JP4814452B2

JP4814452B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP4814452B2
Application number: JP2001251284A
Authority: JP
Inventors: 清司梅本; 勇樹中野; 亮児木下; 一郎網野; 俊彦有吉
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2001-08-22
Filing date: 2001-08-22
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2021-08-22
Also published as: JP2003066445A

Description

【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、薄型軽量化が容易な表示品位に優れる外光・照明両用型の液晶表示装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
ハーフミラー等の半透過反射層を内蔵する外光・照明両用型の液晶表示装置が携帯パソコンや携帯電話等の携帯型機器などとして広く普及している。斯かる携帯型機器では、その携帯性を更に高めるため小型化や薄型化等による軽量化が強く求められている。しかしながら照明モードでの視認を可能とするバックライトに例え従来では薄さに優れるサイドライト式導光板を用いても、その厚さが普通２mm以上の厚さとなり、装置全体の薄型軽量化がほぼ限界となっている実状である。
【０００３】
前記に鑑みて、光出射手段を具備する光学フィルムを液晶セルの視認側表面に設けてなる液晶表示パネルの側面より光を入射させ、パネル内の伝送光を前記の光出射手段を介し反射させてパネルを照明するようにした外光・照明両用式の反射型液晶表示装置が提案されている（特開２０００−１４７４９９号公報）。これはサイドライト型導光板よりも遙かに薄い光学フィルムにて液晶表示パネルの照明システムを実現してその薄型軽量化を達成したものである。
【０００４】
しかしながら、最近のセル基板の薄型化に伴いパネル側面からの光の入射効率が著しく低下し、表示輝度に乏しい問題点があった。またセル基板の厚さに対して、側面方向の光の伝送距離が長い場合、すなわち面積が相対的に大きい場合、輝度分布を均一化させることが難しい問題点もあった。斯かる問題は、半透過反射層を内蔵する外光・照明両用型の液晶表示装置の場合も同様である。
【０００５】
【発明の技術的課題】
本発明は、サイドライト型導光板では達成が困難な薄型軽量化を実現でき、表示輝度やその均一性に優れて表示品位も良好な半透過反射層具備の外光・照明両用型の液晶表示装置の開発を課題とする。
【０００６】
【課題の解決手段】
本発明は、透明基板に隣接して設けられたその基板よりも低屈折率の透明層、及び光を透過しかつ反射する半透過反射層を少なくとも有する背面側基板と、透明基板に隣接して設けられたその基板よりも低屈折率の透明層、及び透明電極を少なくとも有する視認側基板とを、前記背面側基板の前記半透過反射層側と前記視認側基板の前記透明電極側とを対向させて配置した間に液晶を挟持してなる液晶セルを少なくとも具備する液晶表示パネルにおける２以上の側面に照明装置を有し、かつ前記背面側基板と視認側基板の外側にその基板の基準平面に対する傾斜角が３５〜４８度の光路変換斜面の複数を有すると共に、前記最寄りの低屈折率の透明層よりも屈折率が高い光路制御層を設けてなり、前記の照明装置が背面側と視認側の各基板の側面であって、かつ液晶表示パネルの異なる側面に少なくとも配置されてなることを特徴とする液晶表示装置を提供するものである。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、照明装置の側面配置と薄さに優れる光路制御層にてバックライト機構を形成でき、視認側と背面側の両セル基板を利用してパネル側面に配置した照明装置からの入射光を対向の側面方向に効率よく伝送しつつ、その伝送光を視認側と背面側に配置の光路制御層を介し液晶表示パネルの視認側に効率よく光路変換して照明モードの液晶表示に利用でき、また半透過反射層を介し外光モードでの液晶表示も達成できて、薄さと軽量性に優れると共に、明るくてその均一性に優れ、表示品位に優れる外光・照明両用型の液晶表示装置を得ることができる。
【０００８】
前記は、視認側と背面側の両方のセル基板に設けた低屈折率の透明層、斜面反射式の光路制御層、及び半透過反射層を用いたことによる。すなわち低屈折率の透明層に基づく全反射による閉じ込め効果でパネル側面からの入射光を対向の側面方向に効率よく伝送できて、画面全体での明るさの均一性が向上し良好な表示品位が達成される。低屈折率の透明層がないと後方への伝送効率に乏しくて照明装置から遠離るほど画面が暗くなり見づらい表示となる。
【０００９】
一方、光路制御層によりその光路変換斜面を介し側面からの入射光ないしその伝送光を反射させて指向性よく光路変換でき、薄型化も達成することができる。粗面等を介した散乱反射方式では前記指向性の達成は困難である。また光路制御層と液晶表示パネルとを組合せたことにより、従来のサイドライト式導光板では達成が困難な極めて薄い光出射手段とすることができる。ちなみに２００μm以下、就中１００μm以下の光路制御層の形成も可能である。
【００１０】
他方、半透過反射層の使用により、その透過率と反射率をバランスさせて照明モードと外光モードの両方において明るさに優れる液晶表示を達成することができる。
【００１１】
【発明の実施形態】
本発明による液晶表示装置は、透明基板に隣接して設けられたその基板よりも低屈折率の透明層、及び光を透過しかつ反射する半透過反射層を少なくとも有する背面側基板と、透明基板に隣接して設けられたその基板よりも低屈折率の透明層、及び透明電極を少なくとも有する視認側基板とを、前記背面側基板の前記半透過反射層側と前記視認側基板の前記透明電極側とを対向させて配置した間に液晶を挟持してなる液晶セルを少なくとも具備する液晶表示パネルにおける２以上の側面に照明装置を有し、かつ前記背面側基板と視認側基板の外側にその基板の基準平面に対する傾斜角が３５〜４８度の光路変換斜面の複数を有すると共に、前記最寄りの低屈折率の透明層よりも屈折率が高い光路制御層を設けてなり、前記の照明装置が背面側と視認側の各基板の側面であって、かつ液晶表示パネルの異なる側面に少なくとも配置されてなるものである。
【００１２】
前記した液晶表示装置の例を図１に示した。１が液晶表示パネル、４、４１が光路制御層で、Ａ１、Ｂ１が光路変換斜面、１０が背面側の透明基板で、１１が電極を兼ねることもある半透過反射層、１４が低屈折率の透明層、２０が視認側の透明基板で、２１が透明電極、２４が低屈折率の透明層、３０が液晶、５、５２が照明装置である。なお１２、２２は配向膜、１５、２５は偏光板、１６、２６は位相差板、２３はカラーフィルタ、６は光反射層である。
【００１３】
液晶表示パネル１としては、図例の如く透明基板１０に隣接して設けられたその基板よりも低屈折率の透明層１４、及び光を透過しかつ反射する半透過反射層１１を少なくとも有する背面側基板（１０）と、透明基板２０に隣接して設けられたその基板よりも低屈折率の透明層２４、及び透明電極２１を少なくとも有する視認側基板（２０）とを、前記背面側基板１０の前記半透過反射層１１側と前記視認側基板２０の前記透明電極２１側とを対向させて配置した間に液晶３０を挟持してなる液晶セルを少なくとも具備して、背面側からの入射光を液晶等による制御を介し表示光として他方の視認側より出射する適宜なものを用いることができ、その種類について特に限定はない。なお図中の３１は、透明基板１０、２０の間に液晶３０を封入するためのシール材である。
【００１４】
ちなみに前記した液晶セルの具体例としては、液晶の配向形態に基づいてＴＮ液晶セルやＳＴＮ液晶セル、垂直配向セルやＨＡＮセル、ＯＣＢセルの如きツイスト系や非ツイスト系、ゲストホスト系や強誘電性液晶系のもの、光拡散を利用したものなどがあげられ、液晶の駆動方式も例えばアクティブマトリクス方式やパッシブマトリクス方式などの適宜なものであってよい。
【００１５】
視認側や背面側のセル基板には照明光や表示光の透過を可能とするため透明基板が用いられる。その透明基板は、ガラスや樹脂などの適宜な材料で形成でき就中、複屈折を可及的に抑制して光損失を低減する点などより光学的に等方性の材料からなるものが好ましい。また輝度や表示品位の向上等の点より青ガラス板に対する無アルカリガラス板の如く無色透明性に優れるものが好ましく、さらに軽量性等の点よりは樹脂基板が好ましい。
【００１６】
背面側及び視認側の両基板に設ける低屈折率の透明層は、表示画面全体における明るさの均一性の向上を目的とする。すなわち背面側又は視認側の基板を形成する透明基板よりも屈折率の低い層を設けることで、図１に折れ線矢印β１、β２として示した如く、照明装置５、５２からの入射光が背面側基板１０又は視認側基板２０の内部を伝送される際に、その伝送光を背面側基板１０と透明層１４、又は視認側基板２０と透明層２４との屈折率差を介し全反射させて背面側又は視認側の基板内に効率よく閉じ込める。
【００１７】
前記の結果、伝送光を対向の側面側（後方）に効率よく伝送して、照明装置から遠い位置における光路制御層４、４１の光路変換斜面Ａ１、Ｂ１にも伝送光を均等性よく供給し、その斜面による反射を介し折れ線矢印α１、α２として示した如く光路変換して表示画面全体における明るさの均一性を向上させる。
【００１８】
また低屈折率の透明層は、前記の伝送光が液晶層に入射して複屈折や散乱を受け、それにより伝送状態が部分的に変化して伝送光が減少したり不均一化することを防止して表示が暗くなることや、照明装置近傍での表示が後方においてゴースト化して表示品位を低下させることの防止なども目的とする。
【００１９】
さらに低屈折率の透明層は、カラーフィルタ等を配置した場合にそれによる伝送光の吸収による急激な減衰を防止して伝送光の減少を回避することも目的とする。照明装置からの入射光が液晶層内を伝送されるものでは液晶層で伝送光が散乱されて不均一な伝送状態となり、出射光の不均一化やゴーストを生じて表示像が見ずらくなりやすい。
【００２０】
低屈折率の透明層は、背面側又は視認側の基板を形成する透明基板よりも屈折率の低い例えば無機系や有機系の低屈折率誘電体の如き適宜な材料を用いて真空蒸着方式やスピンコート方式などの適宜な方式で形成することができ、その材料や形成方法について特に限定はない。前記した全反射による後方への伝送効率等の点より透明層と透明基板の屈折率差は、大きいほど有利であり、就中０．０５以上、特に０．１〜０．４であることが好ましい。
【００２１】
前記程度の屈折率差では外光モードによる表示品位に殆ど影響しない。ちなみに当該屈折率差が０．１の場合、その界面での外光の反射率は０．１％以下であり、その反射損による明るさやコントラストの低下は極めて小さいものである。
【００２２】
低屈折率の透明層の配置位置は適宜に決定しうるが、前記した伝送光の閉じ込め効果や液晶層への浸入防止などの点より、図例の如く透明基板１０、２０と半透過反射層１１又は透明電極２１の間に位置させることが好ましい。また透明基板１０、２０と半透過反射層１１又は透明電極２１の間にカラーフィルタ２３を配置する場合には、カラーフィルタによる伝送光の吸収損を防止する点より、そのカラーフィルタよりも基板１０、２０側に位置させることが好ましい。従って、低屈折率の透明層１４、２４は背面側の透明基板１０又は視認側の透明基板２０に直接設けられる。
【００２３】
前記の場合、基板における透明層の付設面は平滑なほど、よって透明層は平滑なほど伝送光の散乱防止に有利で好ましく、また表示光への影響防止の点よりも好ましい。なお前記の点より通例の場合、図１の例の如くカラーフィルタ２３は、視認側基板２０の側に位置させることが好ましい。
【００２４】
低屈折率の透明層の厚さは、薄すぎると波動のしみだし現象で上記した閉じ込め効果に薄れる場合があることより、全反射効果の維持の点より厚いほど有利である。その厚さは全反射効果等の点より適宜に決定しうる。一般には波長３８０〜７８０nmの可視光に対する、特に短波長側の波長３８０nmの光に対する全反射効果等の点より、屈折率×層厚で算出される光路長に基づいて１／４波長（９５nm）以上、就中１／２波長（１９０nm）以上、特に１波長（３８０nm）以上の厚さであることが好ましく、さらには６００nm以上の厚さであることが好ましい。
【００２５】
背面側や視認側のセル基板１０、２０の厚さについては、特に限定はなく液晶の封入強度などに応じて適宜に決定しうる。一般には照明装置からの入射光の伝送基板としての入射効率や伝送効率等と薄型軽量性とのバランスなどの点より、１０μm〜５mm、就中５０μm〜２mm、特に１００μm〜１mmの厚さとされる。
【００２６】
背面側と視認側の透明基板の厚さは、同じであってもよいし、相違していてもよい。なお透明基板は同厚板であってもよいし、光路制御層の傾斜配置による光路変換斜面への伝送光の入射効率の向上を目的に、横断面楔形の如く厚さが部分的に相違するものであってもよい。
【００２７】
また背面側と視認側の透明基板は、平面寸法が同じであってもよいし、相違していてもよい。背面側及び視認側の基板を照明装置からの入射光の伝送基板として用いる点よりは、図例の如く照明装置５、５２を配置する側の側面において、背面側基板１０（又は視認側基板２０）が形成する側面よりも視認側基板（又は背面側基板）の形成する側面が突出する状態にあることが、その突出側面に照明装置を配置した場合の入射効率等の点より好ましい。
【００２８】
背面側の透明基板に設ける半透過反射層は、図１の例の如く照明モード時の背面側からのバックライト光α２を透過させ、かつ視認側からのフロントライト光α１を反射させると共に、外光モード時に入射外光を反射させることを目的とする。これにより外光・照明両用型の液晶表示装置を実現することができる。
【００２９】
半透過反射層は、例えばハーフミラーや開口を設けた反射層の如く、光を透過し、かつ反射する適宜な層として形成することができる。就中、ハーフミラーの如き金属薄膜や、開口を設けた金属層が液晶セル内での機能維持性などの点より好ましい。
【００３０】
半透過反射層における光の透過率と反射率の割合は、照明モード時と外光モード時の明るさのバランスなどにより適宜に決定することができる。一般には透過率に基づいて５〜９５％、就中１５〜８５％、特に２５〜７５％とされる。ちなみに前記したハーフミラー方式では、その膜厚を制御することにより、開口方式ではその開口の占有率を制御することにより光の透過率と反射率の割合を変えることができる。
【００３１】
なお半透過反射層を前記した開口方式で形成する場合、液晶セルにおける画素サイズの５〜９５％、就中１５〜８５％、特に２５〜７５％の大きさの開口を画素の配置に可及的に対応させて分布させることが表示画面での明るさの均一性を高める点より好ましい。開口を有する半透過反射層は、反射板の打ち抜き方式や反射層のエッチング方式、所定の開口を設けたマスクを介して反射材を蒸着する方式などの適宜な方式で形成することができる。
【００３２】
半透過反射層は、外光の利用効率の向上ないし外光モード時における明るさの均一性の向上の点より、凹凸表面にて入射外光を散乱反射するように形成されていることが好ましい。半透過反射層が金属箔の如き厚膜からなる場合には例えば、その表面をバフ処理等の粗面化方式で処理する方法にても凹凸式光散乱面を形成することができる。
【００３３】
一方、蒸着方式等による薄膜からなる半透過反射層の場合には例えば、透明基板の表面を凹凸式光散乱面としてその凹凸が反映した薄膜を形成する方式などにより、入射外光を散乱反射させうる半透過反射層を形成することができる。その際、上記した低屈折率透明層の平滑性を維持する点よりは、表面平滑な透明基板を用いて低屈折率透明層を設け、その上に表面凹凸構造の層を設けることが好ましい。
【００３４】
前記した後者の方式の場合には、半透過反射層の表裏面が散乱反射面となるため表示品位を向上させうる利点がある。すなわち照明モードにおいて基板内部の伝送光が光路変換されて半透過反射層に到達したときに、その表裏面で散乱反射されて伝送距離が短くなる。また半透過反射層を透過した伝送光もその殆どが、視認側又は背面側の反対側の基板内部に閉じ込められて出射防止されたり、液晶層やカラーフィルター層等による吸収や位相差発生などの影響で出射防止されたりする。
【００３５】
前記の結果、半透過反射層や駆動回路による吸収で伝送光が急激に減少することを抑制できる。また半透過反射層の透過に基づく液晶層の複屈折や光散乱に基づく部分的な変化による伝送光の減少や不均一性の発生で表示が暗くなること、光源側に近い部分での表示が後方で影響するゴースト現象が発生することを抑制することができる。開口式の半透過反射層の場合も同様である。
【００３６】
半透過反射層は、液晶駆動用の回路を形成する電極を兼ねるものとして設けるができる。図１がその例を示している。また半透過反射層とは別体のものとして液晶駆動用の回路を形成する透明電極を設けるができる。後者において凹凸式光散乱面を有する半透過反射層の上に透明電極を設ける場合、その透明電極が凹凸化しないことが好ましい。
【００３７】
前記した透明電極の凹凸化の防止は、例えば凹凸式光散乱面を有する半透過反射層の上に、レベリングを目的とした表面平滑な透明絶縁層を設け、その上に透明電極を形成する方式などにて行うことができる。その透明絶縁層は、例えば透明樹脂の塗工層などの適宜な方式で形成することができる。また液晶表示装置は、背面側基板における低屈折率の透明層と半透過反射層の間に、液晶駆動用の回路を設けたものとして形成することもできる。
【００３８】
視認側の透明基板、及び必要に応じて背面側の透明基板に設ける透明電極は、例えばＩＴＯ等の従来に準じた適宜な材料にて形成することができる。液晶セルの形成に際しては必要に応じ、液晶を配向させるためのラビング処理膜等からなる配向膜やカラー表示のためのカラーフィルタなどの適宜な機能層の１層又は２層以上を設けることができる。
【００３９】
なお図例の如く、配向膜１２、２２は通常、電極１１、２１の上に、特に液晶と接触するように形成され、またカラーフィルタ２３は通常、セル基板１０、２０の一方における透明基板と電極の間に設けられる。なお図例では視認側基板２０にカラーフィルタ２３が設けられている。
【００４０】
液晶表示パネルは、図１、図２の例の如く液晶セルに偏光板１５、２５や位相差板１６、２６、光拡散層等の適宜な光学層の１層又は２層以上を必要に応じて付加したものであってもよい。偏光板は直線偏光を利用した表示の達成を目的とし、位相差板は液晶の複屈折性による位相差の補償等による表示品位の向上などを目的とする。
【００４１】
また光拡散層は、表示光の拡散による表示範囲の拡大や光路制御層の光路変換斜面を介した輝線状発光の平準化による輝度の均一化、液晶表示パネル内の伝送光の拡散による光路制御層への入射光量の増大などを目的とし、背面側の光路制御層４と視認側の偏光板２５の間の適宜な位置に１層又は２層以上を配置することができる。
【００４２】
前記の偏光板としては、適宜なものを用いることができ特に限定はない。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は、例えばポリビニルアルコール系フィルムや部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルムの如き親水性高分子フィルムにヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて延伸したものからなる吸収型偏光フィルムや、その片側又は両側に透明保護層を設けたものなどの如く偏光度の高いものが好ましく用いうる。
【００４３】
前記透明保護層の形成には、透明性や機械的強度、熱安定性や水分遮蔽性などに優れるものが好ましく用いられる。その例としてはアセテート系樹脂やポリエステル系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂やポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂やポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂やアクリル系樹脂、ポリエーテル系樹脂やポリ塩化ビニル、スチレン系樹脂やノルボルネン系樹脂の如きポリマー、あるいはアクリル系やウレタン系、アクリルウレタン系やエポキシ系、シリコーン系等の熱硬化型ないし紫外線硬化型の樹脂などがあげられる。
【００４４】
透明保護層は、フィルムとしたものの接着方式やポリマー液等の塗布方式などにより付与することができる。従って斯かる透明保護層の形成技術は、上記した透明絶縁層の形成に適用することもできる。
【００４５】
一方、位相差板としても例えば前記の透明保護層で例示したものなどの適宜なポリマーからなるフィルムを一軸や二軸等の適宜な方式で延伸処理してなる複屈折性フィルム、ネマチック系やディスコティック系等の適宜な液晶ポリマーの配向フィルムやその配向層を透明基材で支持したものなどの適宜なものを用いることができる。熱収縮性フィルムの加熱収縮力の作用下に厚さ方向の屈折率を制御したものなどであってもよい。
【００４６】
補償用の位相差板１６、２６は通例、図例の如く視認側又は／及び背面側の偏光板１５、２５と液晶セルの間に必要に応じて配置され、その位相差板には波長域などに応じて適宜なものを用いうる。また位相差板は、位相差等の光学特性の制御を目的に２層以上を重畳して用いることもできる。
【００４７】
また光拡散層についても表面微細凹凸構造を有する塗工層や拡散シートなどによる適宜な方式にて設けることができる。光拡散層は、透明粒子配合の粘着層として偏光板や位相差板の接着を兼ねる層として形成することもでき、それにより薄型化を図ることもできる。その粘着層の形成には、ゴム系やアクリル系、ビニルアルキルエーテル系やシリコーン系、ポリエステル系やポリウレタン系、ポリエーテル系やポリアミド系、スチレン系などの適宜なポリマーをベースポリマーとする粘着剤などを用いうる。
【００４８】
就中、アクリル酸ないしメタクリル酸のアルキルエステルを主体とするポリマーをベースポリマーとするアクリル系粘着剤の如く、透明性や耐候性や耐熱性などに優れるものが好ましく用いられる。また粘着層に配合することのある前記の透明粒子としては、例えば平均粒径が０．５〜２０μmのシリカやアルミナ、チタニアやジルコニア、酸化錫や酸化インジウム、酸化カドミウムや酸化アンチモン等からなる導電性のこともある無機系粒子、架橋又は未架橋のポリマー等からなる有機系粒子などの適宜なものを１種又は２種用いることができる。
【００４９】
液晶表示パネルの側面に配置する照明装置は、液晶表示装置の照明光として利用する光を液晶表示パネルの側面から入射させることを目的とする。これによりパネルの両側に配置する光路制御層との組合せにて液晶表示装置の薄型軽量化を図ることができる。照明装置としては適宜なものを用いることができる。ちなみにその例としては（冷，熱）陰極管等の線状光源、発光ダイオード等の点光源や、それを線状や面状等に配列したアレイ体、あるいは点光源と線状導光板を組合せて点光源からの入射光を線状導光板を介し線状光源に変換するようにした照明装置などがあげられる。
【００５０】
図１の例の如く照明装置５、５２は、液晶表示パネルにおける２以上の異なる側面に少なくとも配置され、かつ視認側と背面側の各基板に対して別体のものとして配置される。その複数の側面は図１の例の如く対向する側面の組合せであってもよいし、縦横に交差する側面の組合せであってもよく、それらを併用した３側面以上の組合せであってもよい。斯かる異側面配置方式により、光源位置の機械的な干渉を防止することができる。また照明装置の点灯／消灯をそれぞれ独立に切り替えうるようにすることで、各照明装置の点灯又は消灯を制御して明るさを段階的に変えることができる。なお照明装置は、同一基板の複数の側面に配置することもできる。
【００５１】
図１の例の如き対向側面に照明装置を配置する方式は、出射光の角度特性を相互に補完しあい、また照明装置より遠離る対向端側での明るさの現象も相互に補完しあって、輝度の向上や画面全体での輝度の均一性の向上の点などより有利である。またその場合、上記した図例の如く照明装置を配置する基板の側面を他方の基板が形成する側面よりも突出させることで、照明装置の配置作業性や光源ホルダによる包囲保持作業も向上し、照明装置からの入射光が液晶層に入射することも抑制することができる。
【００５２】
照明装置は、その点灯による照明モードでの視認を可能とするものである。外光・照明両用型では外光による外光モードにて視認するときには点灯の必要がないので、その点灯・消灯を切り替えうるものとされる。その切り替え方式には任意な方式を採ることができ、従来方式のいずれも採ることができる。なお照明装置は、発光色を切り替えうる異色発光式のものであってもよく、また異種の照明装置を介して異色発光させうるものとすることもできる。
【００５３】
図例の如く照明装置５、５２に対しては、必要に応じ発散光を液晶表示パネルの側面に導くために、それを包囲する光源ホルダ５１などの適宜な補助手段を配置した組合せ体とすることもできる。光源ホルダとしては、例えば高反射率の金属薄膜を付設した樹脂シートや白色シート、金属箔や樹脂成形品などの如く、少なくとも照明装置側が光を反射する適宜な反射シートを用いうる。
【００５４】
光源ホルダは、照明装置の包囲を兼ねる保持手段として利用することもできる。その場合、光源ホルダの端部を背面側又は視認側の基板の上下面の端部に接着する方式などにて照明装置を包囲保持することができる。なお光源ホルダの端部を介し視認側基板の上面の端部から背面側基板の下面の端部に跨る状態で接着する方式などにて照明装置を包囲保持する方式なども適用することができる。
【００５５】
背面側に配置する光路制御層４は、図１に矢印α２で示した如く、液晶表示パネル１の側面に配置した照明装置５からの入射光ないしその伝送光を、光路変換斜面Ａ１を介し当該パネルの視認側に光路変換させて、照明光（表示光）として利用することを目的とし、液晶表示パネル１の背面側基板１０の外側に配置される。
【００５６】
一方、視認側に配置する光路制御層４１は、図１に矢印α１で示した如く、液晶表示パネル１の側面に配置した照明装置５２からの入射光ないしその伝送光を、光路変換斜面Ｂ１を介し当該パネルの背面側に光路変換させ、半透過反射層１１で反射逆進させて照明光（表示光）として利用することを目的とし、液晶表示パネル１の視認側基板２０の外側に配置される。
【００５７】
前記の目的より光路制御層４、４１は、図１の例の如く照明装置５、５２からの入射光を反射して所定方向に光路変換するために、背面側又は視認側の基板の基準平面（仮想水平面）に対する傾斜角が３５〜４８度の光路変換斜面Ａ１、Ｂ１を有するものとされる。
【００５８】
また光路制御層は、薄型化を目的に前記光路変換斜面の複数を有するものとされる。さらに光路制御層は、背面側又は視認側の基板に設けた最寄りの低屈折率の透明層よりも屈折率の高い層として形成される。光路制御層の屈折率が当該透明層のそれよりも低いと照明装置からの入射光ないしその伝送光が背面側又は視認側の基板内に閉じ込められやすく、光路制御層への入射が阻害され表示光として利用しにくくなる。
【００５９】
光路制御層は、前記した所定の光路変換斜面の複数を有するものとする点を除き、適宜な形態のものとして形成することができる。光路変換等を介して正面方向への指向性に優れる表示光を得る点よりは、照明装置を配置した側面すなわち入射側面と対面する光路変換斜面Ａ１、Ｂ１を具備する光出射手段Ａ、Ｂの複数を有する光路制御層４、４１，特にプリズム状凸凹からなる光路変換斜面Ａ１、Ｂ１を具備する光出射手段Ａ、Ｂの複数を有する光路制御層が好ましい。
【００６０】
前記した光路変換斜面ないしプリズム状凸凹を有する光出射手段の例を図３（ａ）〜（ｅ）に示した。その（ａ）〜（ｃ）では光出射手段Ａが横断面三角形のものからなり、（ｄ）、（ｅ）では横断面四角形のものからなる。また（ａ）では二等辺三角形による２面の光路変換斜面Ａ１を有し、（ｂ）では光路変換斜面Ａ１と基準平面に対する傾斜角が斜面Ａ１よりも大きい急斜面Ａ２を有する光出射手段Ａを有するものからなる。
【００６１】
（ｃ）では光路変換斜面Ａ１と基準平面に対する傾斜角が小さい緩斜面Ａ２とを単位とする光出射手段Ａが隣接連続状態で光路制御層片側の全面に形成されたものからなり、（ｄ）では凸部（突起）からなる光出射手段Ａを、（ｅ）では凹部（溝）からなる光出射手段Ａを有するものからなる。なお図３では、光出射手段Ａに基づいて光路変換斜面Ａ１と急斜面又は緩斜面Ａ２を説明したが、光出射手段Ｂ、従ってその光路変換斜面Ｂ１と急斜面又は緩斜面Ｂ２についても光出射手段Ａに準じて形成することができる（以下同じ）。
【００６２】
従って前記した例のように光出射手段は、等辺面ないし同じ傾斜角の斜面からなる凸部又は凹部にても形成できるし、光路変換斜面と急斜面又は緩斜面ないし傾斜角が相違する斜面からなる凸部又は凹部にても形成でき、その斜面形態は入射側面の数や位置に応じて適宜に決定することができる。耐擦傷性の向上による斜面機能の維持の点よりは、凸部よりも凹部からなる光出射手段として形成されていることが斜面等が傷付きにくくて有利である。
【００６３】
上記した正面方向への指向性等の特性を達成する点などより好ましい光路制御層は、図例の如く基準平面に対する傾斜角が３５〜４８度の光路変換斜面Ａ１、Ｂ１を入射側面に対面して有するものである。従って同一基板の２側面以上に照明装置を配置して２以上の入射側面を有する場合には、その数と位置に対応して光路変換斜面Ａ１、Ｂ１を有する光路制御層としたものが好ましく用いられる。
【００６４】
ちなみに同一基板の対向する２側面に照明装置を配置する場合には、図３（ａ）の如き横断面二等辺三角形からなる光出射手段Ａ、Ｂによる２面の光路変換斜面Ａ１、Ｂ１や、図３（ｄ）、（ｅ）の如き横断面台形からなる光出射手段Ａ、Ｂによる２面の光路変換斜面Ａ１、Ｂ１をその稜線が入射側面に沿う方向となる状態で有する光路制御層４、４１が好ましく用いられる。
【００６５】
また液晶表示パネルの縦横で隣接する２側面に照明装置を配置する場合には、その側面に対応して稜線が縦横の両方向に沿う状態で光路変換斜面Ａ１、Ｂ１を有する光路制御層が好ましく用いられる。さらには対向及び縦横を含む３側面以上に照明装置を配置する場合には、前記の組合せからなる光路変換斜面Ａ１、Ｂ１を有する光路制御層が好ましく用いられる。
【００６６】
前記した光路変換斜面Ａ１、Ｂ１は、照明装置を介した入射側面よりの入射光ないしその伝送光の内、その面Ａ１、Ｂ１に入射する光を反射し、液晶表示パネルの視認方向に光路変換してパネル表示に利用しうる光を供給する役割をする。その場合、光路変換斜面Ａ１、Ｂ１の基準平面に対する傾斜角を３５〜４８度とすることにより、図１に折線矢印α１、α２で例示した如く、側面入射光ないしその伝送光を基準平面に対し垂直性よく光路変換して、正面への指向性に優れる表示光を効率よく得ることができる。
【００６７】
光路変換斜面の傾斜角が３５度未満では反射光の光路が正面方向より大きくずれて表示に有効利用しにくく正面方向の輝度に乏しくなり、４８度を超えると側面入射光ないしその伝送光を全反射させる条件から外れて光路変換斜面よりの漏れ光が多くなり側面入射光の光利用効率に乏しくなる。
【００６８】
正面への指向性に優れる光路変換や漏れ光の抑制等の点より光路変換斜面Ａ１、Ｂ１の好ましい傾斜角は、液晶表示パネル内を伝送される光のスネルの法則による屈折に基づく全反射条件などを考慮して３８〜４５度、就中４０〜４４度である。ちなみにガラス板の一般的な全反射条件は約４２度であり、従ってその場合、側面入射光は±４２度の範囲に集約された状態で伝送されつつ、光路変換斜面に入射することとなる。
【００６９】
光路変換斜面Ａ１、Ｂ１を具備する光出射手段Ａ、Ｂは、上記のように光路制御層の薄型化を目的に図３、４に例示の如く複数が設けられる。その場合、入射側面からの入射光を後方に反射し、対向側面側に効率よく伝送して液晶表示全面で可及的に均一に発光させる点よりは、基準平面に対する傾斜角が１０度以下、就中５度以下、特に３度以下の緩斜面Ａ２、Ｂ２、ないし当該傾斜角が略０度の平坦面Ａ３、Ｂ３を含む構造とすることが好ましい。
【００７０】
従って図３（ｂ）に例示の急斜面Ａ２（Ｂ２）を含む光出射手段Ａ（Ｂ）では、その急斜面の角度を３５度以上、就中５０度以上、特に６０度以上として平坦面Ａ３（Ｂ３）の幅を広くできる構造とすることが好ましい。
【００７１】
光出射手段Ａ（Ｂ）は、図３、４に例示の如くその稜線が照明装置５（５２）を配置した液晶表示パネル１の入射側面に平行又は傾斜状態で沿うように設けられる。その場合、光出射手段Ａ（Ｂ）は、図３の例の如く光路制御層の一端から他端にわたり連続して形成されていてもよいし、図４の例の如く断続的に不連続に形成されていてもよい。
【００７２】
光出射手段Ａ（Ｂ）を不連続に形成する場合、伝送光の入射効率や光路変換効率などの点よりその溝又は突起からなる凹凸の入射側面に沿う方向の長さを深さ又は高さの５倍以上とすることが好ましく、またパネル表示面の均一発光化の点より前記長さを５００μm以下、就中１０〜４８０μm、特に５０〜４５０μmとすることが好ましい。なお図３、４では半透過反射層を省略している。
【００７３】
光出射手段Ａ、Ｂの横断面形状やそれを介した光路変換斜面Ａ１、Ｂ１のピッチについては特に限定はない。光路変換斜面Ａ１、Ｂ１が照明モードでの輝度決定要因となることより、パネル表示面における発光の均一性などに応じて適宜に決定でき、その分布密度にて光路変換光量を制御することができる。
【００７４】
従って斜面の傾斜角等が光路制御層の全面で一定な形状であってもよいし、吸収ロスや先の光路変換による伝送光の減衰に対処してパネル表示面の発光の均一化を図ることを目的に、図５に例示の如く入射側面から遠離るほど光出射手段Ａ（Ｂ）を大きくしてもよい。
【００７５】
また図５に例示の如く、一定ピッチの光出射手段Ａ（Ｂ）とすることもできるし、図６に例示の如く入射側面から遠離るほど徐々にピッチを狭くして、光出射手段Ａ（Ｂ）の分布密度を多くしたものとすることもできる。さらにランダムピッチにてパネル表示面における発光の均一化を図ることもできる。
【００７６】
加えて光出射手段Ａ、Ｂが不連続な溝又は突起からなる凹凸の場合には、その凹凸の大きさや形状、分布密度や稜線の方向等を不規則なものとしたり、その不規則な又は規則的ないし画一的な凹凸をランダムに配置して、パネル表示面における発光の均一化を図ることもできる。よって前記した例の如くパネル表示面での発光の均一化は、光出射手段Ａ、Ｂに適宜な方式を適用して達成することができる。なお図５、６において、矢印方向が入射側面からの入射光の伝送方向である。
【００７７】
光路変換斜面は、上記のように側面入射光の光路変換による実質的な照明光形成の機能部分であるから、その間隔が広すぎると点灯時の照明が疎となって不自然な表示となる場合がある。その防止の点より、光路変換斜面Ａ１、Ｂ１のピッチは、２mm以下、就中２０μm〜１mm、特に５０μm〜０．５mmとすることが好ましい。
【００７８】
一方、複数の光路変換斜面、特に入射側面方向に連続した光路変換斜面を介した照明光が液晶セルの画素と干渉してモアレを生じる場合がある。モアレの防止は、光路変換斜面のピッチ調節で行いうるが、そのピッチには前記のように好ましい範囲がある。従って前記の好ましいピッチ範囲でモアレが生じる場合の解決策が問題となる。
【００７９】
前記の場合、画素に対して光路変換斜面が交差状態で配列しうるように、凹凸の稜線を入射側面に対し傾斜する状態に形成してモアレを防止する方式が好ましい。その場合、入射側面に対する傾斜角が大きすぎると光路変換斜面を介した反射に偏向を生じて光路変換の方向に大きな偏りが発生し、表示品位の低下原因となりやすい。
【００８０】
前記した光路変換方向の偏りによる表示品位の低下防止の点よりは、当該凹凸の稜線の入射側面に対する傾斜角を、±３０度以内、就中±２５度以内とすることが好ましい。なお、±の符号は入射側面を基準とした稜線の傾斜方向を意味する。液晶セルの解像度が低くてモアレを生じない場合やモアレを無視しうる場合には、かかる稜線は入射側面に平行なほど好ましい。
【００８１】
前記の点より液晶セルの画素ピッチが一般に１００〜３００μmであることも考慮して光路変換斜面は、その基準平面に対する投影幅に基づいて４０μm以下、就中３〜２０μm、特に５〜１５μmとなるように形成することが好ましい。かかる投影幅は、一般に蛍光管のコヒーレント長が２０μm程度とされている点などより回折による表示品位の低下を防止する点よりも好ましい。
【００８２】
光路制御層は、照明装置の波長域に応じそれに透明性を示し、かつ上記低屈折率の透明層よりも高屈折率の適宜な材料にて形成しうる。ちなみに可視光域では、上記の透明保護層等で例示したポリマーないし硬化型樹脂やガラスなどがあげられる。複屈折を示さないか、複屈折の小さい材料で形成した光路制御層が好ましい。
【００８３】
また界面反射でパネル内部に閉じ込められて出射できない損失光量を抑制し、側面入射光ないしその伝送光を光路制御層、特にその光路変換斜面に効率よく供給する点より、上記低屈折率の透明層よりも屈折率が０．０５以上、就中０．０８以上、特に０．１〜０．４高い光路制御層であることが好ましい。
【００８４】
さらに照明装置からの入射光ないしその伝送光を背面側又は視認側の基板から最寄りの光路制御層に効率よく入射させて、光路変換斜面を介し明るい表示を達成する点より、背面側又は視認側の最寄り基板との屈折率差が０．１５以内、就中０．１０以内、特に０．０５以内の光路制御層であること、殊に当該最寄り透明基板よりも高い屈折率の光路制御層であることが好ましい。
【００８５】
上記のように背面側及び視認側の両基板に対して光路制御層と照明装置を配置することにより、セル基板の薄型化に対応して液晶表示パネル全体での入射光量の増大を図ることができ、明るい表示を達成することができる。なお背面側又は視認側の基板に対して配置する光路制御層は、同じ形態の光出射手段を具備する同一又は異種のものであってもよいし、異なる形態の光出射手段を具備する異種のものであってもよい。
【００８６】
光路制御層は、切削法にても形成でき適宜な方法で形成することができる。量産性等の点より好ましい製造方法としては、例えば熱可塑性樹脂を所定の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、熱や紫外線ないし放射線等で重合処理しうるモノマーやオリゴマーや液状樹脂を所定の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があげられる。
【００８７】
また支持フィルムに予め紫外線ないし放射線等で重合処理しうる前記の液状樹脂等を塗工し、その塗工層を所定の形状を形成しうる型で成形して重合処理する方法や、所定の形状を形成しうる型に前記の液状樹脂等を充填し、その上に支持フィルムを配置して紫外線ないし放射線等を照射して重合処理する方法などもあげられる。
【００８８】
前記の場合、透明な支持フィルムを用いてそのフィルムと一体化した光路制御層を形成することもできるし、形成後に支持フィルムと剥離して当該塗工層や充填層に基づく成形層のみからなる光路制御層を形成することもできる。その場合には透明フィルムである必要はない。剥離は、支持フィルムを剥離剤で表面処理する方法などにより達成することができる。
【００８９】
従って光路制御層は、背面側又は視認側の基板等に直接その所定形態を付与して形成することもできるし、所定の形態を付与した透明シート等として形成することもできる。光路制御層の厚さは、適宜に決定しうるが一般には薄型化などの点より３００μm以下、就中５〜２００μm、特に１０〜１００μmとされる。なお光出射手段の横断面に基づく三〜五角形等の形状は、厳密な多角形を意味せず、製造技術等に基づく角部の丸みや面の角度変化などが許容される。
【００９０】
光路制御層は、液晶表示パネルの背面側及び視認側に配置されるがその場合、図１に例示の如くその斜面形成面すなわち光出射手段Ａ、Ｂを形成した面を外表面側にして配置することが、光出射手段Ａ、Ｂの光路変換斜面Ａ１、Ｂ１を介した反射効率、ひいては側面入射光の有効利用による輝度向上の点などより好ましい。
【００９１】
光路制御層、特に視認側の光路制御層は、外光の表面反射による視認阻害の防止を目的にノングレア処理や反射防止処理を施したものであってもよい。ノングレア処理は、サンドブラスト方式やエンボス加工方式等の粗面化方式、シリカ等の透明粒子の配合方式や透明粒子を配合した樹脂の塗工方式などの種々の方式で表面を微細凹凸構造化することにより施すことができ、反射防止処理は、干渉性の蒸着膜を形成する方式などにて施すことができる。
【００９２】
またノングレア処理や反射防止処理は、前記の表面微細凹凸構造や干渉膜を付与したフィルムの接着方式などにても施すことができる。なお偏光板は、図例の如く液晶セルの両側に設けることもできるし、液晶セルの片側にのみ設けることもできる。また前記した表面微細凹凸構造化技術は、上記した光拡散層、半透過反射層又は／及び透明基板の表面を凹凸式光散乱面とする場合に適用することができる。さらに粘着層に配合する上記した透明粒子は、前記のノングレア処理等にも用いることができる。
【００９３】
光路制御層を前記の如く透明シート等として独立に形成した場合には、図例の如くその透明シート等を上記した最寄りの低屈折率の透明層１４、２４よりも高い屈折率の接着層１８、２８、就中その透明シート等と可及的に等しい屈折率の接着層、特にその透明シート等と背面側又は視認側の透明基板との中間の屈折率の接着層を介して液晶表示パネルに接着することが側面入射光の有効利用による輝度向上の点などより好ましい。
【００９４】
従って前記接着層の屈折率は、上記した光路制御層に準じうる。よって光路制御層と接着層の屈折率は、最寄りの低屈折率の透明層よりも０．０５以上高いことが好ましい。接着層は、適宜な透明接着剤にて形成でき、その接着剤の種類について特に限定はない。接着処理作業の簡便性などの点よりは粘着層による接着方式が好ましい。その粘着層については上記に準じることができ、上記した光拡散型の粘着層とすることもできる。
【００９５】
図１の例の如く、背面側の光路制御層４の外側には必要に応じて光反射層６を配置することもできる。斯かる光反射層は、背面側の光路制御層を介した反射光が液晶セル内部の半透過反射層にて反射反転されられて出射できなくなることを、再度その光反射層で反射反転させて液晶セル方向に戻して光の利用効率、ひいては輝度を向上させることを目的とする。
【００９６】
また視認側の光路制御層を介した反射光の半透過反射層を透過した光、及び外光モードにおいて半透過反射層を透過した外光を反射反転させて液晶セル方向に戻し、光の利用効率、ひいては輝度の向上にも有効である。さらに背面側の光路制御層よりの漏れ光を反射反転させて再入射させることによる光利用効率の向上にも有効である。
【００９７】
光反射層は、従来に準じた白色シートなどの適宜なものにて形成することができる。就中、例えばアルミニウムや銀、金や銅やクロム等の高反射率の金属ないしその合金の粉末をバインダ樹脂中に含有させた塗工層、前記の金属等や誘電体多層膜を真空蒸着方式やスパッタリング方式等の適宜な薄膜形成方式で付設してなる金属薄膜等の層、前記の塗工層や付設層をフィルム等からなる基材で支持した反射シート、金属箔などからなる高反射率の光反射層、特に少なくとも金属薄膜を有する光反射層が反射効率等の点より好ましい。なお斯かる光反射層の形成技術は、上記した半透過反射層の形成に適用することができる。
【００９８】
光反射層は、背面側の光路制御層の裏面に隙間なく密着付設されていてもよい。隙間なく密着した光反射層の形成は、光路制御層に対して例えば金属薄膜を真空蒸着する方式、フィルム状の柔軟な光反射層を光路制御層の形状に対応させて接着する方式などにより行うことができる。後者の場合、接着層の屈折率は光路制御層よりも小さいことが、伝送光を界面の屈折率差に基づく全反射で効率的に伝送できて好ましい。
【００９９】
また光反射層は、図１の例の如く背面側の光路制御層４の光出射手段Ａとは離れて光路制御層の裏面に密着する状態、さらにはその裏面よりも離れた状態で設けることもできる。このように光路制御層との間に空気層が介在する状態で配置された光反射層の形成には、高反射率の金属シートや高反射率の金属薄膜をフィルム等の支持基材に設けた反射シート、さらには発泡プラスチックフィルムなどの白色フィルムなどが好ましく用いられる。
【０１００】
ちなみに図１の例では光反射層６ｂが支持基材６ａに付設した金属薄膜からなり、それが光利用効率の向上を目的に光路制御層４よりも低屈折率の接着層６ｃを介して接着されている。なお前記の反射シート等からなる光反射層で背面側又は／及び視認側の側面に配置した照明装置を密着包囲して、上記した光源ホルダを兼用させることもできる。この方式は、照明装置による光を基板側面に高度に集中させることができて輝度向上の点より有利である。
【０１０１】
光反射層は、鏡面であってもよいが、モアレ防止の観点よりは光拡散機能を示すものが好ましい。前記の如く光反射層は、背面側の光路制御層の外側に単に重ね置いた状態にあってもよいし、接着方式や蒸着方式などで密着配置された状態にあってもよい。図１の例の如く光出射手段の斜面に光反射層を密着配置した場合には、反射効果の向上で漏れ光をほぼ完全に防止でき視角特性や輝度をより向上させうる利点などもある。
【０１０２】
前記した光拡散型の反射層の形成は、例えばサンドブラストやマット処理等による表面の粗面化方式や、粒子添加方式などの適宜な方式で表面を微細凹凸構造としたフィルム等の支持基材などに、その微細凹凸構造を反映させた光反射層を設ける方式などにより行うことができる。その光反射層の形成は、例えば真空蒸着方式やイオンプレーティング方式、スパッタリング方式等の蒸着方式やメッキ方式などの適宜な方式で金属を支持基材等の表面に付設する方法などにより行うことができる。斯かる光拡散型の反射層の形成技術は、上記した半透過反射層の形成に適用することができる。
【０１０３】
本発明による液晶表示装置によれば、照明モードにおいて入射側面よりの入射光の殆どが背面側及び視認側の基板を介し、屈折の法則による反射を介して後方に伝送されパネル表面よりの出射（漏れ）が防止されつつ、光路制御層の光路変換斜面Ａ１、Ｂ１に入射した光が効率よくパネルの表裏方向に垂直指向性よく光路変換され、他の伝送光も全反射にて後方にさらに伝送されて後方における光路変換斜面Ａ１、Ｂ１に入射し効率よくパネルの表裏方向に垂直指向性よく光路変換される。
【０１０４】
次に前記の光路変換斜面で光路変換された光は、半透過反射層に到達しそれを透過した光（背面側）及びそれに反射された光（視認側）が液晶セルに入射して表示光が形成され、パネル表示面の全面において明るさの均一性に優れる表示を達成する。一方、外光モードでは視認側より入射した外光が半透過反射層に到達し、それに反射された光が液晶セルで表示光とされて、パネル表示面の全面において明るさの均一性に優れる表示が達成される。
【０１０５】
背面側の光路制御層の外側に光反射層を設けた場合には、上記の如く光利用効率が向上して明るさがより向上する。従って外光、又は照明装置からの光を効率よく利用して明るくて見やすく表示品位に優れる外光・照明両用型の液晶表示装置を形成することができる。
【０１０６】
なお本発明において上記した液晶表示装置を形成する光路制御層や液晶セル、偏光板や位相差板等の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されていてもよい。界面反射の抑制によるコントラストの低下防止などの点よりは固着状態にあることが好ましい。その固着密着処理には、粘着剤等の適宜な透明接着剤を用いることができ、その透明接着層に上記した透明粒子等を含有させて拡散機能を示す接着層などとすることもできる。
【０１０７】
また前記の光学素子ないし部品、特に視認側のそれには例えばサリチル酸エステル系化合物やベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物やシアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物等の紫外線吸収剤で処理する方式などにより紫外線吸収能をもたせることもできる。
【０１０８】
【実施例】
参考例１
厚さ０．７mm、屈折率１．５２の無アルカリガラス板にフッ化マグネシウムを真空蒸着して厚さ６００nm、屈折率１．３８の低屈折率透明層を形成し、その上に表面微細凹凸構造の樹脂層を設けた。次にその上にアルミニウムを真空蒸着し、エッチング方式で２５０μm角の開口を２０％の開口率で均等に分布するように形成して電極を兼ねる半透過反射層を設け、その上にポリビニルアルコール溶液をスピンコートしてその乾燥膜をラビング処理して背面側の基板を得た。一方、前記と同様の無アルカリガラス板に低屈折率透明層とＩＴＯ透明導電層を形成し、その透明電極をエッチングして２分割した後、その上にラビング処理膜を設けて視認側基板を得た。
【０１０９】
ついで前記の背面側基板と視認側基板をそのラビング面をラビング方向が直交するように対向させてギャップ調節材を配し、周囲をエポキシ樹脂でシールしたのち液晶（メルク社製、ＺＬＩ−４７９２）を注入してＴＮ系液晶セルを形成し、その両面に位相差板付き偏光板を貼着してノーマリーホワイトの液晶パネルを得た。そのパネルサイズは、幅２５mm、長さ３７mmで、その長さ方向の背面側及び視認側の基板の一側面が他方側の基板よりも約３mm突出したものである。次にそのパネルの対向側面における背面側と視認側の各基板の突出側面に直径１．８mmの冷陰極管を中心対応させて配置し、銀蒸着のポリエステルフィルムで包囲してフィルム端部を各基板の表裏面の端部に両面粘着テープで接着し冷陰極管を保持固定した。
【０１１０】
参考例２
背面側及び視認側の基板にフッ化マグネシウムからなる低屈折率透明層を設けないほかは参考例１に準じて液晶パネルを得た。
【０１１１】
参考例３
予め所定形状に加工した金型にアクリル系の紫外線硬化型樹脂（東亞合成社製、アロニックスＵＶ−３７０１）をスポイトにて滴下充填し、その上に厚さ６０μmのポリカーボネート（ＰＣ）フィルムを静置しゴムローラで密着させて余分な樹脂と気泡を除去しメタルハライドランプにて紫外線を照射して硬化処理した後、金型から剥離し所定寸法に裁断してＰＣフィルムを剥離し、屈折率１．５１の光路制御層（透明シート）を得、その光路制御層を有しない面に屈折率１．５１のアクリル系粘着層を付設した。
【０１１２】
なお前記の透明シートは、幅２２mm、長さ２８mmであり、稜線が幅方向にわたり２１度の角度で傾斜するプリズム状凹部を１９０μmのピッチで連続して有し、その光路変換斜面の傾斜角が４２度で急斜面との頂角が７０度であり（図３ｂ）、光路変換斜面の基準平面に対する投影幅が７〜１２μmで、平坦部（Ａ３）の面積が光路変換斜面と急斜面の基準平面に対する投影合計面積の１０倍以上のものからなる。
【０１１３】
参考例４
異なる金型を用いて参考例３に準じ粘着層付の透明シートを得た。この透明シートは、傾斜角が約４２度で基準平面に対する投影幅が１０μmの光路変換斜面と傾斜角が約７５度の急斜面からなる長さ８０μmの光出射手段（図３ｂ）をその長さ方向が入射側面に平行な状態で有し、かつその光出射手段を長さ方向の入射側面より遠離るほど徐々に高密度に配置したものであり（図５、図７）、平坦部（Ａ３）の面積は、光路変換斜面と急斜面の基準平面に対する投影合計面積の１０倍以上である。
【０１１４】
参考例５
サンドブラストにて表面を粗面化加工した金型を用いたほかは参考例３に準じ粘着層付の透明シートを得た。
【０１１５】
参考例６
異なる金型を用いて参考例３に準じ粘着層付の透明シートを得た。この透明シートは、プリズム状凹部を１９０μmのピッチで連続して有し（図３ｂ）、その光路変換斜面の傾斜角が３０度で急斜面との頂角が７０度、光路変換斜面の基準平面に対する投影幅が７〜１２μmで、平坦部（Ａ３）の面積が光路変換斜面と急斜面の基準平面に対する投影合計面積の１０倍以上のものからなる。
【０１１６】
参考例７
参考例３に準じて形成した光路制御層の光出射手段形成面にアルミニウムを真空蒸着して光反射層を設けた透明シートを得た。
【０１１７】
参考例８
透明なプラスチックフィルムの表面にアルミニウムを真空蒸着して光反射シートを得た。
【０１１８】
参考例９
透明なプラスチックフィルムの表面にアルミニウムを真空蒸着し、その上に屈折率１．４１の粘着層を形成して光反射シートを得た。
【０１１９】
実施例１
参考例１の液晶パネルの背面側及び視認側に参考例３の透明シートを光路変換斜面が対応の照明装置と対面するようにその粘着層を介して接着し、その背面側に参考例８の光反射シートを周辺のみ粘着層を介し接着して液晶表示装置を得た。
【０１２０】
実施例２
光反射シートとして参考例９のものを用いたほかは実施例１に準じて液晶表示装置を得た。
【０１２１】
実施例３
参考例３の透明シートに代えて参考例４の透明シートを用いたほかは実施例１に準じて液晶表示装置を得た。
【０１２２】
実施例４
背面側の透明シートとして参考例３のものに代えて参考例７のものを用い、参考例８の光反射シートを用いないほかは実施例１に準じて液晶表示装置を得た。
【０１２３】
実施例５
背面側の透明シートとして参考例３のものに代えて参考例４のものを用いたほかは実施例１に準じて液晶表示装置を得た。
【０１２４】
比較例１
参考例１の液晶パネルに代えて参考例２の液晶パネルを用いたほかは実施例１に準じて液晶表示装置を得た。
【０１２５】
比較例２
参考例１の液晶パネルに代えて参考例２の液晶パネルを用いたほかは実施例２に準じて液晶表示装置を得た。
【０１２６】
比較例３
参考例３の透明シートに代えて参考例５の透明シートを用いたほかは実施例１に準じて液晶表示装置を得た。
【０１２７】
比較例４
参考例３の透明シートに代えて参考例６の透明シートを用いたほかは実施例１に準じて液晶表示装置を得た。
【０１２８】
比較例５
視認側に参考例３の透明シートを配置しないほかは実施例１に準じて液晶表示装置を得た。
【０１２９】
比較例６
背面側に参考例３の透明シートを配置しないほかは実施例１に準じて液晶表示装置を得た。
【０１３０】
評価試験
実施例、比較例で得た液晶表示装置について、暗室にて液晶セルに電圧を印加しない状態で冷陰極管を点灯させ、中央位置での正面輝度を輝度計（トプコン社製、ＢＭ７）にて調べた。また入射側面端、中央部及び対向端で照明モードによる表示を観察した場合の表示品位を評価した。評価は、明るくてその均一性に優れ良好に光が出射している場合を○、明るさやその均一性にやや劣る場合△、暗くて不均一な場合を×とした。
【０１３１】
前記の結果を次表に示した。

【０１３２】
表より、実施例では照明モードにおいて明るくて均一な表示が達成されているが、比較例では非常に暗いか不均一な表示であることがわかる。また低屈折率透明層を有する実施例１、２では明るさとその均一性が高いが、低屈折率透明層を有しない比較例１、２では入射側面より遠離るほど急激に暗くなり、半透過反射層の影響と思われる明るさの不均一性の大きいことがわかり、非常に見ずらい表示であった。
【０１３３】
さらに実施例４の光反射層が光路制御層に隙間なく密着するタイプや、実施例５の視認側と背面側で光路制御層の種類が相違するタイプであっても明るい良好な照明を実現できていることがわかる。またさらに比較例５、６では光路制御層の片側のみの配置で実施例に対し輝度が大きく低減していることがわかる。加えて、光路制御層を粗面とした比較例３や光路制御層の斜面角度が小さい比較例４では光の出射が効果的になされず暗かった。
【０１３４】
一方、実施例において冷陰極管の一方ずつを点灯して観察したところ、光出射の角度特性が視認側と背面側とでは全く異なっていた。すなわちいずれの場合も照明装置とは反対の方向に強く出射しており非対称であった。このことは、比較例５、６のように、いずれか一方の側に光路制御層を形成したケースでも同様であって、視角に対し光源側とは反対側により多くの光が出射していた。これに対し、実施例では二灯とも点灯させた場合、それぞれがお互いを補う角度で出射しており、より広い角度に効果的に照明できていることがわかった。
【０１３５】
実施例、比較例のいずれの場合も外光モードでは良好な見え方をしており、低屈折率透明層の影響は全く認められなかった。以上より、本発明により導光板を用いることなく、液晶パネル端面に光源装置を設けるだけで発光可能な、薄くて軽量な外光・照明両用型の液晶表示装置を実現されていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の説明断面図
【図２】光路制御層における光出射手段の側面説明図
【図３】さらに他の実施例の斜視説明図
【図４】さらに他の実施例の斜視説明図
【図５】光路制御層例の側面説明図
【図６】他の光路制御層例の側面説明図
【符号の説明】
１：液晶表示パネル
１０、２０：透明基板
１１：半透過反射層
２１：透明電極
１２、２２：配向膜
１４、２４：低屈折率の透明層
１５、２５：偏光板
１６、２６：位相差板
２３：カラーフィルタ
３０：液晶
４、４１：光路制御層
Ａ、Ｂ：光出射手段
Ａ１、Ｂ１：光路変換斜面
５、５２：照明装置
６：光反射層

Claims

透明基板に隣接して設けられたその基板よりも低屈折率の透明層、及び光を透過しかつ反射する半透過反射層を少なくとも有する背面側基板と、透明基板に隣接して設けられたその基板よりも低屈折率の透明層、及び透明電極を少なくとも有する視認側基板とを、前記背面側基板の前記半透過反射層側と前記視認側基板の前記透明電極側とを対向させて配置した間に液晶を挟持してなる液晶セルを少なくとも具備する液晶表示パネルにおける２以上の側面に照明装置を有し、かつ前記背面側基板と視認側基板の外側にその基板の基準平面に対する傾斜角が３５〜４８度の光路変換斜面の複数を有すると共に、前記最寄りの低屈折率の透明層よりも屈折率が高い光路制御層を設けてなり、前記の照明装置が背面側と視認側の各基板の側面であって、かつ液晶表示パネルの異なる側面に少なくとも配置されてなることを特徴とする液晶表示装置。
前記背面側基板において、低屈折率の透明層が透明基板と半透過反射層の間に位置し、その半透過反射層が電極を兼ね、かつ前記視認側基板において、低屈折率の透明層が透明基板と透明電極の間に位置する請求項１記載の液晶表示装置。
請求項１において、背面側基板を形成する透明基板の上に低屈折率の透明層を介して凹凸式光散乱面を有する半透過反射層を有し、かつその半透過反射層の上に表面平滑な透明絶縁層を介して透明電極を有する液晶表示装置。
請求項１〜３のいずれか一項において、背面側基板の側に配置した光路制御層の外側に光反射層を有する液晶表示装置。
請求項４において、光反射層が少なくとも金属薄膜を有するものである液晶表示装置。
請求項４又は５において、光反射層が光路制御層に隙間なく密着する液晶表示装置。
請求項４又は５において、光反射層と光路制御層との間に空気層が介在する液晶表示装置。
請求項４〜７のいずれか一項において、光反射層がフィルム状のものからなり、その光反射層が光路制御層よりも小さい屈折率の接着手段で光路制御層に接着されてなる液晶表示装置。
請求項８において、光反射層が少なくとも基材フィルムに金属薄膜を設けたものからなる液晶表示装置。
請求項１〜９のいずれか一項において、背面側又は視認側の基板を形成する透明基板と最寄りの低屈折率の透明層との屈折率差が０．０５以上である液晶表示装置。
請求項１〜１０のいずれか一項において、液晶セルの背面側又は視認側の基板を形成する透明基板が光学的に等方性の材料からなる液晶表示装置。
請求項１〜１１のいずれか一項において、液晶表示パネルが液晶セルの片側又は両側に偏光板を有する液晶表示装置。
請求項１２において、液晶表示パネルが液晶セルと偏光板の間に１層又は２層以上の位相差板を有する液晶表示装置。
請求項１〜１３のいずれか一項において、光路制御層が照明装置と対面する状態の光路変換斜面を具備するプリズム状凹凸の複数を有してなる液晶表示装置。
請求項１４において、光路制御層のプリズム状凹凸が横断面三角形の凹部からなる液晶表示装置。
請求項１５において、プリズム状凹部が照明装置を配置した液晶表示パネルの側面に平行な又は傾斜した稜線方向で光路制御層の一端から他端にわたる連続溝からなる液晶表示装置。
請求項１４において、プリズム状凹部が不連続溝からなり、その溝の長さが深さの５倍以上である液晶表示装置。
請求項１７において、プリズム状凹部の不連続溝の長さ方向が照明装置を配置した液晶表示パネルの側面と平行又は傾斜した状態にある液晶表示装置。
請求項１４において、背面側又は視認側の少なくとも一方の基板の対向する２側面に照明装置が配置されており、その２側面に照明装置が配置された基板に設けた光路制御層のプリズム状凹凸がその照明装置と対面する光路変換斜面を２面有する横断面三角形又は横断面四角形の凹部又は凸部からなる液晶表示装置。
請求項１〜１９のいずれか一項において、光路制御層における光路変換斜面の当該傾斜角が３８〜４５度である液晶表示装置。
請求項１〜２０のいずれか一項において、光路制御層が透明シートからなり、それが最寄りの低屈折率の透明層よりも高い屈折率の接着層を介し液晶表示パネルの外表面側に接着されてなる液晶表示装置。
請求項２１において、接着層が粘着層からなる液晶表示装置。
請求項１〜２２のいずれか一項において、光路制御層及び接着層の屈折率が最寄りの低屈折率の透明層よりも０．０５以上高いものである液晶表示装置。
請求項１〜２３のいずれか一項において、照明装置が光反射型の光源ホルダにて包囲され、かつその光源ホルダの端部を介し視認側基板又は背面側基板の上下面の端部に接着する方式で視認側基板又は背面側基板の側面に配置保持されてなる液晶表示装置。
請求項１〜２４のいずれか一項において、照明装置が背面側と視認側の各基板の側面であって、かつ液晶表示パネルの対向する側面に少なくとも配置されてなる液晶表示装置。
請求項１〜２５のいずれか一項において、背面側基板における低屈折率の透明層と半透過反射層の間に液晶駆動用の回路が形成されてなる液晶表示装置。