JPH11109342A

JPH11109342A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH11109342A
Application number: JP9264235A
Authority: JP
Inventors: Manabu Takei; 学武居
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1997-09-29
Filing date: 1997-09-29
Publication date: 1999-04-23

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、両方の表示を明る
くし、しかも正面輝度を高くすることができるものを提
供する。【解決手段】液晶表示素子１０の後面側に高反射率の反
射板１９を設け、液晶表示素子１０の前面側に、前面お
よび端面からの入射光を後面に出射し、後面からの入射
光を前面に出射する導光板２０を配置し、この導光板２
０の端面に光源２１を対向させるとともに、液晶表示素
子１０と反射板１９の間に、特定の方向に沿った垂直面
に対して所定角度以上傾いた角度範囲の入射角で入射し
た光に対して散乱性を示し、前記所定角度より小さい角
度範囲の入射角で入射した光に対してはほとんど散乱性
を示さない選択散乱特性を有する散乱板２４を配置し
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、液晶表示素子の後面側に半透過反射板を配置
し、この半透過反射板の背後にバックライトを配置した
ものが知られている。

【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
過反射板の後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】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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の液晶表示装置
は、液晶表示素子と、この液晶表示素子の後面側に設け
られた入射光を高い反射率で反射させる反射手段と、前
記液晶表示素子の前面側に配置され、前面からの入射光
と端面からの入射光とをそれぞれ後面に出射して前記液
晶セルに入射させるとともに前記後面に入射する前記液
晶セルからの出射光を前面に出射する導光板と、この導
光板の端面に対向させて配置された光源と、前記液晶表
示素子と前記反射手段との間に配置された選択散乱特性
を有する散乱板とを備えたことを特徴とするものであ
る。

【０００９】この発明の他の液晶表示装置は、液晶表示
素子と、この液晶表示素子の後面側に設けられた入射光
を高い反射率で反射させる反射手段と、前記液晶表示素
子の前面側に配置され、前面からの入射光と端面からの
入射光とをそれぞれ後面に出射して前記液晶セルに入射
させるとともに前記後面に入射する前記液晶セルからの
出射光を前面に出射する導光板と、この導光板の端面に
対向させて配置された光源と、前記導光板の前面側に配
置された選択散乱特性を有する散乱板とを備えたことを
特徴とするものである。

【００１０】この発明の他の液晶表示装置は、液晶表示
素子と、この液晶表示素子の後面側に設けられた入射光
を高い反射率で反射させる反射手段と、前記液晶表示素
子の前面側に配置され、前面からの入射光と端面からの
入射光とをそれぞれ後面に出射して前記液晶セルに入射
させるとともに前記後面に入射する前記液晶セルからの
出射光を前面に出射する導光板と、この導光板の端面に
対向させて配置された光源と、前記液晶表示素子と前記
導光板との間に配置された選択散乱特性を有する散乱板
とを備えたことを特徴とするものである。

【００１１】これらの液晶表示装置において、前記散乱
板は、この散乱板を透過する光のうち、散乱板面に垂直
で特定の方向に沿った面に対して所定角度以上傾いた角
度範囲の入射角で入射した光に対して散乱性を示し、前
記所定角度より小さい角度範囲の入射角で入射した光に
対してはほとんど散乱性を示さない選択散乱特性を有す
るものである。

【００１２】これらの液晶表示装置はいずれも、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、前記光源からの
光を利用するときは、光源からの光が前記導光板にその
端面から取り込まれて導光板内を導かれ、その後面に出
射して液晶表示素子に入射するとともに前記反射手段で
反射されて液晶表示素子の前面に出射し、前記導光板に
その後面から入射して、この導光板を透過して前面に出
射する。

【００１３】また、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前面から入射した外光
がこの導光板を透過してその後面に出射し、その光が前
記液晶表示素子に入射するとともにその後面側の反射手
段で反射されて液晶表示素子の前面に出射し、前記導光
板にその後面から入射して、この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、これらの液晶表示装置は、前記液
晶表示素子と前記反射手段との間、または前記導光板の
前面側、あるいは前記液晶表示素子と前記導光板との間
に、特定の方向に沿った垂直面に対して所定角度以上傾
いた角度範囲の入射角で入射した光に対して散乱性を示
し、前記所定角度より小さい角度範囲の入射角で入射し
た光に対してはほとんど散乱性を示さない選択散乱特性
を有する散乱板を配置しているため、この散乱板に入射
した光が、前記所定角度より小さい角度範囲の入射角で
入射して散乱されることなく透過する無散乱光に、前記
所定角度以上傾いた角度範囲の入射角で入射して散乱さ
れた光のうちの前記無散乱光の出射角範囲に向かう光が
重畳した、散乱板面に垂直な方向の輝度が高い輝度分布
の光となって散乱板を出射し、その輝度分布の光が前面
に出射するから、高い正面輝度を得ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】この発明の液晶表示装置は、液晶
表示素子の後面側に入射光を高い反射率で反射させる反
射手段を設け、前記液晶表示素子の前面側に、前面から
の入射光と端面からの入射光とをそれぞれ後面に出射し
て前記液晶セルに入射させるとともに前記後面に入射す
る前記液晶セルからの出射光を前面に出射する導光板を
配置し、この導光板の端面に対向させて光源を配置する
ことにより、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、前記液晶表示素
子と前記反射手段との間、または前記導光板の前面側、
あるいは前記液晶表示素子と前記導光板との間に、特定
の方向に沿った垂直面に対して所定角度以上傾いた角度
範囲の入射角で入射した光に対して散乱性を示し、前記
所定角度より小さい角度範囲の入射角で入射した光に対
してはほとんど散乱性を示さない選択散乱特性を有する
乱板を配置することにより、高い正面輝度を得るように
したものである。

【００１８】この発明の液晶表示装置においては、前記
導光板を、光源からの光を取り込む端面を外光の主な取
り込み方向に向けて配置し、前記散乱板を、散乱性を示
す入射角範囲を前記導光板の前記端面の方向（外光の主
な取り込み方向と同じ方向）に向けて配置するのが望ま
しく、このようにすれば、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、高い
正面輝度を得ることができる。

【００１９】

【実施例】図１はこの発明の第１の実施例による液晶表
示装置の断面図であり、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。この実施例の液晶表示
装置は、液晶表示素子１０の後面側に反射手段として反
射板１９を設け、前記液晶表示素子１０の前面側に導光
板２０を配置し、この導光板２０の端面に対向させて光
源２１を配置するとともに、前記液晶表示素子１０と前
記反射板１９との間に、選択散乱特性を有する散乱板２
４を配置したものである。

【００２０】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ものあり、その前後一対の透明基
板（ガラス基板）１１ａ，１１ｂのうち、後面側の基板
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。

【００２１】なお、図では省略しているが、この後面側
基板１１ｂ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Ｔ
ＦＴ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。

【００２２】一方、前面側の基板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，１
４Ｇ，１４Ｂ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１５が設けられており、その
上に配向膜１３ａが形成されている。なお、図では省略
しているが、前記カラーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４
Ｂは透明な保護膜（絶縁膜）で覆われており、対向電極
１５は前記保護膜の上に形成されている。

【００２３】そして、前記一対の基板１１ａ，１１ｂ
は、枠状のシール材１６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１６で囲まれた
領域に液晶層１７が設けられている。この液晶層１７の
液晶の分子は、両基板１１ａ，１１ｂの近傍における配
向方向を前記配向膜１３ａ，１３ｂでそれぞれ規制さ
れ、両基板１１ａ，１１ｂ間において所定の配向状態で
配向している。

【００２４】さらに、両基板１１ａ，１１ｂの前面と後
面（前面側基板１１ａの外面と後面側基板１１ｂの外
面）には、前側偏光板１８ａと後側偏光板１８ｂが、そ
れぞれの透過軸を所定の方向に向けて貼付けられてい
る。

【００２５】なお、この実施例で用いた液晶表示素子１
０は、例えばＴＮ（ツイステッドネマティック）方式の
ものであり、前記液晶層１７の液晶の分子は両基板１１
ａ，１１ｂ間においてほぼ９０°のツイスト角でツイス
ト配向しており、前側偏光板１８ａと後側偏光板１８ｂ
は、それぞれの透過軸の方向を互いにほぼ直交させる
か、あるいは互いにほぼ平行にして設けられている。

【００２６】また、前記液晶表示素子１０の後面側に反
射手段として設けられた反射板１９は、入射光を高い反
射率で反射させる反射板であり、この実施例では鏡面反
射板を用いている。

【００２７】上記液晶表示素子１０の前面に配置した導
光板２０は、その前面から入射する外光および端面から
入射する光源２１からの光を後面に出射して液晶表示素
子１０に入射させるとともに、前記後面に入射する前記
液晶表示素子１０からの出射光を前面に出射するもので
ある。

【００２８】この導光板２０は、その前面を一端から他
端に向かって後面に近くなるように傾斜させた楔状の透
明板であり、その両端面のうちの高さが大きい方の端面
が、光源２１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。なお、図では導光板２
０の前面の傾斜を誇張して示したが、その傾斜角（後面
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３°〜４°の範囲に
設定されている。

【００２９】そして、上記導光板２０は、その光源光取
り込み端面を外光の主な取り込み側に向けて液晶表示素
子１０の前面に配置されている。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、明るい外光が得られる方向に画面を向けて使用され
る。そこで、この実施例では、上記導光板２０を、その
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
の上縁側に向けて設けている。なお、この導光板２０
は、図示しない透明な粘着剤（両面粘着シートでもよ
い）により液晶セル１０の前面（前面側基板１１ａの外
面）に貼り付けられている。

【００３０】また、上記光源２１は、前記導光板２０の
端面全長にわたる長さの直管状蛍光ランプ２２と、この
蛍光ランプ２２からその周囲に放射される光を前記導光
板２０の端面に向けて反射するリフレクタ２３とからな
っており、前記リフレクタ２３は、一側に光の出射口を
有する楕円筒状をなしている。この光源２１は、上記導
光板２０の側方に、前記リフレクタ２３の出射口を導光
板２０の光源光取り込み端面に対向させて配置されてい
る。

【００３１】一方、上記液晶表示素子１０と反射板１９
との間に配置された散乱板２４は、この散乱板２４を透
過する光のうち、散乱板面に垂直で特定の方向に沿った
面に対して所定角度以上傾いた角度範囲の入射角で入射
した光に対して散乱性を示し、前記所定角度より小さい
角度範囲の入射角で入射した光に対してはほとんど散乱
性を示さない選択散乱特性を有している。

【００３２】図２は、前記散乱板２４の選択散乱性を示
しており、この実施例で用いた散乱板２４は、散乱板面
に垂直で特定の方向に沿った面ｈに対し一方の方向に３
０°以上傾いた角度範囲の入射角で入射した光と、前記
面ｈに対し他方の方向に３０°以上傾いた角度範囲の入
射角で入射した光に対して散乱性を示すものである。

【００３３】すなわち、図２において、散乱板面に垂直
で特定の方向に沿った面ｈの角度を０°とすると、この
散乱板２４は、入射光が散乱して出射し始める散乱開始
入射角が３０°および−３０°であり、入射光が散乱し
て出射する散乱入射角範囲が、３０°〜８０°および−
３０°〜−８０°の角度範囲である選択散乱特性を有し
ており、前記散乱開始入射角より小さい角度範囲、つま
り３０°〜−３０の角度範囲は、入射光が散乱されるこ
となく透過する無散乱入射角範囲である。なお、前記散
乱入射角範囲より大きい角度範囲、つまり８０°〜９０
°および−８０°〜−９０°の角度範囲は、入射光の５
０％以上が散乱板面で反射される入射角範囲である。

【００３４】この散乱板２４は、上記のような選択散乱
特性を有しているため、前記無散乱入射角範囲で入射し
た光は図２に実線矢印で示すように散乱することなく出
射し、前記散乱入射角範囲の入射角で入射した光は図２
に破線矢印で示すように散乱されて様々な方向に出射す
る。

【００３５】そして、前記散乱された光のなかには、前
記無散乱入射角範囲の入射角で入射した光が出射する無
散乱光出射角範囲内に向かって出射する光もあり、その
光が無散乱光に重畳するため、前記無散乱光出射角範囲
の出射光は、高輝度の光である。

【００３６】したがって、この散乱板２４を出射する光
は、前記無散乱光出射角範囲の出射光の光量が、前記無
散乱入射角範囲の入射角で入射した光の光量よりも多く
なった光であり、この出射光の輝度分布は、前記散乱入
射角範囲が前記垂直面ｈを境にして一方の方向に３０°
傾いた方向から他方の方向に３０°傾いた方向の角度範
囲であるため、散乱板面に垂直な方向の輝度が高い分布
である。

【００３７】なお、図２には、散乱板２４の一方の面か
らの入射光に対する散乱性を示したが、前記散乱板２４
は、一方の面から入射して他方の面に出射する光に対し
ても、前記他方の面から入射して前記一方の面に出射す
る光に対しても同じ選択散乱特性を示す。

【００３８】そして、この散乱板２４は、前記垂直面ｈ
を上記導光板２０の光源光取り込み端面と平行にした状
態、つまり、前記垂直面ｈに対して一方と他方の方向に
存在する散乱入射角範囲のうちのいずれかの散乱入射角
範囲を前記光源光取り込み端面の方向に向けた状態で配
置されている。

【００３９】なお、この実施例では、前記散乱板２４を
図示しない透明な粘着剤（両面粘着シートでもよい）に
より反射板１９の前面に貼り付け、この散乱板２４を一
体化した反射板１９を液晶表示素子１０の後面側に配置
している。

【００４０】この液晶表示装置は、外光を利用する表示
と、光源２１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２１は、充分な
明るさの外光が得られないときに使用される。

【００４１】まず、光源２１からの光を利用する表示に
ついて説明すると、光源２１からの光は、図１に矢線Ｌ
１で示すように導光板２０にその端面から取り込まれて
導光板２０内を導かれ、その後面に出射して液晶表示素
子１０に入射する。

【００４２】この場合、光源２１からの光は、導光板２
０にその光源光取り込み端面から入射するが、この導光
板２０の前面は光源光の取り込み端側から反対側に向か
って後面に近くなるように傾斜しているため、光源光取
り込み端面から導光板２０に入射した光のうち、導光板
２０の前面に向かう光は、導光板２０の前面と外気（空
気）との界面で全反射され、導光板２０の後面方向に導
かれる。

【００４３】また、前記光源光取り込み端面から入射し
た光のうちの導光板２０の後面に向かう光と、前記導光
板２０の前面（外気との界面）で反射された光は、導光
板２０の後面に出射して液晶表示素子１０に入射する。

【００４４】液晶表示素子１０に入射した光は、表側偏
光板１８ａを透過して直線偏光となり、その光が、カラ
ーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４ｂＢによりその吸収波
長域の光吸収されて赤、緑、青に着色するとともに、液
晶層１７を透過する過程でその複屈折性（この液晶層の
複屈折性は、電極１４，１５間に印加される電圧による
液晶分子の配向状態の変化に応じて変化する）に応じて
偏光状態を変え、その光が後側偏光板１８ｂに入射し
て、その光のうちの前記後側偏光板１８ｂの透過軸に沿
った偏光成分の光がこの後側偏光板１８ｂを透過し、画
像光となって液晶表示素子１０の後面側に出射する。

【００４５】前記液晶表示素子１０の後面側に出射した
画像光は、上記散乱板２４に入射し、その光のうち、上
記無散乱入射角範囲で入射した光は散乱することなく散
乱板２４の後面に出射し、上記散乱入射角範囲の入射角
で入射した光は散乱されて散乱板２４の後面に出射す
る。

【００４６】そのため、前記散乱板２４を透過してその
後面に出射する光は、上述したように、前記無散乱光出
射角範囲の出射光の光量が、前記無散乱入射角範囲の入
射角で入射した光の光量よりも多くなった光、つまり、
散乱板面に垂直な方向の輝度が高い輝度分布の光であ
る。

【００４７】前記散乱板２４を透過してその後面に出射
した光は、反射板１９により反射され、前記拡散板２４
を再び透過して液晶表示素子１０にその後面側から入射
する。

【００４８】このときも、前記散乱板２４は、入射光に
対して上述した選択散乱特性を示すため、前記反射板１
９で反射され散乱板２４を透過して液晶表示素子１０に
入射する光は、散乱板面に垂直な方向の輝度が高くなっ
た輝度分布の光である。

【００４９】そして、前記液晶表示素子１０にその後面
から入射した光は、この液晶表示素子１０を透過する過
程でカラーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４ｂＢにより再
度着色され、色純度の高い着色光となって液晶表示素子
１０の表面に出射し、その光が、導光板２０にその後面
から入射し、この導光板２０を厚さ方向に透過して前面
に出射する次に、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２０にその前面から入射した外光が、図１に矢線Ｌ
２で示すように導光板２０をその厚さ方向に透過してそ
の後面に出射し、液晶表示素子１０に入射する。

【００５０】この場合、外光は、上述したように画面の
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
が、この外光の取り込み方向は上述した光源光の取り込
み端側であり、導光板２０の前面は、外光の取り込み側
（光源光の取り込み端側と同じ側）から反対側に向かっ
て後面に近くなるように傾斜しているため、導光板２０
にその前面から入射する外光は、導光板２０の前面と外
気との界面で垂直方向に近くなる方向に屈折され、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
なった方向の光となって導光板２０の後面に出射し、液
晶表示素子１０に入射する。

【００５１】この液晶表示素子１０に入射した光は、表
側偏光板１８ａを透過して直線偏光となり、その光が、
カラーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４ｂＢによりその吸
収波長域の光吸収されて赤、緑、青に着色するととも
に、液晶層１７を透過する過程でその複屈折性に応じて
偏光状態を変え、その光が後側偏光板１８ｂに入射し
て、その光のうちの前記後側偏光板１８ｂの透過軸に沿
った偏光成分の光がこの後側偏光板１８ｂを透過し、画
像光となって液晶表示素子１０の後面側に出射する。

【００５２】前記液晶表示素子１０の後面側に出射した
画像光は上記散乱板２４に入射し、上述した光源２１か
らの光を利用する表示の場合と同様に、無散乱光出射角
範囲の出射光の光量が無散乱入射角範囲の入射角で入射
した光の光量よりも多くなった光、つまり、散乱板面に
垂直な方向の輝度が高い輝度分布の光となって散乱板２
４の後面に出射する。

【００５３】すなわち、拡散板２４は、上述したよう
に、散乱板面に垂直で特定の方向に沿った面ｈに対して
一方と他方の方向に存在する散乱入射角範囲のうちのい
ずれかの散乱入射角範囲を導光板２０の光源光取り込み
端面の方向に向けた状態で配置されており、外光は主に
前記光源光取り込み端面の方向、つまり画面に垂直な方
向に対して画面の上縁側に傾いた方向から取り込まれる
ため、外光を利用する場合も、散乱板２４に入射した光
が、この散乱板２４の選択散乱作用により、散乱板面に
垂直な方向の輝度が高い輝度分布の光になって散乱板２
４の後面に出射する。

【００５４】この拡散板２４を透過した光は、反射板１
９により反射され、前記拡散板２４を再び透過して液晶
表示素子１０にその後面側から入射する。このときも、
前記反射板１９で反射され散乱板２４を透過して液晶表
示素子１０に入射する光は、散乱板面に垂直な方向の輝
度が高くなった輝度分布の光である。

【００５５】そして、前記液晶表示素子１０にその後面
から入射した光は、この液晶表示素子１０を透過する過
程でカラーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４ｂＢにより再
度着色され、色純度の高い着色光となって液晶表示素子
１０の表面に出射し、その光が、導光板２０にその後面
から入射し、この導光板２０を厚さ方向に透過して前面
に出射する。

【００５６】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２１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、前記反射板１９
は、入射光を高い反射率で反射させるものでよい。

【００５７】したがって、この液晶表示装置によれば、
外光も光源２１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２１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。

【００５８】しかも、この液晶表示装置は、前記液晶表
示素子１０と反射板１９との間に、上述したような選択
散乱特性、つまり特定の方向に沿った垂直面ｈに対して
所定角度以上傾いた角度範囲（散乱入射角範囲）の入射
角で入射した光に対して散乱性を示し、前記所定角度よ
り小さい角度範囲（無散乱入射角範囲）の入射角で入射
した光に対してはほとんど散乱性を示さない選択散乱特
性を有する散乱板２４を配置しているため、この散乱板
２４に入射した光が、前記所定角度より小さい角度範囲
の入射角で入射して散乱されることなく透過する無散乱
光に、前記所定角度以上傾いた角度範囲の入射角で入射
して散乱された光のうちの前記無散乱光の出射角範囲に
向かう光が重畳した、散乱板面に垂直な方向の輝度が高
い輝度分布の光となって散乱板を出射し、その輝度分布
の光が前面に出射するから、高い正面輝度（液晶表示素
子１０の前面にほぼ垂直な方向に出射する光の輝度）を
得ることができる。

【００５９】そして、上記実施例では、前記導光板２０
を、光源２１からの光を取り込む端面を外光の主な取り
込み方向に向けて配置し、前記散乱板２４を、散乱性を
示す入射角範囲を前記導光板２０の光源光取り込み端面
の方向（外光の主な取り込み方向と同じ方向）に向けて
配置しているため、外光を利用して表示するときも、光
源２１からの光を利用して表示するときも、高い正面輝
度を得ることができる。

【００６０】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、表示装置の前面部材である導光板２
０の前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。

【００６１】すなわち、外光は、主に、画面に垂直な方
向に対して画面の上縁側に傾いた方向から入射するた
め、前記導光板２０の前面で反射した外光のほとんど
は、図１に破線で示したように導光板２０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、外光を利用する表示においても、また
光源２１からの光を利用する表示においても、上述した
ように液晶表示素子１０の前面に垂直な方向に近い方向
に出射する。

【００６２】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ため、導光板２０
の前面で反射された斜め方向に向かう反射光はほとんど
見えないから、液晶表示装置を出射する光に導光板前面
からの反射光が重畳してコントラストが悪くなることは
ない。

【００６３】さらに、上記液晶表示装置は、外光を利用
するときも光源２１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２ウエイ表示型液晶
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。

【００６４】つまり、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、後面側からの
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。

【００６５】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２１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。

【００６６】なお、上記実施例では、散乱板２４とし
て、散乱入射角範囲が３０°〜８０°および−３０°〜
−８０°の角度範囲である選択散乱特性を有するものを
用いたが、前記散乱板２４の散乱入射角範囲は任意に設
定すればよく、また、前記散乱板２４は、散乱入射角範
囲が垂直面ｈをはさんで左右非対象な角度範囲にあるも
のであってもよい。

【００６７】また、上記実施例では。散乱板２４を液晶
表示素子１０と反射板１９との間に配置したが、前記散
乱板は、上記導光板２０の前面に配置しても、液晶表示
素子１０と前記導光板２０との間に配置してもよい。

【００６８】図３はこの発明の第２の実施例による液晶
表示装置の断面図であり、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。この実施例の液晶表示
装置は、上記散乱板２４を導光板２０の前面に配置した
ものであり、その他の構成は上述した第１の実施例と同
じである。

【００６９】なお、この実施例では、前記散乱板２４
を、導光板２０の前面との間に空気層を介在させて導光
板前面と平行に配置し、導光板２０にその光源光取り込
み端面から入射した光のうちの導光板２０の前面に向か
う光を、導光板２０の前面と前記空気層との界面で全反
射させて導光板２０の後面方向に導くようにしている。

【００７０】この実施例の液晶表示装置も、外光を利用
するときも光源２１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、液晶表示素子１０
の後面側に設ける反射板１９を入射光を高い反射率で反
射させるものとして、外光も光源２１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２１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。

【００７１】また、この実施例の液晶表示装置は、導光
板２０の前面側に散乱板２４を配置しているため、光源
２１からの光を利用するときは、図３に矢線Ｌ１で示す
ように入射する光が前記散乱板２４を透過せずに液晶表
示素子１０に入射するが、反射板１９で反射され、前記
液晶表示素子１０を透過してその前面に出射した光が散
乱板２４に入射し、この散乱板２４の選択散乱作用によ
り散乱板面に垂直な方向の輝度が高い輝度分布の光にな
って出射するため、高い正面輝度を得ることができる。

【００７２】また、外光を利用するときは、図３に矢線
Ｌ２で示すように入射する光が散乱板２４の選択散乱作
用により散乱板面に垂直な方向の輝度が高い輝度分布の
光になって液晶表示素子１０に入射し、反射板１９で反
射され、前記液晶表示素子１０を透過してその前面に出
射した光が再び前記散乱板２４の選択散乱作用により散
乱板面に垂直な方向の輝度が高い輝度分布の光になって
出射するため、高い正面輝度を得ることができる。

【００７３】なお、この実施例の液晶表示装置において
も、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、表示装置の前面部
材である散乱板２４の前面での図３に破線で示すような
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。

【００７４】図４はこの発明の第３の実施例による液晶
表示装置の断面図であり、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。この実施例の液晶表示
装置は、上記散乱板２４を液晶表示素子１０と導光板２
０との間に配置したものであり、その他の構成は上述し
た第１の実施例と同じである。

【００７５】この実施例の液晶表示装置も、外光を利用
するときも光源２１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、液晶表示素子１０
の後面側に設ける反射板１９を入射光を高い反射率で反
射させるものとして、外光も光源２１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２１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。

【００７６】また、この実施例の液晶表示装置は、液晶
表示素子１０と導光板２０との間に散乱板２４を配置し
ているため、光源２１からの光を利用するときに図４に
矢線Ｌ１で示すように入射する光も、外光を利用すると
きに図４に矢線Ｌ２で示すように入射する光も、散乱板
２４の選択散乱作用により散乱板面に垂直な方向の輝度
が高い輝度分布の光になって液晶表示素子１０に入射
し、反射板１９で反射され、前記液晶表示素子１０を透
過してその前面に出射した光が再び前記散乱板２４の選
択散乱作用により散乱板面に垂直な方向の輝度が高い輝
度分布の光になって出射するから、高い正面輝度を得る
ことができる。

【００７７】また、この実施例の液晶表示装置において
も、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、表示装置の前面部
材である導光板２０の前面での図４に破線で示すような
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。

【００７８】なお、上記第１〜第３の実施例の液晶表示
装置では、導光板の側方に配置する光源２１として、直
管状の蛍光ランプ２２を用いるものを使用しているが、
光源は、例えば複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を整列
させたＬＥＤアレイ等を用いるものでもよい。

【００７９】また、上記各実施例で用いた液晶表示素子
１０は、その前面と後面に偏光板１８ａ，１８ｂを備え
たものであるが、第２および第３の実施例を採用する場
合は、液晶表示素子１０の前面側だけに偏光板を設け、
表示素子１０の後面側基板１１ｂの内面に、光の反射手
段を設けてもよい。

【００８０】さらに、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。

【００８１】また、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、さらに、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。

【００８２】

【発明の効果】この発明の液晶表示装置は、液晶表示素
子の後面側に入射光を高い反射率で反射させる反射手段
を設け、前記液晶表示素子の前面側に、前面からの入射
光と端面からの入射光とをそれぞれ後面に出射して前記
液晶セルに入射させるとともに前記後面に入射する前記
液晶セルからの出射光を前面に出射する導光板を配置
し、この導光板の端面に対向させて光源を配置したもの
であるため、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とともに、
さらに、前記液晶表示素子と前記反射手段との間、また
は前記導光板の前面側、あるいは前記液晶表示素子と前
記導光板との間に、特定の方向に沿った垂直面に対して
所定角度以上傾いた角度範囲の入射角で入射した光に対
して散乱性を示し、前記所定角度より小さい角度範囲の
入射角で入射した光に対してはほとんど散乱性を示さな
い選択散乱特性を有する乱板を配置しているため、高い
正面輝度を得るようにしたものである。

【００８３】また、この発明の液晶表示装置において、
前記導光板を、光源からの光を取り込む端面を外光の主
な取り込み方向に向けて配置し、前記散乱板を、散乱性
を示す入射角範囲を前記導光板の前記端面の方向（外光
の主な取り込み方向と同じ方向）に向けて配置すれば、
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、高い正面輝度を得ることができ
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の
断面図。

【図２】散乱板の散乱性を示す図。

【図３】この発明の第２の実施例による液晶表示装置の
断面図。

【図４】この発明の第３の実施例による液晶表示装置の
断面図。

【符号の説明】

１０…液晶表示素子１９…反射板２０…導光板２１…光源２４…散乱板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶表示素子と、この液晶表示素子の後面
側に設けられた入射光を高い反射率で反射させる反射手
段と、前記液晶表示素子の前面側に配置され、前面から
の入射光と端面からの入射光とをそれぞれ後面に出射し
て前記液晶セルに入射させるとともに前記後面に入射す
る前記液晶セルからの出射光を前面に出射する導光板
と、この導光板の端面に対向させて配置された光源と、
前記液晶表示素子と前記反射手段との間に配置された散
乱板とを備え、前記散乱板は、この散乱板を透過する光のうち、散乱板
面に垂直で特定の方向に沿った面に対して所定角度以上
傾いた角度範囲の入射角で入射した光に対して散乱性を
示し、前記所定角度より小さい角度範囲の入射角で入射
した光に対してはほとんど散乱性を示さない選択散乱特
性を有していることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】液晶表示素子と、この液晶表示素子の後面
側に設けられた入射光を高い反射率で反射させる反射手
段と、前記液晶表示素子の前面側に配置され、前面から
の入射光と端面からの入射光とをそれぞれ後面に出射し
て前記液晶セルに入射させるとともに前記後面に入射す
る前記液晶セルからの出射光を前面に出射する導光板
と、この導光板の端面に対向させて配置された光源と、
前記導光板の前面側に配置された散乱板とを備え、前記散乱板は、この散乱板を透過する光のうち、散乱板
面に垂直で特定の方向に沿った面に対して所定角度以上
傾いた角度範囲の入射角で入射した光に対して散乱性を
示し、前記所定角度より小さい角度範囲の入射角で入射
した光に対してはほとんど散乱性を示さない選択散乱特
性を有していることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】液晶表示素子と、この液晶表示素子の後面
側に設けられた入射光を高い反射率で反射させる反射手
段と、前記液晶表示素子の前面側に配置され、前面から
の入射光と端面からの入射光とをそれぞれ後面に出射し
て前記液晶セルに入射させるとともに前記後面に入射す
る前記液晶セルからの出射光を前面に出射する導光板
と、この導光板の端面に対向させて配置された光源と、
前記液晶表示素子と前記導光板との間に配置された散乱
板とを備え、前記散乱板は、この散乱板を透過する光のうち、散乱板
面に垂直で特定の方向に沿った面に対して所定角度以上
傾いた角度範囲の入射角で入射した光に対して散乱性を
示し、前記所定角度より小さい角度範囲の入射角で入射
した光に対してはほとんど散乱性を示さない選択散乱特
性を有していることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】前記導光板は、前記光源からの光を取り込
む端面を外光の主な取り込み方向に向けて配置され、前
記散乱板は、散乱性を示す入射角範囲を前記導光板の前
記端面の方向に向けて配置されていることを特徴とする
請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の液晶表示装
置。