JP3669682B2 - 反射型液晶表示装置および携帯電子機器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報表示システムやＯＡ機器等の画像表示に用いられる反射型液晶表示装置およびその反射型液晶表示装置を備えた携帯電子機器に関し、特に、表示品位を低下させることなく効率良く照明することが可能なフロントライトを備え、携帯情報端末やモバイルコンピュータ等に好適な反射型液晶表示装置および携帯電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、特定の光源からの透過光量を調節することによって文字や画像を表示する透過型液晶表示装置と、周囲光を利用して文字や画像を表示する反射型液晶表示装置とに大別することができる。
【０００３】
このうち、透過型液晶表示装置には、液晶セルの背面に面光源（バックライト）として蛍光管やＥＬ等の発光源が配置される。一方、反射型液晶表示装置は、周囲光を利用して表示を行うためにバックライトを必要とせず、軽量、薄型および低消費電力という特徴を有している。さらに、表示装置に直接日光が当たるような非常に明るい環境下においては、透過型液晶表示装置では画像の視認性が著しく低下するのに対して、反射型液晶表示装置ではより鮮明に画像の視認が可能であるという利点を有している。このため、近年では、反射型液晶表示装置の需要が益々高まっており、携帯情報端末やモバイルコンピュータ等の携帯電子機器に適用される傾向がある。
【０００４】
しかしながら、反射型液晶表示装置においては、周囲光を表示に利用するため、表示輝度が周囲環境に依存する度合いが非常に高く、夜間等の暗環境下では表示が充分に認識できないこともある。特に、画像のカラー化のためにカラーフィルターを設けた反射型液晶表示装置や、偏光板を設けた反射型液晶表示装置では、これが大きな問題となっている。
【０００５】
そこで、充分な周囲光が得られない場合に備えて、フロントライトと称される照明装置を用いて反射型液晶セルの前面側から光を照射することが従来から提案されている。
【０００６】
このフロントライトとしては、例えば、ＣＸ．ＰＡＬ Ｖｏｌ．４０（Ｓｏｎｙ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｎｅｗｓ ｐ．２６〜ｐ．２７）に記載されているようなものが挙げられる。この従来技術では、光源からの入射光を面状発光状態に変換するための導光体を備え、導光体の出射面側に偏光板とλ／４板とを組み合わせた光学フィルムを配置したフロントライトが開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来技術は、以下のような問題点を有していた。
【０００８】
一般に、電子情報機器には、液晶表示素子を保護するためにその周囲に筐体（保護部材）が設けられており、その筐体には表示画面を観察するための開口部が設けられている。例えば、反射型液晶表示装置では、反射型液晶表示素子に形成された複数の画素で構成される表示領域のサイズよりも大きいサイズの開口部が設けられている。
【０００９】
この開口部は、液晶表示素子の表示領域（画素形成領域）に画素欠けが発生しないように設計される。なお、画素欠けとは、図１１に示すように、観察者４００が斜め方向から開口部４０１ａを通して表示領域４０２を観察した場合に、筐体４０１の厚さによって開口部４０１ａと表示領域４０２とが重なって表示領域の一部が見えなくなる状態を言う。通常、筐体の開口部は、その取り付け誤差も考慮して、表示領域のサイズに対して周辺が１ｍｍ程度大きなサイズになるように配置される。
【００１０】
ところで、反射型液晶表示素子にフロントライト（照明部）を備えた反射型液晶表示装置の場合、フロントライトを構成する導光体の観察者側（前面側）に筐体が配置されると共に、その筐体に画像を観察するための開口部が設けられる。
【００１１】
この構成において、開口部のサイズよりもフロントライトの導光体のサイズが小さい場合、フロントライト点灯時に導光体の周辺端面から出射光が光漏れとして観察され、表示品位が著しく損なわれる。
【００１２】
さらに、導光体の下面（観察者側と反対側）に光学フィルムを配置した場合、特に、導光体と光学フィルムとの間に粘着層が介在する場合には、導光体の端面と光学フィルムの周辺端面、および粘着層と導光体の界面から光漏れが発生し、表示品位がさらに低下する。
【００１３】
しかしながら、上記ＣＸ．ＰＡＬ Ｖｏｌ．４０（Ｓｏｎｙ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｎｅｗｓ ｐ．２６〜ｐ．２７）に記載されているフロントライトでは、これらの問題に対する解決方法は何等開示されていない。
【００１４】
本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、携帯性を損なうことなく、導光体の周辺端面や光学フィルムの周辺端面からの光漏れを防いで表示品位を向上させることができる反射型液晶表示装置および携帯電子機器を提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明の反射型液晶表示装置は、入射光を画素毎に制御して反射させる反射型液晶表示素子と、該反射型液晶表示素子の前面側に配置され、光源および該光源からの光を端面から入射して該反射型液晶表示素子側の広面から出射する導光体を有し、該導光体の該反射型液晶表示素子側の広面に反射防止機能を有する光学フィルムが配置されたフロントライトと、該フロントライトの前面側に該反射型液晶表示素子の画像を観察するための開口部を有する保護部材とを備え、少なくとも該光源が配置されていない側面における該開口部の端面と該光学フィルムの端面との距離Ｘ３が、
【００２８】
【数１３】
【００２９】
（但し、ｋおよびｋ＋１は開口部から光学フィルムまでの屈折率が異なる部分であって、ｋは部分ｋ＋１の前面に配置された部分であり、ｍ−１は導光体の前面に配置された部位であり、ｍは光学フィルムの前面に配置された導光体であり、ｍ＋１は光学フィルムであり、ｔk+1は各部分の厚みであり、ｎkおよびｎk+1は各部分の屈折率であり、θkは部分ｋにおいて入射光と画面法線方向とのなす角度であり、開口部の空気層であるｋ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1＝８０゜である。さらに、ｎk×ｓｉｎθk＝ｎk+1×ｓｉｎθk+1の関係を有する。）
の範囲になるように前記保護部材が該光学フィルムの端部を覆っており、そのことにより上記目的が達成される。
【００３０】
少なくとも前記光源が配置されていない側面における前記開口部の端面と前記光学フィルムの端面との距離Ｘ３が、
【００３１】
【数１４】
【００３２】
（但し、ｈおよびｈ＋１は開口部から光学フィルムまでの屈折率が異なる部分であって、ｈは部分ｈ＋１の前面に配置された部分であり、ｔh+1は各部分の厚みであり、ｎhおよびｎh+1は各部分の屈折率であり、θhは部分ｈにおいて入射光と画面法線方向とのなす角度であり、開口部の空気層であるｈ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1＝３゜である。さらに、ｎh×ｓｉｎθh＝ｎh+1×ｓｉｎθh+1の関係を有する。）
の範囲になるように前記保護部材が該光学フィルムの端部を覆っているのが好ましい。
【００３３】
少なくとも前記光源が配置されていない側面における前記開口部の端面と前記光学フィルムの端面との距離Ｘ３が、
【００３４】
【数１５】
【００３５】
（但し、ｈおよびｈ＋１は開口部から光学フィルムまでの屈折率が異なる部分であって、ｈは部分ｈ＋１の前面に配置された部分であり、ｔh+1は各部分の厚みであり、ｎhおよびｎh+1は各部分の屈折率であり、θhは部分ｈにおいて入射光と画面法線方向とのなす角度であり、開口部の空気層であるｈ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1は必要とされる視角範囲である。さらに、ｎh×ｓｉｎθh＝ｎh+1×ｓｉｎθh+1の関係を有する。）
の範囲になるように前記保護部材が該光学フィルムの端部を覆っているのが好ましい。
【００３６】
少なくとも前記光源が配置されている側面における前記開口部の端面と前記光学フィルムの端面との距離Ｘ４が、
【００３７】
【数１６】
【００３８】
の範囲になるように前記保護部材が該光学フィルムの端部を覆っているのが好ましい。
【００４０】
前記光学フィルムが偏光板とλ／４板との組み合わせからなるのが好ましい。
【００４１】
前記光学フィルムが偏光板とλ／２板とλ／４板との組み合わせからなるのが好ましい。
【００４２】
本発明の携帯電子機器は、本発明の反射型液晶表示装置を備えており、そのことにより上記目的が達成される。
【００４３】
以下に、本発明の作用について説明する。
【００４４】
上述したように、液晶表示素子を保護するための保護部材（筐体）には、フロントライトの前面側に、画像を観察するための開口部が表示領域に画素欠けが生じないように設けられる。この開口部のサイズよりも導光体のサイズが小さい場合には導光体の周辺端面から光漏れが生じて表示品位が著しく低下する。そこで、本発明にあっては、少なくとも光源が配置されていない側面において、開口部の端面と導光体の端面との距離Ｘ１を０≦Ｘ１にして導光体の端部が筐体で覆われるようにする。液晶表示素子の表示領域が小さい場合には、開口部端面と導光体端面とはほぼ一直線上に観察され、開口部の端面に対して導光体端面が外側に配置されていれば、すなわち０≦Ｘ１であれば、導光体端面から生じる光漏れを防止することができるからである。
【００４５】
ところで、液晶表示素子の視角範囲とは、一般に、液晶表示素子の視角依存性によって斜め方向から表示部を観察した場合に、本来黒色で表示されるべき画像が白っぽく見えたり、階調が反転することにより、コントラストが低下したり、コントラストの反転が生じたりして、観察者が表示画像を正確に読み取れない状態を除いた観察範囲のことを言う。通常の液晶表示素子においては、左右上下共に約±８０゜程度の視角範囲を有している。よって、視角範囲（８０゜以上）の上限としては８０゜を考慮すればよく、それ以上に導光体を大きくする必要はない。さらに、導光体を大きくすることは、電子機器の大型化を招き、携帯性を損なうおそれがある。そこで、本発明にあっては、少なくとも光源が配置されていない側面における開口部の端面と導光体の端面との距離Ｘ１が、
【００４６】
【数１７】
【００４７】
（但し、開口部の空気層であるｉ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1＝８０゜である。）
の範囲になるように導光体の端部を筐体で覆う。これにより、小型画面のように比較的視角範囲を必要としない場合には視角範囲の下限である０゜から、大型化された画面のように広い視角範囲を必要とする場合には視角範囲の上限である８０゜まで、携帯性を損なわずに導光体端面からの光漏れや不要な反射光を防ぐことができ、小型で携帯性に優れ、低消費電力な電子情報機器に用いるのに適した反射型液晶表示装置が得られる。
【００４８】
また、導光体からの光漏れを防止するためには、観察者が画面を観察した場合に、観察可能な領域を考慮すればよい。例えば、２型サイズの液晶表示素子を、観察者が通常の使用範囲である３００ｍｍの位置から観察した場合、図８に示すように、パネル８００の長辺側では有効表示エリア（画素形成領域）から３．８７゜（約４゜）の角度に相当する領域まで観察され、短辺側では２．９１゜（約３゜）の角度に相当する領域まで観察される。
【００４９】
このため、液晶表示素子の前面に導光体を配置した場合、その端面を見込み角に相当する領域以上の位置に配置することにより、導光体端面からの光漏れが観察者に到達するのを防止することができる。よって、例えば２型サイズの液晶表示素子の場合には、見込み角が約３゜に相当する領域以上に導光体を延長することにより、正面方向での光漏れを防ぐことができる。より好ましくは、見込み角が約４゜に相当する領域の長さを考慮する。なお、画面サイズが２型以上に大きくなった場合、画面に対する見込み角は大きくなり、これに相当する長さも長くなるが、液晶表示素子の視角特性を考慮して、視角範囲８０゜以下に相当する長さとするのが好ましい。よって、本発明にあっては、少なくとも光源が配置されていない側面における開口部の端面と導光体の端面との距離Ｘ１が、
【００５０】
【数１８】
【００５１】
（但し、開口部の空気層であるｊ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1＝３゜である。）
の範囲になるように導光体の端部を筐体で覆うのが好ましい。これにより、小型サイズの液晶表示素子にフロントライトを使用した場合にも光漏れを防止して表示品位の向上を図ることができる。
【００５２】
さらに、各液晶表示素子に必要とされる視角範囲に応じて、少なくとも光源が配置されていない側面における開口部の端面と導光体の端面との距離Ｘ１が、
【００５３】
【数１９】
【００５４】
（但し、開口部の空気層であるｊ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1は必要とされる視角範囲である。）
の範囲になるように導光体の端部を筐体で覆うのが好ましい。これにより、各液晶表示素子の視角特性に応じて、光漏れを防止して表示品位の向上を図ることができる。
【００５５】
一方、光源が配置されている側面では、光源が配置されていない側面に比べて光源からの光の強度が強く、光源から直接入射して反射される光を防止する必要がある。
【００５６】
例えば、図９（ａ）に示すように、導光体９０７の観察者側に入出力機器であるタッチパネル９０８を配置した構成例を考えると、光源９０９が配置された端面では、視角θ1方向から入射した光（ｉ＝１番目の空気層９０１から入射した光）は、ＰＥＴフィルム９０２、透明電極９０３、空気層９０４、透明電極９０５およびガラス基板９０６の各層に入射して屈折され、順次スネルの法則に応じてｎ＋１番目（ここでは７番目）に配置された導光体９０７の下面まで到達するまでに距離Ｘ１が必要である。筐体９００の開口部端面と導光体の端面との距離Ｘ２には、この距離Ｘ１に加えて、光源９０９から直接発した光が導光体９０７の下面で反射される距離αに相当する分を余分に考慮する必要がある。なお、図９（ａ）の部分拡大図である図９（ｂ）に示すように、導光体９０７の下面では光が反射すると考えられるため、距離αは、角度θ７、導光体の厚さおよび導光体の屈折率に相当する距離を考慮すれば良い。よって、本発明にあっては、少なくとも光源が配置されている側面では、開口部の端面と導光体の端面との距離Ｘ２が、
【００５７】
【数２０】
【００５８】
の範囲になるように導光体の端部を筐体で覆うのが好ましい。これにより、視角範囲の下限である０゜から視角範囲の上限である８０゜まで、携帯性を損なわずに導光体端面からの光漏れや光源から直接入射される反射光を防止することができる。
【００５９】
さらに、光源が配置されている側面でも、上述したようにパネルの見込み角（例えば２型サイズの液晶表示素子の場合には短辺側で約３゜、長辺側で約４゜）に相当する長さを考慮して筐体の開口部の端面と導光体の端面の距離を設定するのが好ましい。
【００６０】
導光体の反射型液晶表示素子側の広面に光学フィルムを配置した場合には、光学フィルムの周辺端面で光漏れが発生する。よって、少なくとも光源が配置されていない側面における開口部の端面と光学フィルムの端面との距離Ｘ３が、
【００６１】
【数２１】
【００６２】
（但し、開口部の空気層であるｋ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1＝８０゜である。）
の範囲になるように光学フィルムの端面を筐体で覆うのが好ましい。
【００６３】
この場合にも、開口部端面に対して３゜方向から観察した場合の長さを考慮して、少なくとも光源が配置されていない側面における開口部の端面と光学フィルムの端面との距離Ｘ３が、
【００６４】
【数２２】
【００６５】
（但し、開口部の空気層であるｈ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1＝３゜である。）
の範囲になるように導光体の端部を筐体で覆うのが好ましい。さらに、各液晶表示素子に必要とされる視角範囲に応じて、少なくとも光源が配置されていない側面における開口部の端面と光学フィルムの端面との距離Ｘ３が、
【００６６】
【数２３】
【００６７】
（但し、開口部の空気層であるｈ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1は必要とされる視角範囲である。）
の範囲になるように導光体の端部を筐体で覆うのが好ましい。
【００６８】
さらに、導光体の下面に光学フィルムを配置した場合についても、光源が配置されている側面では、光源が配置されていない側面に比べて光源からの光の強度が強い。
【００６９】
例えば図１０に示すように、導光体１００８の観察者側に入出力機器であるタッチパネル１０１０を配置した構成例を考えると、光源１０１１が配置された端面では、視角θ1方向から入射した光（ｋ＝１番目の空気層１００１から入射した光）は、ＰＥＴフィルム１００２、透明電極１００３、空気層１００４、透明電極１００５、ガラス基板１００６および導光体１００７の各層に入射して屈折され、順次スネルの法則に応じてｍ＋１番目（ここでは８番目）に配置された光学フィルム１００８の下面まで到達するまでに距離Ｘ３が必要である。筐体１０００の開口部端面と光学フィルムの端面との距離Ｘ４には、この距離Ｘ３に加えて、光源１０１１から直接発した光が光学フィルム１００８の下面で反射される距離βに相当する分を余分に考慮する必要がある。この場合にも、図１０（ａ）の部分拡大図である図１０（ｂ）に示すように、光学フィルム１００８の下面では光が反射すると考えられるため、距離βは、角度θ７、角度θ８、導光体と光学フィルムの厚さ、導光体と光学フィルムの屈折率に相当する距離を考慮すれば良い。よって、本発明にあっては、少なくとも光源が配置されている側面では、開口部の端面と光学フィルムの端面との距離Ｘ４が、
【００７０】
【数２４】
【００７１】
の範囲になるように導光体の端部を筐体で覆うのが好ましい。これにより、視角範囲の下限である０゜から視角範囲の上限である８０゜まで、光学フィルムの厚さ方向で生じる反射光や光学フィルムによる位相の補償が不十分であるために生じるフィルム周辺での反射光を防止することができる。
【００７２】
さらに、光源が配置されている側面でも、上述したようにパネルの見込み角（例えば２型サイズの液晶表示素子の場合には短辺側で約３゜、長辺側で約４゜）に相当する長さを考慮して筐体の開口部の端面と光学フィルムの端面の距離を設定するのが好ましい。
【００７３】
上記光学フィルムとして反射防止機能を有するものを用いれば、光源からの光と導光体出射面（反射型液晶表示素子側の広面）での反射光との干渉を防ぐことができる。
【００７４】
上記光学フィルムとして偏光板とλ／４板とを組み合わせたフィルムを用いれば、λ／４板と反射型液晶表示素子の対向ガラス基板表面での不要反射光をカットしてコントラスト低下を防ぐことができる。
【００７５】
さらに、上記光学フィルムとして偏光板とλ／２板とλ／４板とを組み合わせたフィルムを用いれば、光の波長に対する位相遅れの交差を補償して円偏光状態を維持することができ、λ／４板と反射型液晶表示素子の対向ガラス基板表面での不要反射光をより一層防ぐことができる。
【００７６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００７７】
図１（ａ）は本実施形態の反射型液晶表示装置１００の構成を示す断面図であり、図１（ｂ）はその平面図である。
【００７８】
この反射型液晶表示装置１００は、反射型液晶表示素子１０６の前面側（観察者側）にフロントライト１１０が配置されている。
【００７９】
フロントライト１１０は、光源１０１とそれを覆うように設けられた拡散反射シート１０３、光源１０１からの光を端面１０２ａ（入射面）から入射して広面（出射面）１０２ｂから出射する導光体１０２、および導光体１０２の背面側に設けられた光学フィルム１０５を備えている。
【００８０】
この光学フィルム１０５は、図２に示すように、観察者側から偏光板１０５ａ、λ／２板１０５ｂ、λ／４板１０５ｃによって構成され、その総厚みは０．４５ｍｍであり、その屈折率は約１．５０である。
【００８１】
本実施形態では、フロントライト１１０の導光体１０２をポリメチルメタクリレート（屈折率ｎ＝１．４９）を用いて射出成形により作製し、厚さ１ｍｍの平行平板形状とした。この導光体１０２の出射面１０２ｂと対向する対向面１０２ｃには、伝搬部１０２ｄと反射部１０２ｅが繰り返し形成されたプリズム状の周期構造１０２ｆを形成した。周期構造１０２ｆのピッチＰを０．３９ｍｍ、伝搬部１０２ｄの幅Ｐ１を０．３８ｍｍ、反射部１０２ｅの幅Ｐ２を０．１ｍｍとし、反射部１０２ｅの傾斜角度を約４５゜とすることにより、光源１０１からの入射光を面状の出射光に変換して反射型液晶表示素子に照射できるようにした。
【００８２】
反射型液晶表示素子１０６は、図３に示すように、ガラス基板１０６ａ上にカラーフィルタ１０７と透明電極１０８ａが形成された対向基板と、ガラス基板１０６ｂ上に複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）素子（図示せず）と反射電極１０８ｂが形成されたＴＦＴ基板との間に液晶層１０９が挟持されている。
【００８３】
この反射型液晶表示装置１００は、図１に示すように、反射型液晶表示素子１０６とフロントライト１１０の周囲を覆うように筐体１０４が設けられており、筐体１０４にはフロントライト１１０の前面側に画像を観察するための開口部１０４ａが設けられている。なお、図１（ｂ）において、Ｘ１は光源１０１が配置されていない側面における開口部１０４ａの端面と導光体１０２の端面との距離を示し、Ｘ２は光源１０１が配置されている側面における開口部１０４ａの端面と導光体１０２の端面との距離を示し、Ｘ３は光源１０１が配置されていない側面における開口部１０４ａの端面と光学フィルム１０５の端面との距離を示し、Ｘ４は光源１０１が配置されている側面における開口部１０４ａの端面と光学フィルム１０５の端面との距離を示す。
【００８４】
本実施形態では、反射型液晶表示素子１０６として表示領域１１６が縦５９．４ｍｍ×横７９．２ｍｍである３．９型の反射型液晶表示素子を用いた。また、筐体１０４の開口部１０４ａのサイズは、縦６１．４ｍｍ×横８１．２ｍｍとして、表示領域の画素欠けが発生しないように、表示領域よりも周辺を１ｍｍ大きく配置した。さらに、後述する導光体端面からの光漏れを防止するために、導光体１０２の外形サイズを縦６４．７ｍｍ×横８３．８ｍｍとし、光学フィルム１０５のサイズは縦６３．７ｍｍ×横８２．８ｍｍとした。
【００８５】
以下に、この反射型液晶表示装置１００における光漏れの防止について説明する。
【００８６】
図４（ａ）は、光源が配置されていない側面における導光体２０２の端面２０２ａ、筐体２０４の開口部端面２０４ａおよび光学フィルム２０５の端面２０５ａの配置関係を示し、図４（ｂ）は、光源２０１が配置された側面における導光体２０２の端面２０２ｂ、筐体２０４の開口部端面２０４ｂおよび光学フィルム２０５の端面２０５ｂの配置関係を示す。なお、この図４において、２０６は反射型液晶表示素子である。
【００８７】
図４（ａ）において、例えば、観察者２００が表示領域端部を角度θ１＝４０゜の方向から観察した場合、導光体２０２の屈折率ｎｄ＝１．４９、導光体厚みｔｄ＝１．００ｍｍを考慮すると、
１．００（空気の屈折率）×ｓｉｎθ１＝ｎｄ×ｓｉｎθ２
であるので、観察者２００は開口部端面２０４ａから
だけ外側の位置を観察することになる。
【００８８】
さらに、光学フィルム２０５の屈折率ｎｋ＝１．５０および光学フィルム厚みｔｋ＝０．４５ｍｍを考慮すると、
ｎｄ×ｓｉｎθ２＝ｎｋ×ｓｉｎθ３
であるので観察者２００は開口部端面２０４ａから
だけ外側の位置を観察することになる。
【００８９】
このとき、光学フィルムを有しないフロントライトでは、開口部端面２０４ａと導光体２０２の端面２０２ａとの距離Ｘ１が０．４８ｍｍよりも小さいと、開口部端面２０４ａに距離Ｘから表示に関与しない光が反射し、観察者がこの反射光を観察することになるので表示品位が低下する。
【００９０】
同様に、光学フィルムを有するフロントライトでは、開口部端面２０４ａと光学フィルム２０５の端面２０５ａとの距離Ｘ３が０．７０ｍｍよりも小さいと、開口部端面２０４ａに距離Ｘ’から表示に関与しない光が反射し、観察者がこの反射光を観察することになるので表示品位が低下する。
【００９１】
そこで、本実施形態では、開口部端面２０４ａと光学フィルム２０５の端面２０５ａとの距離Ｘ３を上記距離Ｘ’以上の０．８ｍｍとすることにより、光学フィルム２０５の端面２０５ａでの不要反射光を防いで表示品位を向上することができた。
【００９２】
一方、図４（ｂ）に示す光源２０１が配置された側面では、光源２０１からの光の強度が他の端面に対して強いので、開口部端面２０４ｂと光学フィルム２０５の端面２０５ｂとの距離Ｘ４が上記距離Ｘ’に導光体２０２と光学フィルム２０５での反射分に相当する距離（上述の図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示したβ）を考慮した距離以上になるように、光学フィルム２０５の端面２０２ｂを配置するのが好ましい。
【００９３】
そこで、本実施形態では、開口部端面２０４ｂと光学フィルム２０５の端面２０５ｂとの距離Ｘ４を１．５０ｍｍとすることにより、光学フィルム２０５の端面２０５ｂでの不要反射光を防いで表示品位を向上することができた。
【００９４】
さらに、図４（ａ）に示す光源が配置されていない側面では、開口部端面２０４ａと導光体２０２の端面２０２ａとの距離Ｘ１”を１．３０ｍｍとし、図４（ｂ）に示す光源２０１が配置された側面では、開口部端面２０４ｂと導光体２０２の端面２０２ｂとの距離Ｘ２”を２．０ｍｍとした。これにより、情報電子機器の携帯性を損なわずに導光体２０２の端面２０２ａ、２０２ｂからの光漏れや光源から直接入射して反射される光を防止することができる。
【００９５】
なお、距離Ｘ１”と距離Ｘ３とを同じ長さにしても、距離Ｘ２”と距離Ｘ４を同じ長さにしても、各々が上記距離Ｘ’やＸ’に導光体２０２と光学フィルム２０５での反射分に相当する距離βを考慮した距離以上であれば光学的には問題は生じない。その理由は、光漏れを防止するための距離としては最下面に配置された導光体の端面または光学フィルムの端面までの距離を考慮すればよいからである。但し、光学フィルムを貼り付ける場合には、その貼り付け精度等を考慮すると、導光体よりも光学フィルムが大きいと周辺でフィルム剥がれ等の問題が発生することがある。本実施形態では、光学フィルムを粘着層を介して導光体の出射面に配置しているので、光学フィルムの周辺剥離を防止するために光学フィルムのサイズを導光体のサイズよりも小さくしているのである。ここで、フィルムの貼り合わせ精度は基準位置に対して約±０．５ｍｍであり、導光体の成型精度を考慮しても、導光体のサイズはフィルム端面から高々数ｍｍ程度大きくなるに過ぎない。この程度であれば、液晶パネル端部の実装領域内に十分収まるので、表示装置全体としての携帯性を損なうことはない。
【００９６】
さらに、上述の各値は、導光体の下面に光学フィルムを配置した場合の一例であり、導光体の下面に光学フィルムを配置しない構成のフロントライトでは、光源が配置されていない側面で距離Ｘ１が距離Ｘ以上になるようにフロントライトを配置すればよい。一方、光源が配置された側面では距離Ｘ２が距離Ｘと導光体２０２での反射分を考慮した距離（図９（ａ）および図９（ｂ）に示したα）以上になるようにフロントライトを配置すればよい。
【００９７】
次に、偏光板とλ／４板とを組み合わせた光学フィルムを用いた場合に得られる光の偏光状態の変化について説明する。
【００９８】
図５に示すように、導光体の出射面側に配置される光学フィルムは、観察者側から順に偏光板３０１およびλ／４板３０２の順に配置される。このとき、λ／４板３０２の遅相軸（または進相軸）は偏光板３０１の透過軸（または吸収軸）に対して４５゜の角度を成すように配置される。
【００９９】
このような光学フィルムに導光体から出射した光または周囲からの外光が入射した場合、入射光３００ａは偏光板３０１を通過する過程で偏光状態が一様な直線偏光３００ｂとなってλ／４板３０２に入射し、円偏光３００ｃに変換される。
【０１００】
円偏光３００ｃは、通常、液晶表示素子に入射して変調されることで画像が表示されるが、同時に、液晶表示素子の観察者側に配置された対向ガラス基板３０３の表面で約４％程度の反射光が生じる。この反射光３００ｄは画像表示には寄与しない不要な光であり、表示のコントラストを低下させる原因となる。
【０１０１】
しかし、偏光板３０１とλ／４板３０２との配置によって、対向ガラス基板３０３の表面で反射した円偏光３００ｄは、その位相が１８０゜変調された円偏光となり、λ／４板３０２によって円偏光３００ｄが偏光板３０１の透過軸と直交する直線偏光３００ｅに変換される。この結果、不要な反射光が偏光板３０１によってカットされ、コントラスト低下の無い反射型液晶表示装置が得られる。
【０１０２】
特に、本実施形態のように偏光板とλ／４板との間にλ／２板を配置した光学フィルムでは、光の各波長に対する位相遅れの交差を補償することができるので、円偏光状態を維持することができ、不要光の発生を防止する効果をより高くすることができる。
【０１０３】
さらに、斜め方向から観察した場合に発生する光学フィルム端面からの光漏れ、すなわち、光学フィルムの厚さ方向で発生する反射光や位相の補償が不十分であるために発生する光学フィルム周辺での反射光は、開口部端面と光学フィルム端面との距離Ｘ３、Ｘ４を上記範囲に設定することで防止することができる。
【０１０４】
なお、本実施形態においては、画面サイズが３．９インチの反射型液晶表示素子を用い、その視角範囲として４０゜までを考慮して、筐体の開口部端面と導光体端面との距離Ｘ１およびＸ２、開口部端面と光学フィルム端面との距離Ｘ３およびＸ４を設定したが、本実施形態の値に限定される訳ではなく、光学フィルムが配置されていないフロントライトでは距離Ｘ１が
【０１０５】
【数２５】
【０１０６】
（但し、開口部の空気層であるｉ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1＝８０゜である。）
距離Ｘ２が
【０１０７】
【数２６】
【０１０８】
の範囲になるように設定すればよく、光学フィルムを配置したフロントライトでは距離Ｘ３が
【０１０９】
【数２７】
【０１１０】
（但し、開口部の空気層であるｋ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1＝８０゜である。）
距離Ｘ４が
【０１１１】
【数２８】
【０１１２】
の範囲になるように設定すればよい。
【０１１３】
例えば、画面の大型化に伴って視角範囲が必要な場合には８０゜を上限に設定すればよく、画面サイズが小型である場合には視角範囲０゜以上の値であれば不要な光漏れを防止することができる。
【０１１４】
下記表１に視角範囲と光漏れが観察されない距離Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４の最小値の関係を示す。なお、距離Ｘ１およびＸ２は導光体の出射面に光学フィルムを配置しない構成のフロントライトを示し、距離Ｘ３およびＸ４は導光体の出射面に光学フィルムを配置した構成のフロントライトを示す。
【０１１５】
【表１】
【０１１６】
各反射型液晶表示装置に必要とされる視角範囲に応じて、上記表１に示した数値以上に距離Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４を設定すればよい。
【０１１７】
さらに、フロントライトの観察者側にタッチパネル等の入出力機器や他の部材、空気層や接着層等がある場合には、それらの厚みや屈折率をも考慮して導光体の端面や光学フィルムの端面を配置することができる。
【０１１８】
例えば、図６に、導光体の観察者側に入出力機器であるタッチパネルを配置した構成例を示す。タッチパネル６０８は、一般に、観察者側からＰＥＴフィルム６０２、透明電極６０３、空気層６０４、透明電極６０５、ガラス基板６０６により構成されている。そして、空気層６０４の両側に配置された透明電極６０３、６０５の接触状態および非接触状態における電気抵抗または電気容量の変化を電気信号に変換する入出力機器である。この図６において、６００は筐体であり、６０１はタッチパネル６０８の前面側の空気層であり、６０７は導光体である。
【０１１９】
この構成において、視角θ１方向から入射した光（ｉ＝１番目の空気層６０１から入射した光）は、ｉ＝２番目のＰＥＴフィルム６０２により屈折され、その下層に配置されたｉ＝３番目の透明電極６０３に入射して屈折される。さらに、順次スネルの法則に応じて入射して屈折され、ｉ＝ｎ＋１番目（ここでは７番目）に配置された導光体６０７の端面（距離Ｘ１の位置）まで到達する。このため、導光体６０７の端面に発生する漏れ光は、視角θ１方向に到達することになる。
【０１２０】
よって、フロントライトを構成する導光体の前面（観察者側）にタッチパネル等の入出力機器や保護板等の部材を設けた場合には、各層の厚みや屈折率を考慮して、筐体の開口部端面から導光体の端面までの距離Ｘ１を決定する必要がある。
【０１２１】
さらに、導光体の下面に光学フィルムを配置した場合には、ｍ＋１番目に配置された光学フィルムを考慮する。
【０１２２】
例えば、図７に、導光体の観察者側に入出力機器であるタッチパネルを配置し、導光体の下面に光学フィルムを配置した構成例を示す。タッチパネル７１０は、観察者側からＰＥＴフィルム７０２、透明電極７０３、空気層７０４、透明電極７０５、ガラス基板７０６により構成されている。この図７において、７００は筐体であり、７０１はタッチパネル７１０の前面側の空気層であり、７０７は導光体であり、７０８は光学フィルムである。
【０１２３】
この構成において、視角θ１方向から入射した光（ｋ＝１番目の空気層７０１から入射した光）は、ＰＥＴフィルム７０２〜導光体７０７に順次スネルの法則に応じて入射して屈折され、さらに、ｋ＝ｍ＋１番目（ここでは８番目）に配置された光学フィルム７０８の端面（距離Ｘ３の位置）まで到達する。このため、光学フィルム７０８の端面に発生する漏れ光は、視角θ１方向に到達することになる。
【０１２４】
よって、導光体の下面に光学フィルムを配置した場合には、ｍ＋１番目に配置された光学フィルムを考慮して筐体の開口部端面から導光体の端面までの距離Ｘ３を決定する必要がある。
【０１２５】
これらは、光源が配置された側面における筐体の開口部端面から導光体の端面までの距離Ｘ２およびＸ４についても同様である。
【０１２６】
上述したタッチパネルにおいて、使用される透明電極６０３、６０５や空気層６０４が非常に薄い場合、例えば光学的に干渉膜厚程度である場合には、これらの層の屈折率や厚みは無視することもできる。
【０１２７】
なお、上記各数値は、これらに限定されるわけではなく、導光体や光学フィルムの厚さ、屈折率が変化すれば、これらに従って適宜選択する必要がある。さらに、導光体の観察者側またはパネル側に入出力機器（タッチパネル等）や保護板等を配置する場合には、これらの厚さや屈折率を考慮して導光体や光学フィルムの端面から筐体の開口部端面までの距離を決定する必要がある。
【０１２８】
さらに、画面が正方形ではない場合、画面サイズが大きくなったり、その縦横比が大きくなったりすると、見込み角が長辺方向と短辺方向とで異なることも考えられる。このような場合には、上述した筐体の開口部端面から導光体の端面または筐体の開口部端面から光学フィルムの端面までの距離を、長辺方向と短辺方向とで異ならせて設定してもよい。
【０１２９】
本実施形態において、光学フィルムとして偏光板とλ／２板とλ／４板とを組み合わせたものを用いたが、これに限定される訳ではなく、偏光板とλ／４板とを組み合わせたものを用いてもよい。この場合にも、液晶表示素子の対向ガラス表面で反射される不要な反射光を偏光板とλ／４板によりカットしてコントラストを改善することができる。
【０１３０】
さらに、光学フィルムとして反射防止フィルムを用いてもよい。例えば、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）フィルム上に誘電体薄膜を交互に形成し、薄膜の干渉作用によって反射エネルギーを低下させた反射防止フィルムを用いることができる。より具体的には、ＴＡＣフィルム上に第１層としてＭｇＦ2（屈折率ｎｍ＝１．３８、厚さ１００ｎｍ）、第２層としてＣｅＦ3（屈折率ｎｃ＝２．３０、厚さ１２０ｎｍ）、第３層としてＴｉＯ2（屈折率ｎｔｉ＝１．６３、厚さ１２０ｎｍ）、第４層としてＭｇＦ2（屈折率ｎｍ＝１．３８、厚さ１００ｎｍ）を真空蒸着法によって形成することにより広帯域な波長で反射防止フィルムを作製することができる。この反射防止フィルムの厚さは０．１１ｍｍで屈折率は１．５０である。
【０１３１】
導光体材料についても本実施形態に示したものに限られず、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂やポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂等に代表される透明樹脂やガラス等を適宜用いて、射出成形等の加工法によって成形して作製することができる。
【０１３２】
さらに、導光体の観察者側に形成された周期構造はプリズム状としたが、台形状やレンチキュラー形状、球状等の他の凹凸形状であってもよい。
【０１３３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、少なくとも光源が配置されていない側面において、液晶表示素子を保護する保護部材（筐体）の開口部の端面と導光体の端面との距離Ｘ１が、
【０１３４】
【数２９】
【０１３５】
（但し、開口部の空気層であるｉ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1＝８０゜である。）
の範囲、好ましくは
【０１３６】
【数３０】
【０１３７】
（但し、開口部の空気層であるｊ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1＝３゜である。）
の範囲になるように導光体の端部を筐体で覆うことにより、視角範囲の下限である０゜から視角範囲の上限である８０゜まで、導光体の端面からの光漏れを防止することができる。よって、携帯性を損なうことなく、表示品位に優れた反射型液晶表示装置が得られる。
【０１３８】
さらに、各反射型液晶表示装置に必要とされる視角範囲に応じて、液晶表示素子を保護する保護部材（筐体）の開口部の端面と導光体の端面との距離Ｘ１が、
【０１３９】
【数３１】
【０１４０】
（但し、開口部の空気層であるｊ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1は必要される視角範囲である。）
の範囲になるように導光体の端部を筐体で覆うのが好ましい。
【０１４１】
特に、光源が配置された側面においては、筐体の開口部の端面と導光体の端面との距離Ｘ２が、
【０１４２】
【数３２】
【０１４３】
の範囲になるように導光体の端部を筐体で覆うことにより、視角範囲の下限である０゜から視角範囲の上限である８０゜まで、導光体の端面からの光漏れを防止すると共に、光源から直接入射される反射光を防止することができる。よって、携帯性を損なうことなく、表示品位に優れた反射型液晶表示装置が得られる。
【０１４４】
さらに、導光体の反射型液晶表示素子側の広面に光学フィルムを配置した場合には、少なくとも光源が配置されていない側面において、筐体の開口部の端面と光学フィルムの端面との距離Ｘ３が、
【０１４５】
【数３３】
【０１４６】
（但し、開口部の空気層であるｋ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1＝８０゜である。）
の範囲、好ましくは
【０１４７】
【数３４】
【０１４８】
（但し、開口部の空気層であるｈ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1＝３゜である。）
の範囲になるように光学フィルムの端面を筐体で覆うことにより、視角範囲の下限である０゜から視角範囲の上限である８０゜まで、光学フィルムの厚さ方向で生じる反射光や光学フィルムによる位相の補償が不十分であるために生じるフィルム周辺での反射光を防止することができる。よって、表示品位に優れた反射型液晶表示装置が得られる。
【０１４９】
さらに、各反射型液晶表示装置に必要とされる視角範囲に応じて、液晶表示素子を保護する保護部材（筐体）の開口部の端面と光学フィルムの端面との距離Ｘ３が、
【０１５０】
【数３５】
【０１５１】
（但し、開口部の空気層であるｈ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1は必要とされる視角範囲である。）
の範囲になるように導光体の端部を筐体で覆うのが好ましい。
【０１５２】
特に、光源が配置された側面においては、筐体の開口部の端面と光学フィルムの端面との距離Ｘ４が、
【０１５３】
【数３６】
【０１５４】
の範囲になるように導光体の端部を筐体で覆うことにより、視角範囲の下限である０゜から視角範囲の上限である８０゜まで、光学フィルムの端面からの光漏れを防止すると共に、光源から直接入射される反射光を防止することができる。よって、表示品位に優れた反射型液晶表示装置が得られる。
【０１５５】
上記光学フィルムとして反射防止フィルムを用いれば、光源からの光と導光体出射面での反射光との干渉を防ぐと共に、光学フィルムの端面での光漏れを防止することができるので、表示品位に優れた反射型液晶表示装置が得られる。
【０１５６】
また、上記光学フィルムとして偏光板とλ／４板とを組み合わせたフィルムを用いれば、λ／４板と反射型液晶表示素子の対向ガラス基板表面での不要反射光をカットしてコントラスト低下を防ぐと共に、光学フィルムの端面での光漏れを防止することができるので、表示品位に優れた反射型液晶表示装置が得られる。
【０１５７】
さらに、上記光学フィルムとして偏光板とλ／２板とλ／４板とを組み合わせたフィルムを用いれば、光の波長に対する位相遅れの交差を補償して円偏光状態を維持することができ、λ／４板と反射型液晶表示素子の対向ガラス基板表面での不要反射光をカットしてコントラスト低下を防ぐと共に、光学フィルムの端面での光漏れを防止することができるので、表示品位に優れた反射型液晶表示装置が得られる。
【０１５８】
このように表示品位に優れ、しかも携帯性を損なわない本発明の反射型液晶表示装置を用いることにより、小型で携帯性に優れ、低消費電力の電子情報機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態である反射型液晶表示装置の概略構成を示す断面図であり、（ｂ）はその平面図である。
【図２】（ａ）は実施形態の反射型液晶表示装置におけるフロントライトの概略構成を示す斜視図であり、（ｂ）はその○で囲んだ部分を示す拡大図である。
【図３】実施形態の反射型液晶表示装置における反射型液晶表示素子の概略構成を示す断面図である。
【図４】（ａ）は光源が配置されていない側面における導光体端面、筐体の開口部端面および光学フィルム端面の配置関係を示す断面図であり、（ｂ）は光源が配置された側面における導光体端面、筐体の開口部端面および光学フィルム端面の配置関係を示す断面図である。
【図５】偏光板とλ／４板とを組み合わせた光学フィルムに入射した光の状態変化を説明するための斜視図である。
【図６】導光体の観察者側にタッチパネルを配置した構成例において、光源が配置されていない側面における導光体端面および筐体の開口部端面の配置関係を示す断面図である。
【図７】導光体の観察者側にタッチパネルを配置した構成例において、光源が配置されていない側面における導光体端面、筐体の開口部端面および光学フィルム端面の配置関係を示す断面図である。
【図８】２型サイズの液晶表示素子について、観察者とパネルとの見込み角度を説明するための斜視図である。
【図９】（ａ）は導光体の観察者側にタッチパネルを配置した構成例において、光源が配置された側面における導光体端面および筐体の開口部端面の配置関係を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である。
【図１０】（ａ）は導光体の観察者側にタッチパネルを配置した構成例において、光源が配置された側面における導光体端面、筐体の開口部端面および光学フィルム端面の配置関係を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である。
【図１１】（ａ）は従来の反射型液晶表示装置を示す平面図であり、（ｂ）はその断面図である。
【符号の説明】
１００ 反射型液晶表示装置
１０１、２０１、９０９、１０１１ 光源
１０２、２０２、６０７、７０７、９０７、１００７ 導光体
１０２ａ 導光体入射面
１０２ｂ 導光体出射面
１０２ｃ 導光体の出射面と対向する対向面
１０２ｄ 導光体のプリズム状周期構造における伝搬部
１０２ｅ 導光体のプリズム状周期構造における反射部
１０２ｆ 導光体のプリズム状周期構造
１０３ 拡散反射シート
１０４、２０４、６００、７００、９００、１０００ 筐体
１０４ａ 筐体開口部
１０５、２０５、７０８、１００８ 光学フィルム
１０５ａ、３０１ 偏光板
１０５ｂ λ／２板
１０５ｃ、３０２ λ／４板
１０６ 反射型液晶表示素子
１０６ａ、１０６ｂ ガラス基板
１０７ カラーフィルタ
１０８ａ 透明電極
１０８ｂ 反射電極
１０９ 液晶層
１１０ フロントライト
１１６ 表示領域
２００ 観察者
２０２ａ、２０２ｂ 導光体端面
２０４ａ、２０４ｂ 筐体の開口部端面
２０５ａ、２０５ｂ 光学フィルム端面
３００ａ 入射光
３００ｂ、３００ｅ 直線偏光
３００ｃ 円偏光
３００ｄ 反射光
６０１、７０１、９０１、１００１ 空気層
６０２、７０２、９０２、１００２ タッチパネルのＰＥＴフィルム
６０３、６０５、７０３、７０５、９０３、９０５、１００３、１００５ タッチパネルの透明電極
６０４、７０４、９０４、１００４ タッチパネルの空気層
６０６、７０６、９０６、１００６ タッチパネルのガラス基板
６０８、７１０、９０８、１０１０ タッチパネル
８００ パネル
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報表示システムやＯＡ機器等の画像表示に用いられる反射型液晶表示装置およびその反射型液晶表示装置を備えた携帯電子機器に関し、特に、表示品位を低下させることなく効率良く照明することが可能なフロントライトを備え、携帯情報端末やモバイルコンピュータ等に好適な反射型液晶表示装置および携帯電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、特定の光源からの透過光量を調節することによって文字や画像を表示する透過型液晶表示装置と、周囲光を利用して文字や画像を表示する反射型液晶表示装置とに大別することができる。
【０００３】
このうち、透過型液晶表示装置には、液晶セルの背面に面光源（バックライト）として蛍光管やＥＬ等の発光源が配置される。一方、反射型液晶表示装置は、周囲光を利用して表示を行うためにバックライトを必要とせず、軽量、薄型および低消費電力という特徴を有している。さらに、表示装置に直接日光が当たるような非常に明るい環境下においては、透過型液晶表示装置では画像の視認性が著しく低下するのに対して、反射型液晶表示装置ではより鮮明に画像の視認が可能であるという利点を有している。このため、近年では、反射型液晶表示装置の需要が益々高まっており、携帯情報端末やモバイルコンピュータ等の携帯電子機器に適用される傾向がある。
【０００４】
しかしながら、反射型液晶表示装置においては、周囲光を表示に利用するため、表示輝度が周囲環境に依存する度合いが非常に高く、夜間等の暗環境下では表示が充分に認識できないこともある。特に、画像のカラー化のためにカラーフィルターを設けた反射型液晶表示装置や、偏光板を設けた反射型液晶表示装置では、これが大きな問題となっている。
【０００５】
そこで、充分な周囲光が得られない場合に備えて、フロントライトと称される照明装置を用いて反射型液晶セルの前面側から光を照射することが従来から提案されている。
【０００６】
このフロントライトとしては、例えば、ＣＸ．ＰＡＬ Ｖｏｌ．４０（Ｓｏｎｙ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｎｅｗｓ ｐ．２６〜ｐ．２７）に記載されているようなものが挙げられる。この従来技術では、光源からの入射光を面状発光状態に変換するための導光体を備え、導光体の出射面側に偏光板とλ／４板とを組み合わせた光学フィルムを配置したフロントライトが開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来技術は、以下のような問題点を有していた。
【０００８】
一般に、電子情報機器には、液晶表示素子を保護するためにその周囲に筐体（保護部材）が設けられており、その筐体には表示画面を観察するための開口部が設けられている。例えば、反射型液晶表示装置では、反射型液晶表示素子に形成された複数の画素で構成される表示領域のサイズよりも大きいサイズの開口部が設けられている。
【０００９】
この開口部は、液晶表示素子の表示領域（画素形成領域）に画素欠けが発生しないように設計される。なお、画素欠けとは、図１１に示すように、観察者４００が斜め方向から開口部４０１ａを通して表示領域４０２を観察した場合に、筐体４０１の厚さによって開口部４０１ａと表示領域４０２とが重なって表示領域の一部が見えなくなる状態を言う。通常、筐体の開口部は、その取り付け誤差も考慮して、表示領域のサイズに対して周辺が１ｍｍ程度大きなサイズになるように配置される。
【００１０】
ところで、反射型液晶表示素子にフロントライト（照明部）を備えた反射型液晶表示装置の場合、フロントライトを構成する導光体の観察者側（前面側）に筐体が配置されると共に、その筐体に画像を観察するための開口部が設けられる。
【００１１】
この構成において、開口部のサイズよりもフロントライトの導光体のサイズが小さい場合、フロントライト点灯時に導光体の周辺端面から出射光が光漏れとして観察され、表示品位が著しく損なわれる。
【００１２】
さらに、導光体の下面（観察者側と反対側）に光学フィルムを配置した場合、特に、導光体と光学フィルムとの間に粘着層が介在する場合には、導光体の端面と光学フィルムの周辺端面、および粘着層と導光体の界面から光漏れが発生し、表示品位がさらに低下する。
【００１３】
しかしながら、上記ＣＸ．ＰＡＬ Ｖｏｌ．４０（Ｓｏｎｙ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｎｅｗｓ ｐ．２６〜ｐ．２７）に記載されているフロントライトでは、これらの問題に対する解決方法は何等開示されていない。
【００１４】
本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、携帯性を損なうことなく、導光体の周辺端面や光学フィルムの周辺端面からの光漏れを防いで表示品位を向上させることができる反射型液晶表示装置および携帯電子機器を提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明の反射型液晶表示装置は、入射光を画素毎に制御して反射させる反射型液晶表示素子と、該反射型液晶表示素子の前面側に配置され、光源および該光源からの光を端面から入射して該反射型液晶表示素子側の広面から出射する導光体を有し、該導光体の該反射型液晶表示素子側の広面に反射防止機能を有する光学フィルムが配置されたフロントライトと、該フロントライトの前面側に該反射型液晶表示素子の画像を観察するための開口部を有する保護部材とを備え、少なくとも該光源が配置されていない側面における該開口部の端面と該光学フィルムの端面との距離Ｘ３が、
【００２８】
【数１３】
（但し、ｋおよびｋ＋１は開口部から光学フィルムまでの屈折率が異なる部分であって、ｋは部分ｋ＋１の前面に配置された部分であり、ｍ−１は導光体の前面に配置された部位であり、ｍは光学フィルムの前面に配置された導光体であり、ｍ＋１は光学フィルムであり、ｔk+1は各部分の厚みであり、ｎkおよびｎk+1は各部分の屈折率であり、θkは部分ｋにおいて入射光と画面法線方向とのなす角度であり、開口部の空気層であるｋ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1＝８０゜である。さらに、ｎk×ｓｉｎθk＝ｎk+1×ｓｉｎθk+1の関係を有する。）
の範囲になるように前記保護部材が該光学フィルムの端部を覆っており、そのことにより上記目的が達成される。
【００３０】
少なくとも前記光源が配置されていない側面における前記開口部の端面と前記光学フィルムの端面との距離Ｘ３が、
【００３１】
【数１４】
（但し、ｈおよびｈ＋１は開口部から光学フィルムまでの屈折率が異なる部分であって、ｈは部分ｈ＋１の前面に配置された部分であり、ｔh+1は各部分の厚みであり、ｎhおよびｎh+1は各部分の屈折率であり、θhは部分ｈにおいて入射光と画面法線方向とのなす角度であり、開口部の空気層であるｈ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1＝３゜である。さらに、ｎh×ｓｉｎθh＝ｎh+1×ｓｉｎθh+1の関係を有する。）
の範囲になるように前記保護部材が該光学フィルムの端部を覆っているのが好ましい。
【００３３】
少なくとも前記光源が配置されていない側面における前記開口部の端面と前記光学フィルムの端面との距離Ｘ３が、
【００３４】
【数１５】
（但し、ｈおよびｈ＋１は開口部から光学フィルムまでの屈折率が異なる部分であって、ｈは部分ｈ＋１の前面に配置された部分であり、ｔh+1は各部分の厚みであり、ｎhおよびｎh+1は各部分の屈折率であり、θhは部分ｈにおいて入射光と画面法線方向とのなす角度であり、開口部の空気層であるｈ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1は必要とされる視角範囲である。さらに、ｎh×ｓｉｎθh＝ｎh+1×ｓｉｎθh+1の関係を有する。）
の範囲になるように前記保護部材が該光学フィルムの端部を覆っているのが好ましい。
【００３６】
少なくとも前記光源が配置されている側面における前記開口部の端面と前記光学フィルムの端面との距離Ｘ４が、
【００３７】
【数１６】
の範囲になるように前記保護部材が該光学フィルムの端部を覆っているのが好ましい。
【００４０】
前記光学フィルムが偏光板とλ／４板との組み合わせからなるのが好ましい。
【００４１】
前記光学フィルムが偏光板とλ／２板とλ／４板との組み合わせからなるのが好ましい。
【００４２】
本発明の携帯電子機器は、本発明の反射型液晶表示装置を備えており、そのことにより上記目的が達成される。
【００４３】
以下に、本発明の作用について説明する。
【００４４】
上述したように、液晶表示素子を保護するための保護部材（筐体）には、フロントライトの前面側に、画像を観察するための開口部が表示領域に画素欠けが生じないように設けられる。この開口部のサイズよりも導光体のサイズが小さい場合には導光体の周辺端面から光漏れが生じて表示品位が著しく低下する。そこで、本発明にあっては、少なくとも光源が配置されていない側面において、開口部の端面と導光体の端面との距離Ｘ１を０≦Ｘ１にして導光体の端部が筐体で覆われるようにする。液晶表示素子の表示領域が小さい場合には、開口部端面と導光体端面とはほぼ一直線上に観察され、開口部の端面に対して導光体端面が外側に配置されていれば、すなわち０≦Ｘ１であれば、導光体端面から生じる光漏れを防止することができるからである。
【００４５】
ところで、液晶表示素子の視角範囲とは、一般に、液晶表示素子の視角依存性によって斜め方向から表示部を観察した場合に、本来黒色で表示されるべき画像が白っぽく見えたり、階調が反転することにより、コントラストが低下したり、コントラストの反転が生じたりして、観察者が表示画像を正確に読み取れない状態を除いた観察範囲のことを言う。通常の液晶表示素子においては、左右上下共に約±８０゜程度の視角範囲を有している。よって、視角範囲（８０゜以上）の上限としては８０゜を考慮すればよく、それ以上に導光体を大きくする必要はない。さらに、導光体を大きくすることは、電子機器の大型化を招き、携帯性を損なうおそれがある。そこで、本発明にあっては、少なくとも光源が配置されていない側面における開口部の端面と導光体の端面との距離Ｘ１が、
【００４６】
【数１７】
（但し、開口部の空気層であるｉ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1＝８０゜である。）
の範囲になるように導光体の端部を筐体で覆う。これにより、小型画面のように比較的視角範囲を必要としない場合には視角範囲の下限である０゜から、大型化された画面のように広い視角範囲を必要とする場合には視角範囲の上限である８０゜まで、携帯性を損なわずに導光体端面からの光漏れや不要な反射光を防ぐことができ、小型で携帯性に優れ、低消費電力な電子情報機器に用いるのに適した反射型液晶表示装置が得られる。
【００４８】
また、導光体からの光漏れを防止するためには、観察者が画面を観察した場合に、観察可能な領域を考慮すればよい。例えば、２型サイズの液晶表示素子を、観察者が通常の使用範囲である３００ｍｍの位置から観察した場合、図８に示すように、パネル８００の長辺側では有効表示エリア（画素形成領域）から３．８７゜（約４゜）の角度に相当する領域まで観察され、短辺側では２．９１゜（約３゜）の角度に相当する領域まで観察される。
【００４９】
このため、液晶表示素子の前面に導光体を配置した場合、その端面を見込み角に相当する領域以上の位置に配置することにより、導光体端面からの光漏れが観察者に到達するのを防止することができる。よって、例えば２型サイズの液晶表示素子の場合には、見込み角が約３゜に相当する領域以上に導光体を延長することにより、正面方向での光漏れを防ぐことができる。より好ましくは、見込み角が約４゜に相当する領域の長さを考慮する。なお、画面サイズが２型以上に大きくなった場合、画面に対する見込み角は大きくなり、これに相当する長さも長くなるが、液晶表示素子の視角特性を考慮して、視角範囲８０゜以下に相当する長さとするのが好ましい。よって、本発明にあっては、少なくとも光源が配置されていない側面における開口部の端面と導光体の端面との距離Ｘ１が、
【００５０】
【数１８】
（但し、開口部の空気層であるｊ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1＝３゜である。）
の範囲になるように導光体の端部を筐体で覆うのが好ましい。これにより、小型サイズの液晶表示素子にフロントライトを使用した場合にも光漏れを防止して表示品位の向上を図ることができる。
【００５２】
さらに、各液晶表示素子に必要とされる視角範囲に応じて、少なくとも光源が配置されていない側面における開口部の端面と導光体の端面との距離Ｘ１が、
【００５３】
【数１９】
（但し、開口部の空気層であるｊ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1は必要とされる視角範囲である。）
の範囲になるように導光体の端部を筐体で覆うのが好ましい。これにより、各液晶表示素子の視角特性に応じて、光漏れを防止して表示品位の向上を図ることができる。
【００５５】
一方、光源が配置されている側面では、光源が配置されていない側面に比べて光源からの光の強度が強く、光源から直接入射して反射される光を防止する必要がある。
【００５６】
例えば、図９（ａ）に示すように、導光体９０７の観察者側に入出力機器であるタッチパネル９０８を配置した構成例を考えると、光源９０９が配置された端面では、視角θ1方向から入射した光（ｉ＝１番目の空気層９０１から入射した光）は、ＰＥＴフィルム９０２、透明電極９０３、空気層９０４、透明電極９０５およびガラス基板９０６の各層に入射して屈折され、順次スネルの法則に応じてｎ＋１番目（ここでは７番目）に配置された導光体９０７の下面まで到達するまでに距離Ｘ１が必要である。筐体９００の開口部端面と導光体の端面との距離Ｘ２には、この距離Ｘ１に加えて、光源９０９から直接発した光が導光体９０７の下面で反射される距離αに相当する分を余分に考慮する必要がある。なお、図９（ａ）の部分拡大図である図９（ｂ）に示すように、導光体９０７の下面では光が反射すると考えられるため、距離αは、角度θ７、導光体の厚さおよび導光体の屈折率に相当する距離を考慮すれば良い。よって、本発明にあっては、少なくとも光源が配置されている側面では、開口部の端面と導光体の端面との距離Ｘ２が、
【００５７】
【数２０】
の範囲になるように導光体の端部を筐体で覆うのが好ましい。これにより、視角範囲の下限である０゜から視角範囲の上限である８０゜まで、携帯性を損なわずに導光体端面からの光漏れや光源から直接入射される反射光を防止することができる。
【００５９】
さらに、光源が配置されている側面でも、上述したようにパネルの見込み角（例えば２型サイズの液晶表示素子の場合には短辺側で約３゜、長辺側で約４゜）に相当する長さを考慮して筐体の開口部の端面と導光体の端面の距離を設定するのが好ましい。
【００６０】
導光体の反射型液晶表示素子側の広面に光学フィルムを配置した場合には、光学フィルムの周辺端面で光漏れが発生する。よって、少なくとも光源が配置されていない側面における開口部の端面と光学フィルムの端面との距離Ｘ３が、
【００６１】
【数２１】
（但し、開口部の空気層であるｋ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1＝８０゜である。）
の範囲になるように光学フィルムの端面を筐体で覆うのが好ましい。
【００６３】
この場合にも、開口部端面に対して３゜方向から観察した場合の長さを考慮して、少なくとも光源が配置されていない側面における開口部の端面と光学フィルムの端面との距離Ｘ３が、
【００６４】
【数２２】
（但し、開口部の空気層であるｈ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1＝３゜である。）
の範囲になるように導光体の端部を筐体で覆うのが好ましい。さらに、各液晶表示素子に必要とされる視角範囲に応じて、少なくとも光源が配置されていない側面における開口部の端面と光学フィルムの端面との距離Ｘ３が、
【００６６】
【数２３】
（但し、開口部の空気層であるｈ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1は必要とされる視角範囲である。）
の範囲になるように導光体の端部を筐体で覆うのが好ましい。
【００６８】
さらに、導光体の下面に光学フィルムを配置した場合についても、光源が配置されている側面では、光源が配置されていない側面に比べて光源からの光の強度が強い。
【００６９】
例えば図１０に示すように、導光体１００８の観察者側に入出力機器であるタッチパネル１０１０を配置した構成例を考えると、光源１０１１が配置された端面では、視角θ1方向から入射した光（ｋ＝１番目の空気層１００１から入射した光）は、ＰＥＴフィルム１００２、透明電極１００３、空気層１００４、透明電極１００５、ガラス基板１００６および導光体１００７の各層に入射して屈折され、順次スネルの法則に応じてｍ＋１番目（ここでは８番目）に配置された光学フィルム１００８の下面まで到達するまでに距離Ｘ３が必要である。筐体１０００の開口部端面と光学フィルムの端面との距離Ｘ４には、この距離Ｘ３に加えて、光源１０１１から直接発した光が光学フィルム１００８の下面で反射される距離βに相当する分を余分に考慮する必要がある。この場合にも、図１０（ａ）の部分拡大図である図１０（ｂ）に示すように、光学フィルム１００８の下面では光が反射すると考えられるため、距離βは、角度θ７、角度θ８、導光体と光学フィルムの厚さ、導光体と光学フィルムの屈折率に相当する距離を考慮すれば良い。よって、本発明にあっては、少なくとも光源が配置されている側面では、開口部の端面と光学フィルムの端面との距離Ｘ４が、
【００７０】
【数２４】
の範囲になるように導光体の端部を筐体で覆うのが好ましい。これにより、視角範囲の下限である０゜から視角範囲の上限である８０゜まで、光学フィルムの厚さ方向で生じる反射光や光学フィルムによる位相の補償が不十分であるために生じるフィルム周辺での反射光を防止することができる。
【００７２】
さらに、光源が配置されている側面でも、上述したようにパネルの見込み角（例えば２型サイズの液晶表示素子の場合には短辺側で約３゜、長辺側で約４゜）に相当する長さを考慮して筐体の開口部の端面と光学フィルムの端面の距離を設定するのが好ましい。
【００７３】
上記光学フィルムとして反射防止機能を有するものを用いれば、光源からの光と導光体出射面（反射型液晶表示素子側の広面）での反射光との干渉を防ぐことができる。
【００７４】
上記光学フィルムとして偏光板とλ／４板とを組み合わせたフィルムを用いれば、λ／４板と反射型液晶表示素子の対向ガラス基板表面での不要反射光をカットしてコントラスト低下を防ぐことができる。
【００７５】
さらに、上記光学フィルムとして偏光板とλ／２板とλ／４板とを組み合わせたフィルムを用いれば、光の波長に対する位相遅れの交差を補償して円偏光状態を維持することができ、λ／４板と反射型液晶表示素子の対向ガラス基板表面での不要反射光をより一層防ぐことができる。
【００７６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００７７】
図１（ａ）は本実施形態の反射型液晶表示装置１００の構成を示す断面図であり、図１（ｂ）はその平面図である。
【００７８】
この反射型液晶表示装置１００は、反射型液晶表示素子１０６の前面側（観察者側）にフロントライト１１０が配置されている。
【００７９】
フロントライト１１０は、光源１０１とそれを覆うように設けられた拡散反射シート１０３、光源１０１からの光を端面１０２ａ（入射面）から入射して広面（出射面）１０２ｂから出射する導光体１０２、および導光体１０２の背面側に設けられた光学フィルム１０５を備えている。
【００８０】
この光学フィルム１０５は、図２に示すように、観察者側から偏光板１０５ａ、λ／２板１０５ｂ、λ／４板１０５ｃによって構成され、その総厚みは０．４５ｍｍであり、その屈折率は約１．５０である。
【００８１】
本実施形態では、フロントライト１１０の導光体１０２をポリメチルメタクリレート（屈折率ｎ＝１．４９）を用いて射出成形により作製し、厚さ１ｍｍの平行平板形状とした。この導光体１０２の出射面１０２ｂと対向する対向面１０２ｃには、伝搬部１０２ｄと反射部１０２ｅが繰り返し形成されたプリズム状の周期構造１０２ｆを形成した。周期構造１０２ｆのピッチＰを０．３９ｍｍ、伝搬部１０２ｄの幅Ｐ１を０．３８ｍｍ、反射部１０２ｅの幅Ｐ２を０．１ｍｍとし、反射部１０２ｅの傾斜角度を約４５゜とすることにより、光源１０１からの入射光を面状の出射光に変換して反射型液晶表示素子に照射できるようにした。
【００８２】
反射型液晶表示素子１０６は、図３に示すように、ガラス基板１０６ａ上にカラーフィルタ１０７と透明電極１０８ａが形成された対向基板と、ガラス基板１０６ｂ上に複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）素子（図示せず）と反射電極１０８ｂが形成されたＴＦＴ基板との間に液晶層１０９が挟持されている。
【００８３】
この反射型液晶表示装置１００は、図１に示すように、反射型液晶表示素子１０６とフロントライト１１０の周囲を覆うように筐体１０４が設けられており、筐体１０４にはフロントライト１１０の前面側に画像を観察するための開口部１０４ａが設けられている。なお、図１（ｂ）において、Ｘ１は光源１０１が配置されていない側面における開口部１０４ａの端面と導光体１０２の端面との距離を示し、Ｘ２は光源１０１が配置されている側面における開口部１０４ａの端面と導光体１０２の端面との距離を示し、Ｘ３は光源１０１が配置されていない側面における開口部１０４ａの端面と光学フィルム１０５の端面との距離を示し、Ｘ４は光源１０１が配置されている側面における開口部１０４ａの端面と光学フィルム１０５の端面との距離を示す。
【００８４】
本実施形態では、反射型液晶表示素子１０６として表示領域１１６が縦５９．４ｍｍ×横７９．２ｍｍである３．９型の反射型液晶表示素子を用いた。また、筐体１０４の開口部１０４ａのサイズは、縦６１．４ｍｍ×横８１．２ｍｍとして、表示領域の画素欠けが発生しないように、表示領域よりも周辺を１ｍｍ大きく配置した。さらに、後述する導光体端面からの光漏れを防止するために、導光体１０２の外形サイズを縦６４．７ｍｍ×横８３．８ｍｍとし、光学フィルム１０５のサイズは縦６３．７ｍｍ×横８２．８ｍｍとした。
【００８５】
以下に、この反射型液晶表示装置１００における光漏れの防止について説明する。
【００８６】
図４（ａ）は、光源が配置されていない側面における導光体２０２の端面２０２ａ、筐体２０４の開口部端面２０４ａおよび光学フィルム２０５の端面２０５ａの配置関係を示し、図４（ｂ）は、光源２０１が配置された側面における導光体２０２の端面２０２ｂ、筐体２０４の開口部端面２０４ｂおよび光学フィルム２０５の端面２０５ｂの配置関係を示す。なお、この図４において、２０６は反射型液晶表示素子である。
【００８７】
図４（ａ）において、例えば、観察者２００が表示領域端部を角度θ１＝４０゜の方向から観察した場合、導光体２０２の屈折率ｎｄ＝１．４９、導光体厚みｔｄ＝１．００ｍｍを考慮すると、
１．００（空気の屈折率）×ｓｉｎθ１＝ｎｄ×ｓｉｎθ２
であるので、観察者２００は開口部端面２０４ａから
【００８８】
さらに、光学フィルム２０５の屈折率ｎｋ＝１．５０および光学フィルム厚みｔｋ＝０．４５ｍｍを考慮すると、
ｎｄ×ｓｉｎθ２＝ｎｋ×ｓｉｎθ３
であるので観察者２００は開口部端面２０４ａから
【００８９】
このとき、光学フィルムを有しないフロントライトでは、開口部端面２０４ａと導光体２０２の端面２０２ａとの距離Ｘ１が０．４８ｍｍよりも小さいと、開口部端面２０４ａに距離Ｘから表示に関与しない光が反射し、観察者がこの反射光を観察することになるので表示品位が低下する。
【００９０】
同様に、光学フィルムを有するフロントライトでは、開口部端面２０４ａと光学フィルム２０５の端面２０５ａとの距離Ｘ３が０．７０ｍｍよりも小さいと、開口部端面２０４ａに距離Ｘ’から表示に関与しない光が反射し、観察者がこの反射光を観察することになるので表示品位が低下する。
【００９１】
そこで、本実施形態では、開口部端面２０４ａと光学フィルム２０５の端面２０５ａとの距離Ｘ３を上記距離Ｘ’以上の０．８ｍｍとすることにより、光学フィルム２０５の端面２０５ａでの不要反射光を防いで表示品位を向上することができた。
【００９２】
一方、図４（ｂ）に示す光源２０１が配置された側面では、光源２０１からの光の強度が他の端面に対して強いので、開口部端面２０４ｂと光学フィルム２０５の端面２０５ｂとの距離Ｘ４が上記距離Ｘ’に導光体２０２と光学フィルム２０５での反射分に相当する距離（上述の図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示したβ）を考慮した距離以上になるように、光学フィルム２０５の端面２０２ｂを配置するのが好ましい。
【００９３】
そこで、本実施形態では、開口部端面２０４ｂと光学フィルム２０５の端面２０５ｂとの距離Ｘ４を１．５０ｍｍとすることにより、光学フィルム２０５の端面２０５ｂでの不要反射光を防いで表示品位を向上することができた。
【００９４】
さらに、図４（ａ）に示す光源が配置されていない側面では、開口部端面２０４ａと導光体２０２の端面２０２ａとの距離Ｘ１”を１．３０ｍｍとし、図４（ｂ）に示す光源２０１が配置された側面では、開口部端面２０４ｂと導光体２０２の端面２０２ｂとの距離Ｘ２”を２．０ｍｍとした。これにより、情報電子機器の携帯性を損なわずに導光体２０２の端面２０２ａ、２０２ｂからの光漏れや光源から直接入射して反射される光を防止することができる。
【００９５】
なお、距離Ｘ１”と距離Ｘ３とを同じ長さにしても、距離Ｘ２”と距離Ｘ４を同じ長さにしても、各々が上記距離Ｘ’やＸ’に導光体２０２と光学フィルム２０５での反射分に相当する距離βを考慮した距離以上であれば光学的には問題は生じない。その理由は、光漏れを防止するための距離としては最下面に配置された導光体の端面または光学フィルムの端面までの距離を考慮すればよいからである。但し、光学フィルムを貼り付ける場合には、その貼り付け精度等を考慮すると、導光体よりも光学フィルムが大きいと周辺でフィルム剥がれ等の問題が発生することがある。本実施形態では、光学フィルムを粘着層を介して導光体の出射面に配置しているので、光学フィルムの周辺剥離を防止するために光学フィルムのサイズを導光体のサイズよりも小さくしているのである。ここで、フィルムの貼り合わせ精度は基準位置に対して約±０．５ｍｍであり、導光体の成型精度を考慮しても、導光体のサイズはフィルム端面から高々数ｍｍ程度大きくなるに過ぎない。この程度であれば、液晶パネル端部の実装領域内に十分収まるので、表示装置全体としての携帯性を損なうことはない。
【００９６】
さらに、上述の各値は、導光体の下面に光学フィルムを配置した場合の一例であり、導光体の下面に光学フィルムを配置しない構成のフロントライトでは、光源が配置されていない側面で距離Ｘ１が距離Ｘ以上になるようにフロントライトを配置すればよい。一方、光源が配置された側面では距離Ｘ２が距離Ｘと導光体２０２での反射分を考慮した距離（図９（ａ）および図９（ｂ）に示したα）以上になるようにフロントライトを配置すればよい。
【００９７】
次に、偏光板とλ／４板とを組み合わせた光学フィルムを用いた場合に得られる光の偏光状態の変化について説明する。
【００９８】
図５に示すように、導光体の出射面側に配置される光学フィルムは、観察者側から順に偏光板３０１およびλ／４板３０２の順に配置される。このとき、λ／４板３０２の遅相軸（または進相軸）は偏光板３０１の透過軸（または吸収軸）に対して４５゜の角度を成すように配置される。
【００９９】
このような光学フィルムに導光体から出射した光または周囲からの外光が入射した場合、入射光３００ａは偏光板３０１を通過する過程で偏光状態が一様な直線偏光３００ｂとなってλ／４板３０２に入射し、円偏光３００ｃに変換される。
【０１００】
円偏光３００ｃは、通常、液晶表示素子に入射して変調されることで画像が表示されるが、同時に、液晶表示素子の観察者側に配置された対向ガラス基板３０３の表面で約４％程度の反射光が生じる。この反射光３００ｄは画像表示には寄与しない不要な光であり、表示のコントラストを低下させる原因となる。
【０１０１】
しかし、偏光板３０１とλ／４板３０２との配置によって、対向ガラス基板３０３の表面で反射した円偏光３００ｄは、その位相が１８０゜変調された円偏光となり、λ／４板３０２によって円偏光３００ｄが偏光板３０１の透過軸と直交する直線偏光３００ｅに変換される。この結果、不要な反射光が偏光板３０１によってカットされ、コントラスト低下の無い反射型液晶表示装置が得られる。
【０１０２】
特に、本実施形態のように偏光板とλ／４板との間にλ／２板を配置した光学フィルムでは、光の各波長に対する位相遅れの交差を補償することができるので、円偏光状態を維持することができ、不要光の発生を防止する効果をより高くすることができる。
【０１０３】
さらに、斜め方向から観察した場合に発生する光学フィルム端面からの光漏れ、すなわち、光学フィルムの厚さ方向で発生する反射光や位相の補償が不十分であるために発生する光学フィルム周辺での反射光は、開口部端面と光学フィルム端面との距離Ｘ３、Ｘ４を上記範囲に設定することで防止することができる。
【０１０４】
なお、本実施形態においては、画面サイズが３．９インチの反射型液晶表示素子を用い、その視角範囲として４０゜までを考慮して、筐体の開口部端面と導光体端面との距離Ｘ１およびＸ２、開口部端面と光学フィルム端面との距離Ｘ３およびＸ４を設定したが、本実施形態の値に限定される訳ではなく、光学フィルムが配置されていないフロントライトでは距離Ｘ１が
【０１０５】
【数２５】
（但し、開口部の空気層であるｉ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1＝８０゜である。）
距離Ｘ２が
【０１０７】
【数２６】
の範囲になるように設定すればよく、光学フィルムを配置したフロントライトでは距離Ｘ３が
【０１０９】
【数２７】
（但し、開口部の空気層であるｋ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1＝８０゜である。）
距離Ｘ４が
【０１１１】
【数２８】
の範囲になるように設定すればよい。
【０１１３】
例えば、画面の大型化に伴って視角範囲が必要な場合には８０゜を上限に設定すればよく、画面サイズが小型である場合には視角範囲０゜以上の値であれば不要な光漏れを防止することができる。
【０１１４】
下記表１に視角範囲と光漏れが観察されない距離Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４の最小値の関係を示す。なお、距離Ｘ１およびＸ２は導光体の出射面に光学フィルムを配置しない構成のフロントライトを示し、距離Ｘ３およびＸ４は導光体の出射面に光学フィルムを配置した構成のフロントライトを示す。
【０１１５】
【表１】
各反射型液晶表示装置に必要とされる視角範囲に応じて、上記表１に示した数値以上に距離Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４を設定すればよい。
【０１１７】
さらに、フロントライトの観察者側にタッチパネル等の入出力機器や他の部材、空気層や接着層等がある場合には、それらの厚みや屈折率をも考慮して導光体の端面や光学フィルムの端面を配置することができる。
【０１１８】
例えば、図６に、導光体の観察者側に入出力機器であるタッチパネルを配置した構成例を示す。タッチパネル６０８は、一般に、観察者側からＰＥＴフィルム６０２、透明電極６０３、空気層６０４、透明電極６０５、ガラス基板６０６により構成されている。そして、空気層６０４の両側に配置された透明電極６０３、６０５の接触状態および非接触状態における電気抵抗または電気容量の変化を電気信号に変換する入出力機器である。この図６において、６００は筐体であり、６０１はタッチパネル６０８の前面側の空気層であり、６０７は導光体である。
【０１１９】
この構成において、視角θ１方向から入射した光（ｉ＝１番目の空気層６０１から入射した光）は、ｉ＝２番目のＰＥＴフィルム６０２により屈折され、その下層に配置されたｉ＝３番目の透明電極６０３に入射して屈折される。さらに、順次スネルの法則に応じて入射して屈折され、ｉ＝ｎ＋１番目（ここでは７番目）に配置された導光体６０７の端面（距離Ｘ１の位置）まで到達する。このため、導光体６０７の端面に発生する漏れ光は、視角θ１方向に到達することになる。
【０１２０】
よって、フロントライトを構成する導光体の前面（観察者側）にタッチパネル等の入出力機器や保護板等の部材を設けた場合には、各層の厚みや屈折率を考慮して、筐体の開口部端面から導光体の端面までの距離Ｘ１を決定する必要がある。
【０１２１】
さらに、導光体の下面に光学フィルムを配置した場合には、ｍ＋１番目に配置された光学フィルムを考慮する。
【０１２２】
例えば、図７に、導光体の観察者側に入出力機器であるタッチパネルを配置し、導光体の下面に光学フィルムを配置した構成例を示す。タッチパネル７１０は、観察者側からＰＥＴフィルム７０２、透明電極７０３、空気層７０４、透明電極７０５、ガラス基板７０６により構成されている。この図７において、７００は筐体であり、７０１はタッチパネル７１０の前面側の空気層であり、７０７は導光体であり、７０８は光学フィルムである。
【０１２３】
この構成において、視角θ１方向から入射した光（ｋ＝１番目の空気層７０１から入射した光）は、ＰＥＴフィルム７０２〜導光体７０７に順次スネルの法則に応じて入射して屈折され、さらに、ｋ＝ｍ＋１番目（ここでは８番目）に配置された光学フィルム７０８の端面（距離Ｘ３の位置）まで到達する。このため、光学フィルム７０８の端面に発生する漏れ光は、視角θ１方向に到達することになる。
【０１２４】
よって、導光体の下面に光学フィルムを配置した場合には、ｍ＋１番目に配置された光学フィルムを考慮して筐体の開口部端面から導光体の端面までの距離Ｘ３を決定する必要がある。
【０１２５】
これらは、光源が配置された側面における筐体の開口部端面から導光体の端面までの距離Ｘ２およびＸ４についても同様である。
【０１２６】
上述したタッチパネルにおいて、使用される透明電極６０３、６０５や空気層６０４が非常に薄い場合、例えば光学的に干渉膜厚程度である場合には、これらの層の屈折率や厚みは無視することもできる。
【０１２７】
なお、上記各数値は、これらに限定されるわけではなく、導光体や光学フィルムの厚さ、屈折率が変化すれば、これらに従って適宜選択する必要がある。さらに、導光体の観察者側またはパネル側に入出力機器（タッチパネル等）や保護板等を配置する場合には、これらの厚さや屈折率を考慮して導光体や光学フィルムの端面から筐体の開口部端面までの距離を決定する必要がある。
【０１２８】
さらに、画面が正方形ではない場合、画面サイズが大きくなったり、その縦横比が大きくなったりすると、見込み角が長辺方向と短辺方向とで異なることも考えられる。このような場合には、上述した筐体の開口部端面から導光体の端面または筐体の開口部端面から光学フィルムの端面までの距離を、長辺方向と短辺方向とで異ならせて設定してもよい。
【０１２９】
本実施形態において、光学フィルムとして偏光板とλ／２板とλ／４板とを組み合わせたものを用いたが、これに限定される訳ではなく、偏光板とλ／４板とを組み合わせたものを用いてもよい。この場合にも、液晶表示素子の対向ガラス表面で反射される不要な反射光を偏光板とλ／４板によりカットしてコントラストを改善することができる。
【０１３０】
さらに、光学フィルムとして反射防止フィルムを用いてもよい。例えば、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）フィルム上に誘電体薄膜を交互に形成し、薄膜の干渉作用によって反射エネルギーを低下させた反射防止フィルムを用いることができる。より具体的には、ＴＡＣフィルム上に第１層としてＭｇＦ2（屈折率ｎｍ＝１．３８、厚さ１００ｎｍ）、第２層としてＣｅＦ3（屈折率ｎｃ＝２．３０、厚さ１２０ｎｍ）、第３層としてＴｉＯ2（屈折率ｎｔｉ＝１．６３、厚さ１２０ｎｍ）、第４層としてＭｇＦ2（屈折率ｎｍ＝１．３８、厚さ１００ｎｍ）を真空蒸着法によって形成することにより広帯域な波長で反射防止フィルムを作製することができる。この反射防止フィルムの厚さは０．１１ｍｍで屈折率は１．５０である。
【０１３１】
導光体材料についても本実施形態に示したものに限られず、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂やポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂等に代表される透明樹脂やガラス等を適宜用いて、射出成形等の加工法によって成形して作製することができる。
【０１３２】
さらに、導光体の観察者側に形成された周期構造はプリズム状としたが、台形状やレンチキュラー形状、球状等の他の凹凸形状であってもよい。
【０１３３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、少なくとも光源が配置されていない側面において、液晶表示素子を保護する保護部材（筐体）の開口部の端面と導光体の端面との距離Ｘ１が、
【０１３４】
【数２９】
（但し、開口部の空気層であるｉ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1＝８０゜である。）
の範囲、好ましくは
【０１３６】
【数３０】
（但し、開口部の空気層であるｊ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1＝３゜である。）
の範囲になるように導光体の端部を筐体で覆うことにより、視角範囲の下限である０゜から視角範囲の上限である８０゜まで、導光体の端面からの光漏れを防止することができる。よって、携帯性を損なうことなく、表示品位に優れた反射型液晶表示装置が得られる。
【０１３８】
さらに、各反射型液晶表示装置に必要とされる視角範囲に応じて、液晶表示素子を保護する保護部材（筐体）の開口部の端面と導光体の端面との距離Ｘ１が、
【０１３９】
【数３１】
（但し、開口部の空気層であるｊ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1は必要される視角範囲である。）
の範囲になるように導光体の端部を筐体で覆うのが好ましい。
【０１４１】
特に、光源が配置された側面においては、筐体の開口部の端面と導光体の端面との距離Ｘ２が、
【０１４２】
【数３２】
の範囲になるように導光体の端部を筐体で覆うことにより、視角範囲の下限である０゜から視角範囲の上限である８０゜まで、導光体の端面からの光漏れを防止すると共に、光源から直接入射される反射光を防止することができる。よって、携帯性を損なうことなく、表示品位に優れた反射型液晶表示装置が得られる。
【０１４４】
さらに、導光体の反射型液晶表示素子側の広面に光学フィルムを配置した場合には、少なくとも光源が配置されていない側面において、筐体の開口部の端面と光学フィルムの端面との距離Ｘ３が、
【０１４５】
【数３３】
（但し、開口部の空気層であるｋ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1＝８０゜である。）
の範囲、好ましくは
【０１４７】
【数３４】
（但し、開口部の空気層であるｈ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1＝３゜である。）
の範囲になるように光学フィルムの端面を筐体で覆うことにより、視角範囲の下限である０゜から視角範囲の上限である８０゜まで、光学フィルムの厚さ方向で生じる反射光や光学フィルムによる位相の補償が不十分であるために生じるフィルム周辺での反射光を防止することができる。よって、表示品位に優れた反射型液晶表示装置が得られる。
【０１４９】
さらに、各反射型液晶表示装置に必要とされる視角範囲に応じて、液晶表示素子を保護する保護部材（筐体）の開口部の端面と光学フィルムの端面との距離Ｘ３が、
【０１５０】
【数３５】
（但し、開口部の空気層であるｈ＝１においてｎ1＝１．００であり、θ1は必要とされる視角範囲である。）
の範囲になるように導光体の端部を筐体で覆うのが好ましい。
【０１５２】
特に、光源が配置された側面においては、筐体の開口部の端面と光学フィルムの端面との距離Ｘ４が、
【０１５３】
【数３６】
の範囲になるように導光体の端部を筐体で覆うことにより、視角範囲の下限である０゜から視角範囲の上限である８０゜まで、光学フィルムの端面からの光漏れを防止すると共に、光源から直接入射される反射光を防止することができる。よって、表示品位に優れた反射型液晶表示装置が得られる。
【０１５５】
上記光学フィルムとして反射防止フィルムを用いれば、光源からの光と導光体出射面での反射光との干渉を防ぐと共に、光学フィルムの端面での光漏れを防止することができるので、表示品位に優れた反射型液晶表示装置が得られる。
【０１５６】
また、上記光学フィルムとして偏光板とλ／４板とを組み合わせたフィルムを用いれば、λ／４板と反射型液晶表示素子の対向ガラス基板表面での不要反射光をカットしてコントラスト低下を防ぐと共に、光学フィルムの端面での光漏れを防止することができるので、表示品位に優れた反射型液晶表示装置が得られる。
【０１５７】
さらに、上記光学フィルムとして偏光板とλ／２板とλ／４板とを組み合わせたフィルムを用いれば、光の波長に対する位相遅れの交差を補償して円偏光状態を維持することができ、λ／４板と反射型液晶表示素子の対向ガラス基板表面での不要反射光をカットしてコントラスト低下を防ぐと共に、光学フィルムの端面での光漏れを防止することができるので、表示品位に優れた反射型液晶表示装置が得られる。
【０１５８】
このように表示品位に優れ、しかも携帯性を損なわない本発明の反射型液晶表示装置を用いることにより、小型で携帯性に優れ、低消費電力の電子情報機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態である反射型液晶表示装置の概略構成を示す断面図であり、（ｂ）はその平面図である。
【図２】（ａ）は実施形態の反射型液晶表示装置におけるフロントライトの概略構成を示す斜視図であり、（ｂ）はその○で囲んだ部分を示す拡大図である。
【図３】実施形態の反射型液晶表示装置における反射型液晶表示素子の概略構成を示す断面図である。
【図４】（ａ）は光源が配置されていない側面における導光体端面、筐体の開口部端面および光学フィルム端面の配置関係を示す断面図であり、（ｂ）は光源が配置された側面における導光体端面、筐体の開口部端面および光学フィルム端面の配置関係を示す断面図である。
【図５】偏光板とλ／４板とを組み合わせた光学フィルムに入射した光の状態変化を説明するための斜視図である。
【図６】導光体の観察者側にタッチパネルを配置した構成例において、光源が配置されていない側面における導光体端面および筐体の開口部端面の配置関係を示す断面図である。
【図７】導光体の観察者側にタッチパネルを配置した構成例において、光源が配置されていない側面における導光体端面、筐体の開口部端面および光学フィルム端面の配置関係を示す断面図である。
【図８】２型サイズの液晶表示素子について、観察者とパネルとの見込み角度を説明するための斜視図である。
【図９】（ａ）は導光体の観察者側にタッチパネルを配置した構成例において、光源が配置された側面における導光体端面および筐体の開口部端面の配置関係を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である。
【図１０】（ａ）は導光体の観察者側にタッチパネルを配置した構成例において、光源が配置された側面における導光体端面、筐体の開口部端面および光学フィルム端面の配置関係を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である。
【図１１】（ａ）は従来の反射型液晶表示装置を示す平面図であり、（ｂ）はその断面図である。
【符号の説明】
１００ 反射型液晶表示装置
１０１、２０１、９０９、１０１１ 光源
１０２、２０２、６０７、７０７、９０７、１００７ 導光体
１０２ａ 導光体入射面
１０２ｂ 導光体出射面
１０２ｃ 導光体の出射面と対向する対向面
１０２ｄ 導光体のプリズム状周期構造における伝搬部
１０２ｅ 導光体のプリズム状周期構造における反射部
１０２ｆ 導光体のプリズム状周期構造
１０３ 拡散反射シート
１０４、２０４、６００、７００、９００、１０００ 筐体
１０４ａ 筐体開口部
１０５、２０５、７０８、１００８ 光学フィルム
１０５ａ、３０１ 偏光板
１０５ｂ λ／２板
１０５ｃ、３０２ λ／４板
１０６ 反射型液晶表示素子
１０６ａ、１０６ｂ ガラス基板
１０７ カラーフィルタ
１０８ａ 透明電極
１０８ｂ 反射電極
１０９ 液晶層
１１０ フロントライト
１１６ 表示領域
２００ 観察者
２０２ａ、２０２ｂ 導光体端面
２０４ａ、２０４ｂ 筐体の開口部端面
２０５ａ、２０５ｂ 光学フィルム端面
３００ａ 入射光
３００ｂ、３００ｅ 直線偏光
３００ｃ 円偏光
３００ｄ 反射光
６０１、７０１、９０１、１００１ 空気層
６０２、７０２、９０２、１００２ タッチパネルのＰＥＴフィルム
６０３、６０５、７０３、７０５、９０３、９０５、１００３、１００５ タッチパネルの透明電極
６０４、７０４、９０４、１００４ タッチパネルの空気層
６０６、７０６、９０６、１００６ タッチパネルのガラス基板
６０８、７１０、９０８、１０１０ タッチパネル
８００ パネル
Claims (7)
- 入射光を画素毎に制御して反射させる反射型液晶表示素子と、
該反射型液晶表示素子の前面側に配置され、光源および該光源からの光を端面から入射して該反射型液晶表示素子側の広面から出射する導光体を有し、該導光体の該反射型液晶表示素子側の広面に反射防止機能を有する光学フィルムが配置されたフロントライトと、
該フロントライトの前面側に該反射型液晶表示素子の画像を観察するための開口部を有する保護部材と
を備え、
少なくとも該光源が配置されていない側面における該開口部の端面と該光学フィルムの端面との距離Ｘ３が、
の範囲になるように前記保護部材が該光学フィルムの端部を覆っている反射型液晶表示装置。 - 少なくとも前記光源が配置されていない側面における前記開口部の端面と前記光学フィルムの端面との距離Ｘ３が、
の範囲になるように前記保護部材が該光学フィルムの端部を覆っている請求項１に記載の反射型液晶表示装置。 - 少なくとも前記光源が配置されていない側面における前記開口部の端面と前記光学フィルムの端面との距離Ｘ３が、
の範囲になるように前記保護部材が該光学フィルムの端部を覆っている請求項１に記載の反射型液晶表示装置。 - 少なくとも前記光源が配置されている側面における前記開口部の端面と前記光学フィルムの端面との距離Ｘ４が、
- 前記光学フィルムが偏光板とλ／４板との組み合わせからなる請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の反射型液晶表示装置。
- 前記光学フィルムが偏光板とλ／２板とλ／４板との組み合わせからなる請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の反射型液晶表示装置。
- 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の反射型液晶表示装置を備えた携帯電子機器。
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