JPH11339526A - 透過型面状照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画面の観察を困難にするモアレパターンの発
生を抑止する透過型面状照明装置を提供する。 【解決手段】 本発明の透過型面状照明装置１は、光を
拡散させる光拡散板１１を、被照明装置である反射型液
晶表示素子Ｌの上方に配置することによって、透明基板
２から出射する光線を拡散させて、透明基板２に形成さ
れる光反射パターン７に起因して生じる明暗の縞の発生
を防止することににり、この明暗縞と反射型液晶表示素
子Ｌの液晶セルＳの配列との干渉縞であるモアレパター
ンの発生を抑止することができるので、画像を良好に観
察できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、看板や各種反射型
表示装置等の前面照明手段に用いられる表示装置に一体
化する透過型面状照明装置に関するものであり、特に、
反射型の液晶表示装置の前面照明手段として用いられる
ものである。

【０００２】

【従来の技術】低消費電力で動作する液晶表示装置は、
薄型、軽量等の特徴があるので、主にコンピュータ用途
を中心とした表示装置としての需要が増大している。液
晶表示装置の構成部材である液晶は、自ら発光しないた
め、ブラウン管等の発光型素子と異なり、画像を観察す
るための照明手段が必要である。特に、近年の画像の高
精細およびカラー化の要求の中では、液晶表示装置とし
て高輝度の面状背面光源を付加した構成が通常である。
しかしながら、この面状背面光源を点灯させるために
は、過大な電力が必要とされるため、低消費電力という
液晶の特徴を後退させてしまうという問題が生じる。

【０００３】特に薄型、軽量の液晶表示装置の利点を生
かして、多く使用されている携帯用液晶機器において
は、液晶表示装置に付加される面状背面光源の点灯によ
って内部電源の消費が大きくなり、携帯中の使用時間が
極端に短くなってしまう欠点があった。

【０００４】この問題を解決するべく周囲光を照明手段
として利用することによって、面状背面光源を設置しな
くても機能する反射型液晶素子が開発されており、特
に、近年の画像の高品質化の要求の中で、カラー表示の
反射型液晶素子の需要が高まっている。カラー表示の反
射型液晶素子の最も基本的な構成は、一面に透明電極
を、他面に偏光板を設けた平板状の二枚のガラス基板を
形成し、その透明電極側が所定間隔をおいて対向するよ
うにガラス基板を配置し、該ガラス基板間には液晶材料
を満たす。さらに、観察面側となるガラス基板にはカラ
ーフィルタが、背面側になるガラス基板には高効率の反
射板がそれぞれ設けられる。このとき背面側となるガラ
ス基板の透明極板は、パターンニングされており、所望
の画像を実現するために、その透明極板にはスイッチン
グ素子がそれぞれ接続されている。

【０００５】このような構成の反射型液晶素子は、その
背面に配置された反射板に入射する周囲の光を反射させ
ることによって画面が明るく照射され、画像を観察する
ことができる。

【０００６】しかしながら、反射型液晶素子は、上述の
ように反射板に入射する周囲光によって画面を照射する
構成なので、その表示品質が周囲の明るさ環境に左右さ
れることになる。特にカラー表示の反射型液晶にあって
は、カラーフィルタ等を付加した構成にしなければなら
ないので、白黒液晶と比較してその反射率が低くなる。
したがって、画面に照射する光線が少ない（すなわち、
周囲が比較的暗い）状況では、画面の輝度が十分でない
ため、画像を観察するための補助照明が必要となる。

【０００７】このような反射型液晶素子の好適な補助照
明手段として、特願平９−３４７６４８号において透過
型面状照明装置が開示されている。図１１に示す透過型
面状照明装置１’は、上述の構成の反射型液晶素子Ｌの
観察面Ｆを覆うように配置されて使用されるものであ
り、その構成は、図５および図６に示すように、透光性
の高い材料で断面矩形状に形成された平板状の透明基板
２の一側端面３に近接するように直線状の光源ランプ４
が配置されている。光源ランプ４は、冷陰極蛍光管（Ｃ
ＣＦＬ）または熱陰極蛍光管（ＨＣＦＬ）等が用いられ
る。

【０００８】ここで、図５において反射型液晶素子Ｌに
当接する透明基板２の一面（図６の下方）を下面５と
し、その反対面（図６の上方）である観察面（画面）側
を上面（表面）６とする。

【０００９】透明基板２の上面６には、光反射パターン
７が形成されている。光反射パターン７は、断面形状ほ
ぼ三角形の多数の溝部８及び溝部８に隣接する平坦部９
とで構成される。光反射パターン７は、図６に示すよう
に、光源ランプ４からの距離に左右されることなく透明
基板２の何れの位置においても明るさがほぼ均一になる
ように、溝８の形成される間隔が場所によって異なって
いる。すなわち、平坦部９の幅（占有面積）に対する溝
部８の幅（占有面積）の比率は、透明基板２の一側端面
３から遠ざかるに従って徐々に大きくなるように設定さ
れている。

【００１０】このような補助照明としての透過型面状照
明装置１’を付加すると、光源ランプ４からの発光光線
は、透明基板２の一側端面３から透明基板２の内部へ入
射して、その内部で反射・屈折を繰り返しながら対向面
１０へ向かって進行する間に、少しづつ透明基板２の下
面５から出射することによって、透明基板２に密接して
配置されている反射型液晶素子Ｌを照射する。さらに、
透明基板２には光反射パターン７を形成していることか
ら、下面５からの出射光の量をほぼ均一な分布とするこ
とができる。

【００１１】なお、図５および図６において図示省略し
ているが、光源ランプ４および一側端面３の周面は、フ
ィルム状の反射部材で覆っているので、光線の結合効率
を高めることができる。さらに、一側端面３以外の透明
基板２の側面も反射部材で覆うことにより、光線が側端
面から射出してしまうことを防止するので、透明基板２
の下面５からの照明光量を増加させることができる。特
に、一側端面３の対向面１０においては、他の２側面と
比較して光線の射出量が多いため、反射部材で覆うこと
が望ましい。

【００１２】また、光反射パターン７の溝部８の形状に
応じて光の反射角度が変化することにより、透明基板２
の下面５からの光線の出射方向が変化するから、下面５
に対して垂直な方向（すなわち正面方向）に多くの光線
が出射するように、溝部８の形状は適宜設定可能であ
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、反射
型液晶素子Ｌの画面の輝度を確保するために、補助照明
としての透過型面状照明装置１’を観察面Ｆ側に付加す
ることによって、周囲の明るさ環境に左右されずに画面
を観察することができるようになる。しかしながら、透
過型面状照明装置１’を付加したことにより、反射型液
晶素子Ｌの観察面Ｆにモアレパターンを発生する場合が
あることが判明した。

【００１４】モアレパターンは、光線が透明基板２の光
反射パターン７に反射する際に、溝部８および平端部９
でその透過率が異なるために生じる明暗の縞と、反射型
液晶素子Ｌの画素となる液晶セルのモザイク模様の配列
（図１１の反射型液晶素子Ｌに示される点線）とによっ
て生じる干渉縞であり、この縞によって画像が観察しづ
らくなるという問題を生じる。

【００１５】したがって本発明は、上記問題点を解決す
るべく、画面の観察を困難にするモアレパターンの発生
を抑止する透過型面状照明装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、請求項１記載の発明では、反射型液晶表
示素子の表面を覆うように透明基板を配置する透過型面
状照明装置において、前記透明基板の少なくとも一面以
上の側面に光源ランプを近接配置し、さらに、光を拡散
させる光拡散板を、前記反射型液晶表示素子の上方に配
置したことを特徴とする。

【００１７】請求項２記載の発明は、光拡散板は、透明
基板の上面を覆うように配置されることを特徴とする。

【００１８】さらに請求項３記載の発明では、光拡散板
のヘーズ値は、１０ないし３０％の範囲内になるように
設定されることを特徴とする。

【００１９】請求項４記載の発明では、光拡散板は、拡
散ビーズを含有した樹脂からなる拡散層を、シート状の
透明支持体の表面に形成した構成であることを特徴とす
る。

【００２０】請求項５記載の発明では、光拡散板は、表
面に微小な凹凸面を形成したシート状の透明支持体であ
ることを特徴とする。

【００２１】最後に請求項６記載の発明は、光拡散板
は、拡散ビーズを含有したシート状の透明支持体である
ことを特徴とする。

【００２２】上記構成としたことにより、本発明の透過
型面状照明装置は、光を拡散させる光拡散板を、被照明
装置である反射型液晶表示素子の上方に配置し、透明基
板から出射する光線を拡散させて、透明基板の上面に生
じる明暗の縞の発生を防止する。これにより、この明暗
縞と反射型液晶表示素子の液晶セルの配列との干渉縞で
あるモアレパターンの発生を抑止する。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の透過型面状照明装
置１の構成を添付図面に基づいて説明する。なお、図５
および図６に基づいて従来技術の欄で説明した透過型面
状照明装置１’と同様な部材には同一符号を付し、その
詳細な説明は省略する。図１に示すように、本発明の透
過型面状照明装置１の構成は、従来とほぼ同様で、透明
基板２および光源ランプ４を主構成として、透明基板２
の下面５を反射型液晶素子Ｌの観察面Ｆ側に配置させる
ものであり、従来の装置１’との相違点は、モアレパタ
ーンの発生を抑止するべく、透明基板２の上面６を覆う
ように光拡散板１１を配置した点である。

【００２４】モアレパターンは、既に述べたように、透
明基板２に生じる明暗の縞と、反射型液晶素子Ｌの画素
となる液晶セルのモザイク模様の配列とによって生じる
干渉縞である。したがって、本発明の透過型面状照明装
置１のように光拡散板１１を配置することによって、透
明基板２から出射する光線を拡散して透明基板２に生じ
る明暗の縞の発生を防止することによって、モアレパタ
ーンの発生を抑止することができる。しかしながら、透
明基板２の上面６から出射する光線を光拡散板１１で拡
散させることによって、画像がはっきりしづらくなる虞
があるので、モアレパターンの発生を抑止し、かつ、画
像のシャープさを失わない程度の拡散率を有する光拡散
板１１を用意しなければならない。

【００２５】本発明の要部となる光拡散板１１の構成
は、図２に示すように、透明基板２の上面６を覆う大き
さのシート状の透明支持体１２の表面に、光線を乱反射
させる拡散ビーズ１３を含有した透明樹脂からなる拡散
層１４を形成したものである。また、図３に示す光拡散
板１１は、拡散ビーズ１３を含有するシート状の透明支
持体１５の表面に、微小な凹凸を形成することによっ
て、拡散ビーズ１３によって光を拡散させるだけでな
く、さらに凹凸面１６においても光線を拡散させるもの
である。

【００２６】光拡散板１１は、光線を拡散する機能を有
するのものであり、その構成を大別すると、拡散ビーズ
を含有する拡散層を透明支持体の表面に形成する構成
（図２参照）、透明支持体内に拡散ビーズを含有させた
構成、および、透明支持体表面に微小な凹凸面を形成す
る構成と３通りあるが、これらそれぞれ単独構成として
光拡散板１１を作成してもよいし、図３に示すように上
記３通りを適宜組み合わせることによって所望の拡散率
を得るように光拡散板１１を形成してもよい。

【００２７】透明支持体１２，１５は、シート状の透明
フィルムまたは板状体であるが、その材料としては、ア
クリル樹脂、ＰＥＴ樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリカーボ
ネート樹脂、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂等の各
種熱可塑性の透明樹脂等が使用可能である。また、エポ
キシ樹脂、アリルジグリコールカーボネート樹脂等の熱
硬化性透明樹脂や各種ガラス材料等の無機透明材料も場
合によっては適用可能である。さらに、拡散ビーズ１３
を含有する拡散層を構成する透明樹脂についても同様な
物質が使用可能である。

【００２８】拡散ビーズ１３としては、例えば酸化チタ
ン、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、炭酸カルシ
ウム、硫酸バリウム、シリカ、ガラス粉末等の無機系の
粉体や、アクリル、ポリスチレン等の有機系の粉体など
を使用する。

【００２９】さらに微小な凹凸面１６を透明支持体１５
上に形成する方法としては、サンドブラスト，ホーニン
グ等により直接的に透明支持体１５の表面を加工する方
法も可能であるが、透明支持体１５を熱可塑性樹脂で形
成する場合には、金型面に微少凹凸加工を施し、キャス
ト法、熱加圧成形法、押出し成形法、射出成形法等の各
種成形法によって製造が可能である。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の透過型面状照明装置１を備え
る反射型液晶素子Ｌの観察面に、モアレパターンが発生
するか否かを観察する。

【００３１】（実施例−１）透過型面状照明装置１の構
成は、図１に基づいて説明したものと同様であり、透明
基板２には、透明なアクリル樹脂の平板（サイズ：２４
０ｍｍ×１６０ｍｍ，板厚３ｍｍ）を使用し、透明基板
２の上面６には、その長辺に平行な断面形状三角形の溝
部８と平坦部９とからなる光反射パターン７を形成す
る。

【００３２】透明基板２上に配置される光拡散板１１と
しては、図２に示されるものと同様の構成とし、透明支
持体１２として板厚１００μｍの透明ＰＥＴシートを使
用し、該透明支持体１２上には、真球状のポリスチレン
ビーズからなる拡散ビーズ１３をアクリル樹脂に混入し
た拡散層１４をほぼ均一な厚さで形成している。そし
て、光源ランプ４として、外径φ２．３ｍｍの冷陰極蛍
光管を使用し、一側端面３に当接する。そして光源ラン
プ４をインバータにより管電流３．５ｍＡ、点灯周波数
６０ＫＨｚの正弦波で点灯する。

【００３３】さらに、図１には示されていないものの、
光源ランプ４および一側端面３を覆うように、白色また
は銀等の金属を蒸着した反射フィルムもしくは鏡面加工
を施したアルミ板等の金属板を折り曲げ加工した反射板
のいずれかで形成されたランプリフレクタを設け、光源
ランプ４の発光光線を透明基板２内に高効率で進行させ
る。また、光源ランプ４を配置する一側端面３以外の透
明基板２の側端面は、照明光量を増加させるために、反
射部材で覆われている。このように、照明光量を増加さ
せるランプリフレクタおよび反射部材は、光線を高効率
で使用することができることから、本発明の透過型面状
照明装置１においても極力使用されることが望ましい。

【００３４】このような構成の透過型面状照明装置１に
おいて、光拡散板１１の拡散ビーズ１３の混入量を変化
させることによって、図４の図表に示すヘーズ値の異な
る光拡散板１１を７種類（サンプル１〜サンプル７）作
成し、これらそれぞれを備える透過型面状照明装置１を
作成する。ここで、ヘーズ値（曇価）とは、ＪＩＳ−Ｋ
７１０５に規格されている光の拡散の度合いを示す値で
あり、その値が高い場合程、光が拡散する度合いが高い
ことを示すものである。

【００３５】上述のへーズ値の異なる拡散板１１をそれ
ぞれ備える７種類の透過型面状照明装置１の背面に、透
明基板２と大きさのほぼ等しい反射型液晶素子Ｌを配置
して、その画像を観察した。画像を観察した結果、図４
に示すように、モアレパターンが強く生じているサンプ
ルには×、モアレパターンが弱いものには○、さらに両
者の中間程度のものには△を記入した。さらに、文字表
示のシャープさについても評価を行い、良好なものを
○、文字の識別が困難なものを×、両者の中間程度のも
のには△を記入している。

【００３６】図４から明らかなように、モアレパターン
の発生が弱く、さらに観察した文字のシャープさを損な
わなず、画像の観察が良好な光拡散板１１は、ヘーズ値
が１０ないし３０％の範囲内にあることが必要であり、
より良好な画像を望む場合には、ヘーズ値が１５ないし
２５％の範囲内にあることが望ましいことが判った。

【００３７】（実施例−２）つづいて、実施例−２にお
いては、図３に示す構成と同様の光拡散板１１を使用す
るために、透明支持体１５として板厚１００μｍの透明
ＰＥＴシートを用い、結晶シリカ粉を拡散ビーズ１３と
して前記透明ＰＥＴシート内に混入する。さらにアルミ
ニウム板表面に、＃４００の粒度の酸化珪素によってサ
ンドブラスト加工を施して粗面化（すなわち、アルミニ
ウム板表面に微少な凹凸を形成）する。このアルミニウ
ム板および透明支持体１５を、ＰＥＴシート軟化温度ま
で加熱して、両者を加圧しながら１００℃以下に冷却す
ることにより、透明支持体１５には、アルミニウム板表
面に形成した微少凹凸面が転写され、凹凸面１６が形成
される。光拡散板１１以外の構成は、実施例−１の透過
型面状照明装置１と同一である。

【００３８】このような構成の透過型面状照明装置１に
おいて、光拡散板１１の拡散ビーズ１３の混入量および
アルミニウム板のサンドブラスト加工条件（すなわち、
サンドブラストの射出圧および射出時間）を調整して、
実施例−１と同一の７種のヘーズ値を有する拡散板１１
を作成し、これらそれぞれを備える透過型面状照明装置
１を作成した。そして、実施例−１と同様に、上述の構
成の透過型面状照明装置１の背面に、透明基板２と大き
さのほぼ等しい反射型液晶素子Ｌを配置して、その画像
を観察した。

【００３９】画像の観察結果は、実施例−１（図４参
照）と全く同一の結果となった。したがって、モアレパ
ターンが弱く、さらに観察した文字のシャープさを損な
わない光拡散板１１としては、ヘーズ値が１０ないし３
０％の範囲内にあることが必要であり、より良好な画像
を望む場合にはヘーズ値が１５ないし２５％の範囲内に
あることが望ましいことが判った。

【００４０】なお、拡散板１１は、本実施の形態および
実施例においては透明基板２の上面６を覆うように配置
しているが、干渉縞により発生するモアレパターンを抑
制するためには、理論的に、少なくとも反射型液晶素子
Ｌよりも上方に配置されていればよいので、例えば反射
型液晶素子Ｌと透明基板２との間（すなわち、透明基板
２の下面５に当接させる）に配置されるものであっても
よい。

【００４１】

【発明の効果】以上、詳述したように、請求項１に記載
の本発明の透過型面状照明装置は、光を拡散させる光拡
散板を、被照明装置である反射型液晶表示素子の上方に
配置することによって、透明基板から出射する光線を拡
散させて、透明基板に形成される光反射パターンに起因
して生じる明暗の縞の発生を防止することにより、この
明暗縞と反射型液晶表示素子の液晶セルの配列との干渉
縞であるモアレパターンの発生を抑止することができる
ので、画像を良好に観察できる。

【００４２】請求項２記載の発明は、透明基板の上面を
覆うように光拡散板を配置するので、画像の観察のため
に必要な透明基板からの出射光のみを拡散することにな
り、モアレパターンの発生を確実に抑止しつつ、光効率
が良い。

【００４３】請求項３記載の発明は、光拡散板のヘーズ
値を、１０ないし３０％の範囲内になるように設定する
ので、光が拡散されることに起因して画像のシャープさ
の劣化が生じるものの、画像観察に支障を来さない程度
の範囲内のヘーズ値をとるように設定することで、モア
レパターンの発生を確実に抑止しつつ画像を良好に観察
できる。

【００４４】請求項４、５、および６記載の発明では、
光反射板の構成を、表面に拡散層を形成した透明支持
体、表面に凹凸を有する透明支持体、および、拡散ビー
ズを含有する透明支持体としたので、その作成が容易で
あり、所望のへーズ値を得るように加工することが容易
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の透過型面状照明装置の構造を示す斜視
図である。

【図２】本発明の要部である光拡散板の構造を示す断面
図である。

【図３】図２とは異なる本発明の要部である光拡散板の
構造を示す断面図である。

【図４】実施例に関わる透過型面状照明装置の画像観察
結果を示す図表である。

【図５】従来の透過型面状照明装置の構造を示す斜視図
である。

【図６】図５に示す透過型面状照明装置の断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 透過型面状照明装置 ２ 透明基板 ４ 光源ランプ ５ 下面 ６ 上面 １１ 光拡散板 １２ 透明支持体 １３ 拡散ビーズ １４ 拡散層 １５ 透明支持体 １６ 凹凸面

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反射型液晶表示素子の表面を覆うように
   透明基板を配置する透過型面状照明装置において、 前記透明基板の少なくとも一面以上の側面に光源ランプ
   を近接配置し、さらに、光を拡散させる光拡散板を、前
   記反射型液晶表示素子の上方に配置したことを特徴とす
   る透過型面状照明装置。
2. 【請求項２】 光拡散板は、透明基板の上面を覆うよう
   に配置されることを特徴とする請求項１記載の透過型面
   状照明装置。
3. 【請求項３】 光拡散板のヘーズ値は、１０ないし３０
   ％の範囲内になるように設定されることを特徴とする請
   求項１または２に記載の透過型面状照明装置。
4. 【請求項４】 光拡散板は、拡散ビーズを含有した樹脂
   からなる拡散層を、シート状の透明支持体の表面に形成
   した構成であることを特徴とする請求項１ないし３のい
   ずれかに記載の透過型面状照明装置。
5. 【請求項５】 光拡散板は、表面に微小な凹凸面を形成
   したシート状の透明支持体であることを特徴とする請求
   項１ないし３のいずれかに記載の透過型面状照明装置。
6. 【請求項６】 光拡散板は、拡散ビーズを含有したシー
   ト状の透明支持体であることを特徴とする請求項１ない
   し３のいずれかに記載の透過型面状照明装置。