(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルと当該液晶パネルの側方から光を照射するサイドライトユニットとを備える反射型の液晶表示装置であって、
上記液晶パネルは、
前面基板と、
上記前面基板に対向して配置される背面基板と、
上記前面基板と上記背面基板との間に挟持された光散乱型の液晶層とを備え、
上記サイドライトユニットは、
上記液晶パネルの側方に配置された光源と、
上記液晶パネルと上記光源との間に配置されており、上記光源から入射された光を上記前面基板の端面に向かって出射する出射面を有する導光体とを備え、
上記出射面における、上記前面基板の端面に対向する少なくとも一部は、上記液晶パネルの背面側に向くように、上記液晶パネルの前面に垂直な方向に対して傾斜していることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
上記出射面の全ては、上記液晶パネルの背面側に向くように、上記液晶パネルの前面に垂直な方向に対して傾斜し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。
【請求項３】
上記光源は、発光ダイオードであ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイドライトを備える反射型液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、大型テレビジョンだけでなく携帯電話の表示部等の小型の表示装置としても利用されている。このような液晶表示装置として、反射型の液晶パネルを備える反射型液晶表示装置が存在する。【０００３】
反射型液晶表示装置では、周囲光を利用して表示を行うため、外部照明が得られない暗い場所でも表示画面を見えるようにするためには、液晶パネル内に光を照射する光源を必要とする。従来では、液晶表示装置の液晶パネル上に、光源と導光体とを組み合わせたフロントライトユニットを配置する構成が存在する。【０００４】
ところで、近年、液晶表示装置のさらなる薄型化が要求されている。例えば、携帯電話等のモバイル機器の薄型化に伴って、当該モバイル機器に組み込まれる液晶表示装置に対してもその薄型化が求められている。【０００５】
そこで、反射型液晶表示装置においても、薄型化の要求に応えるために、液晶パネルの側方に光源を配置した、サイドライト型（エッジライト型）の液晶表示装置が提案されている（例えば、特許文献１および２参照）。このようなサイドライト型の液晶表示装置では、液晶パネルの液晶層を挟持する一対の基板を透明基板で構成し、かつ、この透明基板の側方に光源を配置している。この構成によれば、従来のフロントライトユニットを配置する構成よりも、液晶表示装置の厚みを薄くすることができる。【０００６】
以下に特許文献１および２に開示された液晶表示装置について簡単に説明する。【０００７】
図４は、特許文献１に開示されている液晶表示装置３００を示す模式図である。液晶表示装置３００は、液晶パネル３１０と、液晶パネル３１０の側方に設けられたサイドライトユニット３２０とを備えている。サイドライトユニット３２０の蛍光管３２１から出射された光は液晶パネル３１０のガラス基板３１１に入射し、この光を利用して表示が行われる。【０００８】
また、液晶表示装置３００では、液晶パネル３１０に光散乱型の液晶層３１３が設けられている。光散乱型の液晶層３１３は、液晶層に印加する電圧を制御することにより、液晶層が光学的に透過状態と散乱状態との間で切り替わる特性を有する。このような構成の液晶表示装置３００は、偏光板を必要とせず、光の利用効率の向上を図ることができる。【０００９】
図５は、特許文献２に開示されている液晶表示装置４００を示す模式図である。液晶表示装置４００は、液晶パネル４１０と、液晶パネル４１０の側方に設けられたサイドライトユニット４２０を備えている。このサイドライトユニット４２０は、導光体４２１および蛍光管４２２を備えている。蛍光管４２２から出射された光は導光体４１１を伝播し、液晶パネル４１０のガラス基板４１１内に入射する。【００１０】
液晶パネル４１０のガラス基板４１１内に入射した光は、液晶層４１３を通過し拡散反射電極４１４において拡散反射され、再び液晶層４１３を通過する。液晶層４１３では光の変調が行われ、特定の偏光成分の光が偏光板４１５を透過する。このようにして液晶表示装置４００の表示が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】日本国公開特許公報「特開平１０−１８６３６１号公報（１９９８年７月１４日公開）」
【特許文献２】日本国公開特許公報「特開２００１−１６６２９６号公報（２００１年６月２２日公開）」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１および２には、それぞれ、サイドライト型の反射型液晶表示装置について互いに異なる構成が開示されている。これらのうち、特許文献１に開示されたような光散乱型液晶を用いた構成は、偏光板を用いず、高コントラスト比の表示を実現できるものとして高く期待されている。【００１３】
しかしながら、本発明者は、光散乱型液晶を用いた、サイドライト型の反射型液晶表示装置では、液晶表示装置を薄型化および小型化する際に、表示品質上の問題が生じることを見出した。【００１４】
すなわち、光散乱型液晶を用いた液晶パネルでは、偏光板を用いないため、光源から照射される光の一部が、液晶層に到達せずにガラス基板から外側へ直接出射してしまう場合がある。特に、液晶表示装置を薄型化すると、そのガラス基板も薄くなるため、光源から照射される光の多くはガラス基板から直接出射してしまう。この直接出射した光は、液晶パネルの輝線として表示されるため、その表示品質は低下してしまう。【００１５】
液晶パネルの輝線を防ぐ方法としては、ガラス基板の端部を大きく確保し、その端部上に遮光部材を設置する方法が考えられる。しかしながら、当該方法は装置内に余分なスペースを必要とし、液晶表示装置を薄型化および小型化するためには適さない。【００１６】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、表示特性に優れ、かつ薄型化および小型化を可能とする光散乱型の液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る液晶表示装置は、上記課題を解決するために、液晶パネルと当該液晶パネルの側方から光を照射するサイドライトユニットとを備える反射型の液晶表示装置であって、上記液晶パネルは、前面基板と、上記前面基板に対向して配置される背面基板と、上記前面基板と上記背面基板との間に挟持された光散乱型の液晶層とを備え、上記サイドライトユニットは、上記液晶パネルの側方に配置された光源と、上記液晶パネルと上記光源との間に配置され、かつ、上記光源から入射した光を上記前面基板の端面に向かって出射する出射面を有する導光体とを備え、上記出射面における、上記前面基板の端面に対向する少なくとも一部は、上記液晶パネルの背面側に向くように、上記液晶パネルの前面に垂直な方向に対して傾斜していることを特徴としている。【００１８】
上記構成では、光源から出射された光が、導光体を介して液晶パネルの前面基板に入射し、液晶層で散乱または透過することによって、表示が行われる。【００１９】
ここで、上記導光体の出射面は、上記前面基板の端面に対向する少なくとも一部が、上記液晶パネルの前面に垂直な方向に対して、上記液晶パネルの背面側に向かって傾斜している。このため、導光体の傾斜した出射面から出射した光は、上記液晶パネルの背面側に向かって屈折してから上記前面基板の端面に入射する。【００２０】
したがって、上記構成によれば、液晶層に到達せずに前面基板から直接出射する光を抑え、液晶パネルの表示特性を向上させることができる。また、遮光部材等を用いずに液晶パネルの表示特性を向上させるため、薄型化および小型化を可能とする光散乱型の液晶表示装置を提供することができる。【００２１】
本発明の他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分分かるであろう。また、本発明の利点は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、液晶パネルと当該液晶パネルの側方から光を照射するサイドライトユニットとを備える反射型液晶表示装置であって、上記液晶パネルは、前面基板と、上記前面基板に対向して配置される背面基板と、上記前面基板と上記背面基板との間に挟持された光散乱型の液晶層とを備え、上記サイドライトユニットは、上記液晶パネルの側方に配置された光源と、上記液晶パネルと上記光源との間に配置され、かつ、上記光源から入射した光を上記前面基板の端面に向かって出射する出射面を有する導光体とを備え、上記出射面における、上記前面基板の端面に対向する少なくとも一部は、上記液晶パネルの背面側に向かうように、上記液晶パネルの前面に垂直な方向に対して傾斜しているため、表示特性に優れ、かつ薄型化および小型化を可能とする光散乱型の液晶表示装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１（ａ）】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す上面図である。
【図１（ｂ）】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図２】上記液晶表示装置における導光体からの出射光の様子を模式的に示す断面図である。
【図３】比較例に係る液晶表示装置における導光体からの出射光の様子を模式的に示す断面図である。
【図４】従来の液晶表示装置を示す模式図である。
【図５】他の従来の液晶表示装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して、本発明に係る液晶表示装置の一実施形態について説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２５】
（液晶表示装置１００の構成）
液晶表示装置１００の概略的な構成について図１を参照して以下に説明する。図１（ａ）は、本実施形態の液晶表示装置１００を示す模式的な上面図であり、図１（ｂ）はその断面図である。
【００２６】
液晶表示装置１００は、液晶パネル１０と、液晶パネル１０の側方に配置されたサイドライトユニット２０とを備える、反射型の液晶表示装置である。
【００２７】
まず、液晶パネル１０は、対向して配置された前面基板１および背面基板２と、それらの間に挟まれた液晶層３と、反射層４とを有している。
【００２８】
前面基板１および背面基板２は、直方体形状であり、ガラスや高分子フィルムなどの透明材料から構成される。前面基板１は観察者側に配置され、背面基板２はその反対側に配置されるものとする。前面基板１および背面基板２のそれぞれの厚さは、例えば０．２ｍｍ、０．３ｍｍである。
【００２９】
また、図示していないが、前面基板１における液晶層３側の表面、および、背面基板２における液晶層３側の表面には、電極、配線、絶縁層および／または半導体層が必要に応じて設けられている。例えば、前面基板１はアクティブマトリクス基板の一部であり、背面基板２はその対向基板の一部である。
【００３０】
液晶層３は、前面基板１と背面基板２との間に封入されて、その外周部をシール５により密封されている。ここで、液晶層３は、光学的に透過状態と散乱状態とを切り替えることが可能な光散乱型液晶層であればよい。２つの状態の切り替えは、電圧印加などの外部刺激によって行うことができる。
【００３１】
反射層４は、入射した光を鏡面反射する層であり、下部基板２と液晶層３との間に設けられている。この反射層は、例えば金属から形成することができる。なお、反射層４の配置は、図１の位置に限られず、液晶層３よりも下部基板２側に設けられていればよい。
【００３２】
次に、サイドライトユニット２０は、光源７と導光体６とを有している。なお、光源７および導光体６は図示しないフレームによって液晶パネル１０に取り付けられていてもよい。
【００３３】
光源７は、液晶パネル１０の側方に配置されており、前面基板１の端面１ａに向けて光を照射する。本実施形態では、光源７として、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）を用いている。ＬＥＤの厚みは、例えば０．４ｍｍである。
【００３４】
なお、図１では、例として２つの光源７を示しているが、光源７の数は特に限定さない。また、光源７はＬＥＤに限られず、例えば蛍光管であってもよい。
【００３５】
導光体６は、液晶パネル１０と光源７との間に配置され、光源７から出射された光を前面基板１の端面１ａに向けて導光する。導光体６は、薄い板状であり、例えばポリカーボネートの射出成形によって形成することができる。また、後述にて詳細に説明するが、導光体６は、前面基板１の端面１ａに対向する側に、傾斜した出射面６ｂを有している。
【００３６】
なお、光源７から出射される光はある程度の指向性を有していることが好ましいが、実際には、光源７から出射される光は、輝度ピークを示す進行方向とは若干異なる方向に進行する成分を含んでいる。以下の説明において、光源７から出射される光の輝度ピークを示す進行方向をピーク方向と呼ぶ。本実施形態において、導光体６および前面基板１は、光源７から出射される光のピーク方向上に位置している。
【００３７】
以上のように構成された液晶表示装置１００では、光源７から出射された光が、導光体６を介して、前面基板１の端面１ａに入射される。入射された光は、前面基板１を伝播して液晶層３に到達する。ここで、液晶層３に印加される電圧が低い場合には、光は液晶層３において散乱されて白表示が行われる。反対に、液晶層３に所定の電圧が印加されている場合には、光は液晶層３において散乱されることなく鏡面反射され、黒表示が行われる。
【００３８】
液晶表示装置１００は、このような光散乱型の液晶層３を有することにより、偏光板を必要とせず、サイドライトユニットから出射される光の強度が比較的低くても十分な輝度が得られるため、消費電力を低減することができる。また、液晶表示装置１００はサイドライト型を採用しているため、薄型化に対応することが容易である。
【００３９】
なお、液晶層３に到達せずに観察者に到達する光（いわゆる漏れ光）を抑制するために、前面基板１の上端部や導光体６の前面等に遮光部材を設けてもよい。
【００４０】
（導光体６の構成）
以下に、導光体６の構成についてより詳細に説明する。
【００４１】
図１（ｂ）に示すように、導光体６は、光源７に対向する入射面６ａと、前面基板１の端面１ａに対向する出射面（傾斜面）６ｂとを有している。また、前面基板１において、導光体６に対向する端面を端面１ａとし、前面基板１（液晶パネル１０）において観察者側に対向する面を前面１ｂとする。
【００４２】
光源７から出射された光は導光体６の入射面６ａから入射し、導光体６内を伝播する。導光体６内を伝播する光は、出射面６ｂに到達し、出射面６ｂから前面基板１の端面１ａに向けて出射される。
【００４３】
ここで、前面基板１の前面１ｂに垂直な方向であって、液晶パネル１０の前面側（観察者側）から背面側（観察者側の反対）へ向かう方向を方向Ａとする。本実施形態では、端面１ａと方向Ａとは平行であるとする。
【００４４】
導光体６の入射面６ａは、特に限定されないが、方向Ａと平行な面である。一方、導光体６の出射面６ｂは、背面側（観察者側とは反対側）に向くように、前面基板１の端面１ｂ（方向Ａ）に対して傾斜している。言い換えると、出射面６ｂは、前面基板１の端面１ｂに対して、方向Ａに沿って端面１ｂからの距離が増加するように傾斜している。
【００４５】
このような構成の導光体６から出射する光の様子について、比較例を用い、図２および図３を参照して説明する。図２は、液晶表示装置１００において導光体６から出射する光の様子を模式的に示す断面図である。また、図３は、比較例に係る液晶表示装置において導光体から出射する光の様子を模式的に示す断面図である。
【００４６】
なお、比較例に係る液晶表示装置は、液晶パネル２１０と、サイドライトユニット（導光体２０６のみを図示）とを備えている。液晶パネル２１０は、本実施形態と同様に、前面基板２０１、背面基板２０２、液晶層２０３、反射層２０４、封止シール２０５とを備えている。一方、サイドライトユニットにおける導光体２０６は、本実施形態の導光体６とは異なる形状を有している。具体的には、導光体２０６は、その出射面２０６ｂが、前面基板２０１の端面２０１ａに対して平行である点において、導光体６とは異なる。
【００４７】
上述したように、通常、光源から出射する光は、ピーク方向とは異なる方向に進行する成分を含んでいる。図２および図３では、導光体６の出射面６ｂ、または、導光体２０６の出射面２０６ｂにおいて、その厚みの中央部分から出射した光が進む方向が示されている。
【００４８】
図３に示すように、比較例では、導光体２０６から出射した光は、前面基板２０１の前面２０１ｂに平行な方向を中心として放射状に広がっている。ここで、液晶パネル２１０は、液晶パネル１０と同様に偏光版を有していない。このため、導光体２０６から出射した光のうち、前面２０１ｂ側へ向けて出射される光は、前面２０１ｂから外部へ直接出射されてしまう。この直接出射される光に起因して、液晶パネル２１０には輝線が生じ、その表示品位が低下してしまう。
【００４９】
一方、図２に示すように、本実施形態に係る導光体６の出射面６ｂは、端面１ａに対して、背面側を向くように角度を有している。このため、導光体６内を伝播した光は、出射面６ｂにおいて屈折して出射され、図３に示す比較例よりも背面側に向かって進む。これによって、前面基板１の前面１ｂから光が外側に直接出射されてしまうことを防止し、液晶パネル１０の表示品位を向上することができる。
【００５０】
端面１ａに対する出射面６ｂの傾斜角度は、液晶表示装置１００の設計や導光体６の屈折率等を考慮した上で適宜設定すればよい。例えば、本実施形態では、前面基板１の端面１ａに対する出射面６ｂの角度が、２０度〜３０度であることが好ましい。
【００５１】
なお、図１では、前面基板１の厚さが導光体６および光源７の厚さと略等しいように示されているが、前面基板１は導光体６および光源７より薄くてもよい。例えば、前面基板１が光源７よりも薄い場合、光源から出射された光を有効に利用するために、導光体６の入射面６ａ側の厚みは、出射面６ｂ側の厚みよりも厚いことが好ましい。
【００５２】
また、導光体６の出射面６ｂは、その全ての領域が傾斜していなくともよい。すなわち、導光体６の出射面６ｂは、液晶パネル１０において前面基板１の端面１ａに対向する、少なくとも一部の領域が上述のように傾斜していれば、本発明の効果を得ることができる。
【００５３】
以上のような液晶表示装置１００によれば、遮光部材等を設けずとも液晶パネル１０の表示品位を向上することができるため、装置の薄型化および小型化に好適に対応することができる。
【００５４】
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。当業者は、請求項に示した範囲内において、本発明をいろいろと変更できる。すなわち、請求項に示した範囲内において、適宜変更された技術的手段を組み合わせれば、新たな実施形態が得られる。すなわち、発明の詳細な説明の項においてなされた具体的な実施形態は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する請求の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。
【００５５】
（本発明の総括）
本発明に係る液晶表示装置は、以上のように、液晶パネルと当該液晶パネルの側方から光を照射するサイドライトユニットとを備える反射型の液晶表示装置であって、上記液晶パネルは、前面基板と、上記前面基板に対向して配置される背面基板と、上記前面基板と上記背面基板との間に挟持された光散乱型の液晶層とを備え、上記サイドライトユニットは、上記液晶パネルの側方に配置された光源と、上記液晶パネルと上記光源との間に配置され、かつ、上記光源から入射した光を上記前面基板の端面に向かって出射する出射面を有する導光体とを備え、上記出射面における、上記前面基板の端面に対向する少なくとも一部は、上記液晶パネルの背面側に向くように、上記液晶パネルの前面に垂直な方向に対して傾斜していることを特徴としている。
【００５６】
上記構成では、光源から出射された光が、導光体を介して液晶パネルの前面基板に入射し、液晶層で散乱または透過することによって、表示が行われる。
【００５７】
ここで、上記導光体の出射面は、上記前面基板の端面に対向する少なくとも一部が、上記液晶パネルの前面に垂直な方向に対して、上記液晶パネルの背面側に向かって傾斜している。このため、導光体の傾斜した出射面から出射した光は、上記液晶パネルの背面側に向かって屈折してから上記前面基板の端面に入射する。
【００５８】
したがって、上記構成によれば、液晶層に到達せずに前面基板から直接出射する光を抑え、液晶パネルの表示特性を向上させることができる。また、遮光部材等を用いずに液晶パネルの表示特性を向上させるため、薄型化および小型化を可能とする光散乱型の液晶表示装置を提供することができる。
【００５９】
また、本発明に係る液晶表示装置において、上記出射面の全ては、上記液晶パネルの背面側に向くように、上記液晶パネルの前面に垂直な方向に対して傾斜していることが好ましい。
【００６０】
上記構成によれば、上記導光体を射出形成等によって簡易に製造することができる。
【００６１】
また、本発明に係る液晶表示装置において、上記光源は、発光ダイオードであることが好ましい。
【００６２】
上記構成によれば、発光ダイオードは比較的指向性が高く、また厚みが薄いため、表示特性に優れ、かつ薄型化および小型化を可能とする光散乱型の液晶表示装置をより好適に提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、薄型化および小型化可能な液晶表示装置として広く利用可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１  前面基板
１ａ  端面
１ｂ  前面
２  背面基板
３  液晶層
４  反射層
６  導光体
６ａ  入射面
６ｂ  出射面
７  光源
１０  液晶パネル
２０  サイドライトユニット
１００  液晶表示装置
【図１（ａ）】
0005459728.tif 000002
【図１（ｂ）】
0005459728.tif 000003
【図２】
0005459728.tif 000004
【図３】
0005459728.tif 000005
【図４】
0005459728.tif 000006
【図５】
0005459728.tif 000007