを点灯した透過モードで視認で
きて反射と透過の両モードでの視認性に優れると共に、
その反射と透過の両モードを容易に切替えうる液晶表示
装置を形成できる面光源装置の開発を課題とする。

【０００８】

【課題の解決手段】 本発明は、側面からの入射光を下
面で反射して上面より出射するようにした導光板の入射
側面に点消灯切替機構を備えた光源を有し、かつ前記導
光板がその下面に、上面に対する傾斜角が−１０〜１０
度の範囲の長辺面と、上面より入射側面側に傾斜した短
辺面とを交互に有すると共に偏光状態維持性の反射層を
有してなり、かつ前記長辺面の上面に対する投影面積が
短辺面のそれの１０倍以上であり、前記短辺面の上面に
対する傾斜角が３８〜４５度の範囲で入射側面を基準に
徐々に増加することを特徴とする面光源装置、及びその
面光源装置の上側に表裏に偏光板を有する液晶セルを配
置したことを特徴とする反射・透過両用液晶表示装置を
提供するものである。

【０００９】

【発明の効果】本発明によれば、外光が導光板を透過し
て広面積の長辺面に効率よく入射し、下面に配置した反
射層の長辺面部分を介し指向性よく、かつ偏光状態の維
持性よく反射されて視認に有効な光を高反射率で上面よ
り出射し、また光源を介し側面より入射させた光も効率
よく、かつ視認に有利な方向に上面より出射する面光源
装置を得ることができる。

【００１０】従って前記の面光源装置を用いることによ
り、反射モードによる偏光板への再入射光の吸収が少な
いことも含めた入射外光の優れた反射特性で照明室内程
度の明るさで反射モードにより充分に視認できると共
に、透過モードにても輝度とその維持性に優れる長寿命
の光源を用いて良好な視認性と演色性に優れるカラー化
を達成できて、反射モードにては従来の反射型専用機に
匹敵し、透過モードにては従来の透過型専用機に匹敵す
る良好な視認性を示す、反射／透過のモード切替が容易
な液晶表示装置を得ることができる。

【００１１】

【発明の実施形態】 本発明の面光源装置は、側面から
の入射光を下面で反射して上面より出射するようにした
導光板の入射側面に点消灯切替機構を備えた光源を有
し、かつ前記導光板がその下面に、上面に対する傾斜角
が−１０〜１０度の範囲の長辺面と、上面より入射側面
側に傾斜した短辺面とを交互に有すると共に偏光状態維
持性の反射層を有してなり、かつ前記長辺面の上面に対
する投影面積が短辺面のそれの１０倍以上であり、前記
短辺面の上面に対する傾斜角が３８〜４５度の範囲で入
射側面を基準に徐々に増加するものである。その例を図
１に示した。１が導光板、２が反射層、３が点消灯切替
機構３２，３３を備えた光源である。

【００１２】導光板としては、上面、それに対向する下
面、及び上面と下面間の側面からなる入射側面を有し
て、入射側面からの入射光を下面で反射して上面より出
射するようにした板状物が用いられる。その例を図２〜
図４に示した。１１が上面、１２，１６，１７が下面、
１３が入射側面、１４が側面、１５が入射側面１３に対
向する側端部である。

【００１３】導光板は、限定するものではないが図例の
如く、入射側面に対向する側端部の厚さが入射側面のそ
れよりも薄いもの、就中５０％以下の厚さであるものが
好ましい。その入射側面に対する対向側端部の薄型化
は、入射側面より入射した光（図５、図６の太矢印）が
伝送端としての当該対向側端部に至るまでに、下面の短
辺面に効率よく入射しその反射を介し上面より出射し
て、入射伝送光を上面に効率よく供給できる有利性を有
する。またかかる薄型化構造とすることで導光板を軽量
化でき、例えば下面が図２の如き直線面の場合、均一厚
の導光板の約７５％の重量とすることができる。

【００１４】 導光板の下面は、上面に対する傾斜角が
−１０〜１０度の範囲の長辺面と、当該傾斜角が３８〜
４５度の範囲で入射側面を基準に徐々に増加すると共
に、上面より入射側面側に傾斜した短辺面とを交互に有
し、かつその長辺面の上面に対する投影面積が短辺面の
それの１０倍以上である構造とされる。その下面構造の
例を図５（ａ）〜（ｄ）、図６（ａ）〜（ｄ）に示し
た。図５では長辺面と短辺面が凸部２１，２２，２３，
２４を形成するものを例示しており、図６では長辺面と
短辺面が凹部２５，２６，２７，２８を形成するものを
例示している。なお４１，４３，４５，４７，５２，５
４，５６，５８が長辺面、４２，４４，４６，４８，５
１，５３，５５，５７が短辺面であり、その凸部又は凹
部は入射側面に沿う方向に周期的に形成されている。

【００１５】前記において、短辺面は上面より入射側面
側に傾斜した斜面となるものの、長辺面は上面に対して
−１０〜１０度の傾斜角の範囲にあればよいことから、
長辺面は上面と平行な面（傾斜角０度）と共に、上面よ
り入射側面側に傾斜した斜面（＋方向）と、上面より入
射側面に対向する側端部側に傾斜した斜面（−方向）も
採りうるので、下面の構造はその長辺面に基づいて＋方
向傾斜型、平行型、−方向傾斜型に分類しうる種々の形
態を採ることができる。

【００１６】なお前記した図５、図６において凸部又は
凹部は、その凸部（２１，２２，２３，２４）又は凹部
（２５，２６，２７，２８）を形成する斜面（４１と４
２、４３と４４、４５と４６、４７と４８、５１と５
２、５３と５４、５５と５６、５７と５８、）の下面と
の交点を結ぶ仮想線で示した直線２０に基づき、斜面の
交点（頂点）が当該直線２０よりも突出しているか
（凸）、窪んでいるか（凹）による。

【００１７】上記導光板の下面における長辺面は、入射
側面よりの入射伝送光に対し（透過モード）、図５
（ａ）、図６（ａ）に折線矢印で例示した如く、上面に
対する傾斜角より大きい角度で伝送される光を長辺面４
１，５２を介し反射させて伝送光を平行光化し、かつ上
面よりの入射外光に対し（反射モード）、図７（ａ），
（ｂ）に折線矢印で例示した如く、反射を介した戻り光
を可及的に角度を変えずに上面より出射させることを目
的とする。

【００１８】前記により、透過モードでは長辺面の傾斜
角より大きな角度で入射した伝送光を短辺面（４２，５
１）に、それに直接入射する光との平行性を高めて入射
させることができ、短辺面で反射して上面より出射する
光の指向性（平行性）を高めて輝度や視認性を向上させ
ることができる。また反射モードにても、視認に有効な
入射外光の視認に役立たない方向への反射が抑制されて
入射外光の輝度や視認性への利用効率が向上する。

【００１９】前記の点より上面に対する長辺面の好まし
い傾斜角は、−７〜７度、就中−５〜５度、特に−３〜
３度である。角度の符号は、上記したように上面より入
射側面側に傾斜するか（＋方向）、入射側面に対向する
側端部側に傾斜するか（−方向）による。また長辺面の
当該傾斜角は同一導光板内で一定である必要はない。

【００２０】透過モードによる伝送光の平行光化を考慮
した場合の特に有利な長辺面は、その上面に対する傾斜
角が−５〜０度で、図５や図６に例示の如く長辺面と短
辺面が凸部又は凹部を形成するものである。なお前図で
は長辺面の当該傾斜角をθ₁で示している。また長辺面
に対する伝送光の入射角は、入射側面より遠くなるほど
小さくなることから、長辺面の当該傾斜角を入射側面を
基準に漸次小さくすることで反射角を順次小さくでき、
反射伝送光の平行光化に有利である。

【００２１】なお上記において、長辺面の当該傾斜角が
絶対値で１０度を超えると、長辺面の上面に対する投影
面積の割合が減少して反射モードによる有効反射面積が
減少すると共に、視認に有利な方向への反射率も低下す
る。一方、透過モードにても有効面積の減少で長辺面を
介し出射方向を制御しうる伝送光の割合が低下し、また
長辺面を経由して短辺面に入射した伝送光と、短辺面に
直接入射した伝送光との反射角のバラツキが大きくな
り、出射光を平行光化する制御性が低下して出射光の指
向性に乏しくなる。

【００２２】一方、上記した導光板の下面における短辺
面は、図５（ａ）や図６（ａ）に折線矢印で例示した如
く、直接又は長辺面を介して入射する伝送光をその短辺
面４２，５１を介し上面１１に対して垂直方向やそれに
近い角度方向などの目的とする出射方向に反射して、液
晶表示装置等の透過モードにおける視認性の向上に有効
な方向の光を効率よく出射させることを目的とする。

【００２３】 前記の点より好ましい短辺面の傾斜角
は、４０〜４４度である。短辺面の傾斜角が３８〜４５
度の範囲外では前記した出射方向が垂直方向と大きくず
れることとなり、出射光に指向性をもたせることも困難
となって伝送光の出射効率（利用効率）も低下する。な
お、図５や図６では短辺面の傾斜角をθ_２で示してい
る。

【００２４】 前記において出射方向の制御の点より、
短辺面の傾斜角は入射側面を基準に徐々に増加するもの
とされる。これは、短辺面に直接入射する伝送光の光量
に占める、上面に平行でない伝送光の入射密度が意外に
大きく、特に入射側面の近傍では大きくて、上面に平行
でない伝送光も有効利用できる傾斜角の短辺面として光
利用効率の向上を図ることを目的とする。

【００２５】すなわち、入射側面より遠くなるほど短辺
面の傾斜角を大きくして、最高密度で入射する伝送角度
の伝送光に有利に対処することを目的とする。短辺面に
最高密度で入射する伝送角度は長辺面と短辺面の傾斜角
や面積比、導光板の形状などによっても変化するが、前
記した傾斜角の範囲で徐々に変化させることにより最適
化を図りうる。

【００２６】前記した徐々の変化は、連続的変化や漸増
変化、平均変化（角度差／短辺面数）など適宜に決定し
てよい。液晶表示装置の視認性等の点よりは、画面の大
型化に伴って画面に対する視認角度、特に長手方向(左
右方向)に対する視認角度が大きくなり、その視認性の
点よりは画像光の主流が視認者に向かう方向であること
が好ましい。視認位置は通例、約４０cm離れた画面の中
央部である点より、出射角度がかかる視認位置方向とな
るような制御は、入射側面より遠くなるほど傾斜角を大
きくすることで達成することができる。

【００２７】前記の場合の理想的な出射方向は、中央部
では上面に垂直、上下左右では中央部に向かう方向であ
り、導光板における入射光の伝送方向を画面の上下方向
としたときには、入射側面に近いほど伝送方向への角度
に近いこと、従って上面方向に近いことが好ましい。ち
なみに対角１２インチの画面を４０cm離れて見る場合に
は、±１３度の見込み角となり、その角度で画面の上端
では下側に、下端では上側に出射するのがよく、視認位
置や画面サイズ等でその角度は変化する。

【００２８】 導光板下面の長辺面は、上記のように反
射モードでは反射に利用する外光の受入面として、透過
モードでは伝送光の光路制御面として機能する点より、
上面に対する投影面積が短辺面のそれの１０倍以上とな
るように形成される。反射モードでの視認に有効な光の
反射率などの点より長辺面の上面に対する好ましい投影
面積は、短辺面のそれの１５〜１００倍である。

【００２９】従って従来の導光板の如く、出射効率の向
上を目的に当該短辺面に相当する、側面より入射の伝送
光を反射して上面に供給する役割の斜面を大きくして上
面に対する投影面積比を増やし、そのために当該長辺面
に相当する面の傾斜角を絶対値で２０度以上とした下面
構造にては、透過モードでのこの面への伝送光の入射確
率が極めて小さくて光路制御機能が発生しにくく出射光
が指向性に乏しくなるし、反射モードでも視認に有効な
光の受入面積の不足で視認性に乏しくなる。

【００３０】上記において導光板の下面の形状は、例え
ば図２に例示の直線面や、図３、図４に例示の曲面など
の如く適宜な面形状とすることができる。図３や図４に
例示した頂点１９が入射側面１３、又は入射側面１３と
その対向側端面１５の間の入射側面側にある下に凸の放
物面形状は、その形状を介し上面への反射角を制御して
均一化し、視認に有利な方向に出射光を集束させやす
く、透過モードでの光の利用効率を向上させうる利点な
どを有している。

【００３１】また下面における長辺面や短辺面の形状
も、図５（ａ）〜（ｄ）や図６（ａ）〜（ｄ）に例示し
た如く、直線面、屈折面、湾曲面などの適宜な面形状に
形成することができ、その長辺面や短辺面の形状は、同
じ導光板の下面全体で一定である必要はない。

【００３２】本発明で用いる導光板において、上記の反
射モードでは長辺面が、透過モードでは短辺面が主体と
なって光を上面に出射することによる出射光のストライ
プ状輝線化の防止は、交互配置の長辺面と短辺面を単位
とするピッチを小さくすることで行うことができる。

【００３３】明暗ムラの防止による明るさの均等性に優
れる上面を得る点より好ましい前記ピッチは、５００μ
m以下、就中３００μm以下、特に５〜２００μmであ
る。ピッチが、５μm未満では回折による分散が大きく
て液晶表示装置用のバックライトに不向きとなる。なお
当該ピッチは、同じ導光板で一定である必要はない。

【００３４】導光板における入射側面の形状について
は、特に限定はなく、適宜に決定することがでる。一般
には、上面に対して垂直な面とされるが、例えば湾曲凹
形などの光源の外周等に応じた形状として、入射光の入
射効率の向上をはることもできる。また、光源との間に
介在する導入部を有する構造などとすることもでき、そ
の導入部は光源などに応じて適宜な形状とすることがで
きる。なお導光板の上面の形状は、フラット面などが一
般的であるが、必要に応じて表面に散乱目的の拡散層を
有する構造などとすることもできる。

【００３５】導光板は、光源の波長領域に応じてそれに
透明性を示す適宜な材料にて形成することができる。ち
なみに可視光域では、例えばポリメチルメタクリレート
の如きアクリル系樹脂、ポリカーボネートやポリカーボ
ネート・ポリスチレン共重合体の如きポリカーボネート
系樹脂、エポキシ系樹脂等で代表される透明樹脂やガラ
スなどがあげられる。反射モードでの偏光状態の維持性
などの点よりは、複屈折を示さないか、複屈折の小さい
材料で形成した導光板が好ましい。

【００３６】量産性等の点より導光板の好ましい製造方
法は、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、所定の底面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や、熱可塑性樹脂を所定の底面
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
に充填する方法などがあげられる。

【００３７】本発明の面光源装置においては、上記した
導光板の下面の形状や曲率、短辺面と長辺面の面積比や
傾斜角等の制御に基づいて出射光の角度分布や面内分布
等の特性を調節することができる。長辺面の傾斜角をマ
イナス角度とした場合には、その角度で短辺面に基づく
厚さを相殺できて導光板を薄型化でき、その大面積化に
有利である。短辺面と長辺面の上記した傾斜角に加えて
面積比の条件も満足することが、薄型で全面が効率よく
均一発光する実用サイズの反射・透過両用の面光源装置
を得るうえで好ましい。

【００３８】なお導光板は、例えば光の伝送を担う導光
部に下面形成用のシートを接着したものの如く、異種材
料の積層体などとして形成されていてもよく、１種の材
料による一体的単層物として形成されている必要はな
い。導光板の厚さは、使用目的による導光板のサイズや
光源の大きさなどにより適宜に決定することができる。

【００３９】液晶表示装置等に用いる導光板の一般的な
厚さは、その入射側面に基づき２０mm以下、就中０．１
〜１０mm、特に０．５〜８mmである。また入射側面と上
面の一般的な面積比は、前者／後者に基づき１／５〜１
／１００、就中１／１０〜１／８０、特に１／１５〜１
／５０である。

【００４０】面光源装置の形成に際しては、図１に例示
の如く導光板１の下面に偏光状態維持性の反射層２が配
置される。反射層は、導光板の下面に密着付設してもよ
いし、図例の如く反射板等として下面の凹凸との間に隙
間がある状態で設けてもよく、それらの併用形態とする
こともできる。前者の密着付設の反射層は、下面からの
漏れ光の発生防止に有効であり、後者の隙間を設けた反
射層、特に図７に例示の如く長辺面との間に隙間を設け
た反射層は、反射モードでの入射外光の再出射角の変化
の抑制に有効である。

【００４１】反射層としては、反射モードの際の偏光状
態をドット式の拡散反射層の如く解消しない偏光状態維
持性のものが用いられ、偏光状態を可及的に維持しうる
ものが好ましい。従って偏光状態を大きく解消しない微
小な凹凸を表面に有する反射層などは許容され、むしろ
その拡散効果で上記した下面構造に基づくストライプ状
輝線化が緩和されるため好ましい。

【００４２】また反射層は、反射率の点より例えばアル
ミニウム、銀、金、銅又はクロムなどからなる高反射率
の金属の少なくとも１種を含有する金属で形成したもの
が好ましい。金属反射層は、反射面に垂直ないしそれに
近い角度で入射する直線偏光の偏光面を殆ど変換せずに
反射する利点なども有している。

【００４３】導光板の下面に密着した反射層は、例えば
バインダ樹脂による金属粉末の混入塗工層や、蒸着方式
等による金属薄膜の付設層などとして形成することがで
きる。また反射板の形成は、前記に準じた金属粉末の混
入シート、金属粉末混入層や金属薄膜を付設した樹脂シ
ート、金属箔などの適宜な方式で行うことができる。樹
脂シートには、上記した導光板形成材のほか、例えばト
リアセチルセルロースやポリビニルアルコール、ポリイ
ミドやポリアリレート、ポリエステルやポリスルホン、
ポリエーテルスルホンの如きプラスチックからなる適宜
な透明フイルムなどを用いうる。

【００４４】また表面に微小な凹凸を有する反射層は、
金属粉末等の混入物に基づく方式、アルミニウムや銀等
の金属箔あるいは前記の金属薄膜表面を圧延ロール方式
等により粗表面化する方式、エンボス加工等により粗表
面化した樹脂シートに金属薄膜を付設する方式などの適
宜な方式で形成することができる。なお反射層には、必
要に応じ反射率の向上や酸化防止等を目的とした適宜な
コート層を設けることもできる。

【００４５】本発明の面光源装置は、サイドライト型バ
ックライトなどとして用いることを目的に、図１に例示
の如く導光板１の入射側面１３に対して光源３を配置し
たものであり、その光源の任意な点消灯を目的にその切
替機構を設けたものである。図例では、電源３３とその
電力の供給を制御するスイッチ３２より点消灯切替機構
が形成されている。

【００４６】前記の光源としては適宜なものを用いうる
が、例えば（冷，熱）陰極管や、発光ダイオード等の線
状ないし面状のアレイ体等からなる線状光源などが好ま
しく用いうる。低消費電力性や耐久性、カラー化の演色
豊富性などの点よりは冷陰極管が特に好ましい。

【００４７】光源の点消灯切替機構も適宜に形成するこ
とができる。冷陰極管などでは、インバータへの電力供
給の制御方式とすることもできる。また手動式のスイッ
チや光センサを利用した明るさに基づく自動式のスイッ
チなどとすることもできる。

【００４８】面光源装置の形成に際しては、必要に応じ
て図例の如く、光源からの発散光を導光板の側面に導く
ために光源３を包囲する光源ホルダ３１などの適宜な補
助手段を配置することもできる。光源ホルダは、高反射
率の金属薄膜を付設した樹脂シートや金属箔などが一般
に用いられる。また光源ホルダを導光板の下面に延設し
て反射シートを兼ねさすこともできる。

【００４９】上記したように本発明の面光源装置では、
反射モードでの視認性を向上させるために偏光板を介し
た直線偏光状態の維持が重要となり、その目的のために
本発明においては導光板の上面から下面における反射層
までの間におけるおける複屈折による合計位相差が可及
的に小さいことが好ましく、就中５０nm以下、特に３０
nm以下であることが好ましい。かかる位相差が大きい
と、反射モードで偏光板を介し直線偏光とされた入射外
光がその位相差により偏光状態が変換されて反射層を介
し反射されて再度偏光板に入射する際の吸収成分が増大
して視認に利用できる光量が低下する。

【００５０】前記において合計位相差に基づく評価は、
導光板の上面から下面における反射層までの間に介在し
うる導光板や反射板などに基づく各位相差が相殺しあう
ことを許容する意味を有するものであるが、厚さ方向や
斜め方向等ではその相殺の程度が相違するため各層毎に
基づいて厚さ方向や斜め方向の位相差は可及的に小さい
ことが望ましい。

【００５１】上記のように本発明の面光源装置は、外光
の反射特性に優れると共に、導光板の側面より入射した
光の上面への出射効率にも優れることから、明るくて見
やすく低消費電力性に優れる液晶表示装置などの種々の
装置を形成するためのバックライトシステムなどとし
て、特に低消費電力が有利に機能する、蓄電池等のバッ
テリーを動力源とすることのある携帯電話や電子手帳や
ＰＤＡ等の携帯型のものを形成するためのものとして好
ましく用いることができる。

【００５２】図８に本発明の面光源装置をバックライト
システムに用いた反射・透過両用の液晶表示装置の構成
例を示した。これは、面光源装置の導光板１の上側に、
表裏に偏光板４を有する液晶セル５を配置して形成した
ものである。液晶表示装置は一般に、液晶シャッタとし
て機能する液晶セルとそれに付随の駆動装置、偏光板、
バックライト、及び必要に応じての補償用位相差板等の
構成部品を適宜に組立てることなどにより形成される。

【００５３】本発明において用いる液晶セルについては
特に限定はなく、偏光状態の光を液晶セルに入射させて
表示を行う、例えばツイストネマチック液晶やスーパー
ツイストネマチック液晶を用いた液晶セルなどの適宜な
ものを用いうる。また液晶の駆動方式についても特に限
定はない。

【００５４】液晶セルの表裏面に設ける偏光板について
も特に限定はないが、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、特にバック
ライト側の偏光板として、例えばヨウ素系や染料系の吸
収型直線偏光子などの如く偏光度の高いものを用いるこ
とが好ましい。

【００５５】液晶表示装置の形成に際しては、例えば拡
散板やアンチグレア層、反射防止膜や保護層、補償用の
位相差板などの適宜な光学素子を適宜に配置することが
できる。前記の補償用位相差板は、複屈折の波長依存性
などを補償して液晶セルの視認性の向上等をはかること
を目的とするものである。図例の如く補償用位相差板６
は、視認側又は／及びバックライト側の偏光板４と液晶
セル５の間等に必要に応じて配置される。

【００５６】なお補償用の位相差板としては、波長域な
どに応じて適宜なものを用いることができる。その位相
差板は、例えばポリカーボネートやポリスルホン、ポリ
エステルやポリメチルメタクリレート、ポリアミドやポ
リビニールアルコール等からなるフィルムを延伸処理し
てなる複屈折性シートなどとして得ることができ、その
複屈折性シートを２層以上重畳したものなどとして形成
することもできる。

【００５７】また拡散板は、表示光の拡散による視認性
の向上を目的とするが、液晶セルの視認側やその上部の
偏光板の上面などに設けることにより、偏光状態の変化
による反射モードでの視認性に対する阻害を防止ないし
抑制することができる。なお上記した面光源装置や液晶
表示装置を形成する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したものであってもよい。

【００５８】

【実施例】

参考例１ 所定寸法の透明ポリメチルメタクリレート板の一側面を
鏡面研削して入射側面を形成した後、下面を研削して入
射側面から１０mmの位置に頂点を有してその厚さが５．
０２mmの下に凸の放物面形とし、その下面にＮＣ工作機
を用いたダイヤモンドバイトによる研削方式で入射側面
方向の凸部を所定周期で形成して導光板を得た。

【００５９】前記の導光板は、幅８０mm、奥行１５８mm
（凸部形成部は入射側面側の８mmを除く１５０mm）、入
射側面の厚さ５mm、その対向端の厚さ１mm、上面が平坦
なものからなり、凸部のピッチが２００μmで、入射側
面を基準に短辺面の上面に対する傾斜角が４１〜４４度
の範囲で連続的に変化すると共に、長辺面の当該傾斜角
が１．５〜３．７度の範囲で連続的に変化し、上面への
投影面積比（短辺面／長辺面、以下同じ）が１／１４．
４〜１／１０．９の範囲で連続的に変化するものであ
る。

【００６０】参考例２ 実施例１に準じて、下面が入射側面から３０mmの位置に
頂点を有する下に凸の放物面からなり、入射側面を基準
に下面における凸部のピッチが２２０〜１８０μmの範
囲で漸次減少すると共に、短辺面の上面に対する傾斜角
が３９〜４３度の範囲で連続的に変化し、かつ長辺面の
当該傾斜角が１．６〜３．３度の範囲で連続的に変化し
て、上面への投影面積比が１／１３．７〜１／１１．６
の範囲で連続的に変化する導光板を得た。

【００６１】参考例３ 実施例１に準じて、下面が入射側面に頂点を有する下に
凸の放物面からなり、その下面に上面に対する傾斜角が
４５度の短辺面、１５度の長辺面を一定の角度で有し、
短辺面の上面への投影幅が４１．５〜５１．３μmの範
囲で変化して投影面積比が１／３．８〜１／２．９の範
囲で変化する導光板を得た。

【００６２】参考例４ メチルメタクリレート５０重量部、トリエチレングリコ
ールジメタクリレート５重量部、平均粒径１５μmの酸
化チタン粉末２５重量部、過酸化ベンゾイル１重量部、
パーロイルＴＣＰ１重量部、及び塩化メチレン１００重
量部を混合して乾燥窒素吹き込み後に脱泡し、それを幅
８０mm、奥行１４０mm、厚さ５mmのポリメチルメタクリ
レート板の片面に塗布し、塩化メチレンの揮発後に表面
をセパレータでカバーして５０℃で２時間加熱後さらに
７０℃で２時間加熱してセパレータを剥がし、その後８
０℃で２時間加熱して、完全な隠蔽性を示す拡散反射層
を有する下面からなる導光板を得た。

【００６３】実施例１ 参考例１で得た導光板の入射側面に直径３mmの冷陰極管
を配置し、銀蒸着のポリエステルフィルムからなる光源
ホルダにて冷陰極管を包囲し、表面凹凸加工のポリエス
テルフィルムに銀蒸着した反射シートを導光板の下面に
配置してサイドライト型の面光源装置を得、その上方に
表裏面に偏光板を付設したノーマリーホワイト型のツイ
ストネマチック液晶セルを配置して反射・透過両用の液
晶表示装置を得た。なお冷陰極管は、スイッチを介した
インバーターへの電流の供給制御で点灯／消灯の切替が
可能となっている。

【００６４】実施例２ 参考例２で得た導光板を用いたほかは実施例１に準じて
面光源装置と反射・透過両用の液晶表示装置を得た。

【００６５】比較例１ 面光源装置と液晶セルの間に実施例１と同様の反射シー
トを介在させたほかは、実施例１に準じて反射・透過両
用の液晶表示装置を得た。

【００６６】比較例２ 面光源装置と液晶セルの間に半透過型反射シート（日東
電工社製、Ｐ３）を介在させたほかは、実施例１に準じ
て反射・透過両用の液晶表示装置を得た。

【００６７】比較例３ 参考例３で得た導光板を用いたほかは実施例１に準じて
面光源装置と反射・透過両用の液晶表示装置を得た。

【００６８】比較例４ 参考例４で得た導光板を用いたほかは実施例１に準じて
面光源装置と反射・透過両用の液晶表示装置を得た。

【００６９】比較例５ 面光源装置に市販のＥＬランプを用いたほかは比較例２
に準じて反射・透過両用の液晶表示装置を得た。

【００７０】評価試験 実施例、比較例で得た反射・透過両用の液晶表示装置に
ついて、その面光源装置を点灯した非選択状態（白状
態）における透過モードで、中央部分４０mm角の垂直方
向の輝度を暗室中にて調べた（ミノルタ社製、ＣＡ−１
０００）。また面光源装置を消灯した状態で３０Ｗ×２
の室内照明の真下２ｍの位置に置いた反射モードで同様
の輝度を調べた。その結果を次表に示す。

【００７１】

【００７２】表より、実施例での反射モードにおける輝
度は、反射型専用機に準じた比較例１のものにほぼ匹敵
していることがわかる。また透過モードでの輝度は、比
較例の総てのものに対して格別に優れていることがわか
る。さらに比較例の透過モードで最大値を示した比較例
３では大きい明暗ムラが発生し、反射モードでの最大輝
度方向が垂直方向より大きくズレた方向であった。

【００７３】一方、実施例１と比較例２と比較例５にお
いて、実施例１では比較例２に対し透過モードで約２
倍、反射モードで約１．５倍の値を示しており、これら
は同じ面光源装置を用いたものであるから比較例２の半
透過型反射シートを用いる方式に比べて実施例による方
式は、反射・透過両モードでの視認性が大きく改善され
ていることがわかり、また比較例５のＥＬランプでは明
るい透過モードが困難なことがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】面光源装置例の側面説明図

【図２】導光板例の斜視説明図

【図３】他の導光板例の側面説明図

【図４】さらに他の導光板例の側面説明図

【図５】下面構造例の側面説明図

【図６】他の下面構造例の側面説明図

【図７】反射モードによる反射光の説明図

【図８】液晶表示装置例の側面説明断面図

【符号の説明】

１：導光板 １１：上面 １２，１６，１７：下面 ４１，４３，４５，４７，５２，５４，５６，５８：長
辺面 ４２，４４，４６，４８，５１，５３，５５，５７：短
辺面 １３：入射側面 ２：反射層 ３：光源 ３１：光源ホルダ ３２：スイッチ ３３：電源 ４：偏光板 ５：液晶セル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F21V 8/00 601 G02B 6/00 331 G02F 1/13357

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 側面からの入射光を下面で反射して上面
   より出射するようにした導光板の入射側面に点消灯切替
   機構を備えた光源を有し、かつ前記導光板がその下面
   に、上面に対する傾斜角が−１０〜１０度の範囲の長辺
   面と、上面より入射側面側に傾斜した短辺面とを交互に
   有すると共に偏光状態維持性の反射層を有してなり、か
   つ前記長辺面の上面に対する投影面積が短辺面のそれの
   １０倍以上であり、前記短辺面の上面に対する傾斜角が
   ３８〜４５度の範囲で入射側面を基準に徐々に増加する
   ことを特徴とする面光源装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、導光板の長辺面の上
   面に対する傾斜角が−５〜５度の範囲である面光源装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、導光板の下面
   における長辺面と短辺面が凸部又は凹部を形成し、その
   長辺面の上面に対する傾斜角が−５〜０度の範囲である
   面光源装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３において、導光板の下面に
   おける反射層が反射板からなる面光源装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、反射板がアルミニウ
   ム、銀、金、銅若しくはクロムからなる金属の薄膜を付
   設した基板又は箔よりなり、表面に微小な凹凸を有する
   ものからなる面光源装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜５において、導光板の上面か
   ら下面の反射層までの間の複屈折による合計位相差が５
   ０nm以下である直線偏光状態維持性の面光源装置。
7. 【請求項７】 表裏に偏光板を有する液晶セルを請求項
   １〜６に記載の面光源装置の上側に配置したことを特徴
   とする反射・透過両用液晶表示装置。