JPH10268306A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH10268306A
JPH10268306A JP9077904A JP7790497A JPH10268306A JP H10268306 A JPH10268306 A JP H10268306A JP 9077904 A JP9077904 A JP 9077904A JP 7790497 A JP7790497 A JP 7790497A JP H10268306 A JPH10268306 A JP H10268306A
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学 武居
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    • G02F1/1336Illuminating devices
    • G02F1/133616Front illuminating devices

Abstract

(57)【要約】 【課題】外光を利用する表示と光源からの光を利用する
表示とを行なう液晶表示装置として、前記両方を明るく
することができ、しかも外光を利用するときも光源から
の光を利用するときも、正面輝度が高く視差の小さい良
好な品質の表示を得ることができるものを提供する。 【解決手段】反射手段20を備えた液晶表示素子10の
前面に、前面から入射する外光と、端面から入射する光
源32からの光を液晶表示素子10に入射させ、前記液
晶表示素子10からの出射光を前面に出射する導光板3
0を配置し、外光を利用するときも光源からの光を利用
するときも反射型表示を行なうようにして、前記反射手
段20に入射光を高い反射率で反射させるものを用いる
ことができるようにし、さらに前記反射手段20を、垂
直方向に対して傾いた方向から入射した光を前記垂直方
向に近い方向に向けて反射するものとした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、外光を利用する
表示と、光源からの光を利用する表示との両方を行なう
液晶表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置として、自然光や室内照明
光等の外光を利用する表示と、表示装置が備えている光
源からの光を利用する表示との両方を行なう、いわゆる
2ウエイ表示型のものがある。
【0003】この2ウエイ表示型液晶表示装置として
は、従来、裏面側に半透過反射板を備えた液晶表示素子
の背後にバックライトを配置したものがあり、前記バッ
クライトには、LE素子からなる光源や、透明板からな
る導光板の端面に対向させて蛍光ランプ等の光源を配置
した光源が利用されている。
【0004】この液晶表示装置は、充分な明るさの外光
が得られるときは外光を利用する反射型表示を行ない、
充分な明るさの外光が得られないときはバックライトを
点灯させて透過型表示を行なうものであり、外光を利用
する反射型表示では、液晶表示素子の前面から入射した
外光のうちの半透過反射板で反射された光が再び液晶表
示素子を透過してその前面に出射する。また、バックラ
イトの光を利用する透過型表示では、バックライトから
の光のうちの半透過反射板を透過した光が液晶表示素子
への入射光となり、その光が液晶表示素子を透過してそ
の前面に出射する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の2
ウエイ表示型液晶表示装置は、外光を利用する表示にお
いても、またバックライトからの光を利用する表示にお
いても、光の利用効率が悪く、したがって、外光を利用
するときもバックライトからの光を利用するときも表示
が暗いという問題をもっている。
【0006】これは、半透過反射板が、入射光をその特
性に応じた反射/透過率で反射および透過させるもので
あるため、外光を利用する反射型表示では、入射した外
光のうちの半透過反射板の透過率に応じた量の光が半透
過反射板の裏面側に透過してロス光となり、またバック
ライトの光を利用する透過型表示では、バックライトか
らの光のうちの半透過反射板の反射率に応じた量の光が
半透過反射板で反射されてロス光となってしまうためで
ある。
【0007】しかも、従来の液晶表示装置は、バックラ
イトからの光を利用するときは正面輝度(液晶表示素子
の正面方向に出射する光の輝度)が高く、また視差のな
い表示が得られるが、外光を利用するときは、正面輝度
が低く、また視差も生じるという問題をもっている。
【0008】すなわち、2ウエイ表示型の液晶表示装置
は、外光を利用するときは通常の反射型液晶表示装置と
同様に、画面の斜め上方、つまり液晶表示素子の前面に
垂直な方向に対して画面の上縁側に傾いた方向から主に
外光を取り込むように装置の向きを選んで使用される
が、その場合、従来の液晶表示装置では、液晶表示素子
の前面に垂直な方向に対して一方の側(画面の上縁側)
に傾いた方向から入射した外光が、その入射角に対応し
た反射角で反射されるため、その光の出射方向が、垂直
方向に対して外光の取り込み側とは反対側(画面の下縁
側)に傾いた方向であり、したがって充分な正面輝度が
得られない。
【0009】また、従来の液晶表示装置は、外光の入射
方向が前記垂直方向に対して一方の側に傾いた方向であ
り、その反射光の出射方向が反対側に傾いた方向である
ため、外光の入射方向とその反射光の出射方向とのずれ
が大きく、したがって、液晶表示素子の画素領域を透過
して入射した光の反射光で表示される画素と、反射光の
うちの前記画素領域を透過して出射する光によって表示
される画素とがずれて見える視差が大きい。
【0010】この発明は、外光も光源からの光も高い効
率で利用して、外光を利用する表示と光源からの光を利
用する表示との両方を明るくすることができ、しかも、
外光を利用するときも光源からの光を利用するときも、
正面輝度が高く、また視差の小さい良好な品質の表示を
得ることができる2ウエイ表示型の液晶表示装置を提供
することを目的としたものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明の液晶表示装置
は、裏面側に反射手段を備えた液晶表示素子と、前記液
晶表示素子の前面に配置された導光板と、この導光板の
少なくとも1つの端面に対向させて配置された光源とか
らなり、前記導光板は、その前面から入射する外光およ
び前記端面から入射する前記光源からの光を裏面に出射
して前記液晶表示素子に入射させるとともに裏面から入
射する前記液晶表示素子からの出射光を前面に出射し、
前記反射手段は、前記液晶表示素子にその前面に垂直な
方向に対して傾いた方向から入射した光を前記垂直方向
に近い方向に向けて反射することを特徴とするものであ
る。
【0012】この液晶表示装置は、外光を利用する表示
と、光源からの光を利用する表示との両方を行なう2ウ
エイ表示型のものであり、外光を利用するときは、液晶
表示素子の前面に配置した導光板にその表面から入射し
た外光がこの導光板を透過して前記液晶表示素子に入射
し、その裏面側の反射手段で反射されて液晶表示素子の
前面に出射する光が、前記導光板を透過して前面に出射
する。
【0013】また、前記導光板の少なくとも1つの端面
に対向させて配置した光源を点灯させると、この光源か
らの光が前記導光板にその端面から取り込まれ、導光板
内を導かれてその裏面に出射して液晶表示素子に入射
し、前記反射手段で反射されて液晶表示素子の前面に出
射する光が、前記導光板を透過して前面に出射する。
【0014】すなわち、この液晶表示装置は、外光を利
用するときも光源からの光を利用するときも反射型表示
を行なうものであり、したがって、前記反射手段は、入
射光を高い反射率で反射させるものでよい。
【0015】このため、この液晶表示装置によれば、外
光も光源からの光も高い効率で利用することができるか
ら、外光を利用して表示するときも、前記光源からの光
を利用して表示するときも、充分に明るい表示を得るこ
とができる。
【0016】しかも、この液晶表示装置においては、液
晶表示素子にその前面に垂直な方向に対して傾いた方向
から入射した光が、前記反射手段によって前記垂直方向
に近い方向に向けて反射されるため、外光を利用すると
きも光源からの光を利用するときも、高い正面輝度が得
られるし、また、外光および前記光源からの光の入射方
向が前記垂直方向に対して傾いた方向であっても、その
光の入射方向と前記反射手段で反射された光の出射方向
(垂直方向に近い方向)とのずれは小さいから、液晶表
示素子の画素領域を透過して入射した光の反射光で表示
される画素と、反射光のうちの前記画素領域を透過して
出射する光によって表示される画素とがずれて見える視
差も小さくなる。
【0017】
【発明の実施の形態】この発明の液晶表示装置は、裏面
側に反射手段を備えた液晶表示素子の前面に、前面から
入射する外光および端面から入射する光源からの光を裏
面に出射して前記液晶表示素子に入射させるとともに裏
面から入射する前記液晶表示素子からの出射光を前面に
出射する導光板を配置し、外光を利用するときも光源か
らの光を利用するときも反射型表示を行なうようにする
ことにより、前記反射手段に入射光を高い反射率で反射
させるものを用いることができるようにして、外光も光
源からの光も高い効率で利用して外光を利用する表示と
光源からの光を利用する表示との両方を明るくし、さら
に、前記反射手段により、液晶表示素子にその前面に垂
直な方向に対して傾いた方向から入射した光を前記垂直
方向に近い方向に向けて反射することによって、外光を
利用するときも光源からの光を利用するときも、正面輝
度が高く、また視差の小さい良好な品質の表示を得るよ
うにしたものである。
【0018】この液晶表示装置において、前記導光板
は、その裏面と前記液晶表示素子の前面との間に空間が
存在しない状態で設けるのが望ましく、このように導光
板を設ければ、導光板と液晶表示素子との間での光の授
受効率を高くして、外光および光源からの光の利用効率
をより向上させることができる。
【0019】また、この液晶表示装置において、前記反
射手段は、複数の傾斜反射面が連続する反射板であって
も、また、複数のプリズム部が連続するプリズムシート
の裏面に反射膜を設けたものであってもよい。
【0020】
【実施例】図1はこの発明の第1の実施例による液晶表
示装置を示す導光板のハッチングを省略した断面図であ
り、図において左側が画面の上縁側、右側が画面の下縁
側である。
【0021】この液晶表示装置は、裏面側に反射手段2
0を備えた液晶表示素子10の前面に、この液晶表示素
子10の少なくとも表示領域全体に対向する面積を有す
る導光板30を配置し、この導光板30の一端面に対向
させて光源32を配置したものである。
【0022】前記液晶表示素子10は、例えばアクティ
ブマトリックス方式のTN(ツィステッドネマティッ
ク)型液晶表示素子であり、その表裏一対の透明基板
(ガラス基板)11a,11bのうち、裏側基板11b
の内面には、マトリックス状に配列する複数の透明な画
素電極12が設けられ、その上に配向膜13bが形成さ
れている。
【0023】なお、図では省略しているが、この裏側基
板11aの内面には、各画素電極12にそれぞれ対応さ
せてTFT(薄膜トランジスタ)からなる能動素子が設
けられるとともに、各画素電極行のTFTにゲート信号
を供給するためのゲートラインと、各画素電極列のTF
Tにデータ信号を供給するためのデータラインとが配線
されており、前記各画素電極12は、その電極に対応す
るTFTに接続されている。
【0024】一方、表側基板11aの内面には、前記各
画素電極12にそれぞれ対応させて、赤、緑、青のカラ
ーフィルタ14R,14G,14Bが交互に並べて設け
られるとともに、これらのカラーフィルタ14R,14
G,14Bを覆って形成した透明な保護膜(絶縁膜)1
5の上に、前記画素電極13の全てに対向する一枚膜状
の透明な対向電極16が設けられており、その上に配向
膜13aが形成されている。
【0025】そして、前記表側基板11aと裏側基板1
1bは、枠状のシール材17を介して接合されており、
その両基板11a,11b間の前記シール材17で囲ま
れた領域に液晶層18が設けられている。
【0026】この液晶層18の液晶の分子は、表裏の基
板11a,11bの近傍における配向方向を前記配向膜
13a,13bで規制され、両基板11a,11b間に
おいて所定のツイスト角(例えばほぼ90°)でツイス
ト配向している。
【0027】さらに、表裏の基板11a,11bの外面
にはそれぞれ偏光板19a,19bが貼付けられてお
り、そのうちの裏面側の偏光板19bの背後に反射手段
20が配置されている。
【0028】前記反射手段20は、液晶表示素子10に
その前面に垂直な方向に対して傾いた方向から入射した
光を前記垂直方向に近い方向に向けて反射するものであ
り、この実施例では、反射手段20として、複数の傾斜
反射面21aが連続する反射板21を用いている。
【0029】すなわち、この反射板21は、その表面
に、反射板21の幅方向に沿う複数の横長な反射面21
aを、その幅方向に連続させて互いに平行に形成したも
のであり、これらの反射面21aがそれぞれ、その幅方
向の一側縁から他側縁に向かって一様な傾斜角で傾斜す
る傾斜面となっている。
【0030】この反射板21の各傾斜反射面21aの傾
き角は、1°〜70°の範囲、望ましくは1°〜30°
の範囲、さらに望ましくは5°〜20°の範囲に設定さ
れており、各傾斜反射面21aの配列ピッチは、前記液
晶表示素子10の画面の上下方向における画素領域の配
列ピッチと等しいか或はより小さく設定されている。
【0031】そして、前記反射板21は、その各傾斜反
射面21aを、液晶表示装置に外光を利用する表示を行
なわせるときの外光の主な取り込み方向に向けて設けら
れている。
【0032】前記外光の主な取り込み方向は、[発明が
解決しようとする課題]の項でも説明したように、画面
の斜め上方、つまり液晶表示素子10の前面に垂直な方
向に対して画面の上縁側に傾いた方向であり、したがっ
て、前記反射板21は、各傾斜反射面21aの長さ方向
を画面の横軸とほぼ平行にし、その傾斜面を液晶表示素
子10の上縁側に向けた状態で設けられている。
【0033】次に、上記液晶表示素子10の前面に配置
した導光板30について説明すると、この導光板30
は、ガラスまたはアクリル系樹脂等からなる透明板から
なっており、その表裏面のうちの一方の面は、他方の面
に対して傾斜する面となっている。
【0034】この実施例で用いた導光板30は、その表
面を導光板30一端から多端に向かって傾斜させたもの
であり、図では傾斜を誇張して示したが、この表面の傾
斜角(導光板30裏面に対する角度)は、1°〜10°
の範囲、望ましくは2°〜5°の範囲、さらに望ましく
は2°〜5°の範囲に設定されている。
【0035】この導光板30は、その表面から入射する
外光および端面から入射する光源32からの光を裏面に
出射して液晶表示素子10に入射させるとともに裏面か
ら入射する前記液晶表示素子10からの出射光を前面に
出射するものであり、その両端面のうちの高さが大きい
方の端面が、光源32からの光の取り込み面(以下、光
源光取り込み端面という)となっている。
【0036】そして、この導光板30は、前記光源光取
り込み端面を、外光の主な取り込み側である画面の上縁
側に向けて配置され、その裏面全体を透明な粘着剤(両
面粘着シートでもよい)31によって前記液晶表示素子
10の前面に貼付けることにより、導光板30と液晶表
示素子10との間に空間が存在しないようにして液晶表
示素子10の前面に設けられている。
【0037】このように導光板30を、その裏面と液晶
表示素子10の前面との間に空間が存在しない状態で設
けているのは、導光板30と液晶表示素子10との間で
の光の授受効率を高くするためである。
【0038】なお、前記粘着剤31は、導光板30と液
晶表示素子10の前面部材である表側偏光板19aとの
うちのいずれか一方の屈折率とほぼ同じか、あるいは両
方の屈折率の中間の屈折率を有するものが望ましい。
【0039】また、上記光源32は、前記導光板30の
端面全長にわたる長さの直管状蛍光ランプ33と、この
蛍光ランプ33からその周囲に放射される光を前記導光
板30の端面に向けて反射するリフレクタ34とからな
っている。なお、前記リフレクタ34は、一側に光の出
射口を有する楕円筒状をなしている。
【0040】そして、この光源32は、導光板30の光
源光取り込み端面の側方に、前記リフレクタ34の出射
口を前記板30の光源光取り込み端面に対向させて配置
されている。
【0041】この液晶表示装置は、外光を利用する表示
と、光源32からの光を利用する表示との両方を行なう
2ウエイ表示型のものであり、前記光源32は、充分な
明るさの外光が得られないときに使用される。
【0042】まず、外光を利用する表示について説明す
ると、このときは、液晶表示素子10の前面に配置した
導光板30にその前面から入射した外光が、図1に矢線
Aで示すように導光板30をその厚さ方向に透過して液
晶表示素子10に入射し、その裏面側の反射手段20で
反射されて液晶表示素子10の前面に出射する光が、導
光板30を透過して前面に出射する。
【0043】この場合、外光は画面の斜め上方(液晶表
示素子10の前面に垂直な方向に対して画面の上縁側に
傾いた方向)から主に取り込まれるため、外光の大部分
は前記導光板30の表面に対して斜め方向から入射する
が、その光は、導光板30の表面と外気(空気)との界
面で屈折し、前記垂直方向に対する角度が小さくなった
方向の光となって導光板30に入射する。
【0044】また、導光板30にその表面から入射した
外光は、この導光板30の裏面に出射して液晶表示素子
10に入射するが、その場合、この実施例では、導光板
30をその裏面と液晶表示素子10の前面との間に空間
が存在しない状態で設けているため、導光板30に入射
した外光を効率良く液晶表示素子10に入射させること
ができる。
【0045】これは、導光板30と液晶表示素子10と
の間での光の授受効率が、導光板30の裏面と液晶表示
素子10の前面との間に空間がある場合と無い場合とで
異なるためである。
【0046】すなわち、導光板30にその表面から入射
した外光は、この導光板30を厚さ方向に透過してその
裏面に向かうが、その光のうち、導光板30の裏面に出
射するのは、導光板30の裏面とそれに隣接する層との
界面に対して全反射臨界角より小さい角度範囲の入射角
で入射した光であり、前記界面に対して全反射臨界角よ
り大きい入射角で入射した光はこの界面で全反射され
る。
【0047】そして、前記界面の全反射臨界角は、この
界面を形成する導光板30とその隣接層との光の屈折率
の差によって異なり、その屈折率の差が大きいほど全反
射臨界角が大きい。
【0048】そのため、前記隣接層が屈折率がほぼ1の
空気層であるとき、つまり導光板30と液晶表示素子1
0との間が空間である場合は、前記界面を透過する光の
入射角範囲(全反射臨界角より小さい角度範囲)が小さ
くなり、この界面での全反射量が多くなる。
【0049】これは、導光板30の裏面に出射した光が
液晶表示素子10に入射するときも同様であり、導光板
30と液晶表示素子10との間が空間であると、液晶表
示素子10と空気層との界面を透過する光の入射角範囲
が小さくなり、この界面での全反射量が多くなる。
【0050】しかし、この実施例のように、導光板30
の裏面全体を透明な粘着剤31によって液晶表示素子1
0の前面に貼付けることにより、この導光板30をその
裏面と液晶表示素子10の前面との間に空間が存在しな
い状態で設ければ、導光板30および液晶表示素子10
の表側偏光板19aの屈折率と、その間の粘着剤層の屈
折率との差が小さいため、導光板30の裏面と粘着剤層
との界面および液晶表示素子10と粘着剤層との界面で
の全反射臨界角が小さくなり、これらの界面を透過する
光の入射角範囲が大きくなるため、導光板30と液晶表
示素子10との間での光の授受効率を高くして、導光板
30に入射した外光を効率良く液晶表示素子10に入射
させることができる。
【0051】また、液晶表示素子10に入射した光は、
表側偏光板19aを透過して直線偏光となり、その光が
液晶層18と裏側偏光板19bとを順に透過して反射手
段20に入射し、この反射手段20により、液晶表示素
子10の前面に垂直な方向に近い方向に向けて反射され
る。なお、液晶表示素子10に入射した光のうち、画素
領域に入射した光は、カラーフィルタ14R,14G,
14bBを透過して着色光になる。
【0052】すなわち、主に画面の斜め上方から取り込
まれる外光は、上述したように導光板30の表面と外気
(空気)との界面で屈折して導光板30に入射するた
め、導光板30から液晶表示素子10に入射する外光の
入射方向は、導光板表面への入射方向よりも液晶表示素
子10の前面に垂直な方向に対する角度が小さくなった
方向であるが、その入射方向のほとんどは、前記垂直方
向に対して外光の取り込み側にある程度傾いた方向であ
る。
【0053】しかし、この実施例では、上記反射手段2
0として、複数の傾斜反射面21aが連続する反射板2
1を用い、この反射板21を、その各傾斜反射面21a
を外光の主な取り込み方向に向けて設けているため、上
記のような方向から斜めに液晶表示素子10に入射した
光を、この液晶表示素子10の前面に垂直な方向に近い
方向に向けて反射することができる。
【0054】前記反射板21で反射された光の向きは、
この反射板21の各傾斜反射面21aの傾斜角(液晶表
示素子10の前面に平行な面に対する角度)θと、前記
反射板21への光の入射角によって決まり、反射板21
への光の入射角をψin、その光の反射角をψout (いず
れも液晶表示素子10前面に垂直な方向に対する角度)
とすると、 θ=5°の場合は、 ψin=−30°でψout =+20° ψin=−20°でψout =+10° θ=10°の場合は、 ψin=−30°でψout =+10° ψin=−20°でψout = 0° θ=15°の場合は、 ψin=−30°でψout = 0° ψin=−20°でψout =−10° θ=20°の場合は、 ψin=−30°でψout =−10° ψin=−20°でψout =−20° となる。
【0055】ここで、−の角度は、垂直方向に対して外
光の取り込み側(画面の上縁側)への傾き角、+の角度
は、前記垂直方向に対して反対側(画面の下縁側)への
傾き角であり、入射角ψinは上述したように−の角度で
ある。
【0056】したがって、上記傾斜反射面21aのより
望ましい傾斜角θは、5°〜20°の範囲であり、この
範囲に傾斜反射面21aの傾き角θを設定すれば、液晶
表示素子10に入射した光のほとんどを、垂直方向に対
して±20°の範囲の方向に向けて反射することができ
る。
【0057】そして、前記反射手段20からの反射光
は、裏側偏光板19bと液晶層18と表側偏光板19a
とを順に透過して液晶表示素子10の前面に出射し、そ
の光が導光板30にその裏面から入射して、この導光板
30の表面に出射する。なお、前記反射光のうち、液晶
表示素子10の画素領域を透過して出射する光は、カラ
ーフィルタ14R,14G,14bBを透過してその色
に着色する。
【0058】このときも、導光板30の裏面と液晶表示
素子10の前面との間には空間がないため、液晶表示素
子10を出射した光を効率良く導光板30に入射させる
ことができる。
【0059】次に、光源32からの光を利用する表示に
ついて説明すると、前記光源32は、充分な明るさの外
光が得られないときに使用され、その光源ランプ33を
点灯させると、この光源32からの光が図1に矢線Bで
示すように導光板30にその光源光取り込み端面から取
り込まれ、この導光板30内を導かれてその裏面に出射
する。
【0060】この場合、導光板30にその光源光取り込
み端面から入射した光は、この導光板30の表裏面で反
射され、この表裏面間でジグザグに屈折して導光板内を
導かれるが、この導光板30の表面と外気(空気)との
界面の全反射臨界角が大きく、裏面と上記粘着剤31と
の界面の全反射臨界角が小さいため、導光板3に取り込
んだ光源光を効率良く導光板30の裏面に出射させるこ
とができるし、また、導光板30の裏面と液晶表示素子
10の前面とが前記粘着剤31によりその間に空間が存
在しないように貼付けられているため、導光板30の裏
面に出射する光を効率良く液晶表示素子10に入射させ
ることができる。
【0061】そして、液晶表示素子10に入射した光
は、上述した外光の透過経路と同様に、液晶表示素子1
0を透過して反射手段20に入射し、この反射手段20
により、液晶表示素子10の前面に垂直な方向に近い方
向に向けて反射される。
【0062】このときも、反射手段20で反射された光
の向きは、前記反射手段20である反射板21の各傾斜
反射面21aの傾斜角θと、反射板21への光の入射角
によって決まるが、前記傾斜反射面21aの傾斜角θが
5°〜20°の範囲であれば、液晶表示素子10に入射
した光のほとんどを、垂直方向に対して±20°の範囲
の方向に向けて反射することができる。
【0063】そして、前記反射手段20からの反射光
は、外光の透過経路と同様に液晶表示素子10を透過し
てその前面に出射し、その光が導光板30にその裏面か
ら入射して、この導光板30の表面に出射する。このと
きも、導光板30の裏面と液晶表示素子10の前面との
間には空間がないため、液晶表示素子10を出射した光
を効率良く導光板30に入射させることができる。
【0064】なお、上記光源32からの光を利用すると
きも、液晶表示素子10の画素領域を透過する光は、カ
ラーフィルタ14R,14G,14bBを透過してその
色に着色光する。
【0065】すなわち、上記液晶表示装置は、外光を利
用するときも光源32からの光を利用するときも反射型
表示を行なうものであり、したがって、前記反射手段2
0は、入射光を高い反射率で反射させるものでよい。
【0066】したがって、この液晶表示装置によれば、
外光も光源32からの光も高い効率で利用することがで
きるから、外光を利用して表示するときも、光源32か
らの光を利用して表示するときも、充分に明るい表示を
得ることができる。
【0067】また、上記実施例では、前記導光板30
を、その裏面と液晶表示素子10の前面との間に空間が
存在しない状態で設けているため、導光板30と液晶表
示素子10との間での光の授受効率を高くすることがで
き、したがって、外光および光源32からの光の利用効
率をより向上させて、さらに表示を明るくすることがで
きる。
【0068】しかも、上記液晶表示装置によれば、液晶
表示素子10にその前面に垂直な方向に対して傾いた方
向から入射した光が、前記反射手段20によって前記垂
直方向に近い方向に向けて反射されるため、外光を利用
するときも光源32からの光を利用するときも、高い正
面輝度が得られるし、また、外光および光源32からの
光の入射方向が前記垂直方向に対して傾いた方向であっ
ても、その光の入射方向と前記反射手段20で反射され
た光の出射方向(垂直方向に近い方向)とのずれは小さ
いから、視差を小さくすることができる。
【0069】図2は上記液晶表示装置の外光を利用する
表示における視差の発生状態を示す一部分の拡大断面図
であり、この液晶表示装置では、液晶表示素子10への
外光の入射方向は斜め方向であっても、反射手段20に
よって反射された光の出射方向が垂直方向に近いため、
その入射方向と出射方向とのずれが小さく、したがっ
て、液晶表示素子10の画素領域Dを透過して入射した
光の反射光で表示される画素d1 と、反射光のうちの前
記画素領域を透過して出射する光によって表示される画
素d2 とがずれて見える視差が小さい。この視差は、光
源32からの光を利用する表示においてもほぼ同じであ
る。
【0070】そして、従来の2ウエイ表示型液晶表示装
置は、[発明が解決しようとする課題]の項で説明した
ように外光の入射方向とその反射光の出射方向とのずれ
が大きいため、画素領域を透過して入射した光の反射光
のうちの一部の光が、間隔をおいて隣接する他の画素領
域に入射し、上記実施例のような加法混色によりカラー
表示を行う、赤、緑、青の3色のカラーフィルタを備え
た液晶表示素子では、これらの2つの画素領域のカラー
フィルタによって吸収されて出射せず、また減法混色に
よりカラー表示を行う、マゼンタ、イエロー、シアンの
3色のカラーフィルタを備えた液晶表示素子であって
は、前述した画素領域の周縁部に斜めに入射する光が2
つのカラーフィルターを透過することにより色混ざりを
生じるが、上記実施例の液晶表示装置によれば、外光を
利用するときも光源32からの光を利用するときも、光
の入射方向とその反射光の出射方向とのずれが小さいた
め、光が2つの画素領域を透過して2つのカラーフィル
ターに入射することがない。したがって、高品質のカラ
ー画像を表示することができる。
【0071】また、上記液晶表示装置は、その出射光が
液晶表示素子10の前面に垂直な方向に近い方向に向か
って出射するため、導光板30の表面での外光の反射に
よる表示コントラストの低下はほとんどない。
【0072】図3は上記液晶表示装置の出射光の方向と
導光板表面での外光の反射方向を示す一部分の拡大断面
図であり、導光板30の表面で反射した外光は図に破線
で示したように導光板表面に対する入射角に応じた反射
角で斜め方向に向かうが、液晶表示装置からの出射光は
上述したように垂直に近い方向に出射する。
【0073】そして、液晶表示装置の表示画像は、画面
に対してその正面方向から観察されるが、上記液晶表示
装置によれば、正面方向から観察される光のほとんどが
液晶表示装置からの出射光であり、斜め方向に向かう表
面反射光はほとんど見えないため、液晶表示装置を出射
する画像光に前記表面反射光が重畳してコントラストが
悪くなることはない。
【0074】さらに、上記液晶表示装置は、外光を利用
するときも光源32からの光を利用するときも反射型表
示を行なうものであるため、従来の液晶表示装置に比べ
て、液晶表示素子10の設計の自由度が高くなり、容易
に設計することができる。
【0075】すなわち、従来の液晶表示装置は、外光を
利用する表示が反射型表示であり、バックライトの光を
利用する表示が透過型表示であって、外光を利用する反
射型表示の場合は、前面側からの入射光が液晶表示素子
を透過して反射され、その光が再び前記液晶表示素子を
透過して前面側に出射するのに対し、バックライトの光
を利用する透過型表示では、裏面側からの入射光が液晶
表示素子を透過して前面側に出射するため、反射型表示
と透過型表示との光の透過経路の違いにより生じる表示
色の相違等を補償するように液晶表示素子を設計する必
要がある。
【0076】この点、上記実施例の液晶表示装置は、外
光を利用する表示も光源32からの光を利用する表示も
反射型表示であり、いずれの表示でも光の透過経路はほ
とんど同じであるから、液晶表示素子10の設計は容易
である。
【0077】図4および図5はこの発明の第2および第
3の実施例による液晶表示装置を示す導光板のハッチン
グを省略した断面図であり、これらの実施例は、液晶表
示素子10の裏面側に設ける反射手段20を、複数のプ
リズム部が連続するプリズムシート22または23と、
その裏面に設けられた反射膜(望ましくは鏡面反射膜)
24とで構成したものである。なお、この第2および第
3の実施例は、前記反射手段20が異なるだけで、他の
構成は上述した第1の実施例と同じであるから、重複す
る説明は図に同符号を付して省略する。
【0078】図4に示した第2の実施例で用いたプリズ
ムシート22は、ガラスまたはアクリル系樹脂等からな
る透明板の前面に、その幅方向に沿う複数の横長なプリ
ズム部22aをその幅方向に連続させて互いに平行に形
成したものであり、これらのプリズム部22aはそれぞ
れ、一側面が垂直で他側面が傾斜した直角三角形状の断
面形状をなしている。
【0079】そして、このプリズムシート22は、その
各プリズム部22aの傾斜面を、液晶表示装置に外光を
利用する表示を行なわせるときの外光の主な取り込み方
向(画面の斜め上方)とは反対方向に向けて設けられて
いる。
【0080】この実施例の場合は、前記反射膜24に、
表面を反射面とした金属薄板か、あるいはガラス等から
なる平坦な基板の表面に金属膜を蒸着またはメッキした
ものを用い、それを上記プリズムシート22の裏面に透
明な粘着剤で貼り付けてもよいし、また、前記プリズム
シート23の裏面に金属膜を蒸着またはメッキして反射
膜24としてもよい。
【0081】また、図5に示した第3の実施例で用いた
プリズムシート23は、ガラスまたはアクリル系樹脂等
からなる透明板の裏面に、その幅方向に沿う複数の横長
なプリズム部23aをその幅方向に連続させて互いに平
行に形成したものであり、これらのプリズム部23aは
それぞれ、両側面がほぼ同じ角度で傾斜した二等辺三角
形状の断面形状をなしている。
【0082】そして、このプリズムシート23は、その
各プリズム部23aの一側の傾斜面を液晶表示装置に外
光を利用する表示を行なわせるときの外光の主な取り込
み方向に向け、反対側の傾斜面を前記外光の取り込み方
向とは反対方向に向けて設けられている。
【0083】この実施例の場合は、前記反射膜24に、
表面を反射面とした金属薄板か、あるいはガラス等から
なる平坦な基板の表面に金属膜を蒸着またはメッキした
ものを用い、この反射膜24を、その表面を前記プリズ
ムシート23の各プリズム部23aの頂部に透明な粘着
剤で貼り付けるか、あるいは前記プリズムシート23の
裏面に近接対向させて配置して、前記各プリズム部23
aの両側の傾斜面と反射膜24との間は空間にしてお
く。
【0084】なお、上記常勤第2および第3のいずれの
実施例においても、前記プリズムシート22,23の各
プリズムシート22a,23aの配列ピッチは、液晶表
示素子10の画面の上下方向における画素領域の配列ピ
ッチに等しいか、或はそれより小さく設定するのが望ま
しい。
【0085】上記プリズムシート22,23とその裏面
に設けられた反射膜24とからなる反射手段20は、図
4および図5に矢線で示すように液晶表示素子10を斜
めに透過した光を、前記プリズムシート22,23の各
プリズム部22a,23aで屈折させて反射膜24によ
り反射し、その光を前記プリズム部22a,23aでさ
らに屈折させて垂直方向に近い方向に向けて出射する。
【0086】したがって、上記第2および第3の実施例
の液晶表示装置においても、液晶表示素子10にその前
面に垂直な方向に対して傾いた方向から入射した光が、
前記反射手段20によって前記垂直方向に近い方向に向
けて反射されるため、外光を利用するときも光源32か
らの光を利用するときも、高い正面輝度が得るとともに
視差を小さくすることができる。
【0087】なお、上記第3の実施例で用いた反射手段
20は、そのプリズムシート23の各プリズム部23a
が、その両側面がほぼ同じ角度で傾斜する二等辺三角形
状の断面形状をなしているため、前記プリズム部23a
の一側の傾斜面が対向する方向からの入射光も、反対側
の傾斜面が対向する方向からの入射光も、垂直方向に近
い方向に向けて反射することができる。
【0088】したがって、この第3の実施例の反射手段
20を用いる場合は、上記導光板30をその光源光取り
込み端面を外光の主な取り込み側とは反対側に向けて配
置し、その光源光取り込み端面に対向させて光源32を
配置してもよい。
【0089】また、上記第1〜第3の実施例では、光源
32を一方の側に設けているが、上記第3の実施例の反
射手段20を用いる場合は、光源32を両側に配置して
もよい。
【0090】図6はこの発明の第4の実施例による液晶
表示装置を示す導光板のハッチングを省略した断面図で
ある。この液晶表示装置は、液晶表示素子10の裏面側
に設ける反射手段20として上記第3の実施例のものを
用いるとともに、液晶表示素子10の前面に、液晶表示
素子10の表示領域のほぼ上半分とほぼ下半分とにそれ
ぞれ対向する2枚の導光板30a,30bを、その一方
の導光板30aの光源光取り込み端面を外光の主な取り
込み側(画面の上縁側)に向け、他方の導光板30bの
光源光取り込み端面を反対側(画面の下縁側)に向けて
配置し、これらの導光板30a,30bの光源光取り込
み端面にそれぞれ対向させて光源32を配置したもので
ある。
【0091】この実施例において、前記2枚の導光板3
0a,30bはそれぞれ、その裏面全体を透明な粘着剤
(両面粘着シートでもよい)31によって前記液晶表示
素子10の前面に貼付けることにより、液晶表示素子1
0との間に空間が存在しないようにして液晶表示素子1
0の前面に設けられている。
【0092】なお、この実施例の液晶表示装置は、画面
のほぼ上半分の領域とほぼ下半分の領域に対向する2枚
の導光板30a,30bを用い、これらの導光板30
a,30bにそれぞれ対向させて光源32を配置した点
を除けば、他の構成は上記第3の実施例と同じであるか
ら、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【0093】この液晶表示装置は、その両側に配置した
2つの光源32のうちの一方の光源32からの光を前記
一方の導光板30aで導いて液晶表示素子10の表示領
域のほぼ上半分に入射させ、他方の光源32からの光を
前記他方の導光板30bで導いて前記液晶表示素子10
の表示領域のほぼ下半分の領域に入射させるようにした
ものであり、この液晶表示装置によれば、液晶表示素子
10に入射する光源光の単位面積当たりの輝度を高くし
て、光源からの光を利用する表示をより明るくすること
ができる。
【0094】図7はこの発明の第5の実施例による液晶
表示装置を示す導光板のハッチングを省略した断面図で
ある。この液晶表示装置は、液晶表示素子10の裏面側
に設ける反射手段20として上記第3の実施例のものを
用いるとともに、液晶表示素子10の前面に、その少な
くとも表示領域全体に対向する面積を有する2枚の導光
板30,30′を、その一方の導光板30の光源光取り
込み端面を外光の主な取り込み側に向け、他方の導光板
30′の光源光取り込み端面を反対側に向けた状態で互
いに積層して配置し、これらの導光板30,30′の光
源光取り込み端面にそれぞれ対向させて光源32を配置
したものである。
【0095】この実施例において、前記2枚の導光板3
0,30′は、上記第1〜第3の実施例で用いた導光板
30と同じものであり、そのうちの液晶表示素子10に
隣接する内側導光板30は、その傾斜面を表側に向けた
状態で、裏面全体を透明な粘着剤(両面粘着シートでも
よい)31によって前記液晶表示素子10の前面に貼付
けることにより、液晶表示素子10との間に空間が存在
しないようにして液晶表示素子10の前面に設けられて
いる。
【0096】また、表側に積層された外側導光板30′
は、その傾斜面を裏側に向け、光源光取り込み端面を前
記内側導光板30の光源光取り込み端面とは逆の方向に
向けた状態で、その傾斜面(裏面)が前記内側の導光板
30の傾斜面(表面)にほぼ平行に近接対向するように
して配置されている。
【0097】なお、この実施例の液晶表示装置は、実質
的には上記第3の実施例の液晶表示装置の導光板30の
表面にもう1枚の導光板30′を配置するとともに、そ
の導光板30′の光源光取り込み端面に対向する光源3
2を付加したものであるから、重複する説明は図に同符
号を付して省略する。
【0098】この液晶表示装置は、その両側に配置した
2つの光源32のうちの一方の光源32からの光を前記
内側導光板30で導いて液晶表示素子10の表示領域全
体に入射させるとともに、他方の光源32からの光を前
記外側導光板30′で導いてその光を前記内側光導光板
30を透過させて液晶表示素子10の表示領域全体に入
射させるようにしたものであり、この液晶表示装置にお
いても、液晶表示素子10に入射する光源光の単位面積
当たりの輝度を高くして、光源からの光を利用する表示
をより明るくすることができる。
【0099】図8および図9はこの発明の第6および第
7の実施例による液晶表示装置を示す導光板のハッチン
グを省略した断面図であり、これらの液晶表示装置は、
光源32からの光を、導光板30にその裏面(液晶表示
素子との対向面)とほぼ平行な光として入射させるよう
にしたものである。
【0100】図8に示した第6の実施例の液晶表示装置
は、光源32のリフレクタ34の出射口に、光源ランプ
33からの放射光およびリフレクタ34からの反射光を
平行光に補正して出射するための集光レンズ35を設け
たものであり、他の構成は上述した第1の実施例と同じ
である。なお、前記集光レンズ35は、リフレクタ34
の出射口の長さ方向に沿った横長の凸レンズであって
も、平行フレネルレンズであってもよい。
【0101】また、図9に示した第7の実施例の液晶表
示装置は、導光板30の光源光取り込み端面に、光源3
4からの光を平行光に補正して導光板30に入射させる
ための集光レンズ部36を設けたものである。他の構成
は上述した第1の実施例と同じである。なお、前記集光
レンズ36は、導光板30の光源光取り込み端面の長さ
方向に沿った横長の凸レンズであっても、平行フレネル
レンズであってもよく、またこの集光レンズ36は、導
光板30の光源光取り込み端面に貼付けて設けても、導
光板30に一体に形成してもよい。
【0102】上記第6および第7の実施例の液晶表示装
置によれば、光源32からの光を平行光に補正して導光
板30に入射させるようにしているため、導光板30に
取り込んだ光源32からの光を、より効率良く液晶表示
素子10に入射させることができる。
【0103】すなわち、光源ランプ33からの放射光お
よびリフレクタ34からの反射光、ランダムな方向に向
いた光であるため、その光をそのまま導光板30に取り
込むと、そのうちの導光板30の表面と外気との界面に
その全反射臨界角より小さい角度で向かう光が前記界面
を透過して導光板表面に出射し、漏れ光となる。
【0104】しかし、上記第6および第7の実施例のよ
うに、光源32からの光を平行光に補正して導光板30
に入射させてやれば、導光板30の表面と外気との界面
にその全反射臨界角より小さい角度で向かう光がほとん
ど無くなるため、導光板表面への光の漏れを少なくし、
光源32からの光のほとんどを導光板30の裏面から出
射させて液晶表示素子10に入射させることができる。
【0105】なお、図8および図9に示した液晶表示装
置は、第1の実施例の液晶表示装置に、光源32からの
光を平行光に補正して導光板30に入射させるための集
光レンズ35,36を付加したものであるが、上記第6
および第7の実施例のように光源32からの光を平行光
にして導光板30に入射させてやることは、第2〜第5
の実施例の液晶表示装置にも適用することができる。
【0106】また、上記第6および第7の実施例では、
光源32からの光を集光レンズ35,36により平行光
に補正して導光板30に入射させるようにしているが、
光源32の光源ランプ33として、導光板30の光源光
取り込み端面に向かう方向に光を出射する特性のものを
用いても、平行光に近い光を導光板30に入射させてそ
の光を効率良く液晶表示素子10に入射させることがで
きるし、また、前記特性の光源ランプと上記集光レンズ
35,36とを組合わせて用いれば、さらにその効果を
高くすることができる。
【0107】すなわち、図10は上記光源32の変形例
を示す拡大断面図であり、この光源32は、その光源ラ
ンプ33に、導光板30の光源光取り込み端面に対向す
る側面にその全長にわたって光の放射部を形成したアパ
ーチャー付き蛍光ランプを用いるとともに、上記第6の
実施例と同様に、リフレクタ34の出射口に集光レンズ
35を設けたものである。
【0108】前記アパーチャー付き蛍光ランプは、ガラ
ス管33aの内周面に設ける蛍光物質層33bを前記ガ
ラス管33aの一側部を除いて形成したものであり、前
記蛍光物質層33bが発する蛍光のうち、その外周面か
ら放射される光はランプ周囲に出射するが、蛍光物質層
33bの内周面からランプ内に放射される光は蛍光物質
層33bの無い光放射部(アパーチャー)から出射する
ため、前記光放射部からの出射光は、高輝度でしかも光
束の広がりが小さい平行光に近い光である。
【0109】すなわち、上記光源32は、上記アパーチ
ャー付き蛍光ランプからなる光源ランプ33の光放射部
から高輝度でしかも光束の広がりが小さい平行光に近い
光を放射させ、その光を集光レンズ35によりさらに平
行光に補正して導光板30に入射させるとともに、前記
光源ランプ33からその周囲に放射されてリフレクタ3
4で反射された光も、前記集光レンズ35により平行光
に補正して導光板30に入射させてやるようにしたもの
であり、このような光源を用いれば、より高輝度で平行
光に近い光を導光板30に入射させ、その光を効率良く
液晶表示素子10に入射させることができる。
【0110】なお、上記図10に示した光源32では、
リフレクタ34の出射口に集光レンズ35を設けている
が、前記集光レンズは、上記第7の実施例のように導光
板30の光源光取り込み端面に設けてもよい。
【0111】また、光源32の光源ランプ33として、
上記アパーチャー付き蛍光ランプのような導光板30の
光源光取り込み端面に向かう方向に光を出射する特性の
ものを用いる場合は、光源からの光を平行光に補正する
ための集光レンズは無くてもよい。
【0112】なお、上記各実施例で用いた液晶表示素子
10は、その表裏面に偏光板19a,19bを備えたも
のであるが、前記液晶表示素子10は、その前面側だけ
に偏光板を備えたものでもよく、その場合は、表示素子
10の裏側基板11bの内面に、垂直方向に対して傾い
た方向から入射した光を前記垂直方向に近い方向に向け
て反射する反射手段を設けてもよい。
【0113】また、上記各実施例で用いた液晶表示素子
10は、アクティブマトリックス方式のものであるが、
この液晶表示素子10は単純マトリックス方式のもので
あってもよい。
【0114】さらに、上記液晶表示素子10は、TN型
のものに限らず、液晶分子を180°〜270°のツイ
スト角でツイスト配向させたSTN(スーパーツィステ
ッドネマティック)型のものでもよく、また、相転移効
果型であって液晶に黒色系の二色性染料を添加して白黒
とカラーフィルタにより着色された色とを表示する方式
のものや、液晶の複屈折効果を利用してカラーフィルタ
を用いずに着色した表示を得る複屈折効果型のものなど
でもよい。
【0115】
【発明の効果】この発明の液晶表示装置によれば、裏面
側に反射手段を備えた液晶表示素子の前面に、前面から
入射する外光および端面から入射する光源からの光を裏
面に出射して前記液晶表示素子に入射させるとともに裏
面から入射する前記液晶表示素子からの出射光を前面に
出射する導光板を配置し、外光を利用するときも光源か
らの光を利用するときも反射型表示を行なうようにして
いるため、前記反射手段に入射光を高い反射率で反射さ
せるものを用いることができ、したがって、外光も光源
からの光も高い効率で利用して外光を利用する表示と光
源からの光を利用する表示との両方を明るくすることが
できる。
【0116】しかも、この液晶表示装置によれば、前記
反射手段を、前記液晶表示素子にその前面に垂直な方向
に対して傾いた方向から入射した光を前記垂直方向に近
い方向に向けて反射するものとしているため、外光を利
用するときも光源からの光を利用するときも、正面輝度
が高く、また視差の小さい良好な品質の表示を得ること
ができる。
【0117】この発明の液晶表示装置において、前記導
光板は、その裏面と前記液晶表示素子の前面との間に空
間が存在しない状態で設けるのが望ましく、このように
導光板を設ければ、導光板と液晶表示素子との間での光
の授受効率を高くして、外光および光源からの光の利用
効率をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例による液晶表示装置を
示す導光板のハッチングを省略した断面図。
【図2】上記液晶表示装置の外光を利用する表示におけ
る視差の発生状態を示す一部分の拡大断面図。
【図3】上記液晶表示装置の出射光の方向と導光板表面
での外光の反射方向を示す一部分の拡大断面図。
【図4】この発明の第2の実施例による液晶表示装置を
示す導光板のハッチングを省略した断面図。
【図5】この発明の第3の実施例による液晶表示装置を
示す導光板のハッチングを省略した断面図。
【図6】この発明の第4の実施例による液晶表示装置を
示す導光板のハッチングを省略した断面図。
【図7】この発明の第5の実施例による液晶表示装置を
示す導光板のハッチングを省略した断面図
【図8】この発明の第6の実施例による液晶表示装置を
示す導光板のハッチングを省略した断面図。
【図9】この発明の第7の実施例による液晶表示装置を
示す導光板のハッチングを省略した断面図。
【図10】この発明の液晶表示装置における光源の変形
例を示す拡大断面図。
【符号の説明】
10…液晶表示素子 19a,17b…偏光板 20…反射手段 21…反射板 21a…傾斜反射面 22,23…プリズムシート 22a,23a…プリズム 24…反射膜 30,30′30a,30b…導光板 31…粘着剤 32…光源

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】裏面側に反射手段を備えた液晶表示素子
    と、前記液晶表示素子の前面に配置された導光板と、こ
    の導光板の少なくとも1つの端面に対向させて配置され
    た光源とからなり、 前記導光板は、その表面から入射する外光および前記端
    面から入射する前記光源からの光を裏面に出射して前記
    液晶表示素子に入射させるとともに裏面から入射する前
    記液晶表示素子からの出射光を前面に出射し、 前記反射手段は、前記液晶表示素子にその前面に垂直な
    方向に対して傾いた方向から入射した光を前記垂直方向
    に近い方向に向けて反射することを特徴とする液晶表示
    装置。
  2. 【請求項2】前記導光板は、その裏面と前記液晶表示素
    子の前面との間に空間が存在しない状態で設けられてい
    ることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 【請求項3】前記反射手段は、複数の傾斜反射面が連続
    する反射板からなっていることを特徴とする請求項1ま
    たは2に記載の液晶表示装置。
  4. 【請求項4】前記反射手段は、複数のプリズム部が連続
    するプリズムシートと、その裏面に設けられた反射膜と
    からなっていることを特徴とする請求項1または2に記
    載の液晶表示装置。
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