JPH11306829A - 導光板、面光源装置及び反射型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非点灯時及び点灯時の視認におけるコントラ
ストに優れ、表示の明るさにも優れると共に、導光板を
介した表示像が乱れにくくて明瞭性に優れ、モアレ現象
による表示像の視認低下も生じにくい反射型液晶表示装
置、並びにそれを形成しうる導光板や面光源装置の開
発。 【解決手段】 入射側面（１３）からの入射光を上面
（１１）に形成した光出射手段を介して下面（１２）よ
り出射し、その下面に反射防止層（２）を有して下面か
らの入射光が上面より透過する導光板、及びその導光板
の入射側面に光源を有する面光源装置、並びにその面光
源装置における下面側に反射層を具備する液晶セルを有
する反射型液晶表示装置。 【効果】 下面の反射防止層が表示像と重複して白呆け
やコントラスト低下の原因となる上面からの漏れ光を抑
制し、点灯時及び非点灯時のいずれの場合にも良好な視
認性が達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、明るくて見易い反射型液
晶表示装置を形成しうる導光板、及びそれを用いた光の
有効利用効率に優れる面光源装置に関する。

【０００２】

【発明の背景】反射型液晶表示装置の暗部等での視認を
可能とする照明装置が求められている中、本発明者らは
透過型液晶表示装置に用いられているバックライトを液
晶セルの視認側に配置するフロントライトシステムの適
用を試みた。かかるバックライトは、側面からの入射光
を光出射手段を介し上下面の一方より出射する導光板を
使用したものであり、フロントライトシステムではその
導光板を介して表示内容を視認することとなる。

【０００３】しかしながら、従来の導光板を用いたバッ
クライトでは、点灯時におけるコントラスト不足や非点
灯時における明るさ不足、表示の乱れなどを生じて実用
が困難な問題点があった。ちなみに拡散ドットや微細凹
凸を光出射手段とする導光板使用のものでは、点灯時の
視認でコントラストに乏しく、また室内照明等の外光に
よる非点灯時の視認にてもコントラストに乏しくて表示
の明るさにも乏しいと共に、導光板を介した表示像が著
しく乱れて明瞭さに乏しい問題を発生する。

【０００４】一方、傾斜角が４５度の斜面と０度のフラ
ット面からなる階段状のプリズム構造を光出射手段とす
る導光板（特開昭６２−７３２０６号公報）を使用した
ものでも、点灯時の視認でコントラストに乏しく、表示
の明るさにも乏しい問題を発生する。

【０００５】また上面から視認した場合に、導光板下面
で液晶セル等に入射することなく反射した光が上面から
の漏れ光となり、その漏れ光が点灯時及び非点灯時のい
ずれの場合にも表示像と重複して白呆けの発生やコント
ラスト低下の原因となり、視認性を低下させる問題点も
あった。

【０００６】

【発明の技術的課題】従って本発明は、非点灯時及び点
灯時の視認におけるコントラストに優れ、表示の明るさ
にも優れると共に、導光板を介した表示像が乱れにくく
て明瞭性に優れ、モアレ現象による表示像の視認低下も
生じにくい反射型液晶表示装置、並びにそれを形成しう
る導光板や面光源装置の開発を課題とする。

【０００７】

【課題の解決手段】本発明は、入射側面からの入射光を
上面に形成した光出射手段を介して下面より出射し、そ
の下面に反射防止層を有して下面からの入射光が上面よ
り透過することを特徴とする導光板、及びその導光板の
入射側面に光源を有することを特徴とする面光源装置、
並びにその面光源装置における下面側に反射層を具備す
る液晶セルを有することを特徴とする反射型液晶表示装
置を提供するものである。

【０００８】

【発明の効果】本発明によれば、下面に設けた反射防止
層が導光板下面で液晶セル等に入射することなく反射し
て漏れ光となる光を抑制し、上面から視認した場合に液
晶セルよりの表示像と重複して白呆けの発生やコントラ
スト低下の原因となる上面からの漏れ光を抑制して、点
灯時及び非点灯時のいずれの場合にも良好な視認性を達
成することができる。ちなみに図８に仮想線にて例示し
た如く、導光板１の下面による反射率は、導光板出射光
δ及び外部入射光εのいずれの場合にも３〜５％程度が
予測され、白呆けやコントラストに与える影響が大き
い。

【０００９】また本発明によれば、下面出射光が垂直方
向への指向性に優れ、かつ上面よりの漏れ光が表示像と
重複しにくい導光板を得ることができ、それを用いて光
の有効利用効率に優れる面光源装置を得ることができ
て、非点灯時及び点灯時の視認におけるコントラストに
優れ、表示の明るさにも優れると共に、導光板を介した
表示像が乱れにくくて明瞭性に優れ、光出射手段による
モアレ現象も生じにくくて表示品位に優れる反射型液晶
表示装置を得ることができる。

【００１０】前記の作用効果は、導光板に特殊な特性を
付与することに基づく。すなわち本発明者らは、上記の
課題を克服するために鋭意研究を重ねる中で、上記した
従来の拡散ドットや微細凹凸を光出射手段とする導光板
では、図９、図１０に示した如く、導光板１８の光出射
手段による散乱で側面より入射した伝送光はほぼ全方位
に発散し、その散乱特性により下面よりの出射光α₁も
上面からの漏れ光β₃も下面に対する法線（正面方向）
Ｈに対し約６０度の方向θ₄に最大強度Ｂ，ｂを示し、
その強度もほぼ同じであるため、視認に有効な方向、特
に前記法線を基準に縦方向の上方約１５度〜下方約３０
度及び横方向の左右約３０度の視角範囲における光量が
少なくて表示の明るさに乏しくなり、また表示像を形成
する下面よりの出射光α₂が上面からの漏れ光β₄と重複
してコントラストに乏しくなると共に、非点灯時では前
記の散乱光γ₂による表示像の白呆けでコントラストに
乏しくなり、導光板による散乱で表示光γ₁，γ₃が混交
して表示像を著しく乱すことを究明した。

【００１１】また特開昭６２−７３２０６号公報による
プリズム式光出射手段を有する導光板にても、前記と同
様に上面からの漏れ光が多くてそれが表示像を形成する
下面からの出射光と重複してコントラストを低下させ、
また出射角度の大きい出射光が多くて視認に有効な方向
の光量が少なく、表示の明るさを低下させて表示品位の
低下問題を発生させることを究明した。

【００１２】従って明るくて明瞭な表示像の形成には、
側面からの入射光が下面より指向性よく、就中、図４に
例示の如く下面に対する法線Ｈの方向に可及的に近い角
度θ₃で、特に前記の視角範囲において集光性よく出射
Ａする導光板であることが求められる。反射型液晶表示
装置では通例、平均拡散角度が５〜１５度程度の粗面系
反射層を介して表示の均一化と明確化を図っている。従
って反射層に大きい角度で入射する光が多いと（図９：
Ｂ，図１０：α₁）、視認に有効な方向の光量が減少し
て明るい表示が困難となり、また大きい角度の視認には
表示の反転が生じ易く、電界複屈折型の表示では色変化
が大きくなるなどの問題も発生しやすくなる。

【００１３】またコントラストの向上には、図４に例示
の如く上面からの漏れ光ａが表示像を形成する下面から
の出射光Ａと可及的に重複しないこと、特に前記の視角
範囲での重複が可及的に少ないことが求められる。反射
型液晶表示装置では、通例１：５〜１：２０のコントラ
スト比であるから、漏れ光と表示像の重複がコントラス
ト比に与える影響は大きい。

【００１４】さらに表示像を乱すことの防止には、上面
から下面及び下面から上面に透過する光が可及的に散乱
されないことが求められる。反射型液晶表示装置に設け
るフロントライトは、暗所での視認を可能とする補助光
源であり、本来は消費電力の低減を目的とした室内光や
自然光等の外光の利用による視認であるから、その本来
の非点灯状態で導光板により外光の入射が阻害されると
表示が暗くなるし、導光板で散乱を生じると表面白化に
よるコントラストの低下や、表示像の混交等による乱れ
が生じることとなる。

【００１５】加えて表示品位をより向上させる点より
は、モアレを生じない明瞭な表示の達成が望まれ、液晶
表示装置の画素ピッチは、１００〜３００μmが一般的
であるから、導光板の透過光に対する影響を可及的に抑
制して、ピッチが１００μm程度の情報を明瞭に視認で
きて、画素との干渉によるモアレを抑制した良好な表示
品位が望まれる。

【００１６】

【発明の実施形態】本発明による導光板は、入射側面か
らの入射光を上面に形成した光出射手段を介して下面よ
り出射し、その下面に反射防止層を有して、下面からの
入射光が上面より透過するものである。その例を図１、
図２（ａ）〜（ｃ）に示した。１が導光板で、１１，１
６，１７が光出射手段を形成した上面、１２が光出射側
となる下面、１３が入射側面であり、１４は横側面、１
５は入射側面に対する対向端である。また２が下面１２
に設けた反射防止層である。

【００１７】本発明による導光板は、前記の如く入射側
面からの入射光を上面に形成した光出射手段を介して下
面より出射するものであり、一般に上面、それに対向す
る下面、及び上下面間の側面からなる入射側面を有する
板状物よりなる。板状物は、同厚板等でもよいが、好ま
しくは図例の如く、入射側面１３に対向する対向端１５
の厚さが入射側面のそれよりも薄いもの、就中５０％以
下の厚さとしたものである。

【００１８】前記対向端の薄厚化により、図３、図４に
示した太矢印の如く、入射側面より入射した光が対向端
に至るまでに、上面に形成した光出射手段に効率よく入
射し、反射等を介し下面より出射して入射光を目的面に
効率よく供給でき、また導光板を軽量化することができ
る利点などがある。ちなみに、上面が図２ａの如き直線
面の場合、均一厚の導光板の約７５％の重量とすること
ができる。

【００１９】導光板は、上記の出射特性を示すものであ
ればよい。従って前記した板状物の上面に設ける光出射
手段は、かかる特性を示す適宜なものにて形成しうる
が、垂直方向への指向性に優れる下面からの出射光を得
る点などよりはプリズム状凸凹からなる光出射手段が好
ましい。

【００２０】前記のプリズム状凸凹は、等辺面からなる
凸部又は凹部にても形成しうるが、光の利用効率などの
点よりは短辺面と長辺面からなる凸部又は凹部にて形成
することが好ましい。そのプリズム状凸凹の例を図３
（ａ），（ｂ）に示した。２ａが凸部、２ｂが凹部であ
り、２１，２３が短辺面，２２，２４が長辺面である。
なお凸部又は凹部は、短辺面及び長辺面等とその形成面
との交点を結ぶ直線に基づき、短辺面及び長辺面等の交
点（頂点）が当該直線よりも突出しているか（凸）、窪
んでいるか（凹）による。

【００２１】すなわち図３に例示のものに基づく場合、
凸部２ａ又は凹部２ｂを形成する短辺面と長辺面（２１
と２２又は２３と２４）の形成面との交点を結ぶ仮想線
で示した直線２０に基づき、短辺面と長辺面の交点（頂
点）が当該直線２０よりも突出しているか（凸）、窪ん
でいるか（凹）による。

【００２２】導光板の上面からの漏れ光と下面からの出
射光による表示像との重複によるコントラストの低下を
防止する点などより好ましい導光板は、図４に例示した
如く入射側面１３よりの入射光（太矢印）の下面１２よ
りの出射光における最大強度Ａの方向θ₃が、下面の基
準平面に対する法線Ｈに対して３０度以内にあり、かつ
前記３０度以内の方向における上面からの漏れ光の最大
強度が下面における前記最大強度Ａの１／５以下のもの
である。

【００２３】前記方向の上面からの漏れ光は、反射層を
介した最大強度Ａを示す下面からの光の反射光と重複し
やすく、前記の上面漏れ光／下面出射光の最大強度比が
大きいと表示像の強さを相対的に減殺しやすく、コント
ラストを低下させやすい。

【００２４】反射型液晶表示装置とした場合の明るさや
コントラスト等の表示品位の向上などの点よりさらに好
ましい導光板は、図４の如く入射側面１３と下面１２の
両基準平面に対する垂直面内（図上の断面）において前
記θ₃が３０度以内、就中２５度以内、特に２０度以内
にあるものである。

【００２５】加えて、前記の法線Ｈを基準に入射側面１
３の側を負方向としたとき、最大強度Ａの方向と同じ角
度θ₃の上面１１からの漏れ光ａの強度が当該最大強度
Ａの１／１０以下、就中１／１５以下、特に１／２０以
下であるものである。当該漏れ光ａは、最大強度Ａを示
す光の正反射方向と重複するため、前記ａ／Ａの値が大
きいと表示像の強さを相対的に減殺し、コントラストを
低下させる。

【００２６】上記した最大強度方向や最大強度／漏れ光
強度比等の特性を達成する点などより好ましい光出射手
段は、図３に例示した如く下面１２の基準平面に対する
傾斜角が３０〜４５度の短辺面（θ₁）と０超〜１０度
の長辺面（θ₂）からなるプリズム状凸凹（２ａ又は２
ｂ）の繰返し構造よりなるものである。

【００２７】前記において、入射側面（１３）の側より
対向端（１５）の側に下り傾斜する斜面として形成した
短辺面２１，２３は、側面よりの入射光の内、その面に
入射する光を反射して下面（光出射面）に供給する役割
をする。その場合、短辺面の傾斜角θ₁を３０〜４５度
とすることにより図３に折線矢印で例示した如く、伝送
光を下面に対し垂直性よく反射して図４の如く下面の法
線Ｈに対し３０度以内に最大強度Ａの方向θ₃を示す下
面出射光が効率よく得られる。

【００２８】漏れ光の抑制やそれによる視認妨害の抑制
等の前記性能などの点より短辺面の好ましい傾斜角θ₁
は、３２〜４３度、就中３５〜４２度である。なお短辺
面の傾斜角θ₁が３０度未満では下面出射光の最大強度
方向が法線に対して大きい角度となり、視認に有効利用
できる光量が減少して明るさが低下しやすく、４５度を
超えると上面よりの漏れ光が増大しやすくなる。

【００２９】一方、長辺面は、それに入射する伝送光を
反射して短辺面に供給すると共に、反射型液晶表示装置
とした場合に液晶セルからの表示像を透過させることを
目的とする。かかる点より、下面の基準平面（１２）に
対する長辺面の傾斜角θ₂は、０超〜１０度であること
が好ましい。

【００３０】前記により、図３に折線矢印で例示した如
く、当該傾斜角θ₂より大きい角度の伝送光が長辺面２
２，２４に入射して反射され、その場合に当該長辺面の
傾斜角に基づいて下面１２により平行な角度で反射され
て短辺面２１，２３に入射し、反射されて下面１２より
前記平行化により良好に集束されて出射する。

【００３１】前記の結果、短辺面に直接入射する伝送光
に加えて、長辺面に入射してその反射を介し短辺面に入
射する伝送光もその短辺面を介した反射にて下面に供給
することができ、その分の光利用効率の向上をはかりう
ると共に、長辺面で反射されて短辺面に入射する光の入
射角を一定化でき、反射角のバラツキを抑制できて出射
光の平行集光化をはかることができる。

【００３２】従って、上記した短辺面と長辺面の当該傾
斜角を調節することにより、出射光に指向性をもたせる
ことができ、それにより下面に対して垂直方向ないしそ
れに近い角度で光を出射させることが可能になる。

【００３３】長辺面の当該傾斜角θ₂が０度では伝送光
を平行化する効果に乏しくなり、１０度を超えると長辺
面への入射率が低下して対向端側への光供給が不足し発
光が不均一化しやすくなる。また、導光板の断面形状に
おいても対向端側の薄型化が困難となり、プリズム状凹
凸への入射光量も減少して発光効率も低下しやすくな
る。伝送光の平行光化による出射光の集光化や漏れ光の
抑制等の前記性能などの点より長辺面の好ましい傾斜角
θ₂は、８度以下、就中５度以下である。

【００３４】上記した導光板の長辺面を介した表示像の
視認性などの点より好ましい長辺面は、その傾斜角θ₂
の角度差を導光板の全体で５度以内、就中４度以内、特
に３度以内としたものであり、最寄りの長辺面間におけ
る傾斜角θ₂の差を１度以内、就中０．３度以内、特に
０．１度以内としたものである。

【００３５】前記により、透過する長辺面の傾斜角θ₂
の相違等により表示像が受ける影響を抑制することがで
きる。長辺面による透過角度の偏向が場所によって大き
く相違すると不自然な表示像となり、特に近接画素の近
傍における透過像の偏向差が大きいと著しく不自然な表
示像となりやすい。

【００３６】前記した傾斜角θ₂の角度差は、長辺面の
傾斜角θ₂が上記した０超〜１０度の範囲にあることを
前提とする。すなわち、かかる小さい傾斜角θ₂として
長辺面透過時の屈折による表示像の偏向を抑制して許容
値内とすることを前提とするものであり、これは観察点
を垂直方向近傍に設定して最適化した液晶表示装置の最
適視認方向を変化させないことを目的とする。

【００３７】表示像が偏向されると最適視認方向が垂直
方向近傍からズレると共に、表示像の偏向が大きいと導
光板上面からの漏れ光の出射方向に近付いてコントラス
トの低下などその影響を受けやすくなる場合もある。な
お長辺面の傾斜角θ₂を０超〜１０度とする条件には、
透過光の分散等の影響も無視できる程度のものとするこ
となども含まれている。

【００３８】また明るい表示像を得る点よりは、外光の
入射効率に優れ、液晶セルによる表示像の透過光率ない
し出射効率に優れるものが好ましい。かかる点より、下
面の基準平面に対する長辺面の投影面積が短辺面のそれ
の５倍以上、就中１０倍以上、特に１５倍以上のプリズ
ム状凹凸とすることが好ましい。これにより、液晶セル
による表示像の大部分を長辺面を介して透過させること
ができる。

【００３９】なお液晶セルによる表示像の透過に際し
て、短辺面に入射した表示像は入射側面側に反射されて
上面より出射しないか、下面に対する法線を基準に長辺
面透過の表示像とは反端側の大きく異なる方向に偏向さ
れて出射し、長辺面を介した表示像に殆ど影響を及ぼさ
ない。従ってかかる点より短辺面は、液晶セルの画素に
対して極在しないことが好ましい。ちなみに極論的にい
えば、画素の全面に対して短辺面がオーバーラップする
と長辺面を介した垂直方向近傍での表示像の視認が殆ど
できなくなる。

【００４０】よって表示光の透過不足で不自然な表示と
なることを防止する点などより、画素と短辺面がオーバ
ーラップする面積を小さくして長辺面を介した充分な光
透過率を確保することが好ましい。液晶セルの画素ピッ
チは１００〜３００μmが一般的であり、前記の点やプ
リズム状凹凸の形成性なども鑑みた場合、短辺面は、下
面の基準平面に対する投影幅に基づいて４０μm以下、
就中１〜２０μm、特に３〜１５μmとなるように形成さ
れていることが好ましい。ちなみに当該投影幅が小さく
なるほど短辺面の形成に高度な技術が必要となり、プリ
ズム状凹凸の頂部が一定以上の曲率半径からなる丸みを
もつこととなると散乱効果が現れて表示像の乱れなどの
原因となる場合がある。また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も、短辺面
の投影幅が小さくなると回折等を生じ易くなり表示品位
の低下原因となりやすい。

【００４１】また前記の点より短辺面の間隔は大きいこ
とが好ましいが、一方で短辺面は上記したように側面入
射光の実質的な出射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やはり不自然な表示
となる場合があり、それらを鑑みた場合、図３に例示し
た如くプリズム状凸凹２ａ，２ｂの繰返しピッチＰは、
５０μm〜１．５mmとすることが好ましい。なおピッチ
は、一定であってもよいし、例えばランダムピッチや所
定数のピッチ単位をランダム又は規則的に組合せたもの
などの如く不規則であってもよい。

【００４２】プリズム状凹凸からなる光出射手段の場
合、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、プリズム状凹凸のピッチ調節で行
いうるが、上記したようにプリズム状凹凸のピッチには
好ましい範囲がある。従ってその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。

【００４３】本発明においては、画素に対してプリズム
状凹凸を交差状態で配列しうるように、プリズム状凹凸
を入射側面の基準平面に対し傾斜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、傾斜角が大きす
ぎると短辺面を介した反射に偏向を生じて出射光の方向
に大きな偏りが発生し、導光板の光伝送方向における発
光強度の異方性が大きくなって光利用効率も低下し、表
示品位の低下原因となりやすい。

【００４４】前記の点より、入射側面の基準平面に対す
るプリズム状凸凹の配列方向、すなわちプリズム状凹凸
の稜線方向の傾斜角は、±３５度以内、就中±３０度以
内、特に±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傾斜の方向を意味する。
モアレを無視しうる場合、プリズム状凸凹の配列方向は
入射側面に平行なほど好ましい。

【００４５】導光板は、上記したように適宜な形態とす
ることができる。楔形等とする場合にもその形状は適宜
に決定でき、図２（ａ）に例示の如き直線面１１や、図
２（ｂ），（ｃ）に例示の如き曲面１６，１７などのよ
うに適宜な面形状とすることができる。

【００４６】また光出射手段を形成するプリズム状凹凸
も、図３に例示の直線面２１，２２，２３，２４で形成
されている必要はなく、屈折面や湾曲面等を含む適宜な
面形態に形成されていてもよい。またプリズム状凹凸
は、ピッチに加えて形状等も異なる凹凸の組合せからな
っていてもよい。さらにプリズム状凹凸は、稜線が連続
した一連の凸部又は凹部として形成されていてもよい
し、所定の間隔を有して稜線方向に不連続に配列した断
続的な凸部又は凹部として形成されていてもよい。

【００４７】図例の如く導光板１の下面１２は、反射防
止層２を有する構造、就中、フラット面等に反射防止層
を付与した構造などととされる。これは、導光板下面で
の反射を抑制して上面から漏れ光として出射することを
抑制し、表示像との重複でコントラスト等が低下するこ
との防止を目的とする。反射防止層は、例えば透明な誘
電体やフッ素含有ポリマー、低密度材料等からなる光学
多層膜や低屈折率層などの如く従来に準じた反射防止層
として形成することができる。

【００４８】好ましい反射防止層は、全可視光域でその
反射防止特性を示すものであり、殊に可視光域の中間で
あり、視覚特性も高い波長５５０nmの光に基づいてその
垂直入射光に対する反射率が１．５％以下、就中１．３
％以下、特に１．０％以下のものである。

【００４９】反射防止層は、導光板の下面に蒸着方式等
により直接付設されていてもよいし、図５に例示した如
くフィルム等からなる透明基材２５の片面に反射防止層
２６を付設した反射防止シートなどによる反射防止層２
として、その反射防止層２６が外側となるように設けら
れていてもよい。

【００５０】前記の反射防止シート等として反射防止層
を設ける場合、それは反射防止等の点より導光板の下面
に空気層が混入しないように密着処理されていることが
好ましい。その密着処理には、粘着層やその他の接着層
等の適宜な接着手段を採ることができる。

【００５１】ちなみに導光板、接着層及び透明基材を屈
折率が可及的に同じとなるように、就中１．４〜１．６
５、特に１．４９〜１．６０の屈折率の範囲となるよう
に組合せることにより各界面での反射を抑制して、反射
防止効果の向上を図ることができる。具体的には例えば
ポリメチルメタクリレートからなる導光板、アクリル系
粘着層からなる接着層、及びトリアセチルセルロースか
らなる透明基材の組合せとすることにより屈折率を１．
４９〜１．５の範囲とすることができ、各界面での反射
を殆ど防止することができる。

【００５２】導光板における入射側面の形状について
は、特に限定はなく、適宜に決定してよい。一般には、
下面に対して垂直な面とされるが、例えば湾曲凹形など
の光源の外周等に応じた形状として、入射光率の向上を
はることもできる。さらに光源との間に介在する導入部
を有する入射側面構造などとすることもできる。その導
入部は、光源などに応じて適宜な形状とすることができ
る。

【００５３】導光板は、光源の波長域に応じそれに透明
性を示す適宜な材料にて形成しうる。ちなみに可視光域
では、例えばアクリル系樹脂やポリカーボネート系樹
脂、エポキシ系樹脂等で代表される透明樹脂やガラスな
どがあげられる。複屈折を示さないか、複屈折の小さい
材料で形成した導光板が好ましく用いられる。

【００５４】導光板は、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、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
重合処理する方法などがあげられる。

【００５５】なお導光板は、例えば光の伝送を担う導光
部にプリズム状凹凸等の光出射手段（上面）を形成した
シートを接着したものの如く、同種又は異種の材料から
なる部品の積層体などとして形成されていてもよく、１
種の材料による一体的単層物として形成されている必要
はない。

【００５６】導光板の厚さは、使用目的による導光板の
サイズや光源の大きさなどにより適宜に決定することが
できる。反射型液晶表示装置等の形成に用いる場合の一
般的な厚さは、その入射側面に基づき２０mm以下、就中
０．１〜１０mm、特に０．５〜８mmである。

【００５７】散乱による表示像の乱れで視認特性が低下
することを防止し、明瞭な表示像を達成する点などより
好ましい導光板は、上下面方向の入射光、特に下面から
上面への垂直入射光の全光線透過率が９０％以上、就中
９２％以上、特に９５％以上で、ヘイズが３０％以下、
就中１５％以下、特に１０％以下のものである。

【００５８】本発明による導光板によれば、上面及び下
面からの入射光が下面又は上面より良好に透過し、それ
を用いて精度よく平行化された光を視認に有利な垂直性
に優れる方向に出射し、光源からの光を効率よく利用し
て明るさに優れる面光源装置、さらには明るくて見やす
く低消費電力性に優れる反射型液晶表示装置などの種々
の装置を形成することができる。

【００５９】図５に本発明による導光板１を有する面光
源装置３を例示した。面光源装置は、例えば図例の如く
導光板１の入射側面に光源３１を配置することにより形
成でき、サイドライト型のフロントライト等として好ま
しく用いうる。

【００６０】導光板の入射側面に配置する光源として
は、適宜なものを用いうる。一般には例えば（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、あるいは点光源を
一定又は不定間隔の線状発光状態に変換する装置を用い
た光源などが好ましく用いうる。低消費電力性や耐久性
等の点よりは、冷陰極管が特に好ましい。

【００６１】面光源装置の形成に際しては、必要に応じ
て図５の如く光源３１からの発散光を導光板１の入射側
面に導くために光源を包囲する光源ホルダ３２や、図６
等の如く均等な面発光を得るために導光板の下面に配置
した拡散層４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。

【００６２】光源ホルダとしては、高反射率金属薄膜を
付設した樹脂シートや金属箔などが一般に用いられる。
光源ホルダを導光板の端部に接着剤等を介して接着する
場合には、その接着部分については光出射手段の形成を
省略することもできる。

【００６３】拡散層は、明暗ムラの防止による明るさの
均等化や隣接光線の混交によるモアレの低減などを目的
に、必要に応じて予め面光源装置の光出射面、従って導
光板１の下面１２に配置するものである。本発明におい
ては、導光板出射光の指向性の維持や光の有効利用効率
などの点より、拡散範囲の狭い拡散層が好ましく用いう
る。

【００６４】拡散層は、例えば低屈折率の透明樹脂中に
高屈折率の透明粒子を分散させて塗布硬化させる方式や
気泡を分散させた透明樹脂を塗布硬化させる方式、基材
表面を溶媒を介し膨潤させてクレイズを発生させる方式
や不規則な凹凸面を有する透明樹脂層を形成する方式、
あるいは前記に準じて形成した拡散シートを用いる方式
などの適宜な方式で形成でき、その形成方式について特
に限定はない。前記の不規則な凹凸面は、基材やその上
に設けた透明樹脂の塗布層の表面に粗面化処理したロー
ルや金型等の粗面形状を転写する機械的方式又は／及び
化学的処理方式などの適宜な方式で形成してよい。

【００６５】なお前記の透明粒子には、例えば平均粒径
が０．５〜１００μmのシリカ、アルミナ、チタニア、
ジルコニア、酸化錫、酸化インジウム、酸化カドミウ
ム、酸化アンチモン等の導電性のこともある無機系粒子
や、架橋又は未架橋ポリマー等の有機系粒子などの適宜
なものを用いうる。

【００６６】上記のように本発明による面光源装置は、
光の利用効率に優れて明るくて垂直性に優れる光を提供
し、大面積化等も容易であることより反射型液晶表示装
置等におけるフロントライトシステムなどとして種々の
装置に好ましく適用でき、明るくて見やすく低消費電力
の反射型液晶表示装置等を得ることができる。

【００６７】図６、図７に本発明による面光源装置３を
フロントライトシステムに用いた反射型液晶表示装置を
例示した。５，５１は偏光板、６は液晶セルで、６１，
６３はセル基板、６２は液晶層であり、７，６４は反射
層である。反射型液晶表示装置は、図例の如く面光源装
置の光出射側、すなわち面光源装置における導光板１の
下面側に、反射層７，６４を具備する液晶セル６を配置
することにより形成することができる。

【００６８】反射型液晶表示装置は一般に、液晶シャッ
タとして機能する透明電極具備の液晶セルとそれに付随
の駆動装置、偏光板、フロントライト、反射層及び必要
に応じての補償用位相差板等の構成部品を適宜に組立て
ることなどにより形成される。本発明においては、上記
した面光源装置を用いる点を除いて特に限定はなく、図
例の如く従来に準じて形成することができる。なお図６
の例では、透明電極の記入を省略している。

【００６９】従って用いる液晶セルについては特に限定
はなく、例えば液晶の配向形態に基づく場合、ＴＮ液晶
セルやＳＴＮ液晶セル、垂直配向セルやＨＡＮセル、Ｏ
ＣＢ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液晶セルなどの適宜なものを用
いうる。また液晶の駆動方式についても特に限定はな
く、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駆動方式であってよい。

【００７０】反射型液晶表示装置では、反射層７，６４
の配置が必須であるが、その配置位置については図６に
例示の如く液晶セル６の外側に設けることもできるし、
図７に例示の如く液晶セル６の内側に設けることもでき
る。その反射層についは、例えばアルミニウムや銀、金
や銅やクロム等の高反射率金属の粉末をバインダ樹脂中
に含有する塗工層や蒸着方式等による金属薄膜の付設
層、その塗工層や付設層を基材で支持した反射シート、
金属箔などの従来に準じた適宜な反射層として形成する
ことができる。

【００７１】なお図７の如く液晶セル６の内部に反射層
６４を設ける場合、その反射層としては、前記の高反射
率金属等の高導電性材料にて電極パターンを形成する方
式や、透明電極パターン上に例えばその透明電極形成材
による透明導電膜を形成する方式などによる反射層が好
ましい。

【００７２】また偏光板としては、適宜なものを用いう
るが、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、例えばヨウ素系や染料系
の吸収型直線偏光子などの如く偏光度の高いものが好ま
しく用いうる。

【００７３】なお反射型液晶表示装置の形成に際して
は、例えば視認側の偏光板の上に設ける拡散板やアンチ
グレア層、反射防止膜や保護層、あるいは液晶セルと偏
光板の間に設ける補償用の位相差板などの適宜な光学素
子を適宜に配置することができる。

【００７４】前記の補償用位相差板は、複屈折の波長依
存性などを補償して視認性の向上等をはかることを目的
とするものである。本発明においては、視認側又は／及
び背面側の偏光板と液晶セルの間等に必要に応じて配置
される。補償用の位相差板としては、波長域などに応じ
て適宜なものを用いることができ、１層又は２層以上の
位相差層の重畳層として形成されていてもよい。

【００７５】本発明による反射型液晶表示装置の視認
は、面光源装置、特にその導光板の長辺面の透過光を介
して行われる。図８に反射層６４を液晶セル内に設けた
ものの場合における視認状態を例示した。これによれば
面光源装置の点灯時、導光板１の下面より出射した光α
が反射防止層２と偏光板５と液晶層６２等を経由して反
射層６４を介し反射され、液晶層と偏光板等を逆経由し
て導光板１に至り、長辺面２２を透過した表示像（α）
が視認される。

【００７６】前記の場合、本発明においては、強い漏れ
光β₁は液晶セルに対して垂直な正面方向とは角度が大
きくズレた方向に出射し、正面方向に出射する漏れ光β
₂は弱く、それに反射防止層による寄与もあって長辺面
を介して正面方向の近傍で表示品位に優れる表示像を視
認することができる。

【００７７】一方、面光源装置が非点灯の外光を利用し
た場合においても、導光板１の上面の長辺面２２より入
射した光γが反射防止層や偏光板、液晶層や反射層等を
前記に準じ透過・逆経由して導光板１に至り、長辺面を
透過した表示像（γ）が正面方向の近傍で導光板による
乱れ等が少ない表示品位に優れる状態で視認することが
できる。

【００７８】本発明において、上記した面光源装置や液
晶表示装置を形成する導光板や拡散層、液晶セルや偏光
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
が好ましく、少なくとも面光源装置における導光板の下
面側と液晶セルの上面が固着密着状態にあることが好ま
しい。

【００７９】前記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。

【００８０】

【実施例】実施例１ 予め所定形状に加工した真鍮の表面をダイヤモンドバイ
トにて切削して上面形成用の中子を作製し、それを金型
中に設置してその金型を１００℃に加温し、それに溶融
ポリメチルメタクリレートを充填して導光板用の板状物
を形成した。その板状物は、幅１５０mm、奥行６３mm、
入射側面の厚さ２．０mm、対向端の厚さ０．８mmであ
り、下面（出射面）は平坦、上面は入射側面から対向端
に向かって平面に近い上側に突出した湾曲面（図２ｂ）
に入射側面に平行なプリズム状凹凸を１６０μmのピッ
チで有し、短辺面の傾斜角が４０．５〜４３．５度の範
囲で、長辺面の傾斜角が１．８〜４．９度の範囲で変化
し、最寄り長辺面の傾斜角変化が０．１度以内にあり、
短辺面の下面に対する投影幅が１０．７〜２１．１μ
m、長辺面／短辺面の下面に対する投影面積比が６／１
以上のものであった。

【００８１】次に、片面に５層の誘電体多層蒸着膜から
なる反射防止層を設けた厚さ８０μmのトリアセチルセ
ルロースフィルムからなる反射防止シートを、厚さ２０
μmのアクリル系粘着層を介し、その反射防止層を外側
にして前記板状物の下面における半面に密着させて導光
板を得た。なお前記の反射防止シートは、波長５５０nm
の垂直入射光に対する反射率が約０．２％のものであ
る。

【００８２】前記導光板の入射側面に直径２．４mmの冷
陰極管（ハリソン電気社製）を配置して銀蒸着を施した
ポリエステルフィルムからなる光源ホルダにてその縁を
導光板の上下端面に密着させて包囲し、冷陰極管にイン
バータと直流電源を接続して面光源装置を得、その光出
射側（導光板下面）に背面に前記の光源ホルダに準じた
反射シートを有する白黒反射型のＴＮ液晶セルを配置し
て反射型液晶表示装置を得た。なお前記の面光源装置
は、直流電源のオン／オフで点灯状態／非点灯状態の切
り替えを行うことができ、液晶表示装置は全画素をオン
／オフさせる駆動式のものである。

【００８３】実施例２ 反射防止シートとして、ＰＥＴフィルムにシリコーン系
反射防止層を塗工形成したものを用いたほかは、実施例
１に準じて導光板、面光源装置及び反射型液晶表示装置
を得た。ただし反射防止シートは、下面の全面に設け
た。なお前記の反射防止シートは、波長５５０nmの垂直
入射光に対する反射率が約１．４％のものである。

【００８４】比較例１ 実施例１における下面に反射防止シートを有しない半面
を比較例１とした。

【００８５】比較例２ 幅１５５mm、奥行６０mm、入射側面の厚さ２．０mm、対
向端の厚さ１．０mmで上下面がフラットな板状物の上面
にランダムなシボ状の円形ドット凹凸を有する下面に反
射防止シートを有しない市販の導光板を用いたほかは、
実施例１に準じて面光源装置及び反射型液晶表示装置を
得た。なお円形ドット凹凸は、導光板の伝送端側ほどそ
の面積が大きくなるように形成されている。

【００８６】比較例３ 比較例２に準じた導光板の下面に実施例１に準じた反射
防止シートを設けてそれを用いたほかは、比較例２に準
じ面光源装置及び反射型液晶表示装置を得た。

【００８７】評価試験 実施例、比較例で得た面光源装置及び反射型液晶表示装
置について下記の特性を調べた。

【００８８】出射強度 面光源装置を点灯状態とし、導光板中心部の下面におけ
る出射強度の角度特性を輝度計（トンプソン社製、ＢＭ
７）にて調べた。測定は、下面と入射側面に対し垂直な
面内において下面に対する法線方向を基準に角度を変え
ながら行った。得られた測定値は、測定面積を一定とす
るためにそれに測定角度θの余弦を掛けてθにおける出
射強度を求め、最大強度の出射方向も併せて求めた。な
お動作時の管電流は、２．８ｍＡであった。

【００８９】前記の結果、下面における最大強度及びそ
の角度は、実施例１，２及び比較例１で１１００cd／
m²、１２度であり、比較例２，３で５５０cd／m²、約７
０度であった。

【００９０】表示品位 反射型液晶表示装置にライン状のパターンを表示させ、
面光源装置の点灯又は非点灯（非点）状態下における表
示を観察して前記パターンの明瞭さを評価した。評価
は、無作為選択の１０人により１０点満点で行った。そ
の結果を表１，２に示した。

【００９１】

【表１】

【００９２】

【表２】

【００９３】表１，２より、全般的に実施例では比較例
に対し点灯状態、非点灯状態のいずれにおいても表示の
明瞭性に優れていることがわかり、これは白呆けが少な
いことによる。具体的には、比較例２，３では点灯状態
において白呆けが大きく、黒が黒として観察されず、正
常な表示が達成されなかった。この点は、非点灯状態に
おいても同様で、ライン状のパターンはシボのない隙間
部分でしか観察されず、シボ部分では乱反射によりコン
トラストが大きく低下して正常に表示されているとは言
えない状態であり、シボの影響で表示品位が大幅に低下
したものであった。また比較例の２と３で表示に殆ど差
はなかった。

【００９４】一方、実施例１，２及び比較例１の対比よ
り、反射防止層を設けることにより点灯状態、非点灯状
態のいずれにおいても表示の明瞭性が向上し、実施例の
１と２の対比より、下面での反射率の低い方が表示の明
瞭性に優れることがわかる。これより、黒が白呆けなく
いかに黒く見えるかが表示の明瞭さに大きく影響し、白
呆けによるコントラスト低下の防止が重要で、反射防止
層による白呆け防止が表示の明瞭性の向上に有効である
ことがわかる。

【００９５】なお反射防止層の設置により、点灯・白状
態での明るさに若干の低下が認められたが、白呆け防止
による効果の影響の方が大きくて表示品の低下として認
識されなかった。また点灯状態において視点を正面方向
から導光板の伝送端側に変化させた場合、比較例１では
約１０度傾斜させた点より明瞭な縞状の発光が視点位置
によって連続的に変化し、表示品位を著しく低下させた
が、実施例１では約３０度の傾斜角となるまでかかる変
化が認められず、表示品位が大きく向上していた。これ
より、本発明による導光板ないし面光源装置により、明
るくて見易い反射型液晶表示装置が実現されていること
がわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】導光板の斜視説明図

【図２】他の導光板の側面説明図

【図３】プリズム状凹凸の側面説明図

【図４】実施例による出射特性の説明図

【図５】面光源装置の側面断面図

【図６】反射型液晶表示装置の側面断面図

【図７】他の反射型液晶表示装置の側面断面図

【図８】実施例による表示像の説明図

【図９】従来例による出射特性の説明図

【図１０】従来例による表示像の説明図

【符号の説明】

１：導光板 １１、１６，１７：上面 ２ａ：凸部 ２ｂ：凹部 ２１、２３：短辺面 ２２、２４：長辺面 １２：下面 １３：入射側面 ２：反射防止層 ３：面光源装置 ３１：光源 ４：拡散層 ５，５１：偏光板 ６：液晶セル ７，６４：反射層

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射側面からの入射光を上面に形成した
   光出射手段を介して下面より出射し、その下面に反射防
   止層を有して、下面からの入射光が上面より透過するこ
   とを特徴とする導光板。
2. 【請求項２】 請求項１において、反射防止層が透明フ
   ィルムの片面に支持されてなり、その透明フィルムが反
   射防止層を外側として下面に接着されてなる導光板。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、反射防止層の
   波長５５０nmの垂直入射光に対する反射率が１．５％以
   下である導光板。
4. 【請求項４】 請求項１〜３において、入射側面と下面
   の両基準平面に対する垂直面内において、下面からの出
   射光の最大強度の方向が下面の基準平面に対する法線に
   対して３０度以内にある導光板。
5. 【請求項５】 請求項１〜４において、光出射手段が短
   辺面と長辺面からなる連続又は不連続のプリズム状凸凹
   の５０μm〜１．５mmピッチの繰返し構造よりなり、か
   つ前記短辺面が下面の基準平面に対し傾斜角３０〜４５
   度、投影幅４０μm以下で入射側面側よりその対向端側
   に下り傾斜する斜面からなると共に、前記の長辺面が当
   該基準平面に対し０超〜１０度の傾斜角範囲にあってそ
   の全体の角度差が５度以内であり、最寄り長辺面間の傾
   斜角差が１度以内で、しかも当該基準平面に対する投影
   面積が短辺面のそれの５倍以上である斜面からなる導光
   板。
6. 【請求項６】 請求項５において、プリズム状凹凸の稜
   線方向が入射側面の基準平面に対し±３５度以内にある
   導光板。
7. 【請求項７】 請求項１〜６に記載の導光板の入射側面
   に光源を有することを特徴とする面光源装置。
8. 【請求項８】 請求項６に記載の面光源装置の下面側
   に、反射層を具備する液晶セルを有することを特徴とす
   る反射型液晶表示装置。