(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と該光源からの光が入射する入射面および該入射面からの光を面状に出射する出射面を備える導光体とで構成される照明部と、複数色の着色領域が繰り返し配置されたカラーフィルタと、該導光体の出射面から出射する光を画素毎に制御して画像を表示する反射型液晶表示素子とからなる液晶表示装置において、
前記照明部は、前記カラーフィルタと前記反射型液晶表示素子との前面に配置されると共に、
該照明部を構成する光源は、該反射型液晶表示素子の表示部における周辺エッジ部のうち、該カラーフィルタの繰り返しピッチの長手方向に対応する少なくとも一方側のエッジ部の前面に配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
光源と該光源からの光が入射する入射面および該入射面からの光を面状に出射する出射面を備えた導光体とで構成される照明部と、該導光体の出射面から出射する光を画素毎に制御して画像を表示する反射型液晶表示素子とからなる液晶表示装置において、
前記照明部は、前記反射型液晶表示素子の前面に配置されると共に、該照明部を構成する光源は、該反射型液晶表示素子における表示部の上方のエッジ部の前面に配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
光源と該光源からの光が入射する入射面および該入射面からの光を面状に出射する出射面を備えた導光体とで構成される照明部と、該導光体の出射面から出射する光を画素毎に制御して画像を表示する反射型液晶表示素子とからなる液晶表示装置において、
前記照明部は、前記反射型液晶表示素子の前面に配置されると共に、該照明部を構成する光源は、該反射型液晶表示素子における端子取り出し側のエッジ部の前面に配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
前記光源が配置される導光体の入射面の厚さをｔ１とし、前記導光体の該入射面と対向する面の厚さをｔ２としたとき、
ｔ１＞ｔ２
の関係を満たすことを特徴とする請求項１乃至３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記導光体の前記出射面と対向する面には、複数の伝搬部と反射部とが繰り返し形成された周期構造が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記導光体の前記出射面と対向する面に形成された周期構造の繰り返しの垂直方向は、前記反射型液晶表示素子に形成された画素パターンの繰り返し方向と一致しないように形成されていることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記導光体の前記出射面と対向する面に形成された周期構造の繰り返しの垂直方向は、前記反射型液晶表示素子に形成された画素パターンの繰り返しの水平方向に対して、１０°〜８０°の角度を有するように形成されていることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記反射型液晶表示素子の画素パターンの配列がデルタ配列であり、前記導光体に形成された周期構造の繰り返しの垂直方向は、該反射型液晶表示素子に形成された画素パターンの繰り返しの水平方向に対して、１０°〜２５°または５５°〜８０°の角度を有するように形成されていることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記反射型液晶表示素子の画素パターンの配列がストライプ配列であり、前記導光体に形成された周期構造の繰り返しの垂直方向は、該反射型液晶表示素子に形成された画素パターンの繰り返しの水平方向に対して、１５°〜７５°の角度を有するように形成されていることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記導光体の出射面には、反射防止手段が配置されていることを特徴とする請求項１乃至８に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記光源の有効発光部の長さをＬ１とし、該光源と面する導光体の辺の長さをＬ２としたとき、
３０ｍｍ≧（Ｌ１−Ｌ２）≧０ｍｍ
の関係を満たすことを特徴とする請求項１乃至９に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記反射型液晶表示素子と面する導光体の辺の長さをＬ３とし、該反射型液晶表示素子の表示部の長さをＬ４としたとき、
３０ｍｍ≧（Ｌ３−Ｌ４）≧０ｍｍ
の関係を満たすことを特徴とする請求項１乃至１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記光源と前記導光体との接合部には、遮光手段が配置されていることを特徴とする請求項１乃至１１に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の液晶表示装置を搭載したことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前方照明手段が備えられた液晶表示装置と、それを搭載した携帯型の電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ）あるいは、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）といった他の表示装置と異なり、液晶そのものは発光せずに、特定の光源からの光の透過量を調節することによって文字や画像を表示する。
【０００３】
従来の液晶表示装置は、透過型液晶表示装置と反射型液晶表示装置とに大別できる。透過型液晶表示装置は、透過型液晶表示素子の背面に光源（バックライト）として、蛍光管やＥＬ等の面発光源が配置される。
【０００４】
一方、反射型液晶表示装置は、周囲光を利用して表示を行うため、バックライトを必要とせず、消費電力が少ないと言う利点がある。さらに、直射日光の当たるような非常に明るい所では、発光型表示装置や透過型液晶表示装置では視認性が低下するのに対して、反射型液晶表示装置では、より鮮明に視認が可能であるという利点を有している。このため、反射型液晶表示装置は、近年益々需要が高まっている携帯情報端末やモバイルコンピュータに適用されている。
【０００５】
しかしながら、反射型液晶表示装置は、以下のような問題点を有している。反射型液晶表示装置は、周囲光を表示に利用するため、表示輝度が周囲環境に依存するので、夜間などの暗闇では表示が認識できない。特に、カラー化のためにカラーフィルターを用いた反射型液晶表示装置では、上述の問題は大きく、白黒表示に比べて十分な周囲光が必要となる。
【０００６】
これを解決するために、反射板にハーフミラーを用いた半透過型液晶表示装置も提案されているが、ハーフミラーの製造方法が複雑であり、また、ハーフミラーの構造上、光の利用効率が低く、その表示品位が良好とは言えない。
【０００７】
そこで、周囲が暗い場合の補助照明手段として、反射型液晶表示素子を前方から照明する反射型液晶表示装置が提案されている。
【０００８】
従来、このような前方補助照明装置としては、例えば実用新案登録第３００３４２７号公報に記載されているようなものがある。この実用新案登録第３００３４２７号公報では、被照明体の前方全面に光制御面を有する導光体を配置すると共に、導光体のエッジ部に冷陰極管が配置された照明装置が提案されている。
【０００９】
また、バックライトの技術としては、例えば特開平６−１２３８８４号公報や特許開平８−６８９９７号公報に記載されているようなものがある。この特開平６−１２３８８４号公報では、公報中の図１に示されるように、筋状レンズ２１を有する導光体２の筋状レンズ２１の稜線と透過型液晶表示素子１の画素１１の繰り返し方向に角度を持たせることでモアレ縞の発生を抑制するバックライト技術が開示されている。
【００１０】
この技術では、バックライトからの照明光は、導光体２に形成された筋状レンズ２１と透過型液晶表示素子１に形成された画素１１とを通過した光が観察者に到達することで画像が認識される。この結果、導光体２の筋状レンズ２１と透過型液晶表示素子１の画素１１との周期が互いに干渉してモアレ縞が発生してしまうが、導光体２に形成した筋状レンズ２１と透過型液晶表示素子１に形成された画素１１との間に角度を与えることで、モアレ縞の周期を観察者に認識できない程度に短くして防止している。
【００１１】
また、特許開平８−６８９９７号公報では、公報中の図１に示されるように、バックライト５を構成するプリズムシート２、３のプリズム溝２ｃ、３ｃと透過型液晶表示素子６２の画素６２ａ、６２ｂの繰り返し方向に角度を持たせることでモアレ縞の発生を抑制するバックライト技術が開示されている。
【００１２】
この技術では、バックライトからの照明光は、２枚のプリズムシート２、３と透過型液晶表示素子６２の画素６２ａ、６２ｂとを通過するため、３つの周期が互いに干渉してモアレ縞が発生してしまうが、これら３者の間にそれぞれ角度を与えることで、モアレ縞の周期を観察者が認識できない程度に短くして防止している。なお、本構成では、２枚のプリズムシートと透過型液晶表示素子の画素パターンとの間の角度を独立に設定することが可能であり、４°以上８６°以下の角度を持たせることが記載されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来技術の照明装置を反射型液晶表示素子の照明装置（フロントライト）として適用した場合には、以下のような種々の問題が発生してしまう。
【００１４】
すなわち、上述した実用新案登録第３００３４２７号公報に開示された照明装置の被照射体は、絵画や印刷物を対象としたものであったため、光の干渉により生じる縞模様（モアレ縞）は問題にはならなかった。しかしながら、この照明装置を反射型液晶表示素子のフロントライトとして適用した場合には、液晶表示素子は複数の画素が規則正しく配列されているため、導光体と画素配列パターンとの間で光の干渉が起こり、モアレ縞が発生してしまうとともに、導光体に周期構造を形成した場合には、カラーフィルタの着色部（例えば、赤色、青色、緑色）によりに強調された分光現象（Ｒ、Ｇ、Ｂが独立して観察される現象）が発生してしまい、表示品位を著しく低下させるという問題が発生してしまう。
【００１５】
さらに、上述した公報では被照明体に光を導くことが開示されているが、光を効率的に導くためには、光制御部の形状やその構造、光源の配置についての検討が非常に重要となるにも拘わらず、光制御部の形状やその構造に関しては何ら開示されていなかった。
【００１６】
ここで、照明装置を反射型液晶表示素子のフロントライトとして適用した場合の光の干渉によるモアレ縞の発生について簡単に説明する。
【００１７】
図１６に示すように、光源２２００から発したフロントライトの照明光２２１３は、導光体２２１１に形成された周期構造２２１２で反射され、反射型液晶表示素子２２１０の画素で反射され、再び導光体２２１１の周期構造２２１２を通過する。あるいは、反射型液晶表示素子２２１０を周囲光２２１４により観察する場合は、周囲光２２１４は、導光体２２１１に形成された周期構造２２１２を通過し、反射型液晶表示素子２２１０の画素で反射され、再び導光体２２１１の周期構造２２１２を通過する。この結果、３つの周期構造が互いに干渉してモアレ縞が発生してしまう。
【００１８】
すなわち、反射型液晶表示素子の前面に導光体を配置したフロントライトを有する構成では、モアレ縞の発生が３つの周期の干渉により発生するのに対して、透過型液晶表示素子の背面に導光体を配置したバックライトを有する構成では、導光体に形成された周期構造と透過型液晶表示素子の画素パターンとの２つの要因が干渉することによりモアレ縞が発生している。
【００１９】
従って、照明装置を反射型液晶表示素子のフロントライトとして適用した場合と照明装置を透過型液晶表示素子のバックライトとして適用した場合とでは、モアレ縞発生のメカニズムが全く異るものとなっており、そのため、照明装置を反射型液晶表示素子のフロントライトとして適用した場合には、特開平６−１２３８８４号公報および特開平８−６８９９７号公報に開示されているようなバックライトをそのまま適用したとしてもモアレ縞の発生を防止することは非常に困難であり、周期構造に対する角度の自由度は有していない。
【００２０】
本発明は、上述したような問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、照明装置を反射型液晶表示素子のフロントライトとして適用した場合に、モアレ縞の発生を防止して表示品位を向上させることができるとともに、低消費電力で携帯性に優れた液晶表示装置及びそれを用いた電子機器を実現することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の液晶表示装置によれば、照明部はカラーフィルタと反射型液晶表示素子との前面に配置されると共に、光源は反射型液晶表示素子の表示部における周辺エッジ部のうち、カラーフィルタの繰り返しピッチの長い方向に対応するエッジ部の前面に配置されていることにより、光源から出射した光が、カラーフィルターの色（例えば赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの各色画素）のピッチの長い方向に沿って進行することになるため、各色のピッチの短い方向に配置させた場合と比べて光の干渉周期を長くすることができ、これによりモアレ縞の濃度を薄くすることができる。
【００２２】
この点に関し、液晶表示素子に周期的に配列された代表的な画素ピッチ構造としては、例えば、図１１または図１２に示すように、ストライプ配列またはデルタ配列が取られている。図１１に示すようなストライプ配列の場合には、正方形を縦に３分割した領域が１画素分となっており、横方向にはＰ毎に、縦方向には３Ｐ毎に色画素が繰り返して配置されている。また、図１２に示すようなデルタ配列の場合には、長方形状の色画素が横方向にはＰ毎に、縦方向には２Ｐ毎に繰り返されて配置されている。
【００２３】
上記いずれの配列の場合も、画面横方向にＲ、Ｇ、Ｂの各色画素が周期的に形成され、その画面縦方向では、各Ｒ、Ｇ、Ｂの色画素に対して約２倍から３倍の周期構造が形成される。このことから、本発明のように光源を表示画面の画素構造の周期が長い方向に沿って配置することにより、導光体から出射した光の像と各色画素の周期構造とが互いに干渉することで発生するモアレ縞の濃度を薄くすることができ、液晶表示装置としての表示品位を向上させることができる。
【００２４】
本発明の請求項２に記載の液晶表示装置によれば、光源が反射型液晶表示素子における表示部の上方のエッジ部に配置されていることにより、導光体からの出射光を有効に観察者へ導くことができる。
【００２５】
この点に関し、導光体は光源から入射した光を導光体の出射面と対向する面とで全反射させ、全反射光の一部を導光体の出射面で屈折（全反射条件を崩す）させることで出射光を取り出して反射型液晶表示素子を照明している。このときの出射光は、図１３に示すように、光の進行方向側で法線方向に対し角度θ１の方向に出射光のピークを有する照明光となっている。また、通常、携帯情報電子機器等に用いられる液晶表示装置の表示画面は、図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示すように、観察者の視線方向に対して後方に傾けたり、表示画面自体を机上に置いて観察者が表示画面下方から観察する場合が多く、本発明のように反射型液晶表示素子における表示画面に対して光源を上方に配置することで、導光体からの出射光が反射型液晶表示素子で反射する際にその正反射方向が観測者側になるような構成としていることにより、角度θ１の方向を有する導光体からの出射光を観察者側に有効に導くことができる。
【００２６】
本発明の請求項３に記載の液晶表示装置によれば、光源が反射型液晶表示素子における端子取り出し側のエッジ部に配置されていることにより、液晶表示装置として電子機器などに組み入れた場合に利便性が向上する。すなわち、一般に携帯情報端末などに用いられる表示部については、その携帯性を向上させるために狭額縁化が要求されており、その場合の表示部である液晶表示装置は、その端子取り出し側に駆動回路の配線などを引き回している構成をとっていることから、光源を反射型液晶表示素子における端子取り出し側のエッジ部の前面に配置することにより、その駆動回路の配線スペースなどを有効に活用することが可能となり、液晶表示装置の狭額縁化、電子機器としての携帯性を向上させることが可能となる。
【００２７】
本発明の請求項４に記載の液晶表示装置によれば、光源が配置される導光体の入射面の厚さをｔ１とし、導光体の光入射面と対向する面の厚さをｔ２としたとき、ｔ１＞ｔ２の関係を満たすことにより、導光体からの出射光の角度θ１を該関係を満たさない場合（例えば、平板導光体など）に対して小さく（導光体出射面法線方向に近づける）することができるため、導光体を液晶表示素子の前面に配置した場合に光源からの光を効率良く被照射体へ導くことができる。
【００２８】
この点に関し、例えば導光体の厚さを変化させて表面に角度αの傾斜を持たせた場合には、その角度αと出射光の出射角度θ１との関係を図１５に示す。図１５からも分かるように、角度αの傾斜を持たせることにより出射光の出射角度を小さく（導光体面法線方向に近づける）することができ、被照射体である反射型液晶表示素子へ有効に効率よく照明光を導くことができる。
【００２９】
本発明の請求項５に記載の液晶表示装置によれば、導光体の出射面と対向する面に複数の伝搬部と反射部（プリズム部）とからなる周期構造を形成することにより、反射部の傾斜した部分において光源からの入射光を全反射させ、その出射光を出射面法線方向に近づけることができるため、出射光の輝度分布を均一化することができるとともに、導光体の出射面と対向する面での観察者側に出射する光（光漏れ）を低減することができ、光源からの光を効率良く被照射体である反射型液晶表示素子へ導くことができる。
【００３０】
本発明の請求項６に記載の液晶表示装置によれば、導光体の出射面と対向する面に形成された周期構造の繰り返しの垂直方向を反射型液晶表示素子に形成された画素パターンの繰り返し方向と一致しないように形成することにより、導光体に形成された周期構造とカラーフィルターとの間の分光現象を防止することができ、表示品位を向上させることができる。
【００３１】
すなわち、反射型液晶表示素子に形成された色画素（画素パターン）の配列方向と導光体に形成された周期構造の溝方向とが、互いに一致して配置された場合には、導光体の１つの周期構造（溝）に同色の画素あるいは同色の画素部分が多くなるように対応してしまうことから、導光体の周期構造と色画素の配列との干渉によるモアレ縞が分光した状態で観察されてしまい表示品位が低下するということを見出した。このことから、反射型液晶表示素子に形成された色画素の配列方向と導光体に形成された周期構造の溝方向とを一致しないように配列することで、１つの周期構造（溝）に対応して同色の画素あるいは同色の画素部分が偏って存在しにくくなり、導光体の周期構造を通して反射型液晶表示素子に形成された画素を観察しても分光を防止することができ、表示品位を向上させることができる。
【００３２】
本発明の請求項７に記載の液晶表示装置によれば、伝搬部と反射部とから構成される周期構造を反射型液晶表示素子に形成された画素の配列パターンに対して、１０°〜８０°の角度を有するように形成していることにより、導光体に形成された周期構造、反射型液晶表示素子の画素パターン、導光体に形成された周期構造、の順に干渉して発生するモアレ縞を防止することができる。
【００３３】
本発明の請求項８に記載の液晶表示装置によれば、反射型液晶表示素子の画素パターンの配列がデルタ配列の場合に、導光体の周期構造の繰り返しの垂直方向が反射型液晶表示素子の画素パターンの繰り返し方向の水平方向に対して、１０°〜２５°または、５５°〜８０°の角度を有するように形成していることにより、特にモアレ縞の発生を防止することができる。
【００３４】
本発明の請求項９に記載の液晶表示装置によれば、反射型液晶表示素子の画素パターンの配列がストライプ配列の場合に、導光体の周期構造の繰り返しの垂直方向が反射型液晶表示素子の画素パターンの繰り返し方向の水平方向に対して、１５°〜７５°の角度を有するように形成していることにより、特にモアレ縞の発生を防止することができる。
【００３５】
本発明の請求項１０に記載の液晶表示装置によれば、導光体の出射面に反射防止手段を配置していることにより、導光体裏面（被照射体）側で反射された反射光を４％以下にまで低減させることができ、光源が導光体の出射面と対向する面で全反射された光（光源像）と導光体の出射面の裏面（被照射体）側で反射された光（反射像）とが互いに干渉することで発生する明暗縞を抑制することができる。
【００３６】
本発明の請求項１１に記載の液晶表示装置によれば、光源の有効発光部の長さをＬ１とし、光源と面する導光体の辺の長さをＬ２としたとき、３０ｍｍ≧（Ｌ１−Ｌ２）≧０ｍｍの関係を満たすことにより、光源から発した光を導光体に有効に入射させることができるとともに、電子機器に組み入れた場合に利便性が向上する。
【００３７】
本発明の請求項１２に記載の液晶表示装置によれば、反射型液晶表示素子と面する導光体の辺の長さをＬ３とし、該反射型液晶表示素子の表示部の長さをＬ４としたとき、３０ｍｍ≧（Ｌ３−Ｌ４）≧０ｍｍの関係を満たすことにより、導光体から出射した光を表示画面に有効に照射することができるととに、電子機器に組み入れた場合に利便性が向上する。
【００３８】
本発明の請求項１３に記載の液晶表示装置によれば、光源と導光体との接合部に遮光手段を配置していることにより、光源から直接観察者側に漏れる光を遮光することができ、表示品位を向上させることができる。
【００３９】
本発明の請求項１４に記載の電子機器によれば、上述したような液晶表示装置を搭載することにより、低消費電力で携帯性に優れた電子機器を提供できるとともに、暗所における操作性を向上させることができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本発明の実施形態１について図１から図６を用いて説明する。実施形態１で用いた携帯情報電子機器１００を図１（ａ）に示す。携帯情報電子機器１００は、照明部を備えた表示部１０１と操作部１０２とから構成される。
【００４１】
図１（ｂ）を用いて照明部を備えた表示部１０１の詳細を説明する。本実施形態１では、照明部には後述する導光体１０４、光源である冷陰極管（以下ＣＣＦＴと記す）１０５、拡散反射シート１０６及び、導光体１０４とＣＣＦＴとの接合部に遮光体１０７を配置し、さらに、導光体１０４の出射面側に反射防止フィルム１０８を配置することで照明部を構成した。遮光体１０７は黒色樹脂により形成し、ＣＣＦＴのホルダーを兼ねた。
【００４２】
本実施形態１では、光源１０５と導光体１０４との接合部を黒色樹脂で覆うことで、観察者側に光源からの光が直接入射することを防止した。
【００４３】
なお、本実施形態１では、遮光体１０７を配置することで、光源からの光を遮光したが、電子情報機器の筐体１１０を遮光体として使用しても良い。この場合、部品点数を削減でき、低コスト化を図ることができる。
【００４４】
また、反射防止フィルム１０８には、基材にトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムを使用し、この上に反射防止層を形成したフィルムを用いた。
【００４５】
本実施形態１では、反射防止層として、ＴＡＣフィルム上に、第１層としてＭｇＦ２層、第２層としてＣｅＦ３層、第３層としてＴｉＯ２層、第４層としてＭｇＦ２層をそれぞれ形成した反射防止フィルムとなっている。
【００４６】
上記のＴＡＣフィルムは、屈折率ｎｔ＝１．５１で厚さ１００μｍであり、また、第１層のＭｇＦ２層は、屈折率ｎｍ＝１．３８で厚さ約１００ｎｍ、第２層のＣｅＦ３層は、屈折率ｎｃ＝２．３０で厚さ約１２０ｎｍ、第３層のＴｉＯ２層は、屈折率ｎｔｉ＝１．６３で厚さ約１２０ｎｍ、第４層のＭｇＦ２層は、屈折率ｎｍ＝１．３８で厚さ約１００ｎｍで形成した。これらの第１層から第４層はＴＡＣフィルム上に順次、真空蒸着法によって形成した。
【００４７】
なお、上記多層構造の反射防止フィルム１０８は波長５５０ｎｍの光に対して、第１層の位相差がλ／４、第２層の位相差がλ／２、第３層の位相差がλ／４、第４層の位相差がλ／４となる条件になるように各々設計した。このため、その反射防止フィルム１０８は、広帯域波長で反射防止フィルムとして作用する。
【００４８】
さらに反射防止フィルムはアクリル系の接着樹脂を使用し、導光体１０４の屈折率と整合を行い接着を行った。
【００４９】
このように、導光体の出射面の裏面に反射防止手段を配置することで、導光体の出射面と対向する面で生じる光源の全反射光の像と、導光体の出射面の裏面で生じる反射像が互いの干渉することで発生する明暗縞を抑制することができる。
【００５０】
なお、本実施形態１では、反射防止フィルム１０８と導光体１０４を接着することで、反射防止手段を配置したが、導光体に直接反射防止層を形成しても良い。但し、この場合、反射防止層を形成する温度等に制約を受けるが、導光体材料とフィルム材料の熱膨張係数の違いによる膨張、収縮等の発生を防止できる。
【００５１】
次に、光源が表示部の上方エッジ部に配置させた状態で照明部を反射型液晶表示素子１０９の前面に配置し、筐体１１０で覆うことで携帯情報電子機器の照明部並びに表示部を構成した。
【００５２】
次に、本実施形態１で用いた反射型液晶表示素子の構造を図２にて説明する。本実施形態１では、反射型液晶表示素子２００に、対角１１．３インチ（縦長さＬ１：１７２．２ｍｍ、横長さＬｙ：２２９．６ｍｍ）の液晶表示素子を用いた。反射型液晶表示素子２００は、対向ガラス基板２０１（ａ）と駆動回路などが配置されたＴＦＴ基板２０１（ｂ）からなり、その表示部２０３は反射型液晶表示素子の外形より小さくなる。
【００５３】
反射型液晶表示素子２００の構成は、図２（ｃ）に示すように偏光板２０２、対向ガラス基板２０１（ａ）とＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が形成されたＴＦＴガラス基板２０１（ｂ）との間にカラーフィルター２０７、液晶層２０４、反射電極２０５を挟持した構成となっている。また、ＴＦＴガラス基板２０１（ｂ）上には、液晶層２０４に接するように反射電極２０５が形成され、表面の複数の凹凸部により表示素子への入射光を拡散反射させている。
【００５４】
そして、この凹凸部の段差は、液晶層２０４のセル厚に影響を与えないような大きさで形成され、反射電極を液晶表示素子内部に形成することで、視差による画像の二重化を抑制できる。
【００５５】
一方、対向ガラス基板２０１（ａ）には、赤、緑、青の着色部を有するカラーフィルター２０７と対向透明電極２０６とが形成されている。このカラーフィルターは、図１１で示すストライプ配列であり、画面横方向のピッチは０．０９６ｍｍ、画面縦方向のピッチは０．２８８ｍｍで形成した。このため、表示部の上下方向の方が左右方向よりも長くなっており、画素ピッチが３Ｐとなる縦方向に対応する表示領域の上方のエッジ部に光源が配置される。
【００５６】
図３に本実施形態１で用いた反射電極（ＭＲＳ）２０５の反射特性と、標準散乱板（ＭｇＯ）の反射特性を示す。図３は反射電極の面法線に対して約３０°の方向から拡散光（照明光）を入射したときの受光角度と反射光の角度を示す。図３より、反射電極は標準散乱板と比較すると指向性を有し、拡散光（照明光）をその正反射方向以外のほぼ±３０°の範囲まで拡散でき、表示が観察できる視野角を広げることができる。
【００５７】
次に、本実施形態で用いた導光体部を図４を用いて説明する。本実施形態１では、導光体４０１に屈折率１．５２のアクリルを使用し、光源４０２には前述のＣＣＦＴを用いた。なお、このときのＣＣＦＴの有効発光長さＬ３＝２３０ｍｍとした。また、導光体４０１の外形寸法は横長さＬ４＝２２９．６ｍｍ、縦長さＬ２＝１８０ｍｍとし、その横長さＬ４よりＣＣＦＴの有効発光長さＬ３を大きくすることで、入射光が十分に導光体に入射されるように配置した。
【００５８】
なお、本発明で定義するＣＣＦＴの有効発光長さＬ３は、ＣＣＦＴにおける中央の輝度に対して、０．７倍の輝度まで確保できる領域を有効発光長さとしている。
【００５９】
また、導光体の縦長さＬ２は、前述の表示素子表示部の縦長さＬ１＝１７２．２ｍｍより長くすることで、導光体４０１から面状に発光する出射光４０５を有効に表示に利用できるようにした。
【００６０】
なお、光源４０２の横長さを導光体４０１の横長さより大きくすることや、導光体４０１の縦長さを表示部の縦長さより大きくすることは、光を効率良く表示部に導くことには有効であるが、電子機器全体の大型化を助長することになり、携帯性を考慮すると、３０ｍｍ以下が好ましい。
【００６１】
次に、導光体４０１の入射面の厚さｔ１＝２ｍｍとし、入射面に対向する端面の厚さｔ２＝１ｍｍとすることで断面形状が楔型の導光体を形成した。
【００６２】
また、導光体の出射面と対向する面には、伝搬部４０３（ａ）と反射部４０３（ｂ）を交互に形成した複数の溝部（プリズム部）４０３を形成した。そのピッチはＸ＝０．３８ｍｍ、Ｙ＝０．０２ｍｍとした。また、傾斜部４０３（ｂ）の角度αは約３５度で形成した。
【００６３】
このように導光体４０１を楔型形状に加工し、さらに、複数のプリズム部４０３を形成することで、導光体の出射面と対向する面への出射光（漏れ光）を低減できると共に、導光体端面に配置された光源４０２からの入射光４０６を面状の出射光４０５に変換し、表示素子を均一に照明することができる。
【００６４】
本実施形態１で用いた導光体４０１の漏れ光４０７及び出射光４０５の特性を図５に示す。図５では、導光体出射面からその法線方向に対し角度θ１を有して出射する光の輝度と、導光体出射面と対向する面からその法線方向に対して角度θ２を有して漏れる光の輝度を、その最大値を１とし規格化した。図５から、導光体から観察者側（導光体面法線０度方向）への漏れ光４０７はほとんど存在せず、導光体出射面では、θ１が０°から２０°方向に光を効率良く出射できるため、前述の反射型液晶表示素子に形成された反射電極との整合が良く、効率的に照明を行え表示のコントラストを低下することが無い。
【００６５】
また、表示に効率的に使用できず、図５に示すような観察者側へ到達しない角度θ２が４０°以上の漏れ光４０７は、光源４０２を上部に配置することで、情報電子機器の操作部１０２を照射するのに利用できる。
【００６６】
また、導光体４０１に形成されたプリズム部４０３は、反射型液晶表示素子に形成された画素と、その角度θ３が２０°の角度を成すように形成した。このように導光体４０１に形成されたプリズム部４０３の周期構造と表示素子に形成された画素の周期構造とに角度θ３を設けることで、導光体の周期構造と、画素パターン及び、再度導光体の周期構造が干渉し発生するモアレ縞の発生を防止できる。
【００６７】
なお、本実施形態では、角度θ３を左回りの角度としているが、これに限定されるわけではなく、互いの周期構造が傾斜していることが重要であり、右周りの角度をθ３としても良い。
【００６８】
また、モアレ縞を防止するため角度は、表示素子に形成された画素のピッチと導光体表面に形成されたプリズム部の各ピッチにより異なり、本実施形態１で用いた角度に限定されるわけでは無い。
【００６９】
図６にモアレ縞を防止するための表示素子の画素ピッチと導光体のプリズム部ピッチの角度関係を示す。図６から導光体のピッチによりモアレ縞の発生が防止できる角度範囲が変化する。また、パネルサイズが変わることで画素ピッチが変化したときも同様に導光体との角度範囲が変化する。そこで、導光体のピッチと画素ピッチの組み合わせを変えて検討した結果、角度θ３を１５°から°７５°に設定することで、モアレ縞を防止できることが判明した。
【００７０】
なお、反射型液晶表示素子に画素配列が図１２に示すデルタ配列を用いた場合について、例えば、２．０型（水平方向画素ピッチ０．１３９ｍｍ）や２．５型（水平画素ピッチ１６９ｍｍ）を用いた場合のモアレ縞が観察されない角度範囲の測定結果を図７に示す。図７より、デルタ配列の反射型液晶表示素子の前面に導光体を配置した場合、導光体に形成された周期構造と、反射型液晶表示素子の画素の繰り返し方向との成す角度が１０°以上２５°以下、または、５５°以上８０°以下であればモアレ縞を防止できることが判明した。
【００７１】
（実施形態２）
本発明の他の実施形態について図８から図１０を用いて説明する。液晶表示素子の基本的な構成は、本実施形態１と同様であるが、本実施形態２では、図８に示すように携帯情報電子機器７００の操作部７０１と照明部及び表示画面が一体化している点、後述する照明部に用いた導光体の形状及び、光源を表示部の下部に配置した点が異なる。本実施形態２では、操作部に電磁誘導方式のタッチパネルを用いたペン入力型の携帯情報電子機器を用いた。
【００７２】
図８（ｂ）を用いて照明部を備えた表示部７０１を説明する。光源７０５と導光体７０４の間に３Ｍ社製のＢＥＦフィルム７０３を配置した点が異なる。
【００７３】
次に、導光体及びフィルムの配置に関して、図９を用いて説明する。本実施形態２では、図９（ｃ）に示すように、ＢＥＦフィルム８０８にプリズム角度θｂが９０度、ピッチＰｂが５０μｍ、厚さ１５５μｍを用い、光源８０２には有効発光長さＬ３＝２２５ｍｍのＣＣＦＴを用い、ＢＥＦフィルム８０８に形成されたプリズム部と対向するように配置した。また、ＢＥＦフィルム８０８から導光体８０１までの距離ｇを２．３ｍｍとなるように配置した。このように配置することで、光源の有効発光長さＬ３を２２９．６ｍｍと引き延ばし、導光体８０１に入射した。
【００７４】
このように、ＢＥＦフィルムを配置することで、ＣＣＦＴの有功発光長さを短くした場合にも、その有効発光長さを大きくできるため、携帯性に優れた電子機器を提供できる。
【００７５】
なお、本実施形態２では、有効発光長さを伸ばす手段にＢＥＦフィルムを用いたが、これに限定される訳ではなく、他のフィルム等を用いても良い。
【００７６】
次に、導光体８０１の外形寸法は横長さＬ４＝２２９．６ｍｍ、縦長さＬ２＝１７５ｍｍとし、入射光が十分に導光体に入射されるように配置した。
【００７７】
また、導光体８０１の縦長さＬ２は、前述の表示素子の表示部の縦長さＬ１＝１７２．２ｍｍより長くすることで、導光体８０１から面状に発光する出射光８０５を有効に表示に利用できるようにした。
【００７８】
また、本実施形態２では、光源は表示画面のソース端子取り出し側に配置している。これは、一般に携帯情報電子機器の表示部は狭額縁化が進んでおり、表示画面のソース端子取り出し側に駆動回路の配線などを引き回している場合が多く、このため、光源などを配置するスペースはソース端子取り出し側に余裕があることが多いためである。
【００７９】
次に、導光体８０１は、その入射面の厚さｔ１＝２．５ｍｍとし、入射面に対向する端面の厚さｔ２＝０．７ｍｍとすることで楔型を形成した。
【００８０】
また、導光体の光出射面と対向する面に形成したプリズム部８０３は、その平坦部８０３（ａ）のピッチＸ＝０．１４ｍｍとし、傾斜部８０３（ｂ）のピッチＹ＝０．０２ｍｍで形成した。また、傾斜部８０３（ｂ）の角度αは約４０°で形成した。
【００８１】
また、本実施形態２では導光体８０１に形成したプリズム部８０３は輝度分布を均一にするため、傾斜部の角度を光源から遠ざかる方向に大きくなるように形成した。具体的には、１００ピッチを１ブロックとし、１ブロック毎に傾斜部の角度を１度ずつ大きくして形成した。このようにプリズム部８０３を形成することで、導光体端面に配置された光源８０２からの入射光を面状の出射光に変換した。
【００８２】
上記のように導光体８０１を楔型形状に加工し、さらに、複数のプリズム部８０３を形成することで、導光体の出射面と対向する面の漏れ光を低減できると共に表示素子を均一に照明することができる。
【００８３】
本実施形態２で用いた導光体８０１の漏れ光８０７及び出射光８０５の特性を図５と同様にして図１０に示す。図１０から分かるように、漏れ光８０７はθ２が４０°付近で生じるが、観察者にはほとんど影響を与えない。また、出射光はθ１が０°から１０°方向に効率良く出射できるため、前述の反射型液晶表示素子に形成された反射電極との整合が良く、効率的に表示部の照明を行え表示のコントラストを低下することが無い。
【００８４】
また、導光体８０１に形成されたプリズム部８０３は、反射型液晶表示素子に形成された画素とその角度θ３が４５°の角度を成すように形成した。このように導光体８０１に形成されたプリズム部８０３の周期構造と表示素子に形成された画素の周期構造に角度θ３を設けることで、互いの周期構造の干渉によるモアレ縞の発生を防止できる。
【００８５】
また、照明部の前方には、薄いフィルムなどからなる保護板を設置することで、照明部に傷がつくことを防止したり、汚れが付着することを防止することができる。さらに、保護板に表面反射防止膜を形成することで、周囲光で表示させた場合の表面反射を低減することができる。
【００８６】
以上の実施形態は、携帯型情報電子機器について説明したが、携帯型映像電子機器についても、同様の効果が得られる。
【００８７】
【発明の効果】
請求項１によれば、照明部を構成する周期構造を有する導光体が、カラーフィルターを備えた反射型液晶表示素子の前面に配置されると共に、光源は、表示部における周辺エッジ部のうち、カラーフィルタの繰り返しピッチの長い方向のエッジ部に配置されることにより、導光体に形成された周期構造とカラーフィルターとの間の分光現象を防止でき、表示品位を向上できる。
【００８８】
また、光源から出射した光は、カラーフィルターの各画素ピッチの長い方向に沿って進行するため、各色のピッチの短い方向に配置させた場合に比べて光の干渉周期を長くでき、モアレ縞の濃度を薄くできる。
【００８９】
請求項２によれば、表示画面に対して導光体からの出射光を有効に観察者へ導くことができる。
【００９０】
請求項３によれば、液晶表示素子の狭額縁化、電子機器としての携帯性を向上させることが可能となる。
【００９１】
請求項４によれば、導光体からの出射光の角度θ１を、導光体出射面法線方向に近づけることができるため、導光体を表示素子の前面に配置した場合、光源からの光を効率良く被照射体へ導くことができる。
【００９２】
請求項５によれば、周期構造の傾斜した部分で光源からの入射光を全反射させ、その出射光を出射面法線方向に近づけることができるため、出射光の輝度分布を均一化することができるとともに、導光体の出射面と対向する面での観察者側に出射する光（光漏れ）を低減することができ、光源からの光を効率良く被照射体である反射型液晶表示素子へ導くことができる。
【００９３】
請求項６によれば、導光体の出射面と対向する面に形成された周期構造の繰り返しの垂直方向を反射型液晶表示素子に形成された画素パターンの繰り返し方向と一致しないように形成することにより、導光体に形成された周期構造とカラーフィルターとの間の分光現象を防止することができ、表示品位を向上させることができる。
【００９４】
請求項７によれば、導光体に形成された周期構造と反射型液晶表示素子に形成された画素構造に対して、１０°から８０°の角度を有するように形成することにより、導光体に形成された周期構造、反射型液晶表示素子の画素パターン、再び導光体に形成された周期構造の順に干渉し発生するモアレ縞発生を防止することができる。
【００９５】
請求項８によれば、反射型液晶表示素子の画素構造がデルタ配列の場合に、導光体の周期構造の繰り返しの垂直方向が反射型液晶表示素子の画素構造の水平方向に対して１０°〜２５°または、５５°〜８０°の角度を有するように形成することでモアレ縞の発生を防止することができる。
【００９６】
請求項９によれば、反射型液晶表示素子の画素構造がストライプ配列の場合に、導光体の周期構造の繰り返しの垂直方向が反射型液晶表示素子の画素構造の水平方向に対して１５°〜７５°の角度を有するように形成することでモアレ縞の発生を防止することができる。
【００９７】
請求項１０によれば、導光体裏面（被照射体）側で反射された反射光を４％以下に低減でき、光源が導光体の出射面と対向する面で全反射された光（光源像）と導光体の出射面の裏面（被照射体）側で反射された光（反射像）が互いに干渉することで発生する明暗縞を抑制することができる。
【００９８】
請求項１１によれば、導光体に光を有効に入射できるともに、電子機器に組み入れた場合の利便性を損なうことが無くなる。
【００９９】
請求項１２によれば、表示画面を有効に照射できるとともに、電子機器に組み入れた場合の利便性を損なうことが無くなる。
【０１００】
請求項１３によれば、光源から直接観察者側に漏れる光の発生を抑制でき、表示品位を向上することができる。
【０１０１】
請求項１４によれば、低消費電力で携帯性に優れた電子機器を提供できるとともに、暗所における電子機器の操作性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の携帯情報電子機器の構成を示す。
【図２】本発明の実施形態１で用いた反射型液晶表示素子の構成を示す。
【図３】本発明の実施形態１で用いた反射電極の反射特性を示す。
【図４】本発明の実施形態１で用いた導光体の構成を示す。
【図５】本発明の実施形態１で用いた導光体の漏れ光と出射光の角度特性を示す。
【図６】本発明の実施形態１で用いた導光体のピッチとモアレ縞の角度関係を示す。
【図７】本発明の実施形態１で用いたデルタ配列でのモアレ縞防止角度を示す。
【図８】本発明の実施形態２の携帯情報電子機器の構成を示す。
【図９】本発明の実施形態２で用いた導光体の構成を示す。
【図１０】本発明の実施形態２で用いた導光体の漏れ光と出射光の角度特性を示す。
【図１１】液晶表示装置におけるストライプ配列の画素パターンを表す図である。
【図１２】液晶表示装置におけるデルタ配列の画素パターンを表す図である。
【図１３】フロントライトにおける導光体からの出射光の光路を表す図である。
【図１４】携帯情報電子機器における表示画面と観察者との位置関係を表す図である。
【図１５】フロントライトにおける導光体の傾斜角と出射光の関係を表す図である。
【図１６】フロントライトを配置した反射型液晶表示装置のモアレ縞発生のメカニズムを説明するために用いた図である
【符号の説明】
１００    ７００    携帯情報電子機器
１０４    ４０１    ７０４    ８０１    導光体
１０５    冷陰極管
１０９    ２００    反射型液晶表示素子
２０４    液晶層
２０５    反射電極
４０２    ７０５    ８０２    光源
４０３    ８０３    溝部（プリズム部）
４０５    ８０５    出射光
４０６    入射光
４０７    ８０７    漏れ光
【図１】
0003559460.tif 000002
【図２】
0003559460.tif 000003
【図３】
0003559460.tif 000004
【図４】
0003559460.tif 000005
【図５】
0003559460.tif 000006
【図６】
0003559460.tif 000007
【図７】
0003559460.tif 000008
【図８】
0003559460.tif 000009
【図９】
0003559460.tif 000010
【図１０】
0003559460.tif 000011
【図１１】
0003559460.tif 000012
【図１２】
0003559460.tif 000013
【図１３】
0003559460.tif 000014
【図１４】
0003559460.tif 000015
【図１５】
0003559460.tif 000016
【図１６】
0003559460.tif 000017