JP3823750B2 - 液晶装置及び電子機器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フロントライティングシステムを用いて構成される液晶装置に関する。また、本発明は、その液晶装置を用いて構成される電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話機、携帯電子端末機等といった各種の電子機器の表示部として液晶装置が広く用いられている。この液晶装置は、一般に、一対の基板によって挟持された液晶層を通過する光を画素毎に変調することによって一方の基板の表面に文字、数字等といった像を表示する。
【０００３】
この液晶装置として、従来、太陽光、室内光等といった外部光を反射することによって液晶層に供給して表示を行う方式の反射型液晶装置が知られている。また、液晶層に関して観察側の反対側に照明装置、いわゆるバックライトを配設し、この照明装置からの光を用いて表示を行う方式の透過型液晶装置も知られている。さらに、これらの反射型及び透過型の機能を併せて有する構造の、いわゆる半透過反射型の液晶装置も知られている。
【０００４】
この半透過反射型の液晶装置によれば、屋外等の外部光が当たる場所では照明装置を用いることなく反射型液晶装置として使用し、他方、外部光が少ない所では照明装置を点灯して透過型液晶装置として使用する。これにより、明るい場所及び暗い場所のいずれであっても明るい表示を行うことができる。
【０００５】
しかしながら、半透過反射型の液晶装置は、これを反射型の表示形態で使用するとき、上記反射型液晶装置に比べて表示が暗くなるという問題があった。これは、従来の半透過反射型の液晶装置では、透過光を確保するために光反射層、例えばＡｌ（アルミニウム）層を薄く形成したり、反射層に透光用の開口部を設けたりするために、反射表示時の明るさを犠牲にしているためである。
【０００６】
また、半透過反射型の液晶装置は、これを透過型の表示形態で使用するとき、照明装置の光源から出る光を効率良く利用することができないという問題、すなわち光源エネルギの利用効率が低いという問題があった。
【０００７】
半透過反射型の液晶装置に関する上記の問題点を解消する液晶装置として、従来、例えば特開平１１−２０２７９９号公報に開示されているように、液晶パネルの前面側、すなわち観察側に照明装置を配置することによって、いわゆるフロントライトを構成し、このフロントライトから供給した光を液晶層の裏面で反射させた後、再び液晶層に供給する構造の液晶装置が提案されている。
【０００８】
このフロントライト方式の液晶装置によれば、液晶パネルに付設する光反射層を薄く形成したり、あるいは開口を設けたりして半透過反射層に形成する必要がなくなり、フロントライトからの光の全部を液晶層に供給できるので、光源エネルギの利用効率を高くすることができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のフロントライト方式の液晶装置では、液晶パネルの前方、すなわち観察側に透明な導光体を配置して液晶パネルに面状の光を供給するようにしており、しかも、液晶パネルの全面に均一な面状光を供給するために導光体の表面にプリズム等といった溝を形成する必要があった。
【００１０】
このように導光体に溝を形成したとき、限られた特性の光線に関してはその光線を良好に液晶パネル方向へ導くことができるのであるが、その他の特性の光線に関しては良好な反射が得られなくて、良好な表示品質を得られないことがあった。例えば、導光体に形成した溝に対して所定の反射条件を満たさない光線は導光体の外に出てしまうことがあり、そのため、光源からの光の利用効率を低下させることがあった。また、導光体に形成した溝に対して所定の反射条件を満たさない光線は、導光体の外部の予期しない方向へ出てしまうことがあり、そのため、液晶装置の表示品質を低下させることがあった。
【００１１】
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、溝を備えた導光体を液晶パネル等といった被照明体の前方に配置しなくてもフロントライト構造を実現できるようにして、被照明体の見え方に悪影響が出ないようにすることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の目的を達成するため、本発明に係る液晶装置は、液晶層を有する液晶パネルと、該液晶パネルを観察側から照明するフロントライティングシステムと、を有する液晶装置において、前記フロントライティングシステムは、前記液晶パネルの観察側に配置されるとともに前記液晶パネルを覆い、光透過性を有するカバーと、前記カバーと前記液晶パネルの間に配置され、発光する光源と、該光源からの光を前記カバーへ向ける導光体と、を有し、前記光源から出射された光は、前記導光体に導入され、前記液晶パネルの前記導光体が配置される側の一辺に広がるように前記導光体を伝播して、前記カバーへ向けて出射され、前記カバーで反射されて前記液晶層に入射し、前記導光体は、当該導光体から出射する光を前記カバーへ向けて集光するレンズを光出射面に有することを特徴とする。
本発明に係る液晶装置において、前記導光体は、前記液晶パネルから離れる側の側辺部において前記光源を取り囲み、前記液晶パネルから離れる側の側辺端面が光反射面であり、前記液晶パネルに近い側の側辺端面は前記レンズを構成することを特徴とする。
本発明に係る液晶装置は、液晶層を有する液晶パネルと、該液晶パネルを観察側から照明するフロントライティングシステムと、を有する液晶装置において、前記フロントライティングシステムは、前記液晶パネルの観察側に配置されるとともに前記液晶パネルを覆い、光透過性を有するカバーと、前記カバーと前記液晶パネルの間に配置され、発光する光源と、該光源に対向してなる視界制御部材と、を有し、前記光源から出射された光は、前記視界制御部材に入射し、前記視界制御部材から前記カバーへ向かう方向へ出射され、前記カバーで反射されて前記液晶層に入射することを特徴とする。
本発明に係る液晶装置において、前記光源と前記視界制御部材との間に配置され、前記光源からの光を前記カバーに向けて集光するレンズを有することを特徴とする。
本発明に係る液晶装置は、液晶層を有する液晶パネルと、該液晶パネルを観察側から照明するフロントライティングシステムと、を有する液晶装置において、前記フロントライティングシステムは、前記液晶パネルの観察側に配置されるとともに前記液晶パネルを覆い、光透過性を有するカバーと、前記カバーと前記液晶パネルの間に配置され、発光する光源と、該光源に対向してなる偏光部材と、を有し、前記光源から出射された光は、前記偏光部材を透過し、前記カバーで反射されて前記液晶層に入射し、前記カバーは、当該カバーの前記液晶パネルと対向する面に対して平行な振動方向を持つ光を反射し、前記偏光部材は、光源から出た光のうち前記カバーの前記液晶パネルと対向する面に対して平行な振動方向を持つ光を通過させる偏光透過軸を有することを特徴とする。
本発明に係る液晶装置において、前記光源と前記偏光部材との間に配置され、前記光源からの光を前記カバーに向けて集光するレンズを有することを特徴とする。
本発明に係る液晶装置において、前記偏光部材は、振動方向が０°〜４５°の角度で前記カバーに入射するように光を通過させることを特徴とする。
本発明に係る液晶装置において、前記偏光部材は、振動方向がほぼ０°の角度で前記カバーに入射するように光を通過させることを特徴とする。
本発明に係る液晶装置において、前記光源から出て前記カバーへ向かう光の該カバーに対する入射角度は、ほぼブリュースター角に設定されることを特徴とする。
本発明に係る液晶装置において、前記カバーの前記観察側の面に反射防止層を設けたことを特徴とする。
本発明に係る液晶装置において、前記カバーは、前記液晶パネルを損傷及び汚れから保護する保護カバーであることを特徴とする。
本発明の実施の形態に係るフロントライティングシステムは、被照明体を前方から照明するフロントライティングシステムにおいて、前記被照明体の前方を覆い光透過性を有するカバーと、発光する光源と、該光源からの光を前記カバーへ向ける光指向性制御手段とを有する。
【００１３】
上記構成のフロントライティングシステムによれば、光源から出た光は光指向性制御手段の働きによってカバーへ向けられ、このカバーの内側表面で反射して被照明体を照明する。このように、カバーの内側表面を反射面として活用することにより、従来のフロントライト方式の液晶装置で用いられていた構成、すなわち、溝を備えた導光体を液晶パネルすなわち被照明体の前方の全面にわたって配置する構成、を用いる必要がなくなり、よって、被照明体を外部から見たときの表示品質を高めることができる。
【００１４】
次に、上記構成のフロントライティングシステムにおいて、前記カバーの前方表面には反射防止層を設けることが望ましい。こうすれば、太陽光等といった外部光がカバーで反射することを防止でき、これにより、被照明体を外部から見たときの表示品質がカバーからの反射光によって悪くなることを防止できる。また、反射防止層を設けるのは、カバーの前方表面であって内側表面ではないので、枠状導光体から出てカバーの内側表面で反射して被照明体へ向かう光に悪影響が及ぶことはない。
【００１５】
なお、反射防止層は、例えば、カバーの表面に酸化金属層を積層する等して屈折率に変化を持たせ、これにより、カバーに関する光の透過性を高めて反射を抑制することによって形成できる。より具体的には、反射防止層は、例えば、特開平９−９６７０２号公報や特開平９−２８８２０２号公報等に開示されているような液状の組成物、例えば、アルミニウムエトキド、アルミニウムイソプロポキサイド、チタンメトキサイド、チタンエトキサイド、チタンイソプロポキサイド等といった金属アルコキシドをアセト酢酸メチルやアセチルアセトン等と共に有機溶媒で溶かした液状物、あるいは有機ケイ素化合物とコロイド状金属酸化物を所定の比率で有機溶媒に混合及び希釈した液状物にカバー素材を浸漬した後、所定の速度で引き上げ、その後、塗膜に乾燥及び焼成処理を施す工程を必要な回数だけ繰り返すことによって形成できる。
【００１６】
次に、上記構成のフロントライティングシステムにおいて、前記光指向性制御手段は、前記光源からの光を前記カバーへ向けて集光するレンズを有することが望ましい。この構成によれば、カバーの光反射面へ多量の光を供給することができ、これにより、照明効率を高めることができる。
【００１７】
次に、上記構成のフロントライティングシステムにおいて、前記光指向性制御手段は、前記光源からの光を導く導光体と、該導光体の光出射面に設けられて光を前記カバーへ向けて集光するレンズとを有することが望ましい。この構成によれば、導光体によって被照明体の全域に万遍なく均一に光を供給できると共に、レンズの働きによってカバーの光反射面へ多量の光を供給することにより、照明効率を高めることができる。
【００１８】
次に、上記構成のフロントライティングシステムにおいて、前記光指向性制御手段は視界制御部材を有することが望ましい。ここで、視界制御部材とは、所定角度方向への光の出射を許容し、所定角度以外の方向への光の出射は遮断できる部材である。この視界制御部材は、例えば、図９（ａ）に示すように、２枚の透明な樹脂シート３３，３３によってブラインド樹脂シート３４を挟持することによって形成できる。
【００１９】
この構成によれば、視界制御部材の光出射方向をカバーの光反射面に向かう方向に一致させることにより、カバーの光反射面へ多量の光を供給することができ、それ故、照明効率を高めることができる。
【００２０】
次に、上記構成のフロントライティングシステムにおいて、前記光指向性制御手段は、少なくとも、前記光源から出た光のうち前記カバーの光反射面に対して平行な振動方向を持つ光、すなわちカバーの光反射面に対する横偏光、すなわちカバーの光反射面に対するＳ偏光、を通過させる偏光透過軸を有する偏光部材を有することが望ましい。
【００２１】
一般に、ガラスや透明樹脂等によって形成されたカバーに自然光を当てるとき、自然光のうちの縦偏光、すなわちＰ偏光はカバーを透過し、横偏光、すなわちＳ偏光はカバーで反射する。従って、上記構成の通りに、導光体から出射する光からＳ偏光を選択しＰ偏光を除去すれば、カバーを透過してしまう光を抑えることができ、このため、カバーを通して被照明体を外部から見たときの視認性を高めることができる。
【００２２】
次に、上記構成のフロントライティングシステムにおいて、前記偏光部材は、振動方向が０°〜４５°の角度で前記カバーの光反射面に入射するように光を通過させることが望ましい。ここで、振動方向が０°の角度でカバーの光反射面に入射する場合とは、とりもなおさず、カバーの光反射面に対して平行な振動方向を持つ光、すなわちＳ偏光がカバーの光反射面に入射するということである。従って、振動方向が０°〜４５°の角度でカバーの光反射面に入射する場合には、カバーを透過する光成分も含まれることになるが、カバーに自然光が入射する場合に比べて、より一層高い視認性を得ることができる。
【００２３】
次に、上記構成のフロントライティングシステムにおいて、前記偏光部材は、振動方向がほぼ０°の角度で前記カバーの光反射面に入射するように光を通過させることが望ましい。この構成によれば、カバーの光反射面にはそれに対して平行な振動方向を持つ光、すなわちＳ偏光、だけがそのカバーの光反射面に入射することになり、それ故、被照明体に関する視認性をより一層高くできる。
【００２４】
なお、「ほぼ０°」というのは、正確に０°の場合はもとより、部品の製作誤差や部品の組み立て誤差等に起因して０°からわずかにずれる場合も含む意味である。
【００２５】
次に、上記構成のフロントライティングシステムにおいて、前記光指向性制御手段は、前記光源から出た光のうち前記カバーの光反射面に対して平行な振動方向を持つ光を通過させる偏光透過軸を有する偏光部材を有し、さらに前記光源から出て前記カバーへ向かう光の該カバーの光反射面に対する入射角度は、ほぼブリュースター角に設定されることが望ましい。
【００２６】
ここで、ブリュースター角とは、図１２において、屈折率がｎ１である透光性の媒体Ｍ１から屈折率がｎ２である透明な媒体Ｍ２の表面に自然光を入射したとき、反射光が入射面に垂直な電場ベクトルを持つ直線偏光成分（すなわち、Ｓ偏光）だけになる入射角度θのことである。このブリュースター角θで透明媒体Ｍ２に入射した自然光は、電場ベクトルの振動方向が入射面に平行な成分は完全に透過し、さらに、反射光と屈折光（すなわち、透過光）の成す角度は直角になる。一般に、ブリュースター角θは、
ｔａｎθ＝ｎ２／ｎ１
によって特定される。
【００２７】
より具体的に考えれば、図１２において、光源Ｓからの光は透明媒体Ｍ１である空気層を通って、透明媒体Ｍ２であるカバーに角度θで入射する。ここで、例えば空気層Ｍ１の屈折率を“１”とし、カバーＭ２の屈折率を“１．５”と仮定すると、ｔａｎθ＝１．５となり、θ＝５６．３°になる。
【００２８】
つまり、出射光分布の最大となる方向をθ＝５６．３°の角度となるようにカバーＭ２に向けて光を出射すると、カバーＭ２への反射面入射面に対して平行な偏光方向（すなわち、Ｓ偏光成分）の光のみを反射し、カバーへの入射面に対して垂直な偏光方向（すなわち、Ｐ偏光成分）の光は透過する。
【００２９】
本発明のように、光源からの光を偏光部材を通すことによってＳ偏光を選択し、さらにその偏光をブリュースター角θでカバーの反射面へ入射させれば、その入射光のほとんど全てをカバーで反射させることができ、カバーの外部へ透過光が出ることを確実に防止できる。そして、このような透過光の防止により、被照明体をカバーを通して見たときの視認性を高めることができる。
【００３０】
なお、実験によれば、カバーの反射面におけるＰ偏光の反射は、ブリュースター角θの前後２０°の角度範囲においても無くなることが分かっている。従って、カバーを透過する光の発生を防止するという効果は、カバーへの入射光の入射角度をブリュースター角θの前後２０°程度の角度範囲に設定する場合にも同様に得ることができる。
【００３１】
次に、上記構成のフロントライティングシステムにおいて、前記カバーは前記被照明体を損傷及び汚れから保護するカバーであることが望ましい。この構成によれば、このカバーをそのまま電子機器の表面に設けるカバーとすることができる。
【００３２】
（２）次に、本発明に係る液晶装置は、液晶層を有する液晶パネルと、該液晶パネルを前方から照明するフロントライティングシステムとを有する液晶装置において、前記フロントライティングシステムは、前記被照明体の前方を覆い光透過性を有するカバーと、発光する光源と、該光源からの光を前記カバーへ向ける光指向性制御手段とを有することを特徴とする。
【００３３】
上記構成の液晶装置によれば、その中に含まれるフロントライティングシステムにおいて、光源から出た光は光指向性制御手段の働きによってカバーへ向けられ、このカバーの内側表面で反射して被照明体を照明する。このように、カバーの内側表面を反射面として活用することにより、従来のフロントライト方式の液晶装置で用いられていた構成、すなわち、溝を備えた導光体を液晶パネルすなわち被照明体の前方の全面にわたって配置する構成、を用いる必要がなくなり、よって、被照明体を外部から見たときの表示品質を高めることができる。
【００３４】
次に、上記（２）項に記載した液晶装置において、前記フロントライティングシステムは、上記（１）項に記載したフロントライティングシステムによって構成されることが望ましい。
【００３５】
次に、上記（２）項に記載した液晶装置において、前記液晶装置は、前記フロントライティングシステムと対向する面に偏光部材を有し、前記光指向性制御手段は、前記光源から出た光のうち前記カバーの光反射面に対して平行な振動方向を持つ光を通過させる偏光透過軸を有する偏光部材を有し、前記液晶装置に含まれる前記偏光部材の偏光透過軸は前記光指向性制御手段に含まれる前記偏光部材を通過した光を通過できる角度に設定されることが望ましい。
【００３６】
この構成によれば、カバーで反射して液晶装置へ向かう光は液晶装置側の偏光部材によってその進行を妨げられることなく該偏光部材を通過し、これにより、液晶装置へ多量の光を供給できる。
【００３７】
（３）次に、本発明に係る電子機器は、液晶層を有する液晶パネルと、該液晶パネルを前方から照明するフロントライティングシステムと、前記液晶パネルを収容する筐体とを有する電子機器において、前記フロントライティングシステムは、前記被照明体の前方を覆い光透過性を有するカバーと、発光する光源と、該光源からの光を前記カバーへ向ける光指向性制御手段とを有し、前記カバーは前記筐体に支持されることを特徴とする。
【００３８】
この構成の電子機器によれば、その中に含まれるフロントライティングシステムにおいて、光源から出た光は光指向性制御手段の働きによってカバーへ向けられ、このカバーの内側表面で反射して被照明体を照明する。このように、カバーの内側表面を反射面として活用することにより、従来のフロントライト方式の液晶装置で用いられていた構成、すなわち、溝を備えた導光体を液晶パネルすなわち被照明体の前方の全面にわたって配置する構成、を用いる必要がなくなり、よって、被照明体を外部から見たときの表示品質を高めることができる。
【００３９】
また、導光体からの光を液晶パネルに向けて反射する機能を奏するカバーが電子機器の筐体に支持されたカバー、すなわち電子機器の外装カバーであるので、電子機器の部品点数を増加させることもなく、電子機器の組み立て厚さを増加させることもない。
【００４０】
次に、上記（３）項に記載した電子機器において、前記フロントライティングシステムは、上記（１）項に記載したフロントライティングシステムによって構成されることが望ましい。
【００４１】
【発明の実施の形態】
(第１実施形態)
以下、本発明に係るフロントライティングシステムを被照明体としての液晶パネルを照明する場合を例に挙げて説明する。図１は本発明に係るフロントライティングシステムを用いた液晶装置の一実施形態を示している。ここに示す液晶装置１は、被照明体としての液晶パネル２と、この液晶パネル２を前方、すなわち図１の上方、すなわち観察側から照明するフロントライティングシステム３とを有する。
【００４２】
液晶パネル２は、互いに対向して配置されていて枠状のシール材６によって周囲が貼り合わされた一対の基板４ａ及び４ｂを有する。第１基板４ａは図２に示すように基材７ａを有し、その基材７ａの液晶側表面、すなわち第２基板４ｂに対向する面には、光反射膜８が設けられ、その上に絶縁膜９が設けられ、その上に第１電極１１ａが設けられ、その上に配向膜１２ａが設けられる。第１電極１１ａは、走査電極又は信号電極のいずれか一方として作用する。
【００４３】
第１基板４ａに対向する第２基板４ｂは基材７ｂを有し、その基材７ｂの液晶側表面、すなわち第１基板４ａに対向する面には第２電極１１ｂが設けられ、その上に配向膜１２ｂが設けられる。また、基材７ｂの外側表面には偏光板１３が、例えば貼着によって装着される。
【００４４】
なお、第１基板４ａ及び第２基板４ｂの双方又は一方の内面又は外面には、上記以外の他の光学素子、例えば、液晶パネル２に対して入射及び出射する光を拡散して均一にする光拡散板や、電極１１ａ，１１ｂ等の上に積層されて表面を滑らかにするオーバーコート層や、カラー表示を実現するために設けられるカラーフィルタや、液晶層を通過した光の偏光特性を再変調することにより無彩色化や視覚特性の改善等を行う位相差板等を設けることもできる。
【００４５】
基材７ａ及び７ｂは、例えば、ガラス等といった硬質な光透過性材料や、プラスチック等といった可撓性を有する光透過性材料等によって所定形状、例えば、長方形の板状や、正方形状の板状に形成される。また、光反射膜８はＡｌ（アルミニウム）等といった金属材料によって形成される。また、第１電極１１ａ及び第２電極１１ｂは、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等といった透明電極材料によって形成される。また、配向膜１２ａ及び１２ｂは、例えば、ポリイミド系樹脂によって形成される。これらの配向膜１２ａ及び１２ｂにはラビング処理等といった配向処理が施され、この配向処理により液晶分子の基板表面にける配向が決められる。
【００４６】
第１電極１１ａは、図１に示すように、複数の直線パターンを互いに平行に配列することによって、いわゆるストライプ状に形成される。一方、第２電極１１ｂは上記第１電極１１ａに交差するように複数の直線パターンを互いに平行に配列することによって、やはりストライプ状に形成される。これらの電極１１ａと電極１１ｂとが液晶層を介在させてドットマトリクス状に交差する複数の点が、像を表示するための画素を形成する。そして、それら複数の画素によって区画形成される領域が、文字、数字等といった像を表示する表示領域となる。
【００４７】
なお、図１では、第１電極１１ａ及び第２電極１１ｂを分かり易く示すために、それらを実際よりも大きな間隔を空けて描いてある。しかしながら実際には、それらの電極は非常に狭い間隔で多数本、形成される。
【００４８】
以上のようにして形成された第１基板４ａ及び第２基板４ｂのいずれか一方の液晶側表面には、図２に示すように、複数のスペーサ１４が分散され、さらにいずれか一方の基板の液晶側表面にシール材６が、例えば、印刷によって図１に示すように枠状、すなわち環状に設けられる。また、そのシール材６の適所に液晶注入口６ａが形成される。
【００４９】
両基板４ａ及び４ｂの間にはスペーサ１４によって保持される均一な寸法の間隙、いわゆるセルギャップが形成され、液晶注入口６ａを通してそのセルギャップ内に液晶Ｌが注入され、その注入の完了後、液晶注入口６ａが樹脂等によって封止される。
【００５０】
図１において、第１基板４ａは第２基板４ｂの外側であってさらにシール材６の外側に張り出す基板張出し部４ｃを有する。そして、第１基板４ａ上の第１電極１１ａはその基板張出し部４ｃへ直接に延び出て配線１６ａとなっている。また、基板張出し部４ｃの辺端部には外部回路との間で制御信号、クロック信号、表示信号等といった各種信号や液晶駆動電圧及びＩＣ電源電圧を入力するための外部接続端子１７ａが形成される。
【００５１】
第２基板４ｂは、第１基板４ａの外側であってさらにシール材６の外側へ張り出す基板張出し部４ｄを有する。そして、第２基板４ｂ上の第２電極１１ｂはその基板張出し部４ｄへ直接に延び出て配線１６ｂとなっている。また、基板張出し部４ｄの辺端部には外部回路との間で制御信号、クロック信号、表示信号等といった各種信号や液晶駆動電圧及びＩＣ電源電圧を入力するための外部接続端子１７ｂが形成される。
【００５２】
各電極１１ａ，１１ｂ、それらにつながる配線１６ａ，１６ｂ及び外部接続端子１７ａ，１７ｂは、いずれも、実際には狭い間隔で多数本がそれぞれの基板４ａ及び４ｂの表面に形成されるが、図１及びこれから説明する各図では構造を分かり易く示すために実際の間隔よりも広い間隔でそれらの電極等を模式的に図示し、さらに一部の電極の図示は省略してある。また、電極１１ａ及び１１ｂは、直線状に形成されることに限られず、適宜の文字、図形等といったパターンとして形成されることもある。
【００５３】
図１において、基板張出し部４ｃに液晶駆動用ＩＣ１８ａが実装され、この液晶駆動用ＩＣ１８ａの入出力バンプが配線１６ａ及び端子１７ａに接続する。また、基板張出し部４ｄに液晶駆動用ＩＣ１８ｂが実装され、この液晶駆動用ＩＣ１８ｂの入出力バンプが配線１６ｂ及び端子１７ｂに接続する。
【００５４】
図１において、フロントライティングシステム３は被照明体である液晶パネル２をその前方、すなわち観察側から照明する装置であり、液晶パネル２を損傷、汚れ等から保護するカバー１９と、このカバー１９と液晶パネル２との間に配置される発光ユニット２２とを有する。発光ユニット２２は１つあるいは複数個設けられるが、本実施形態では３個設けられている。
【００５５】
図２に示すように、カバー１９は液晶パネル２に対して空間を隔てて設けられ、その空間内へ光を出射するように発光ユニット２２が配置される。また、カバー１９の外面、すなわち液晶パネル２と反対側の面であって、少なくとも液晶パネル２に対応する領域には、反射防止層２３が設けられる。なお、反射防止層はカバー１９の内面には設けられない。
【００５６】
カバー１９は透明ガラス、透明プラスチック等といった光透過性の材料によって形成されており、例えば、液晶パネル２を１つの構成要素として用いる電子機器、例えば携帯電話機の筐体によって支持されて液晶パネル２の前方位置に配置される。また、カバー１９は、図示しない支持枠によって電子機器の筐体とは無関係に液晶パネル２と一体になるように設けることもできる。
【００５７】
上記反射防止層２３は、例えば、アルミニウムエトキド、アルミニウムイソプロポキサイド、チタンメトキサイド、チタンエトキサイド、チタンイソプロポキサイド等といった金属アルコキシドをアセト酢酸メチルやアセチルアセトン等と共に有機溶媒で溶かした液状物、あるいは有機ケイ素化合物とコロイド状金属酸化物を所定の比率で有機溶媒に混合及び希釈した液状物にカバー素材を浸漬した後、所定の速度で引き上げ、その後、塗膜に乾燥及び焼成処理を施す工程を必要な回数だけ繰り返すことによって形成できる。
【００５８】
発光ユニット２２は、図２に示すように、光源としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode）発光素子２４と、ＬＥＤ発光素子２４を包囲するパッケージ２７と、パッケージ２７の内面に設けられてＬＥＤ発光素子２４のまわりに配置される光反射層２６と、パッケージ２７の前端に設けられたレンズ２８とを有する。ＬＥＤ発光素子２４は通電によって発光し、その光は直接に又は光反射層２６によって反射してレンズ２８に集められ、さらに該レンズ２８を通ってカバー１９の裏面、すなわち図２の下面、すなわち光反射面へ供給される。
【００５９】
本実施形態では、ＬＥＤ発光素子２４からの光をカバー１９へ向けるための光指向性制御手段が、ＬＥＤ発光ユニットとしてＬＥＤ発光素子２４と一体化されたレンズ２８によって実現されている。
【００６０】
レンズ２８から出た光は、液晶パネル２の周辺部において液晶層Ｌに直接に供給されたり、あるいは、カバー１９の内面で反射した後に液晶パネル２内の液晶層Ｌに供給されたりする。このように、カバー１９からの反射光を有効に活用することにより、液晶パネル２の表示面の全面に導光体を設けることなく、液晶パネル２の前方から液晶パネル２の内部の液晶層Ｌへ光を供給することができる。こうして液晶層Ｌへ供給された光は図２において内面光反射膜８で反射し、再度、液晶層Ｌを通過して外部の観察側へ進行する。
【００６１】
図１において、液晶駆動用ＩＣ１８ａ及び液晶駆動用ＩＣ１８ｂによって第１電極１１ａ又は第２電極１１ｂのいずれか一方に走査電圧を順次に印加し、さらにそれらの電極の他方に表示画像に基づいて信号電圧を印加することにより、両電圧によって選択された各画素部分の液晶の配向を制御してそこを通過する光を変調し、この光を偏光板１３に供給することにより、第２基板４ｂの外側に文字、数字等といった像を表示する。
【００６２】
従来のフロントライティングシステムでは、表面に溝を備えた導光体を液晶パネル２の表示面の全面にわたって配置し、その導光体によって光を液晶パネル２へ面状に導くようにしたので、液晶パネル２の表示を外部から導光体を通して観察したとき、その導光体の存在により光が無駄に消費されたり、表示の品質が損なわれたりすることがあった。これに対し、本実施形態では、液晶パネル２の前面、すなわち観察側面に導光体が存在しないので、液晶パネル２の表示品質が低下することを確実に防止できる。
【００６３】
なお、本実施形態では、カバー１９の観察側表面に反射防止層２３を設けたので、外部からカバー１９を介して液晶パネル２の表示を観察したとき、カバー１９からの反射光によって表示が見え難くなることを防止できる。また、反射防止層はカバー１９の内側表面には設けないので、枠状導光体２１の内側側面から出射した光がカバー１９で反射することは良好に維持される。
【００６４】
(第２実施形態)
図３及び図４は、本発明に係る液晶装置の他の実施形態を示している。この実施形態において、図１に示した実施形態の場合と同じ部材は同じ符号を用いて示すことにして、その部材の説明は省略する。
【００６５】
この実施形態に係る液晶装置１が図１に示した先の実施形態に係る液晶装置１と異なる点は、液晶パネル２の１辺に対応して発光ユニット２２を設けることに代えて、液晶パネル２の対向する２辺に対応して発光ユニット２２を設けたことである。この構成の液晶装置によれば、液晶パネル２の２辺方向から光を供給できるので、強度が強く且つ平面内で均一な光を液晶パネル２へ供給することができる。
【００６６】
（第３実施形態）
図５及び図６は、本発明に係る液晶装置のさらに他の実施形態を示している。この実施形態において、図１に示した実施形態の場合と同じ部材は同じ符号を用いて示すことにして、その部材の説明は省略する。
【００６７】
この実施形態に係る液晶装置１が図１に示した先の実施形態に係る液晶装置１と異なる点は、発光ユニット２２のまわりに導光体２１を配設したことである。この導光体２１は、液晶パネル２から離れる側の側辺部において発光ユニット２２を取り囲み、さらに、液晶パネル２から離れる側の側辺端面（図５では斜線によって示している）は光反射面となっており、さらに液晶パネル２に近い側の側辺端面はレンズ２１ａを構成している。
【００６８】
本実施形態の液晶装置１では、発光ユニット２２内のＬＥＤ発光素子２４から出た光は発光ユニット２２内のレンズ２８を通った後、導光体２１の内部へ導入され、該導光体２１の内部を伝播することにより液晶パネル２の一辺の全域へ広がるように進行する。そして、導光体２１の内部を伝播した光は、出射端のレンズ２１ａを通過することによりカバー１９の方向へ向けて出射する。
【００６９】
このように、本実施形態の液晶装置１によれば、導光体２１及びそのレンズ２１ａにより、平面的に均一で且つ強度の強い光を液晶パネル２に供給することができる。
【００７０】
（第４実施形態）
図７及び図８は、本発明に係る液晶装置のさらに他の実施形態を示している。この実施形態において、図１に示した実施形態の場合と同じ部材は同じ符号を用いて示すことにして、その部材の説明は省略する。
【００７１】
この実施形態に係る液晶装置１が図１に示した先の実施形態に係る液晶装置１と異なる点は、３個の発光ユニット２２のそれぞれの光出射面の前に視界制御部材３２を配置したことである。
【００７２】
今、一般的な視界制御部材は、例えば図９（ａ）に符号Ｐで示すように、２枚の透明なＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）シート３３，３３の間にブラインド樹脂シート３４が挟持された構造を有する。なお、ブラインド樹脂シート３４は透過光制御部材として機能する。
【００７３】
上記ブラインド樹脂シート３４の内部には、遮光性の樹脂から成る遮光板３４ａがブラインド樹脂シート３４の表面に直角に且つ互いに平行になるように複数枚設けられている。これらの遮光板３４ａによって、法線Ｂ上の点Ａからの視角θが、ほぼ−４５°〜４５°までの範囲であれば、上記視界制御部材Ｐのヘイズ率が１０％以下となるように、また、視角θが−４５°よりも小さいか、あるいは４５°よりも大きくなる範囲であれば、視界制御部材Ｐのヘイズ率が７０％以上となるように、透過光が制御される。
【００７４】
なお、ヘイズ率とは、物体を透過する平行光線と拡散光線とから成る全透過光線に対する拡散光線の透過率を示す指標である。すなわち、
ヘイズ率（％）＝（拡散光線透過率／全光線透過率）×１００
で表される。従って、ヘイズ率が小さいほど、その物体の透明度が大きくなる。以上のことから、視界制御部材Ｐは、法線Ｂ上の点Ａからの視角がθ＝０°から所定角度まではヘイズ率が小さくなるように形成されることで視界を透明とし、視角θが所定角度以上のときにはヘイズ率が大きくなるように形成されることで視界を不透明とするようになっている。
【００７５】
図９（ｂ）は視界制御部材Ｐの光透過特性を示している。なお、同図に示すグラフにおける横軸は、図９（ａ）に示す視界制御部材Ｐの法線Ｂ上の点Ａからの視角θを表す。図９（ｂ）から明らかなように、視界制御部材Ｐは、視角θがほぼ−４５°〜４５°の範囲での光のヘイズ率が１０％以下の透明領域となり、視角θが−４５°よりも小さい範囲、あるいは４５°よりも大きくなる範囲での光のヘイズ率が７０％以上の不透明領域となるように形成されている。
【００７６】
つまり、視界制御部材Ｐは、正面方向には透明性を有し、斜め方向には不透明性を有するような光透過特性を示すことがわかる。すなわち、上記の視界制御部材Ｐは、発光面に対して主として法線方向からの視界を透明に、そして法線に対して斜め方向からの視界を不透明に制御するようになっている。また、遮光板３４ａの角度設定に応じて透明方向を希望の方向に設定することもできる。
【００７７】
図８に示す本実施形態においては、視界制御部材３２の光透過特性がカバー１９を向く方向に関して透明でそれ以外の方向に関して不透明となるように設定されている。この結果、図８に示すように、発光ユニット２２のレンズ２８からでて視界制御部材３２に供給された光はカバー１９へ向かう方向へは出射するが、それ以外の方向へは出射しないように制御される。これにより、本実施形態によれば、発光ユニット２２の光出射面から出る光を、発光ユニット２２から離れたカバー１９の中央部分へと効率良く導くことができ、そのため、液晶パネル２の周辺部分に限られず液晶パネル２の全面へ光を均一に供給することができる。
【００７８】
（第６実施形態）
図１０は、本発明に係る液晶装置のさらに他の実施形態を示している。この実施形態において、図１に示した実施形態の場合と同じ部材は同じ符号を用いて示すことにして、その部材の説明は省略する。
【００７９】
この実施形態に係る液晶装置１が図１に示した先の実施形態に係る液晶装置１と異なる点は、３個の発光ユニット２２のそれぞれの光出射面の前に偏光部材としての偏光板３６を配置したことである。偏光板３６は、発光ユニット２２から出た光のうちカバー１９の光反射面に対して平行な振動方向を持つ光、すなわちＳ偏光を含む光を通過させるような偏光透過軸を有している。つまり、この偏光板３６を用いる場合には、カバーの光反射面にＳ偏光を含む光が入射する。
【００８０】
また、望ましくは、偏光板３６は、振動方向が０°〜４５°の角度でカバー１９の光反射面に入射するような光を通過させるような偏光透過軸を有するように配置される。また、より望ましくは、偏光板３６は、振動方向がほぼ０°の角度でカバーの光反射面に入射するような光を通過させるような偏光透過軸を有するように配置される。振動方向が０°の角度でカバーの光反射面に入射するというのは、とりもなおさず、カバーの光反射面にＳ偏光が入射することである。
【００８１】
一般に、ガラス等といった透光性部材に光が入射するとき、その透光性部材の光反射面に対して平行な振動方向を持つ光、すなわちＳ偏光はその透光性部材で反射する傾向にあり、一方、透光性部材の光反射面に対して垂直な振動方向を持つ光、すなわちＰ偏光はその透光性部材を透過する傾向にある。
【００８２】
上記のように、発光ユニット２２の光出射面に偏光板３６を設ければ、発光ユニット２２から出てカバー１９へ向かう光は、カバー１９の光反射面に対してＳ偏光となる成分を主に含むようになるので、その出射光の多くの部分はカバー１９で反射して液晶パネル２へ向かうことになり、カバー１９を透過して外部へ進行する光は少なくなる。この結果、外部からカバー１９を通して液晶パネル２の表示を見た場合、カバー１９を透過する光によって視認性が損なわれることを防止できる。
【００８３】
特に、振動方向がカバー１９の光反射面に対して０°〜４５°の角度となるような偏光を偏光板３６によって選択してカバー１９へ入射させれば、カバー１９で反射して液晶パネル２へ供給される光をより多くでき、さらにカバー１９を透過する光をより一層少なくできる。
【００８４】
また特に、振動方向がカバー１９の光反射面に対してほぼ０°の角度、すなわちほぼ平行になるような偏光を偏光板３６によって選択してカバー１９へ入射させれば、より一層多くの光をカバー１９によって反射して液晶パネル２へ供給でき、さらにカバー１９を透過する光をより一層少なくできる。
【００８５】
（第７実施形態）
図１０に示したように偏光板３６を用いる構成のフロントライティングシステム３及び液晶装置１に関しては、図１１に示すように、発光ユニット２２から出てカバー１９の光反射面へ入射する光の入射角度をブリュースター角θに設定することが望ましい。
【００８６】
ブリュースター角は、図１２に関連して既に説明したように、反射光が入射面に垂直な電場ベクトルを持つ直線偏光成分（すなわち、Ｓ偏光）だけになる入射角度θのことであるので、光の入射角度をブリュースター角θに設定するという構成と、偏光板３６によってＳ偏光成分を選択するという構成とを併せて採用すれば、カバー１９における反射効率をより一層高めると共にカバー１９を透過する光をより一層低減できることになり、それ故、液晶装置１の表示品質をより一層向上できる。
【００８７】
（第８実施形態）
図１３は、本発明に係る電子機器の一実施形態である携帯電話機を示している。ここに示した携帯電話機５０は、アンテナ５１、スピーカ５２、キースイッチ５３、マイクロホン５４等といった各種構成要素を、外装ケース５６に格納することによって構成される。外装ケース５６の内部には、表示装置として作用する液晶装置６０及び制御回路基板５７が収納される。
【００８８】
液晶装置６０は図の上部面が表示面となっており、その表示面に対向する部分の外装ケース５６には、液晶装置６０を保護すると共に表示面の視界を確保するための透明なカバー５８が設けられる。液晶装置６０は、例えば図１に示す液晶装置１であってカバー１９を除いた部分によって構成でき、さらにカバー５８は図１に示すカバー１９によって構成できる。
【００８９】
図１３において、カバー５８はその平面形状が正方形又は長方形に形成される。そしてこのカバー５８は、ゴムや軟質の合成樹脂等によって同じく正方形又は長方形の枠状に形成された支持部材５９によって支持されて外装ケース５６と一体になっている。図１に示す液晶装置１であってカバー１９を除いた部分が図１２の外装ケース５６の内部の所定位置に装着されたときに、図２に示すように、カバー１９が液晶パネル２の表示面に対向する位置に所定の空間を隔てて位置決めされるようになっている。
【００９０】
図１３に示す携帯電話機５０では、キースイッチ５３及びマイクロホン５４を通して入力される信号や、アンテナ５１によって受信した受信データ等が制御回路基板５７の制御回路に入力される。そしてその制御回路は、入力した各種のデータに基づいて液晶装置６０の表示面内に数字、文字、図形等といった像を表示し、さらにアンテナ５１から送信データを送信する。
【００９１】
図１４は、図１３に示す携帯電話機、あるいはその他の電子機器に用いられる電気制御系の一実施形態を示している。ここに示した電気制御系は、表示情報出力源８０、表示情報処理回路８１、電源回路８２、タイミングジェネレータ８３、そして表示装置としての液晶装置８４を有する。また、液晶装置８４は液晶パネル８５及び駆動回路８６を有する。液晶装置８４は、例えば図１に示した液晶装置１を用いて構成できる。
【００９２】
表示情報出力源８０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等といったメモリ、各種ディスク等といったストレージユニット、デジタル画像信号を同調出力する同調回路等を備え、タイミングジェネレータ８３によって生成された各種のクロック信号に基づいて、所定フォーマットの画像信号等といった表示情報を表示情報処理回路８１に供給する。
【００９３】
表示情報処理回路８１は、シリアル−パラレル変換回路や、増幅・反転回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、クランプ回路等といった周知の各種回路を備え、入力した表示情報の処理を実行して、その画像信号をクロック信号ＣＬＫと共に駆動回路８６へ供給する。駆動回路８６は走査線駆動回路、データ線駆動回路、検査回路等を含んで構成される。また、電源回路８２は各構成要素に所定の電圧を供給する。
【００９４】
本実施形態の電子機器によれば、図２において発光ユニット２２の光出射面から出た光が、図１３の外装ケース５６に支持されたカバー５８の内面で反射して図２の液晶パネル２へ供給され、これにより、被照明体としての液晶パネル２をその前方から照明するフロントライト構造が実現される。
【００９５】
（その他の実施形態）
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。
【００９６】
例えば、図１に示す実施形態では単純マトリクス方式の液晶装置に本発明を適用したが、本発明は、ＴＦＤ（Thin Film Diode）等といった２端子型スイッチング素子をアクティブ素子として用いる構造のアクティブマトリクス方式の液晶装置や、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等といった３端子型スイッチング素子をアクティブ素子として用いる構造のアクティブマトリクス方式の液晶装置等にも適用できる。
【００９７】
また、本発明に係る電子機器は、図１３に示した携帯電話機に限られず、その他の任意の電子機器、例えば携帯情報端末機、デジタルカメラ等とすることもできる。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るフロントライティングシステムによれば、光源から出た光は光指向性制御手段の働きによってカバーへ向けられ、このカバーの内側表面で反射して被照明体を照明する。このように、カバーの内側表面を反射面として活用することにより、従来のフロントライト方式の液晶装置で用いられていた構成、すなわち、溝を備えた導光体を液晶パネルすなわち被照明体の前方の全面にわたって配置する構成、を用いる必要がなくなり、よって、被照明体を外部から見たときの表示品質を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフロントライティングシステムの一実施形態及び本発明に係る液晶装置の一実施形態を分解状態で示す斜視図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線に従って液晶装置の断面構造を示す断面図である。
【図３】本発明に係るフロントライティングシステムの他の実施形態を分解状態で示す斜視図である。
【図４】図３におけるＩＶ−ＩＶ線に従って液晶装置の断面構造を示す断面図である。
【図５】本発明に係るフロントライティングシステムのさらに他の実施形態を分解状態で示す斜視図である。
【図６】図５におけるＶＩ−ＶＩ線に従って液晶装置の断面構造を示す断面図である。
【図７】本発明に係るフロントライティングシステムのさらに他の実施形態を分解状態で示す斜視図である。
【図８】図７におけるＩＩＸ−ＩＩＸ線に従って液晶装置の断面構造を示す断面図である。
【図９】図７のフロントライティングシステムで用いる主要な光学要素を説明するための図である。
【図１０】本発明に係るフロントライティングシステムのさらに他の実施形態を分解状態で示す斜視図である。
【図１１】図１０におけるＸＩ−ＸＩ線に従って液晶装置の断面構造を示す断面図である。
【図１２】図１１のフロントライティングシステムで用いる主要な光学要素の角度配置を説明するための図である。
【図１３】本発明に係る電子機器の一実施形態を示す斜視図である。
【図１４】図１３の電子機器又はその他の電子機器で用いられる電気制御系の一実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 液晶装置
２ 液晶パネル
３ フロントライティングシステム
４ａ，４ｂ 基板
４ｃ，４ｄ 基板張出し部
７ａ，７ｂ 基材
８ 光反射膜
１１ａ，１１ｂ 電極
１３ 偏光板
１９ カバー
２１ 導光体
２１ａ レンズ（光指向性制御手段）
２２ 発光ユニット
２３ 反射防止層
２４ ＬＥＤ発光素子（光源）
２８ レンズ（光指向性制御手段）
３２ 視界制御部材（光指向性制御手段）
３３ ＰＥＴシート
３４ ブラインド樹脂シート
３４ａ 遮光板
３６ 偏光板
５０ 携帯電話機（電子機器）
Ｌ 液晶
θ ブリュースター角
【発明の属する技術分野】
本発明は、フロントライティングシステムを用いて構成される液晶装置に関する。また、本発明は、その液晶装置を用いて構成される電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話機、携帯電子端末機等といった各種の電子機器の表示部として液晶装置が広く用いられている。この液晶装置は、一般に、一対の基板によって挟持された液晶層を通過する光を画素毎に変調することによって一方の基板の表面に文字、数字等といった像を表示する。
【０００３】
この液晶装置として、従来、太陽光、室内光等といった外部光を反射することによって液晶層に供給して表示を行う方式の反射型液晶装置が知られている。また、液晶層に関して観察側の反対側に照明装置、いわゆるバックライトを配設し、この照明装置からの光を用いて表示を行う方式の透過型液晶装置も知られている。さらに、これらの反射型及び透過型の機能を併せて有する構造の、いわゆる半透過反射型の液晶装置も知られている。
【０００４】
この半透過反射型の液晶装置によれば、屋外等の外部光が当たる場所では照明装置を用いることなく反射型液晶装置として使用し、他方、外部光が少ない所では照明装置を点灯して透過型液晶装置として使用する。これにより、明るい場所及び暗い場所のいずれであっても明るい表示を行うことができる。
【０００５】
しかしながら、半透過反射型の液晶装置は、これを反射型の表示形態で使用するとき、上記反射型液晶装置に比べて表示が暗くなるという問題があった。これは、従来の半透過反射型の液晶装置では、透過光を確保するために光反射層、例えばＡｌ（アルミニウム）層を薄く形成したり、反射層に透光用の開口部を設けたりするために、反射表示時の明るさを犠牲にしているためである。
【０００６】
また、半透過反射型の液晶装置は、これを透過型の表示形態で使用するとき、照明装置の光源から出る光を効率良く利用することができないという問題、すなわち光源エネルギの利用効率が低いという問題があった。
【０００７】
半透過反射型の液晶装置に関する上記の問題点を解消する液晶装置として、従来、例えば特開平１１−２０２７９９号公報に開示されているように、液晶パネルの前面側、すなわち観察側に照明装置を配置することによって、いわゆるフロントライトを構成し、このフロントライトから供給した光を液晶層の裏面で反射させた後、再び液晶層に供給する構造の液晶装置が提案されている。
【０００８】
このフロントライト方式の液晶装置によれば、液晶パネルに付設する光反射層を薄く形成したり、あるいは開口を設けたりして半透過反射層に形成する必要がなくなり、フロントライトからの光の全部を液晶層に供給できるので、光源エネルギの利用効率を高くすることができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のフロントライト方式の液晶装置では、液晶パネルの前方、すなわち観察側に透明な導光体を配置して液晶パネルに面状の光を供給するようにしており、しかも、液晶パネルの全面に均一な面状光を供給するために導光体の表面にプリズム等といった溝を形成する必要があった。
【００１０】
このように導光体に溝を形成したとき、限られた特性の光線に関してはその光線を良好に液晶パネル方向へ導くことができるのであるが、その他の特性の光線に関しては良好な反射が得られなくて、良好な表示品質を得られないことがあった。例えば、導光体に形成した溝に対して所定の反射条件を満たさない光線は導光体の外に出てしまうことがあり、そのため、光源からの光の利用効率を低下させることがあった。また、導光体に形成した溝に対して所定の反射条件を満たさない光線は、導光体の外部の予期しない方向へ出てしまうことがあり、そのため、液晶装置の表示品質を低下させることがあった。
【００１１】
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、溝を備えた導光体を液晶パネル等といった被照明体の前方に配置しなくてもフロントライト構造を実現できるようにして、被照明体の見え方に悪影響が出ないようにすることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の目的を達成するため、本発明に係る液晶装置は、液晶層を有する液晶パネルと、該液晶パネルを観察側から照明するフロントライティングシステムと、を有する液晶装置において、前記フロントライティングシステムは、前記液晶パネルの観察側に配置されるとともに前記液晶パネルを覆い、光透過性を有するカバーと、前記カバーと前記液晶パネルの間に配置され、発光する光源と、該光源からの光を前記カバーへ向ける導光体と、を有し、前記光源から出射された光は、前記導光体に導入され、前記液晶パネルの前記導光体が配置される側の一辺に広がるように前記導光体を伝播して、前記カバーへ向けて出射され、前記カバーで反射されて前記液晶層に入射し、前記導光体は、当該導光体から出射する光を前記カバーへ向けて集光するレンズを光出射面に有することを特徴とする。
本発明に係る液晶装置において、前記導光体は、前記液晶パネルから離れる側の側辺部において前記光源を取り囲み、前記液晶パネルから離れる側の側辺端面が光反射面であり、前記液晶パネルに近い側の側辺端面は前記レンズを構成することを特徴とする。
本発明に係る液晶装置は、液晶層を有する液晶パネルと、該液晶パネルを観察側から照明するフロントライティングシステムと、を有する液晶装置において、前記フロントライティングシステムは、前記液晶パネルの観察側に配置されるとともに前記液晶パネルを覆い、光透過性を有するカバーと、前記カバーと前記液晶パネルの間に配置され、発光する光源と、該光源に対向してなる視界制御部材と、を有し、前記光源から出射された光は、前記視界制御部材に入射し、前記視界制御部材から前記カバーへ向かう方向へ出射され、前記カバーで反射されて前記液晶層に入射することを特徴とする。
本発明に係る液晶装置において、前記光源と前記視界制御部材との間に配置され、前記光源からの光を前記カバーに向けて集光するレンズを有することを特徴とする。
本発明に係る液晶装置は、液晶層を有する液晶パネルと、該液晶パネルを観察側から照明するフロントライティングシステムと、を有する液晶装置において、前記フロントライティングシステムは、前記液晶パネルの観察側に配置されるとともに前記液晶パネルを覆い、光透過性を有するカバーと、前記カバーと前記液晶パネルの間に配置され、発光する光源と、該光源に対向してなる偏光部材と、を有し、前記光源から出射された光は、前記偏光部材を透過し、前記カバーで反射されて前記液晶層に入射し、前記カバーは、当該カバーの前記液晶パネルと対向する面に対して平行な振動方向を持つ光を反射し、前記偏光部材は、光源から出た光のうち前記カバーの前記液晶パネルと対向する面に対して平行な振動方向を持つ光を通過させる偏光透過軸を有することを特徴とする。
本発明に係る液晶装置において、前記光源と前記偏光部材との間に配置され、前記光源からの光を前記カバーに向けて集光するレンズを有することを特徴とする。
本発明に係る液晶装置において、前記偏光部材は、振動方向が０°〜４５°の角度で前記カバーに入射するように光を通過させることを特徴とする。
本発明に係る液晶装置において、前記偏光部材は、振動方向がほぼ０°の角度で前記カバーに入射するように光を通過させることを特徴とする。
本発明に係る液晶装置において、前記光源から出て前記カバーへ向かう光の該カバーに対する入射角度は、ほぼブリュースター角に設定されることを特徴とする。
本発明に係る液晶装置において、前記カバーの前記観察側の面に反射防止層を設けたことを特徴とする。
本発明に係る液晶装置において、前記カバーは、前記液晶パネルを損傷及び汚れから保護する保護カバーであることを特徴とする。
本発明の実施の形態に係るフロントライティングシステムは、被照明体を前方から照明するフロントライティングシステムにおいて、前記被照明体の前方を覆い光透過性を有するカバーと、発光する光源と、該光源からの光を前記カバーへ向ける光指向性制御手段とを有する。
【００１３】
上記構成のフロントライティングシステムによれば、光源から出た光は光指向性制御手段の働きによってカバーへ向けられ、このカバーの内側表面で反射して被照明体を照明する。このように、カバーの内側表面を反射面として活用することにより、従来のフロントライト方式の液晶装置で用いられていた構成、すなわち、溝を備えた導光体を液晶パネルすなわち被照明体の前方の全面にわたって配置する構成、を用いる必要がなくなり、よって、被照明体を外部から見たときの表示品質を高めることができる。
【００１４】
次に、上記構成のフロントライティングシステムにおいて、前記カバーの前方表面には反射防止層を設けることが望ましい。こうすれば、太陽光等といった外部光がカバーで反射することを防止でき、これにより、被照明体を外部から見たときの表示品質がカバーからの反射光によって悪くなることを防止できる。また、反射防止層を設けるのは、カバーの前方表面であって内側表面ではないので、枠状導光体から出てカバーの内側表面で反射して被照明体へ向かう光に悪影響が及ぶことはない。
【００１５】
なお、反射防止層は、例えば、カバーの表面に酸化金属層を積層する等して屈折率に変化を持たせ、これにより、カバーに関する光の透過性を高めて反射を抑制することによって形成できる。より具体的には、反射防止層は、例えば、特開平９−９６７０２号公報や特開平９−２８８２０２号公報等に開示されているような液状の組成物、例えば、アルミニウムエトキド、アルミニウムイソプロポキサイド、チタンメトキサイド、チタンエトキサイド、チタンイソプロポキサイド等といった金属アルコキシドをアセト酢酸メチルやアセチルアセトン等と共に有機溶媒で溶かした液状物、あるいは有機ケイ素化合物とコロイド状金属酸化物を所定の比率で有機溶媒に混合及び希釈した液状物にカバー素材を浸漬した後、所定の速度で引き上げ、その後、塗膜に乾燥及び焼成処理を施す工程を必要な回数だけ繰り返すことによって形成できる。
【００１６】
次に、上記構成のフロントライティングシステムにおいて、前記光指向性制御手段は、前記光源からの光を前記カバーへ向けて集光するレンズを有することが望ましい。この構成によれば、カバーの光反射面へ多量の光を供給することができ、これにより、照明効率を高めることができる。
【００１７】
次に、上記構成のフロントライティングシステムにおいて、前記光指向性制御手段は、前記光源からの光を導く導光体と、該導光体の光出射面に設けられて光を前記カバーへ向けて集光するレンズとを有することが望ましい。この構成によれば、導光体によって被照明体の全域に万遍なく均一に光を供給できると共に、レンズの働きによってカバーの光反射面へ多量の光を供給することにより、照明効率を高めることができる。
【００１８】
次に、上記構成のフロントライティングシステムにおいて、前記光指向性制御手段は視界制御部材を有することが望ましい。ここで、視界制御部材とは、所定角度方向への光の出射を許容し、所定角度以外の方向への光の出射は遮断できる部材である。この視界制御部材は、例えば、図９（ａ）に示すように、２枚の透明な樹脂シート３３，３３によってブラインド樹脂シート３４を挟持することによって形成できる。
【００１９】
この構成によれば、視界制御部材の光出射方向をカバーの光反射面に向かう方向に一致させることにより、カバーの光反射面へ多量の光を供給することができ、それ故、照明効率を高めることができる。
【００２０】
次に、上記構成のフロントライティングシステムにおいて、前記光指向性制御手段は、少なくとも、前記光源から出た光のうち前記カバーの光反射面に対して平行な振動方向を持つ光、すなわちカバーの光反射面に対する横偏光、すなわちカバーの光反射面に対するＳ偏光、を通過させる偏光透過軸を有する偏光部材を有することが望ましい。
【００２１】
一般に、ガラスや透明樹脂等によって形成されたカバーに自然光を当てるとき、自然光のうちの縦偏光、すなわちＰ偏光はカバーを透過し、横偏光、すなわちＳ偏光はカバーで反射する。従って、上記構成の通りに、導光体から出射する光からＳ偏光を選択しＰ偏光を除去すれば、カバーを透過してしまう光を抑えることができ、このため、カバーを通して被照明体を外部から見たときの視認性を高めることができる。
【００２２】
次に、上記構成のフロントライティングシステムにおいて、前記偏光部材は、振動方向が０°〜４５°の角度で前記カバーの光反射面に入射するように光を通過させることが望ましい。ここで、振動方向が０°の角度でカバーの光反射面に入射する場合とは、とりもなおさず、カバーの光反射面に対して平行な振動方向を持つ光、すなわちＳ偏光がカバーの光反射面に入射するということである。従って、振動方向が０°〜４５°の角度でカバーの光反射面に入射する場合には、カバーを透過する光成分も含まれることになるが、カバーに自然光が入射する場合に比べて、より一層高い視認性を得ることができる。
【００２３】
次に、上記構成のフロントライティングシステムにおいて、前記偏光部材は、振動方向がほぼ０°の角度で前記カバーの光反射面に入射するように光を通過させることが望ましい。この構成によれば、カバーの光反射面にはそれに対して平行な振動方向を持つ光、すなわちＳ偏光、だけがそのカバーの光反射面に入射することになり、それ故、被照明体に関する視認性をより一層高くできる。
【００２４】
なお、「ほぼ０°」というのは、正確に０°の場合はもとより、部品の製作誤差や部品の組み立て誤差等に起因して０°からわずかにずれる場合も含む意味である。
【００２５】
次に、上記構成のフロントライティングシステムにおいて、前記光指向性制御手段は、前記光源から出た光のうち前記カバーの光反射面に対して平行な振動方向を持つ光を通過させる偏光透過軸を有する偏光部材を有し、さらに前記光源から出て前記カバーへ向かう光の該カバーの光反射面に対する入射角度は、ほぼブリュースター角に設定されることが望ましい。
【００２６】
ここで、ブリュースター角とは、図１２において、屈折率がｎ１である透光性の媒体Ｍ１から屈折率がｎ２である透明な媒体Ｍ２の表面に自然光を入射したとき、反射光が入射面に垂直な電場ベクトルを持つ直線偏光成分（すなわち、Ｓ偏光）だけになる入射角度θのことである。このブリュースター角θで透明媒体Ｍ２に入射した自然光は、電場ベクトルの振動方向が入射面に平行な成分は完全に透過し、さらに、反射光と屈折光（すなわち、透過光）の成す角度は直角になる。一般に、ブリュースター角θは、
ｔａｎθ＝ｎ２／ｎ１
によって特定される。
【００２７】
より具体的に考えれば、図１２において、光源Ｓからの光は透明媒体Ｍ１である空気層を通って、透明媒体Ｍ２であるカバーに角度θで入射する。ここで、例えば空気層Ｍ１の屈折率を“１”とし、カバーＭ２の屈折率を“１．５”と仮定すると、ｔａｎθ＝１．５となり、θ＝５６．３°になる。
【００２８】
つまり、出射光分布の最大となる方向をθ＝５６．３°の角度となるようにカバーＭ２に向けて光を出射すると、カバーＭ２への反射面入射面に対して平行な偏光方向（すなわち、Ｓ偏光成分）の光のみを反射し、カバーへの入射面に対して垂直な偏光方向（すなわち、Ｐ偏光成分）の光は透過する。
【００２９】
本発明のように、光源からの光を偏光部材を通すことによってＳ偏光を選択し、さらにその偏光をブリュースター角θでカバーの反射面へ入射させれば、その入射光のほとんど全てをカバーで反射させることができ、カバーの外部へ透過光が出ることを確実に防止できる。そして、このような透過光の防止により、被照明体をカバーを通して見たときの視認性を高めることができる。
【００３０】
なお、実験によれば、カバーの反射面におけるＰ偏光の反射は、ブリュースター角θの前後２０°の角度範囲においても無くなることが分かっている。従って、カバーを透過する光の発生を防止するという効果は、カバーへの入射光の入射角度をブリュースター角θの前後２０°程度の角度範囲に設定する場合にも同様に得ることができる。
【００３１】
次に、上記構成のフロントライティングシステムにおいて、前記カバーは前記被照明体を損傷及び汚れから保護するカバーであることが望ましい。この構成によれば、このカバーをそのまま電子機器の表面に設けるカバーとすることができる。
【００３２】
（２）次に、本発明に係る液晶装置は、液晶層を有する液晶パネルと、該液晶パネルを前方から照明するフロントライティングシステムとを有する液晶装置において、前記フロントライティングシステムは、前記被照明体の前方を覆い光透過性を有するカバーと、発光する光源と、該光源からの光を前記カバーへ向ける光指向性制御手段とを有することを特徴とする。
【００３３】
上記構成の液晶装置によれば、その中に含まれるフロントライティングシステムにおいて、光源から出た光は光指向性制御手段の働きによってカバーへ向けられ、このカバーの内側表面で反射して被照明体を照明する。このように、カバーの内側表面を反射面として活用することにより、従来のフロントライト方式の液晶装置で用いられていた構成、すなわち、溝を備えた導光体を液晶パネルすなわち被照明体の前方の全面にわたって配置する構成、を用いる必要がなくなり、よって、被照明体を外部から見たときの表示品質を高めることができる。
【００３４】
次に、上記（２）項に記載した液晶装置において、前記フロントライティングシステムは、上記（１）項に記載したフロントライティングシステムによって構成されることが望ましい。
【００３５】
次に、上記（２）項に記載した液晶装置において、前記液晶装置は、前記フロントライティングシステムと対向する面に偏光部材を有し、前記光指向性制御手段は、前記光源から出た光のうち前記カバーの光反射面に対して平行な振動方向を持つ光を通過させる偏光透過軸を有する偏光部材を有し、前記液晶装置に含まれる前記偏光部材の偏光透過軸は前記光指向性制御手段に含まれる前記偏光部材を通過した光を通過できる角度に設定されることが望ましい。
【００３６】
この構成によれば、カバーで反射して液晶装置へ向かう光は液晶装置側の偏光部材によってその進行を妨げられることなく該偏光部材を通過し、これにより、液晶装置へ多量の光を供給できる。
【００３７】
（３）次に、本発明に係る電子機器は、液晶層を有する液晶パネルと、該液晶パネルを前方から照明するフロントライティングシステムと、前記液晶パネルを収容する筐体とを有する電子機器において、前記フロントライティングシステムは、前記被照明体の前方を覆い光透過性を有するカバーと、発光する光源と、該光源からの光を前記カバーへ向ける光指向性制御手段とを有し、前記カバーは前記筐体に支持されることを特徴とする。
【００３８】
この構成の電子機器によれば、その中に含まれるフロントライティングシステムにおいて、光源から出た光は光指向性制御手段の働きによってカバーへ向けられ、このカバーの内側表面で反射して被照明体を照明する。このように、カバーの内側表面を反射面として活用することにより、従来のフロントライト方式の液晶装置で用いられていた構成、すなわち、溝を備えた導光体を液晶パネルすなわち被照明体の前方の全面にわたって配置する構成、を用いる必要がなくなり、よって、被照明体を外部から見たときの表示品質を高めることができる。
【００３９】
また、導光体からの光を液晶パネルに向けて反射する機能を奏するカバーが電子機器の筐体に支持されたカバー、すなわち電子機器の外装カバーであるので、電子機器の部品点数を増加させることもなく、電子機器の組み立て厚さを増加させることもない。
【００４０】
次に、上記（３）項に記載した電子機器において、前記フロントライティングシステムは、上記（１）項に記載したフロントライティングシステムによって構成されることが望ましい。
【００４１】
【発明の実施の形態】
(第１実施形態)
以下、本発明に係るフロントライティングシステムを被照明体としての液晶パネルを照明する場合を例に挙げて説明する。図１は本発明に係るフロントライティングシステムを用いた液晶装置の一実施形態を示している。ここに示す液晶装置１は、被照明体としての液晶パネル２と、この液晶パネル２を前方、すなわち図１の上方、すなわち観察側から照明するフロントライティングシステム３とを有する。
【００４２】
液晶パネル２は、互いに対向して配置されていて枠状のシール材６によって周囲が貼り合わされた一対の基板４ａ及び４ｂを有する。第１基板４ａは図２に示すように基材７ａを有し、その基材７ａの液晶側表面、すなわち第２基板４ｂに対向する面には、光反射膜８が設けられ、その上に絶縁膜９が設けられ、その上に第１電極１１ａが設けられ、その上に配向膜１２ａが設けられる。第１電極１１ａは、走査電極又は信号電極のいずれか一方として作用する。
【００４３】
第１基板４ａに対向する第２基板４ｂは基材７ｂを有し、その基材７ｂの液晶側表面、すなわち第１基板４ａに対向する面には第２電極１１ｂが設けられ、その上に配向膜１２ｂが設けられる。また、基材７ｂの外側表面には偏光板１３が、例えば貼着によって装着される。
【００４４】
なお、第１基板４ａ及び第２基板４ｂの双方又は一方の内面又は外面には、上記以外の他の光学素子、例えば、液晶パネル２に対して入射及び出射する光を拡散して均一にする光拡散板や、電極１１ａ，１１ｂ等の上に積層されて表面を滑らかにするオーバーコート層や、カラー表示を実現するために設けられるカラーフィルタや、液晶層を通過した光の偏光特性を再変調することにより無彩色化や視覚特性の改善等を行う位相差板等を設けることもできる。
【００４５】
基材７ａ及び７ｂは、例えば、ガラス等といった硬質な光透過性材料や、プラスチック等といった可撓性を有する光透過性材料等によって所定形状、例えば、長方形の板状や、正方形状の板状に形成される。また、光反射膜８はＡｌ（アルミニウム）等といった金属材料によって形成される。また、第１電極１１ａ及び第２電極１１ｂは、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等といった透明電極材料によって形成される。また、配向膜１２ａ及び１２ｂは、例えば、ポリイミド系樹脂によって形成される。これらの配向膜１２ａ及び１２ｂにはラビング処理等といった配向処理が施され、この配向処理により液晶分子の基板表面にける配向が決められる。
【００４６】
第１電極１１ａは、図１に示すように、複数の直線パターンを互いに平行に配列することによって、いわゆるストライプ状に形成される。一方、第２電極１１ｂは上記第１電極１１ａに交差するように複数の直線パターンを互いに平行に配列することによって、やはりストライプ状に形成される。これらの電極１１ａと電極１１ｂとが液晶層を介在させてドットマトリクス状に交差する複数の点が、像を表示するための画素を形成する。そして、それら複数の画素によって区画形成される領域が、文字、数字等といった像を表示する表示領域となる。
【００４７】
なお、図１では、第１電極１１ａ及び第２電極１１ｂを分かり易く示すために、それらを実際よりも大きな間隔を空けて描いてある。しかしながら実際には、それらの電極は非常に狭い間隔で多数本、形成される。
【００４８】
以上のようにして形成された第１基板４ａ及び第２基板４ｂのいずれか一方の液晶側表面には、図２に示すように、複数のスペーサ１４が分散され、さらにいずれか一方の基板の液晶側表面にシール材６が、例えば、印刷によって図１に示すように枠状、すなわち環状に設けられる。また、そのシール材６の適所に液晶注入口６ａが形成される。
【００４９】
両基板４ａ及び４ｂの間にはスペーサ１４によって保持される均一な寸法の間隙、いわゆるセルギャップが形成され、液晶注入口６ａを通してそのセルギャップ内に液晶Ｌが注入され、その注入の完了後、液晶注入口６ａが樹脂等によって封止される。
【００５０】
図１において、第１基板４ａは第２基板４ｂの外側であってさらにシール材６の外側に張り出す基板張出し部４ｃを有する。そして、第１基板４ａ上の第１電極１１ａはその基板張出し部４ｃへ直接に延び出て配線１６ａとなっている。また、基板張出し部４ｃの辺端部には外部回路との間で制御信号、クロック信号、表示信号等といった各種信号や液晶駆動電圧及びＩＣ電源電圧を入力するための外部接続端子１７ａが形成される。
【００５１】
第２基板４ｂは、第１基板４ａの外側であってさらにシール材６の外側へ張り出す基板張出し部４ｄを有する。そして、第２基板４ｂ上の第２電極１１ｂはその基板張出し部４ｄへ直接に延び出て配線１６ｂとなっている。また、基板張出し部４ｄの辺端部には外部回路との間で制御信号、クロック信号、表示信号等といった各種信号や液晶駆動電圧及びＩＣ電源電圧を入力するための外部接続端子１７ｂが形成される。
【００５２】
各電極１１ａ，１１ｂ、それらにつながる配線１６ａ，１６ｂ及び外部接続端子１７ａ，１７ｂは、いずれも、実際には狭い間隔で多数本がそれぞれの基板４ａ及び４ｂの表面に形成されるが、図１及びこれから説明する各図では構造を分かり易く示すために実際の間隔よりも広い間隔でそれらの電極等を模式的に図示し、さらに一部の電極の図示は省略してある。また、電極１１ａ及び１１ｂは、直線状に形成されることに限られず、適宜の文字、図形等といったパターンとして形成されることもある。
【００５３】
図１において、基板張出し部４ｃに液晶駆動用ＩＣ１８ａが実装され、この液晶駆動用ＩＣ１８ａの入出力バンプが配線１６ａ及び端子１７ａに接続する。また、基板張出し部４ｄに液晶駆動用ＩＣ１８ｂが実装され、この液晶駆動用ＩＣ１８ｂの入出力バンプが配線１６ｂ及び端子１７ｂに接続する。
【００５４】
図１において、フロントライティングシステム３は被照明体である液晶パネル２をその前方、すなわち観察側から照明する装置であり、液晶パネル２を損傷、汚れ等から保護するカバー１９と、このカバー１９と液晶パネル２との間に配置される発光ユニット２２とを有する。発光ユニット２２は１つあるいは複数個設けられるが、本実施形態では３個設けられている。
【００５５】
図２に示すように、カバー１９は液晶パネル２に対して空間を隔てて設けられ、その空間内へ光を出射するように発光ユニット２２が配置される。また、カバー１９の外面、すなわち液晶パネル２と反対側の面であって、少なくとも液晶パネル２に対応する領域には、反射防止層２３が設けられる。なお、反射防止層はカバー１９の内面には設けられない。
【００５６】
カバー１９は透明ガラス、透明プラスチック等といった光透過性の材料によって形成されており、例えば、液晶パネル２を１つの構成要素として用いる電子機器、例えば携帯電話機の筐体によって支持されて液晶パネル２の前方位置に配置される。また、カバー１９は、図示しない支持枠によって電子機器の筐体とは無関係に液晶パネル２と一体になるように設けることもできる。
【００５７】
上記反射防止層２３は、例えば、アルミニウムエトキド、アルミニウムイソプロポキサイド、チタンメトキサイド、チタンエトキサイド、チタンイソプロポキサイド等といった金属アルコキシドをアセト酢酸メチルやアセチルアセトン等と共に有機溶媒で溶かした液状物、あるいは有機ケイ素化合物とコロイド状金属酸化物を所定の比率で有機溶媒に混合及び希釈した液状物にカバー素材を浸漬した後、所定の速度で引き上げ、その後、塗膜に乾燥及び焼成処理を施す工程を必要な回数だけ繰り返すことによって形成できる。
【００５８】
発光ユニット２２は、図２に示すように、光源としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode）発光素子２４と、ＬＥＤ発光素子２４を包囲するパッケージ２７と、パッケージ２７の内面に設けられてＬＥＤ発光素子２４のまわりに配置される光反射層２６と、パッケージ２７の前端に設けられたレンズ２８とを有する。ＬＥＤ発光素子２４は通電によって発光し、その光は直接に又は光反射層２６によって反射してレンズ２８に集められ、さらに該レンズ２８を通ってカバー１９の裏面、すなわち図２の下面、すなわち光反射面へ供給される。
【００５９】
本実施形態では、ＬＥＤ発光素子２４からの光をカバー１９へ向けるための光指向性制御手段が、ＬＥＤ発光ユニットとしてＬＥＤ発光素子２４と一体化されたレンズ２８によって実現されている。
【００６０】
レンズ２８から出た光は、液晶パネル２の周辺部において液晶層Ｌに直接に供給されたり、あるいは、カバー１９の内面で反射した後に液晶パネル２内の液晶層Ｌに供給されたりする。このように、カバー１９からの反射光を有効に活用することにより、液晶パネル２の表示面の全面に導光体を設けることなく、液晶パネル２の前方から液晶パネル２の内部の液晶層Ｌへ光を供給することができる。こうして液晶層Ｌへ供給された光は図２において内面光反射膜８で反射し、再度、液晶層Ｌを通過して外部の観察側へ進行する。
【００６１】
図１において、液晶駆動用ＩＣ１８ａ及び液晶駆動用ＩＣ１８ｂによって第１電極１１ａ又は第２電極１１ｂのいずれか一方に走査電圧を順次に印加し、さらにそれらの電極の他方に表示画像に基づいて信号電圧を印加することにより、両電圧によって選択された各画素部分の液晶の配向を制御してそこを通過する光を変調し、この光を偏光板１３に供給することにより、第２基板４ｂの外側に文字、数字等といった像を表示する。
【００６２】
従来のフロントライティングシステムでは、表面に溝を備えた導光体を液晶パネル２の表示面の全面にわたって配置し、その導光体によって光を液晶パネル２へ面状に導くようにしたので、液晶パネル２の表示を外部から導光体を通して観察したとき、その導光体の存在により光が無駄に消費されたり、表示の品質が損なわれたりすることがあった。これに対し、本実施形態では、液晶パネル２の前面、すなわち観察側面に導光体が存在しないので、液晶パネル２の表示品質が低下することを確実に防止できる。
【００６３】
なお、本実施形態では、カバー１９の観察側表面に反射防止層２３を設けたので、外部からカバー１９を介して液晶パネル２の表示を観察したとき、カバー１９からの反射光によって表示が見え難くなることを防止できる。また、反射防止層はカバー１９の内側表面には設けないので、枠状導光体２１の内側側面から出射した光がカバー１９で反射することは良好に維持される。
【００６４】
(第２実施形態)
図３及び図４は、本発明に係る液晶装置の他の実施形態を示している。この実施形態において、図１に示した実施形態の場合と同じ部材は同じ符号を用いて示すことにして、その部材の説明は省略する。
【００６５】
この実施形態に係る液晶装置１が図１に示した先の実施形態に係る液晶装置１と異なる点は、液晶パネル２の１辺に対応して発光ユニット２２を設けることに代えて、液晶パネル２の対向する２辺に対応して発光ユニット２２を設けたことである。この構成の液晶装置によれば、液晶パネル２の２辺方向から光を供給できるので、強度が強く且つ平面内で均一な光を液晶パネル２へ供給することができる。
【００６６】
（第３実施形態）
図５及び図６は、本発明に係る液晶装置のさらに他の実施形態を示している。この実施形態において、図１に示した実施形態の場合と同じ部材は同じ符号を用いて示すことにして、その部材の説明は省略する。
【００６７】
この実施形態に係る液晶装置１が図１に示した先の実施形態に係る液晶装置１と異なる点は、発光ユニット２２のまわりに導光体２１を配設したことである。この導光体２１は、液晶パネル２から離れる側の側辺部において発光ユニット２２を取り囲み、さらに、液晶パネル２から離れる側の側辺端面（図５では斜線によって示している）は光反射面となっており、さらに液晶パネル２に近い側の側辺端面はレンズ２１ａを構成している。
【００６８】
本実施形態の液晶装置１では、発光ユニット２２内のＬＥＤ発光素子２４から出た光は発光ユニット２２内のレンズ２８を通った後、導光体２１の内部へ導入され、該導光体２１の内部を伝播することにより液晶パネル２の一辺の全域へ広がるように進行する。そして、導光体２１の内部を伝播した光は、出射端のレンズ２１ａを通過することによりカバー１９の方向へ向けて出射する。
【００６９】
このように、本実施形態の液晶装置１によれば、導光体２１及びそのレンズ２１ａにより、平面的に均一で且つ強度の強い光を液晶パネル２に供給することができる。
【００７０】
（第４実施形態）
図７及び図８は、本発明に係る液晶装置のさらに他の実施形態を示している。この実施形態において、図１に示した実施形態の場合と同じ部材は同じ符号を用いて示すことにして、その部材の説明は省略する。
【００７１】
この実施形態に係る液晶装置１が図１に示した先の実施形態に係る液晶装置１と異なる点は、３個の発光ユニット２２のそれぞれの光出射面の前に視界制御部材３２を配置したことである。
【００７２】
今、一般的な視界制御部材は、例えば図９（ａ）に符号Ｐで示すように、２枚の透明なＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）シート３３，３３の間にブラインド樹脂シート３４が挟持された構造を有する。なお、ブラインド樹脂シート３４は透過光制御部材として機能する。
【００７３】
上記ブラインド樹脂シート３４の内部には、遮光性の樹脂から成る遮光板３４ａがブラインド樹脂シート３４の表面に直角に且つ互いに平行になるように複数枚設けられている。これらの遮光板３４ａによって、法線Ｂ上の点Ａからの視角θが、ほぼ−４５°〜４５°までの範囲であれば、上記視界制御部材Ｐのヘイズ率が１０％以下となるように、また、視角θが−４５°よりも小さいか、あるいは４５°よりも大きくなる範囲であれば、視界制御部材Ｐのヘイズ率が７０％以上となるように、透過光が制御される。
【００７４】
なお、ヘイズ率とは、物体を透過する平行光線と拡散光線とから成る全透過光線に対する拡散光線の透過率を示す指標である。すなわち、
ヘイズ率（％）＝（拡散光線透過率／全光線透過率）×１００
で表される。従って、ヘイズ率が小さいほど、その物体の透明度が大きくなる。以上のことから、視界制御部材Ｐは、法線Ｂ上の点Ａからの視角がθ＝０°から所定角度まではヘイズ率が小さくなるように形成されることで視界を透明とし、視角θが所定角度以上のときにはヘイズ率が大きくなるように形成されることで視界を不透明とするようになっている。
【００７５】
図９（ｂ）は視界制御部材Ｐの光透過特性を示している。なお、同図に示すグラフにおける横軸は、図９（ａ）に示す視界制御部材Ｐの法線Ｂ上の点Ａからの視角θを表す。図９（ｂ）から明らかなように、視界制御部材Ｐは、視角θがほぼ−４５°〜４５°の範囲での光のヘイズ率が１０％以下の透明領域となり、視角θが−４５°よりも小さい範囲、あるいは４５°よりも大きくなる範囲での光のヘイズ率が７０％以上の不透明領域となるように形成されている。
【００７６】
つまり、視界制御部材Ｐは、正面方向には透明性を有し、斜め方向には不透明性を有するような光透過特性を示すことがわかる。すなわち、上記の視界制御部材Ｐは、発光面に対して主として法線方向からの視界を透明に、そして法線に対して斜め方向からの視界を不透明に制御するようになっている。また、遮光板３４ａの角度設定に応じて透明方向を希望の方向に設定することもできる。
【００７７】
図８に示す本実施形態においては、視界制御部材３２の光透過特性がカバー１９を向く方向に関して透明でそれ以外の方向に関して不透明となるように設定されている。この結果、図８に示すように、発光ユニット２２のレンズ２８からでて視界制御部材３２に供給された光はカバー１９へ向かう方向へは出射するが、それ以外の方向へは出射しないように制御される。これにより、本実施形態によれば、発光ユニット２２の光出射面から出る光を、発光ユニット２２から離れたカバー１９の中央部分へと効率良く導くことができ、そのため、液晶パネル２の周辺部分に限られず液晶パネル２の全面へ光を均一に供給することができる。
【００７８】
（第６実施形態）
図１０は、本発明に係る液晶装置のさらに他の実施形態を示している。この実施形態において、図１に示した実施形態の場合と同じ部材は同じ符号を用いて示すことにして、その部材の説明は省略する。
【００７９】
この実施形態に係る液晶装置１が図１に示した先の実施形態に係る液晶装置１と異なる点は、３個の発光ユニット２２のそれぞれの光出射面の前に偏光部材としての偏光板３６を配置したことである。偏光板３６は、発光ユニット２２から出た光のうちカバー１９の光反射面に対して平行な振動方向を持つ光、すなわちＳ偏光を含む光を通過させるような偏光透過軸を有している。つまり、この偏光板３６を用いる場合には、カバーの光反射面にＳ偏光を含む光が入射する。
【００８０】
また、望ましくは、偏光板３６は、振動方向が０°〜４５°の角度でカバー１９の光反射面に入射するような光を通過させるような偏光透過軸を有するように配置される。また、より望ましくは、偏光板３６は、振動方向がほぼ０°の角度でカバーの光反射面に入射するような光を通過させるような偏光透過軸を有するように配置される。振動方向が０°の角度でカバーの光反射面に入射するというのは、とりもなおさず、カバーの光反射面にＳ偏光が入射することである。
【００８１】
一般に、ガラス等といった透光性部材に光が入射するとき、その透光性部材の光反射面に対して平行な振動方向を持つ光、すなわちＳ偏光はその透光性部材で反射する傾向にあり、一方、透光性部材の光反射面に対して垂直な振動方向を持つ光、すなわちＰ偏光はその透光性部材を透過する傾向にある。
【００８２】
上記のように、発光ユニット２２の光出射面に偏光板３６を設ければ、発光ユニット２２から出てカバー１９へ向かう光は、カバー１９の光反射面に対してＳ偏光となる成分を主に含むようになるので、その出射光の多くの部分はカバー１９で反射して液晶パネル２へ向かうことになり、カバー１９を透過して外部へ進行する光は少なくなる。この結果、外部からカバー１９を通して液晶パネル２の表示を見た場合、カバー１９を透過する光によって視認性が損なわれることを防止できる。
【００８３】
特に、振動方向がカバー１９の光反射面に対して０°〜４５°の角度となるような偏光を偏光板３６によって選択してカバー１９へ入射させれば、カバー１９で反射して液晶パネル２へ供給される光をより多くでき、さらにカバー１９を透過する光をより一層少なくできる。
【００８４】
また特に、振動方向がカバー１９の光反射面に対してほぼ０°の角度、すなわちほぼ平行になるような偏光を偏光板３６によって選択してカバー１９へ入射させれば、より一層多くの光をカバー１９によって反射して液晶パネル２へ供給でき、さらにカバー１９を透過する光をより一層少なくできる。
【００８５】
（第７実施形態）
図１０に示したように偏光板３６を用いる構成のフロントライティングシステム３及び液晶装置１に関しては、図１１に示すように、発光ユニット２２から出てカバー１９の光反射面へ入射する光の入射角度をブリュースター角θに設定することが望ましい。
【００８６】
ブリュースター角は、図１２に関連して既に説明したように、反射光が入射面に垂直な電場ベクトルを持つ直線偏光成分（すなわち、Ｓ偏光）だけになる入射角度θのことであるので、光の入射角度をブリュースター角θに設定するという構成と、偏光板３６によってＳ偏光成分を選択するという構成とを併せて採用すれば、カバー１９における反射効率をより一層高めると共にカバー１９を透過する光をより一層低減できることになり、それ故、液晶装置１の表示品質をより一層向上できる。
【００８７】
（第８実施形態）
図１３は、本発明に係る電子機器の一実施形態である携帯電話機を示している。ここに示した携帯電話機５０は、アンテナ５１、スピーカ５２、キースイッチ５３、マイクロホン５４等といった各種構成要素を、外装ケース５６に格納することによって構成される。外装ケース５６の内部には、表示装置として作用する液晶装置６０及び制御回路基板５７が収納される。
【００８８】
液晶装置６０は図の上部面が表示面となっており、その表示面に対向する部分の外装ケース５６には、液晶装置６０を保護すると共に表示面の視界を確保するための透明なカバー５８が設けられる。液晶装置６０は、例えば図１に示す液晶装置１であってカバー１９を除いた部分によって構成でき、さらにカバー５８は図１に示すカバー１９によって構成できる。
【００８９】
図１３において、カバー５８はその平面形状が正方形又は長方形に形成される。そしてこのカバー５８は、ゴムや軟質の合成樹脂等によって同じく正方形又は長方形の枠状に形成された支持部材５９によって支持されて外装ケース５６と一体になっている。図１に示す液晶装置１であってカバー１９を除いた部分が図１２の外装ケース５６の内部の所定位置に装着されたときに、図２に示すように、カバー１９が液晶パネル２の表示面に対向する位置に所定の空間を隔てて位置決めされるようになっている。
【００９０】
図１３に示す携帯電話機５０では、キースイッチ５３及びマイクロホン５４を通して入力される信号や、アンテナ５１によって受信した受信データ等が制御回路基板５７の制御回路に入力される。そしてその制御回路は、入力した各種のデータに基づいて液晶装置６０の表示面内に数字、文字、図形等といった像を表示し、さらにアンテナ５１から送信データを送信する。
【００９１】
図１４は、図１３に示す携帯電話機、あるいはその他の電子機器に用いられる電気制御系の一実施形態を示している。ここに示した電気制御系は、表示情報出力源８０、表示情報処理回路８１、電源回路８２、タイミングジェネレータ８３、そして表示装置としての液晶装置８４を有する。また、液晶装置８４は液晶パネル８５及び駆動回路８６を有する。液晶装置８４は、例えば図１に示した液晶装置１を用いて構成できる。
【００９２】
表示情報出力源８０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等といったメモリ、各種ディスク等といったストレージユニット、デジタル画像信号を同調出力する同調回路等を備え、タイミングジェネレータ８３によって生成された各種のクロック信号に基づいて、所定フォーマットの画像信号等といった表示情報を表示情報処理回路８１に供給する。
【００９３】
表示情報処理回路８１は、シリアル−パラレル変換回路や、増幅・反転回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、クランプ回路等といった周知の各種回路を備え、入力した表示情報の処理を実行して、その画像信号をクロック信号ＣＬＫと共に駆動回路８６へ供給する。駆動回路８６は走査線駆動回路、データ線駆動回路、検査回路等を含んで構成される。また、電源回路８２は各構成要素に所定の電圧を供給する。
【００９４】
本実施形態の電子機器によれば、図２において発光ユニット２２の光出射面から出た光が、図１３の外装ケース５６に支持されたカバー５８の内面で反射して図２の液晶パネル２へ供給され、これにより、被照明体としての液晶パネル２をその前方から照明するフロントライト構造が実現される。
【００９５】
（その他の実施形態）
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。
【００９６】
例えば、図１に示す実施形態では単純マトリクス方式の液晶装置に本発明を適用したが、本発明は、ＴＦＤ（Thin Film Diode）等といった２端子型スイッチング素子をアクティブ素子として用いる構造のアクティブマトリクス方式の液晶装置や、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等といった３端子型スイッチング素子をアクティブ素子として用いる構造のアクティブマトリクス方式の液晶装置等にも適用できる。
【００９７】
また、本発明に係る電子機器は、図１３に示した携帯電話機に限られず、その他の任意の電子機器、例えば携帯情報端末機、デジタルカメラ等とすることもできる。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るフロントライティングシステムによれば、光源から出た光は光指向性制御手段の働きによってカバーへ向けられ、このカバーの内側表面で反射して被照明体を照明する。このように、カバーの内側表面を反射面として活用することにより、従来のフロントライト方式の液晶装置で用いられていた構成、すなわち、溝を備えた導光体を液晶パネルすなわち被照明体の前方の全面にわたって配置する構成、を用いる必要がなくなり、よって、被照明体を外部から見たときの表示品質を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフロントライティングシステムの一実施形態及び本発明に係る液晶装置の一実施形態を分解状態で示す斜視図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線に従って液晶装置の断面構造を示す断面図である。
【図３】本発明に係るフロントライティングシステムの他の実施形態を分解状態で示す斜視図である。
【図４】図３におけるＩＶ−ＩＶ線に従って液晶装置の断面構造を示す断面図である。
【図５】本発明に係るフロントライティングシステムのさらに他の実施形態を分解状態で示す斜視図である。
【図６】図５におけるＶＩ−ＶＩ線に従って液晶装置の断面構造を示す断面図である。
【図７】本発明に係るフロントライティングシステムのさらに他の実施形態を分解状態で示す斜視図である。
【図８】図７におけるＩＩＸ−ＩＩＸ線に従って液晶装置の断面構造を示す断面図である。
【図９】図７のフロントライティングシステムで用いる主要な光学要素を説明するための図である。
【図１０】本発明に係るフロントライティングシステムのさらに他の実施形態を分解状態で示す斜視図である。
【図１１】図１０におけるＸＩ−ＸＩ線に従って液晶装置の断面構造を示す断面図である。
【図１２】図１１のフロントライティングシステムで用いる主要な光学要素の角度配置を説明するための図である。
【図１３】本発明に係る電子機器の一実施形態を示す斜視図である。
【図１４】図１３の電子機器又はその他の電子機器で用いられる電気制御系の一実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 液晶装置
２ 液晶パネル
３ フロントライティングシステム
４ａ，４ｂ 基板
４ｃ，４ｄ 基板張出し部
７ａ，７ｂ 基材
８ 光反射膜
１１ａ，１１ｂ 電極
１３ 偏光板
１９ カバー
２１ 導光体
２１ａ レンズ（光指向性制御手段）
２２ 発光ユニット
２３ 反射防止層
２４ ＬＥＤ発光素子（光源）
２８ レンズ（光指向性制御手段）
３２ 視界制御部材（光指向性制御手段）
３３ ＰＥＴシート
３４ ブラインド樹脂シート
３４ａ 遮光板
３６ 偏光板
５０ 携帯電話機（電子機器）
Ｌ 液晶
θ ブリュースター角
Claims (12)
- 液晶層を有する液晶パネルと、該液晶パネルを観察側から照明するフロントライティングシステムと、を有する液晶装置において、
前記フロントライティングシステムは、前記液晶パネルの観察側に配置されるとともに前記液晶パネルを覆い、光透過性を有するカバーと、前記カバーと前記液晶パネルの間に配置され、発光する光源と、該光源からの光を前記カバーへ向ける導光体と、を有し、
前記光源から出射された光は、前記導光体に導入され、前記液晶パネルの前記導光体が配置される側の一辺に広がるように前記導光体を伝播して、前記カバーへ向けて出射され、前記カバーで反射されて前記液晶層に入射し、
前記導光体は、当該導光体から出射する光を前記カバーへ向けて集光するレンズを光出射面に有することを特徴とする液晶装置。 - 請求項１において、前記導光体は、前記液晶パネルから離れる側の側辺部において前記光源を取り囲み、前記液晶パネルから離れる側の側辺端面が光反射面であり、前記液晶パネルに近い側の側辺端面は前記レンズを構成することを特徴とする液晶装置。
- 液晶層を有する液晶パネルと、該液晶パネルを観察側から照明するフロントライティングシステムと、を有する液晶装置において、
前記フロントライティングシステムは、前記液晶パネルの観察側に配置されるとともに前記液晶パネルを覆い、光透過性を有するカバーと、前記カバーと前記液晶パネルの間に配置され、発光する光源と、該光源に対向してなる視界制御部材と、を有し、
前記光源から出射された光は、前記視界制御部材に入射し、前記視界制御部材から前記カバーへ向かう方向へ出射され、前記カバーで反射されて前記液晶層に入射することを特徴とする液晶装置。 - 請求項３において、前記光源と前記視界制御部材との間に配置され、前記光源からの光を前記カバーに向けて集光するレンズを有することを特徴とする液晶装置。
- 液晶層を有する液晶パネルと、該液晶パネルを観察側から照明するフロントライティングシステムと、を有する液晶装置において、
前記フロントライティングシステムは、前記液晶パネルの観察側に配置されるとともに前記液晶パネルを覆い、光透過性を有するカバーと、前記カバーと前記液晶パネルの間に配置され、発光する光源と、該光源に対向してなる偏光部材と、を有し、
前記光源から出射された光は、前記偏光部材を透過し、前記カバーで反射されて前記液晶層に入射し、
前記カバーは、当該カバーの前記液晶パネルと対向する面に対して平行な振動方向を持つ光を反射し、
前記偏光部材は、光源から出た光のうち前記カバーの前記液晶パネルと対向する面に対して平行な振動方向を持つ光を通過させる偏光透過軸を有することを特徴とする液晶装置。 - 請求項５において、前記光源と前記偏光部材との間に配置され、前記光源からの光を前記カバーに向けて集光するレンズを有することを特徴とする液晶装置。
- 請求項５又は請求項６において、前記偏光部材は、振動方向が０°〜４５°の角度で前記カバーに入射するように光を通過させることを特徴とする液晶装置。
- 請求項５又は６において、前記偏光部材は、振動方向がほぼ０°の角度で前記カバーに入射するように光を通過させることを特徴とする液晶装置。
- 請求項５から請求項８の少なくともいずれか１つにおいて、前記光源から出て前記カバーへ向かう光の該カバーに対する入射角度は、ほぼブリュースター角に設定されることを特徴とする液晶装置。
- 請求項１から請求項９の少なくともいずれか１つにおいて、前記カバーの前記観察側の面に反射防止層を設けたことを特徴とする液晶装置。
- 請求項１から請求項１０の少なくともいずれか１つにおいて、前記カバーは、前記液晶パネルを損傷及び汚れから保護する保護カバーであることを特徴とする液晶装置。
- 請求項１から請求項１１の少なくとも１つに記載の液晶装置を有することを特徴とする電子機器。
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