JPH05158034A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 均一性に優れた明るい表示が可能な反射型液
晶表位装置を提供する。 【構成】 液晶表示素子７２の観測者７０側に、突起部
６１ｃを形成した導光板６１を配置し、該導光板６１の
対向する側面の外方側にそれぞれ一対のランプ６３ａ，
６３ｂを配置する。さらに、導光板６１とランプ６３
ａ，６３ｂとの間にランプからの光の上部表面６１ａへ
の入射角θを制限するためのコリメータ６２ａ，６２ｂ
を配置する。すなわち、コリメータ６２ａ，６２ｂによ
って、上部表面６１ａへの入射角θを、入射光が全反射
する角度に設定する。これによって、ランプ６３ａ，６
３ｂからの光が直接観測者７０に到達することはなく、
導光板６１に形成された突起部６１ｃに入射した光は液
晶表示素子７２側へ出射する。これによって、液晶表示
素子７２への均一な照明を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワードプロセッサやパ
ーソナルコンピュータなどのＯＡ（オフィス・オートメ
ーション）機器や、ポータブルビデオテープレコーダの
ビューファインダ、あるいは画像信号の各種モニタなど
に用いられるいわゆる反射形の液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＥＬ（Electro Luminescence；エレクト
ロルミネッセンス）やＣＲＴ（Cathode Ray Tube；陰極
線管）、ＬＥＤ（Light Emmiting Diode；発光ダイオー
ド）などは、自ら発光する表示装置であるのに対し、液
晶は自ら発光せず、光を受光して表示する表示装置であ
る。したがって、表示を人間の目に見えるように可視化
するためには光源が必要である。従来から、直視形液晶
表示装置の光源装置として、多くの方法が提案され、ま
た実用化されている。以下に、主要なものを示す。

【０００３】照明ランプ方式 図８は、照明ランプ方式の光源装置を用いる液晶表示装
置の構成例を示す断面図である。ランプ１１ａ，１１ｂ
は、液晶表示装置１２の前面側、側方に配置される。ラ
ンプ１１ａ，１１ｂからの光は、液晶表示装置１２を透
過し、反射板１３で反射され、再び液晶表示装置１２へ
投光され、表示光となる。この照明ランプ方式の場合、
光源であるランプ１１ａ，１１ｂを液晶表示装置１２の
表示面の前面側に設置可能であり、部品点数も少なく、
簡便で安価な液晶表示装置である。

【０００４】反射鏡方式 図９は、反射鏡方式の光源を用いる液晶表示装置の構成
例を示す図である。反射鏡方式は、光の利用効率は高
く、高輝度が得られるため、よく利用される方式であ
る。ランプ２３の液晶表示装置２４とは反対側に反射板
２２を配設し、ランプ２３からの光を効率よく前面（液
晶表示装置２４側）に放射する。反射板２２だけでは高
輝度部分がランプ２３の周辺に偏り、輝度むらとなりや
すい問題があり、拡散板２１をランプ２３の前面に配設
し、拡散板２１の厚みを変えるなどして輝度の均一性を
改善する。拡散板２１からの光が液晶表示装置２４へ投
光される。

【０００５】平板形ランプ方式 図１０は、平板形ランプ方式の光源装置を用いる液晶表
示装置の構成を示す図である。前面ガラス板３５および
背面ガラス板３６の両方の内面に蛍光剤が塗布され、蛍
光面３１が形成される。蛍光面３１の左右両端には、放
電電極３２ａ，３２ｂが配設されており、放電電極３２
ａ，３２ｂ間の放電によって蛍光面３１が発光する。蛍
光面３１からの光が液晶表示装置３７に投光される。こ
の平板形ランプ方式はランプ自体が平板状であり、液晶
表示装置３７の背面側に配設させるだけでよく、光学系
が不要なため光の利用効率が高いという利点がある。

【０００６】導光板方式 図１１は、導光板方式の光源装置を用いる液晶表示装置
の構成を示す図である。ランプ４１から放射された光
は、透光性の優れたアクリル樹脂などで構成した導光板
４３の内面での多重反射によって導光される。導光板４
３の液晶表示装置４５とは反対側表面には反射板４２が
配設されており、ランプ４１からの光は前面からのみ拡
散板４４をとおして取出され、液晶表示装置４５に投光
される。ここで、ランプ４１は、反射板４２と図示しな
いスリットなどを利用して集光し、光の利用効率の向上
を図ることが多いが、この光源装置は原理的には導光板
の全反射を利用したものではないため、反射板４２と前
記スリットは光の入射角を制限するものではない。この
光源装置は比較的薄形であり、輝度の均一性にも優れる
ため、携帯形の液晶表示装置を利用した電子機器の薄形
化に対応できる。

【０００７】ＥＬ方式 ＥＬは、薄形、軽量の平面形の光源装置であり、輝度の
均一性に優れ、液晶表示装置の光源装置としての特質を
備えているが、表面輝度が低い、光色の選択幅が狭い、
使用中の色劣化が速いなどの欠点を有しており、液晶表
示装置のカラー化に伴って蛍光ランプにおき変えられて
きた。しかしながら近年、高輝度、高寿命化のＥＬの開
発が進んでいることもあり、液晶表示装置の薄形化に伴
い、ＥＬランプが再度見直されている。

【０００８】透明反射板方式 図１２は、透明反射板方式の光源装置を用いる液晶表示
装置の構成を示す図である。ランプ５１から放射された
光は、液晶表示装置５２の前面（観測者５５側）に配設
された前面反射板５４で反射され、液晶表示装置５２を
透過し、背面反射板５３で反射され、再度液晶表示装置
５２を透過し、前面反射板５４を透過した後、液晶表示
装置５２を見る観測者５５に到達する。この光源装置を
用いた液晶表示装置はまだ実用化されていない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】近年、ワードプロセッ
サ、パーソナルコンピュータなどのＯＡ機器の小形化、
ポータブル化が進んでいる。ポータブル形の機器では持
運びの簡便性を考えると薄形化、軽量化が必須条件であ
り、キーボードや表示装置、電池などの薄形化、軽量化
が急速に進んでいる。一方、消費電力の低減も重要であ
り、反射形液晶表示装置は、照明の整った環境下では外
光のみで表示を見ることができるため、光源装置の取付
けられていない表示機器が広く使われている。しかしな
がら、この種の液晶表示装置では周囲の照明が暗くなる
と表示が見にくくなり、使用に支障を来す問題がある。

【００１０】これらの問題を解決するためには、軽量、
薄形であり、かつ表示装置全面にわたって均一に照明す
ることができる光源装置を備えた反射形液晶表示装置が
必要である。反射形液晶表示装置では、背面側から照明
できないため、表示面の前面に透明な光源装置を配置し
なければならない。透明な前置形光源装置を搭載した反
射形液晶表示装置は、周囲の照明が明るい場合は機器内
蔵の光源装置を使用せずに外光のみで表示を見ることが
でき、周囲の照明が不充分な場合には機器内蔵の光源装
置を使用するなど、必要な場合のみ光源装置を用いるこ
とができるため、消費電力の低減が図られる。

【００１１】上述の６種類の従来技術の場合、反射鏡
方式、平板形ランプ方式、ＥＬ方式は、いずれも構
造上、光源装置を液晶表示装置の前面に設置できない。
また導光板方式は、反射板があり、光源装置が透明で
ないため、前置できない。

【００１２】照明ランプ方式、透明反射板方式で
は、ともに液晶表示装置の前面に設置が可能であるが、
均一な照明が難しいという問題がある。また、透明反
射板方式では、光源装置が大形で厚くなるという問題が
ある。加えて、偏光板を用いる表示モード、たとえばＴ
Ｎ−ＬＣ（Twisted Nematic Liquid Crystal）、ＳＴＮ
−ＬＣ（Super Twisted Nematic LC）などでは、液晶表
示素子内の液晶分子を初期配向として９０度〜２７０度
ねじり、２枚１組の偏光板の間に液晶表示素子を配置
し、その液晶表示素子の光学的性質、すなわち無電界時
の旋光特性と電圧印加時の旋光解消特性とを利用して表
示を行うものであるが、上記の照明ランプ方式、透
明反射板方式では２枚の偏光板の外側に光源装置を設置
しなければならないため、光源光は各偏光板を２回ず
つ、合計４回通過することになる。このため偏光板での
光の吸収が大きく、光源光の利用効率が低下し、表示が
暗くなるという問題がある。

【００１３】本発明の目的は、明るい表示が可能な反射
形の液晶表示装置を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、透明基板と、
該透明基板に対向して配置され、透明基板側からの入射
光を反射する反射手段を備えた対向基板との間に液晶層
を介在して構成される液晶表示素子と、前記液晶表示素
子の透明基板側に配置される導光板と、前記導光板の側
面に配置される光源とを含み、前記導光板の液晶表示素
子側表面に複数の突起部を形成し、導光板の屈折率をｎ
とし、導光板の液晶表示素子とは反対側に位置する物質
の屈折率をｎ１とし、導光板の液晶表示素子とは反対側
表面への光源光の入射角度をθとしたとき、

【００１５】

【数１】ｎ１＜ｎ・ｓｉｎθ の条件を満たすことを特徴とする液晶表示装置である。

【００１６】

【作用】本発明に従えば、透明基板に対向して配置され
る対向基板側に反射手段が配置され、透明基板側から入
射される光を反射する液晶表示素子を用いて光の透過／
遮断を制御することによって表示が行われる。本発明の
液晶表示装置は、液晶表示素子の透明基板側に導光板が
配置され、該導光板の側面の外方側に光源が配置され
る。

【００１７】このとき、光源光の前記導光板の液晶表示
素子とは反対側内表面への入射角θは、上記数１の関係
式を満たすように、すなわち全反射するように設定され
る。この反射光のうち少なくとも前記突起部分に入射し
た光は、突起部以外の表面に入射する光よりも入射角度
が小さいため、液晶表示素子側に出射する。したがっ
て、光源光は、透明基板側、すなわち観測者側には出射
せずに、液晶表示素子に入射される。この入射光は対向
基板側に備えられる反射手段で反射され、液晶表示素子
を透過した表示光のうち導光板での全反射状態に適合し
ない光のみが導光板を通過する。つまり、表示面となる
透明基板から一定の距離に位置する観測者の目に入射す
る光は、通常、全反射条件に適合しないため、問題なく
表示を見ることができる。また、光源を消したとき、導
光板は透明となり、透明基板側からの外光の入射の障害
とならず、外光に基づく表示が行われる。

【００１８】このように導光板と光源とから成る光源装
置は、液晶表示素子の前面（表示面）側に設置すること
ができ、光源点灯時には均一で良好な照明が可能とな
り、光源消灯時には導光板は透明となり、外光の入射の
障害とはならず、良好な表示を実現することができる。
また、前記光源装置は、薄形平板状となり、偏光板と表
示素子との間に設置が可能である。この場合、光源装置
を偏光板の外側に配置した従来の液晶表示装置に比べ
て、偏光板の通過回数が１回少なくため、偏光板による
光の吸収が減少し、明るい表示を実現することができ
る。

【００１９】

【実施例】図１は、本発明の一実施例である液晶表示装
置６０の構成を示す断面図である。液晶表示装置６０
は、一対の偏光板６４ａ，６４ｂ間に液晶表示素子７２
を配置して構成される。液晶表示素子７２は、ガラスな
どから成る一対の透明基板６５ａ，６５ｂ間に液晶層６
６を介在して構成される。本実施例では、液晶表示素子
７２は、後述するようにＴＦＴ（Thin Film Transisto
r）方式の液晶表示素子である。本実施例では、ＴＦＴ
方式を例にとり説明するが、これに限定されるものでは
なく、他の方式、たとえばＭＩＭ(Metal Insulator Met
al）方式や単純マトリクス方式などでもよい。

【００２０】偏光板６４ｂの液晶表示素子７２とは反対
側には、反射板６８が配置される。反射板６８の液晶表
示素子７２側表面は、液晶表示素子７２側からの入射光
を均一に反射するために凹凸が形成される。

【００２１】液晶表示素子７２と偏光板６４ａとの間に
は、偏光板６４ａとの間に空気層７１ａ，７１ｂを介在
して導光板６１が配置される。導光板６１の液晶表示素
子７２側表面には複数の突起部６１ｃが形成されてい
る。

【００２２】導光板６１の対向する側面の外方側には、
それぞれランプ６３ａ，６３ｂが配置される。導光板６
１とランプ６３ａ，６３ｂとの間にはそれぞれコリメー
タ６２ａ，６２ｂが配置される。コリメータ６２ａ，６
２ｂは、ランプ６３ａ，６３ｂからの出射光の、導光板
６１の上部表面６１ａへの入射角を制限する。なお、導
光板６１のランプ６３ａ，６３ｂが配置されない側面に
反射板を設け、光の漏れを防ぐようにしてもよい。

【００２３】透明基板６５ｂおよび偏光板６４ｂ、偏光
板６４ｂおよび反射板６８は、それぞれ透明接着剤６７
ａ，６７ｂによって接着されている。

【００２４】ここでは、透明基板６５ａと、液晶層６６
と、透明基板６５ｂと、偏光板６４ｂと、透明接着剤６
７ａ，６７ｂとは、屈折率がほぼ等しくなるように材料
を選択した。

【００２５】ここでは、ランプ６３ａ，６３ｂから導光
板６１への入射光の入射角を制限するためコリメータ６
２ａ，６２ｂを用いたが、入射角を一定の範囲内に制限
できれば、他の方法を用いてもかまわない。たとえば、
ランプ６３ａ，６３ｂにスリットを取付けることによっ
ても入射光を制限することは可能であり、またランプ６
３ａ，６３ｂに近い部分では、導光板６１への入射角度
が小さく、全反射が起こらないため、導光板６１表面か
ら直接光源光が外へ漏れるので、この部分を遮蔽しても
よい。また、導光板６１の屈折率ｎを適当な値にすれ
ば、導光板６１に入射した光はすべて全反射条件を満た
すことができる。この場合はコリメータは省略しても構
わない。

【００２６】また、必要に応じて導光板６１の表面６１
ａ，６１ｂのどちらか一方または両方に、反射防止膜、
全反射を生じやすくするためのコーティングあるいは傷
などを防止するためまたは生じた傷を補修するためのコ
ーティングなどを行うようにしてもよい。

【００２７】また、反射板６８および透明基板６５ｂが
透明接着剤以外の手段で固定できれば、透明接着剤の代
わりにシリコンオイルなどの充填剤を充填するようにし
てもよい。

【００２８】さらにまた、導光板６１の上部表面６１ａ
に導光板材料より屈折率の小さい材料をコーティングし
てもよい。この場合は偏光板６４ａを導光板６１上に直
接接着できる。さらに、導光板６１と偏光板６４ａの屈
折率を適当な値にすると、偏光板６４ａを導光板６１上
に直接接着できる。また、導光板６１の下部表面６１ｂ
に導光板６１より屈折率の大きな材料をコーティングし
てもよい。また、導光板６１の下部表面６１ｂから光を
取出すのに支障がなければ、下部表面６１ｂにコーティ
ングを施してもよいし、ガラス基板６５ａと適当な屈折
率を持つ透明接着剤で接着してもかまわない。

【００２９】さらに本実施例では偏光板を用いる液晶表
示装置について述べたが、高分子分散型など偏光板を用
いない液晶表示装置にも実施可能である。この場合は図
１において偏光板６４ａ，６４ｂおよび接着剤６７ａが
省略できる。

【００３０】図２は、液晶表示装置６０の製造工程を説
明する工程図である。工程ａ１では、ホウケイ酸ガラス
を用いて透明基板６５ｂを形成し、この透明基板６５ｂ
の一方表面に一般的な手順でアモルファスシリコンＴＦ
Ｔを形成して絵素電極を行列状に形成する。その表面に
ポリイミドなどの樹脂を塗布し、ラビング処理を施して
配向膜を形成する。工程ａ２では、ホウケイ酸ガラスな
どを用いて透明基板６５ａを形成し、その一方表面に共
通電極である透明電極（ＩＴＯ；Indium TinOxide）と
配向膜とを形成する。

【００３１】工程ａ３では、透明基板６５ａ，６５ｂを
電極形成面が対向するように配置し、かつ基板間にスペ
ーサを介在して貼合わせる。工程ａ４では、透明基板６
５ａ，６５ｂ間にＴＮ（ツイステッドネマティック）液
晶を封入する。ここでは、液晶はメルク社製のＺＬＩ−
１５６５を使用したが、他の液晶材料を用いてもかまわ
ない。たとえば、有機高分子と液晶化合物とを複合化し
た液晶材料であるポリマー分散型液晶などを用いると偏
光板が不良になるため、光の利用効率が向上する。ま
た、ゲスト・ホスト型の液晶材料を用いると偏光板は１
枚で表示可能である。さらに、ゲスト・ホスト型のうち
でも特にホワイトテーラー型の液晶材料を用いると、有
機高分子と液晶化合物との複合化した液晶材料と同様に
偏光板は不要になる。一方、ＴＮ液晶材料においても本
実施例で示した材料以外にも多くの材料が知られてお
り、他の材料を用いてもかまわない。

【００３２】その後、工程ａ５では、偏光板６４ｂをエ
ポキシ系の透明接着剤６７ａで透明基板６５ｂに接着す
る。続いて工程ａ６で、偏光板６４ｂにエポキシ系の透
明接着剤６７ｂで、ヘアーライン加工を施したＡｌ反射
板６８を接着する。その後、一方の表面に直径約２０μ
ｍ、高さ約１２μｍの円錐形の突起部を形成した板厚約
２．５ｍｍのＰＭＭＡ(polymethylmetacrylate）製の導
光板６１を上部基板６５ａと軽く接する程度の位置に固
定した。

【００３３】本実施例ではＡｌ反射板６８を偏光板６４
ｂに接着した例を示したが、これに限定するものではな
い。たとえばＥＣＢ（Electrically controlledbirefri
ngence)型ＬＣ、ゲストホスト型ＬＣ、ホワイトテーラ
ー型ゲストホストＬＣ、ポリマー分散型ＬＣ等を利用す
ると１対の偏光板６４ａ、６４ｂの内、偏光板６４ｂが
省略できるのでガラス基板６５ｂ上に反射板を形成でき
る。

【００３４】続いて工程ａ８で、導光板６１の上部表面
６１ａと約１ｍｍの間隔をあけて偏光板６４ａを取付け
た。これらを図示しないフレームに固定した後、工程ａ
９において、コリメータ６２ａ，６２ｂとランプ６３
ａ，６３ｂとを取付けた。

【００３５】図３は、導光板６１の動作原理を説明する
図である。ランプ６３ａ，６３ｂから導光板６１に入射
した光６９は、導光板６１の上部表面６１ａに対する入
射角をθ１、導光板６１の屈折率をｎとすると、

【００３６】

【数２】ｓｉｎθ１＞１／ｎ の条件を満たす場合、入射光６９は導光板６１の上部表
面６１ａと下部表面６１ｂとで反射を繰返しながら導光
板６１内部を伝搬していく。このとき、導光板６１の下
部表面６１ｂに形成された突起部６１ｃに光が入射する
と突起部６１ｃの表面への入射角θ３は、

【００３７】

【数３】θ３＝θ１−θ２ である。ここで、入射角θ３が、

【００３８】

【数４】ｓｉｎθ３＜１／ｎ の条件を満たすと、光６９は導光板６１の突起部６１ｃ
の表面で全反射せず、導光板６１の外部へ出射する。こ
のとき、出射角度θ４が、

【００３９】

【数５】θ４＞９０°−θ２ を満たすと出射した光は再び下部表面６１ｂから導光板
６１に入射し、上部表面６１ａから出射する。

【００４０】これを防止するためには、

【００４１】

【数６】 θ１＜θ２＋ｓｉｎ^-1｛ｓｉｎ（９０°−θ２）／ｎ｝ の条件を満足するように入射角θ１を制限すればよい。
本実施例では導光板６１の材料としてＰＭＭＡを用いた
ので、屈折率ｎは約１．５である。したがって、

【００４２】

【数７】θ１＞４２° のとき、照明光６９は導光板６１の上部表面６１ａで全
反射する。

【００４３】一方、照明光６９が突起部６１ｃの表面で
全反射しない条件は、

【００４４】

【数８】θ２＞４８° である。また、一度出射した光が再度入射しない条件
は、

【００４５】

【数９】θ１＜７４．５° である。

【００４６】本実施例ではコリメータ６２ａ，６２ｂの
設定を、

【００４７】

【数１０】４５°＜θ１＜７０° とし、導光板６１の加工精度、照明装置の組立精度、コ
リメータの精度などを考慮してθ２＝５０°とした結
果、導光板６１の上部表面６１ａ方向への光の漏れは認
められず、下部表面６２ｂのみに照明光が出射すること
が確認され、液晶表示素子７２に取付けた結果、良好な
表示特性が得られた。

【００４８】また、導光板６１を伝搬する照明光６９は
円錐形や角錐形に形成した突起部６１ｃの先端部には入
射しないため、突起部６１ｃの先端部分を平面にしても
よい。このとき、突起部６１ｃは円錐台形や角錐台形に
なる。

【００４９】図４は、突起部６１ｃの他の形状を示す図
である。ここでは、加工の容易な半球状の突起部８１ｃ
を形成している。以下、図４を参照して動作原理を説明
する。

【００５０】ランプ６３ａ，６３ｂから導光板６１に入
射した照明光８９ａ，８９ｂの、導光板の上部表面６１
ａおよび下部表面６１ｂに対する入射角をそれぞれθ１
５，θ１１とし、導光板６１の屈折率をｎとすると、

【００５１】

【数１１】ｓｉｎθ１１＞１／ｎ

【００５２】

【数１２】ｓｉｎθ１５＞１／ｎ の条件を満たす場合、照明光８９ａ，８９ｂは導光板６
１の上部表面６１ａと下部表面６１ｂとの間で反射を繰
返しながら導光板６１内部を伝搬していく。

【００５３】導光板６１の下部表面６１ｂに形成された
突起部８１ｃに照明光８９ａ，８９ｂが入射するとき、
突起部８１ｃの図４において右端近接部８１ｅを通過す
る照明光８９ａおよび、突起部８１ｃの左端近接部８１
ｆを通った照明光８９ｂの、突起部８１ｃの表面８１ｄ
での入射角θ１３，θ１６は、

【００５４】

【数１３】θ１３≒９０°−θ１５

【００５５】

【数１４】θ１６≒９０°−θ１１ である。

【００５６】突起部８１ｃに入射する照明光８９ａ，８
９ｂは、前記右端近接部８１ｅと左端近接部８１ｆとの
間を通過するので、突起部８１ｃの表面８１ｄへの入射
角は、前記θ１３，θ１６よりも小さくなる。導光板の
材料にＰＭＭＡを採用すると屈折率は約１．５であるの
で、導光板表面への入射角が４８°以上のとき、突起部
８１ｃで照明光が出射する。導光板６１の入射角をコリ
メータによって４８°以上となるように制限した結果、
導光板表面からの照明光の漏れは認められず、照明光は
下部表面６１ｂから出射した。導光板６１を液晶表示素
子７２に取付けたところ、良好な表示品位が得られた。

【００５７】図５は、本発明の他の実施例を説明するた
めの図である。図５を参照して、まず、スネルの法則か
ら、

【００５８】

【数１５】ｎ・ｓｉｎθｂ＝ｓｉｎθａ が成立つ。ここで、外部のランプ６３ａ，６３ｂからの
光が導光板６１内に入射するとき、

【００５９】

【数１６】ｓｉｎθｂ＜１／ｎ となる。一方、入射光が導光板６１内部の表面で全反射
する条件は、

【００６０】

【数１７】ｓｉｎθｃ＞１／ｎ である。ここで、

【００６１】

【数１８】θｂ＋θｃ＝９０° であるので、前記数１６および数１７から、

【００６２】

【数１９】 ｓｉｎθｂ＜１／ｎ＜ｓｉｎ（９０°−θｂ） である。この数１９の関係式を満たすθｂは

【００６３】

【数２０】θｂ＜４５° である。このとき、屈折率ｎは、

【００６４】

【数２１】ｎ＞１．４２ である。したがって導光板６１の屈折率ｎが前記数２１
を満たす場合は、導光板６１への入射光の入射角を制限
するためのコリメータ６２ａ，６２ｂは不要となる。た
とえば導光板６１の材料としてＰＭＭＡを用いると、屈
折率ｎは１．５なので、ランプ６３ａ，６３ｂからの入
射光の入射角の上限値を制限するためのコリメータは不
要となる。

【００６５】図６は、導光板６１の他の動作原理を説明
するための図である。ここでは導光板６１の屈折率をｎ
とし、導光板６１の液晶表示素子７２とは反対側に位置
する物質の屈折率をｎ１とし、導光板６１の液晶表示素
子７２側に位置する物質の屈折率をｎ２とする。

【００６６】図６（１）は、ｎ１＝ｎ２の場合の動作を
示している。導光板６１の突起部６１ｃ以外の下部表面
６１ｂでは光は反射するが、突起部６１ｃに入射した光
は反射せずに液晶表示素子７２側に出射する。

【００６７】図６（２）は、ｎ１＞ｎ２の場合の動作原
理を示している。導光板６１の上部表面６１ａでは光は
全反射するが、下部表面６１ｂの突起部６１ｃ以外の部
分からも液晶表示素子７２側に出射する。突起部６１ｃ
に入射した光は図６（１）に示す場合と同様に全て液晶
表示素子７２側に出射する。

【００６８】図６（３）は、屈折率ｎ２が導光板６１の
屈折率ｎに比べて十分小さい場合の動作原理を示してい
る。この場合突起部６１ｃから出射した光が導光板６１
に再入射する場合がある。このとき、再入射した光は導
光板６１の上部表面６１ａから上方、すなわち観測者７
０側に出射する。このような光の上方への出射は、あま
り望ましいものではないが、観測者７０の目に直接到達
しなければ大きな支障とはならない。

【００６９】図７は、突起部の個数と光量との関係を示
すグラフである。ランプ６３ａ，６３ｂの光量に応じ
て、適宜、突起部の個数を選択すればよい。また、突起
の大きさ、形状、密度等を導光板の表面内で適当に変化
させることによって導光板から取出す光量を均一化でき
る。一方、突起を液晶表示素子７２の画素以外の場所、
たとえば画素と画素の間の遮光膜の上等になるように導
光板に配置すると、表示が突起によって全く影響を受け
なくなり、より望ましい表示が得られる。

【００７０】本実施例では導光板の材料としてＰＭＭＡ
を用いたが、均一に減衰なく導光でき、屈折率が適当な
値であれば、他の材料、たとえばガラス、ＣＲ−３９樹
脂、ポリカーボネイト、ポリ塩化ビニル、ポリエステル
などの材料を用いてもよい。

【００７１】上述のように導光板６１から出射した光
は、透明基板６５ａでも反射せず、反射板６８に達する
まで直進する。反射板６８の反射面６８ａに到達した光
は、反射面６８ａで乱反射され、均一化された後、接着
剤６７ｂ、偏光板６４ｂ、接着剤６７ａ、透明基板６５
ｂ、液晶層６６、透明基板６５ａ、空気層７１ｂ、導光
板６１、空気層７１ａ、偏光板６４ａを順次通過し、表
示面を見る観測者７０の目に到達する。このとき、光の
均一性を向上するために反射板６８と透明基板６５ｂと
の間に拡散板を得ることもできる。

【００７２】以上のように本実施例によれば、光源装置
を構成する導光板６１、コリメータ６２ａ，６２ｂおよ
びランプ６３ａ，６３ｂを液晶表示素子７２の前面（観
測者７０側）に配置することができる。これによって、
反射型液晶表示装置において周囲が暗い場合であっても
光源装置を作動（点灯）することによって表示に必要な
光が液晶表示素子７２に与えられ、見やすい表示が可能
となる。

【００７３】また、周囲が明るい場合は光源装置を消灯
することによって導光板６１は透明となり、外光だけで
も十分に見やすい表示を実現することができる。このよ
うに必要な場合にのみ光源装置を作動することによっ
て、消費電力を削減することができる。

【００７４】さらに、偏光板６４ａと液晶表示素子７２
との間に導光板６１を配置することができるので、光が
偏光板を通過する回数を１回減らすことができ、導光板
６１を偏光板６４ａの外側に配置する場合に比べてより
明るい表示を実現することができる。

【００７５】本実施例では、対向配置されるランプ６３
ａ，６３ｂを用いたけれども、十分な光量が得られるな
らば、ランプは１つであってもよい。

【００７６】さらに、従来技術である照明ランプ方式
と比較すると、均一性に優れた表示が得られる。さらに
また、従来技術である透明反射方式と比較して、薄
形、軽量かつ明るく均一性の優れた表示が得られる。

【００７７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、光源装置
を構成する導光板および光源は、液晶表示装置の前面に
設置可能であり、光源からの光が直接観測者の目に入る
ことはなく、液晶表示素子への均一な照明が可能とな
る。これによって、従来照明のむずかしかった反射型液
晶表示装置における照明が可能となる。また、導光板は
薄形であるため、反射型液晶表示装置を搭載した携帯用
のＯＡ機器に適している。加えて、周囲が明るく外光で
照明可能なときは光源を消灯し、また周囲が暗いときは
点灯するなど、必要に応じて点灯、消灯を選択すること
によって、消費電力の低減を行うことができる。このよ
うに、軽量、薄形で低消費電力の反射型液晶表示装置を
実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である液晶表示装置６０の構
成を示す断面図である。

【図２】液晶表示装置６０の製造方法を説明する工程図
である。

【図３】液晶表示装置６０に備えられる導光板６１の動
作原理を説明するための図である。

【図４】液晶表示装置６０に備えられる導光板６１の他
の動作原理を説明するための図である。

【図５】本発明の他の実施例を説明するための図であ
る。

【図６】本発明に用いられる導光板６１のさらに他の動
作原理を説明するための図である。

【図７】突起部の個数と光量との関係を示すグラフであ
る。

【図８】照明ランプ方式による液晶表示装置の構成例を
示す断面図である。

【図９】反射鏡方式による液晶表示装置の構成例を示す
断面図である。

【図１０】平板形ランプ方式による液晶表示装置の構成
例を示す図である。

【図１１】導光板方式による液晶表示装置の構成例を示
す断面図である。

【図１２】透明反射板方式による液晶表示装置の構成例
を示す断面図である。

【符号の説明】

６０ 液晶表示装置 ６１ 導光板 ６１ａ 上部表面 ６１ｂ 下部表面 ６１ｃ 突起部 ６２ａ，６２ｂ コリメータ ６３ａ，６３ｂ ランプ ６４ａ，６４ｂ 偏光板 ６５ａ，６５ｂ 透明基板 ６６ 液晶層 ６７ａ，６７ｂ 透明接着剤 ６８ 反射板 ６９ａ，６９ｂ 光源光 ７０ 観測者 ７１ａ，７１ｂ 空気層 ７２ 液晶表示素子 ６８ａ 反射面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板と、該透明基板に対向して配置
   され、透明基板側からの入射光を反射する反射手段を備
   えた対向基板との間に液晶層を介在して構成される液晶
   表示素子と、 前記液晶表示素子の透明基板側に配置される導光板と、 前記導光板の側面に配置される光源とを含み、 前記導光板の液晶表示素子側表面に複数の突起部を形成
   し、導光板の屈折率をｎとし、導光板の液晶表示素子と
   は反対側に位置する物質の屈折率をｎ１とし、導光板の
   液晶表示素子とは反対側表面への光源光の入射角度をθ
   としたとき、 【数１】ｎ１＜ｎ・ｓｉｎθ の条件を満たすことを特徴とする液晶表示装置。