(57)【要約】【課題】薄型軽量化が容易な表示品位に優れる反射・透過両用型の液晶表示装置の開発。【解決手段】少なくとも液晶セルを有する透過型の液晶表示パネル（Ｌ）における１又は２以上の側面に点灯／消灯切替え式の照明装置（９１）を有し、かつ前記液晶表示パネルの視認背面側に最寄り液晶セル基板（４１）との屈折率差が０．２以内の粘着層（１２）を介して接着された最寄り液晶セル基板との屈折率差が０．１５以内の光路変換シート（１１）を有すると共に、その光路変換シートの背面側に反射層（８１）を有してなり、前記の光路変換シートがシート面に対する傾斜角が３０〜４８度で照明装置と対面して照明装置からの入射光を液晶表示パネルの視認側に反射する光路変換斜面（Ａ１）と、シート面に対する傾斜角が１０度以下でシート面に対する投影面積が前記光路変換斜面のそれの１０倍以上の平坦面（Ａ３）を有する反射・透過両用型液晶表示装置。【選択図】      図１
2008225490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも液晶セルを有する透過型の液晶表示パネルにおける１又は２以上の側面に点灯／消灯切替え式の照明装置を有し、かつ前記液晶表示パネルの視認背面側に最寄り液晶セル基板との屈折率差が０．２以内の粘着層を介して接着された最寄り液晶セル基板との屈折率差が０．１５以内の光路変換シートを有すると共に、その光路変換シートの背面側に反射層を有してなり、前記の光路変換シートがシート面に対する傾斜角が３０〜４８度で照明装置と対面して照明装置からの入射光を液晶表示パネルの視認側に反射する光路変換斜面と、シート面に対する傾斜角が１０度以下でシート面に対する投影面積が前記光路変換斜面のそれの１０倍以上の平坦面を有することを特徴とする反射・透過両用型液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１において、液晶表示パネルが液晶セルの片側又は両側に偏光板を有する反射・透過両用型液晶表示装置。
【請求項３】
請求項２において、液晶表示パネルが液晶セルと偏光板の間に１層又は２層以上の位相差板を有する反射・透過両用型液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１〜３において、液晶セルのセル基板が光学的に等方性の材料からなる反射・透過両用型液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１〜４において、稜線の傾斜角が照明装置を配置した側面に対して３０度以内の光路変換斜面を有する光路変換シートがその斜面形成面を視認背面側にして配置された反射・透過両用型液晶表示装置。
【請求項６】
請求項１〜５において、粘着層及び光路変換シートと最寄り液晶セル基板の屈折率差が０．１０以内である反射・透過両用型液晶表示装置。
【請求項７】
請求項１〜６において、光路変換シートがシート面に対する傾斜角３５〜４６度の光路変換斜面を具備するプリズム状凹凸の繰返し構造を有する反射・透過両用型液晶表示装置。
【請求項８】
請求項７において、光路変換シートのプリズム状凹凸が断面略三角形の凹部からなる反射・透過両用型液晶表示装置。
【請求項９】
請求項７又は８において、プリズム状凹部が照明装置を配置した液晶表示パネルの側面に平行な又は傾斜した稜線方向でシートの一端から他端にわたる連続溝からなる反射・透過両用型液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項７又は８において、プリズム状凹部が不連続溝からなり、その溝の長さが深さの５倍以上でその長さ方向が照明装置を配置した液晶表示パネルの側面と略平行な反射・透過両用型液晶表示装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０において、反射層による反射光を拡散させて液晶セルに入射させるようにした反射・透過両用型液晶表示装置。
【請求項１２】
請求項１１において、少なくとも反射層、光路変換シート又はそれを液晶表示パネルに接着する粘着層が光拡散性を示す反射・透過両用型液晶表示装置。
【請求項１３】
請求項１２において、光拡散型の反射層が微細凹凸粗面に高反射率の金属薄膜を有するもの、又は高反射率の金属薄膜における光路変換シート側に光拡散層を有するものである反射・透過両用型液晶表示装置。
【請求項１４】
請求項１２において、光路変換斜面の形成面側を粗面化した光路変換シート又は光拡散型の光路変換シートにおける光路変換斜面の形成面に高反射率の金属薄膜からなる反射層が設けられた、あるいは光路変換斜面の形成面に高反射率の金属薄膜からなる反射層を設けた光路変換シートを光拡散型の粘着層を介して接着した反射・透過両用型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄型軽量化が容易な表示品位に優れる反射・透過両用型液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外光による反射モードに加え、内蔵の照明装置を介した透過モードにても視認できるようにした反射・透過両用型の液晶表示装置としては、透過型の液晶表示パネルの視認背面側に半透過型反射板を介して直下型やサイドライト型導光板によるバックライトを設けたものが知られていた。半透過型反射板の配置は、反射モードによる視認の可能化を目的とし、それなしでは外光による反射モードでの視認が暗くて反射型の液晶表示装置として実質的に機能しにくい。
【０００３】
しかしながら、携帯電話や携帯パソコン等の小型軽量化などを目的に液晶表示装置の更なる薄型軽量化が求められる中、従来のバックライト式の反射・透過両用型液晶表示装置ではその薄型軽量化が困難な問題点があった。ちなみに直下型のバックライトでは照明装置と共に配置する光拡散板や反射板とで通例４mm以上の厚さとなり、サイドライト型導光板でも光伝送の必要上１mm以上の板厚となりそれに光拡散板や反射板やプリズムシートなどを配置した場合には通例３mm以上の厚さとなる上に、それに少なくとも半透過型反射板を付加することで更に嵩高高重量化することとなる。また半透過型反射板の配置で透過モードでの視認が暗くなり、また反射モードにてもその明るさが高反射率の反射層による反射専用のものに及びにくい問題点もあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、薄型軽量化が容易な表示品位に優れる反射・透過両用型の液晶表示装置の開発を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、少なくとも液晶セルを有する透過型の液晶表示パネルにおける１又は２以上の側面に点灯／消灯切替え式の照明装置を有し、かつ前記液晶表示パネルの視認背面側に最寄り液晶セル基板との屈折率差が０．２以内の粘着層を介して接着された最寄り液晶セル基板との屈折率差が０．１５以内の光路変換シートを有すると共に、その光路変換シートの背面側に反射層を有してなり、前記の光路変換シートがシート面に対する傾斜角が３０〜４８度で照明装置と対面して照明装置からの入射光を液晶表示パネルの視認側に反射する光路変換斜面と、シート面に対する傾斜角が１０度以下でシート面に対する投影面積が前記光路変換斜面のそれの１０倍以上の平坦面を有することを特徴とする反射・透過両用型液晶表示装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、液晶セル基板を利用してパネル側面に配置した照明装置からの入射光を後方に能率よく伝送しつつ、背面に配置の光路変換シートを介しその伝送光を液晶表示パネルの視認側に効率よく光路変換して透過モードでの液晶表示に利用でき、また外光についても光路変換シートの平坦面と反射層を介して効率よく透過反射できて反射モードでの液晶表示に利用でき、前記した照明装置の側面配置と薄さに優れる光路変換シートと反射層にてバックライト（透過モード）機構と反射モード機構を形成できて薄さと軽量性に優れ、明るくて表示品位に優れる反射・透過両用型の液晶表示装置を形成することができる。
【０００７】
前記の効果は主に斜面反射式の光路変換シートを用いたことによる。すなわち斜面を介して側面からの入射光ないしその伝送光を反射させることで指向性よく光路変換できて透過モードでの良視認が達成されると共に、平坦面を介して外光を透過させることで充分な外光を確保でき反射モードでの良視認も達成される。粗面を介した散乱反射方式では前記効果の達成は困難である。ちなみに特開平５−１５８０３３号公報では液晶表示パネルの側面より照明光を入射させて視認側セル基板で全反射させその反射光を粗面型の反射板で散乱させて表示に利用する反射型液晶表示装置を教示する。
【０００８】
しかし前記の場合、表示に利用できる光は、散乱で全反射条件から外れてパネルより出射する光であり、一般に散乱光は正反射方向をピークとする正規分布を示すことから（第２０回液晶討論会講演予稿集３  Ｇ５１０、東北大学；内田等）、前記の表示光は、正面（垂直）方向より大きく傾斜した光で表示に有効利用しにくく正面方向では暗い表示となる。さりとて粗面型反射板による散乱を強くすると反射モードでの正面方向の光量を低減させて、やはり表示に不利となる（SID  96  DIGEST  P149-152）。従ってかかる粗面散乱反射方式では透過と反射の両モードに要求される散乱強さが背反関係にあるため両者に有利な散乱強さとすることが困難である。
【０００９】
一方、本発明による斜面反射式の光路変換シートでは、ピークを示す正反射方向の光の利用を主体とし、その反射光の光路を制御するものであることから表示に有利な指向性、就中、正面方向の指向性を容易にもたせることができて明るい透過モードを達成することができる。また反射モードにても光路変換シートの当該斜面以外の平坦部分を利用して外光の効率的な入射と反射透過を確保でき、反射と透過の両モードに有利な状態に容易にバランスさせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明による反射・透過両用型の液晶表示装置は、少なくとも液晶セルを有する透過型の液晶表示パネルにおける１又は２以上の側面に点灯／消灯切替え式の照明装置を有し、かつ前記液晶表示パネルの視認背面側に最寄り液晶セル基板との屈折率差が０．２以内の粘着層を介して接着された最寄り液晶セル基板との屈折率差が０．１５以内の光路変換シートを有すると共に、その光路変換シートの背面側に反射層を有してなり、前記の光路変換シートがシート面に対する傾斜角が３０〜４８度で照明装置と対面して照明装置からの入射光を液晶表示パネルの視認側に反射する光路変換斜面と、シート面に対する傾斜角が１０度以下でシート面に対する投影面積が前記光路変換斜面のそれの１０倍以上の平坦面を有するものからなる。その例を図１〜３に示した。Ｌが液晶表示パネル、１１が光路変換シートで、Ａ１が光路変換斜面、Ａ２ないしＡ３が平坦面、８１が反射層、９１、９３が照明装置である。
【００１１】
液晶表示パネルＬとしては、少なくとも液晶セルを有する適宜な透過型のもの、すなわち図１〜３の例の如くセル基板４１、４２の間にシール材７１を介し液晶７０を封入してなる液晶セルを少なくとも有して、光路変換シート１１の配置側よりの入射光を液晶等による制御を介し表示光として他方側より出射するものを用いることができ、その種類について特に限定はない。
【００１２】
ちなみに前記液晶セルの具体例としては、液晶の配向形態に基づいてＴＮ液晶セルやＳＴＮ液晶セル、垂直配向セルやＨＡＮセル、ＯＣＢ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ものなどがあげられ、液晶の駆動方式も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ものであってよい。その液晶の駆動は通例、図１〜３に例示した如く一対のセル基板４１、４２の内側に設けた透明電極５１、５２を介して行われる。
【００１３】
セル基板については、ガラスや樹脂などから適宜な透明基板を用いることができ、就中、表示品位等の点より光学的に等方性の材料からなるものが好ましい。また輝度や表示品位の向上等の点より青ガラス板に対する無アルカリガラス板の如く無色透明性に優れるものが好ましく、さらに軽量性等の点よりは樹脂基板が好ましい。セル基板の厚さについては、特に限定はなく液晶の封入強度などに応じて適宜に決定しうる。一般には光伝送効率と薄型軽量性のバランスなどの点より１０μm〜５mm、就中５０μm〜２mm、特に１００μm〜１mmの厚さとされる。
【００１４】
液晶セルの形成に際しては必要に応じ、液晶を配向させるためのラビング処理膜等からなる配向膜やカラー表示のためのカラーフィルタなどの適宜な機能層の１層又は２層以上を設けることができる。なお図例の如く、配向膜６１、６２は通常、透明電極５１、５２の上に形成され、また図外のカラーフィルタは通常、セル基板４１、４２の一方における基板と透明電極の間に設けられる。
【００１５】
液晶表示パネルは、図１〜３の例の如く液晶セルに偏光板２１、２２や位相差板３１、３２、光拡散層１３等の適宜な光学層の１層又は２層以上を付加したものであってもよい。偏光板は直線偏光を利用した表示の達成を目的とし、位相差板は液晶の複屈折性による位相差の補償等による表示品位の向上などを目的とする。また光拡散層は、表示光の拡散による表示範囲の拡大や光路変換シートの斜面を介した輝線状発光の平準化による輝度の均一化、液晶表示パネル内の伝送光の拡散による光路変換シートへの入射光量の増大などを目的とする。
【００１６】
前記の偏光板としては、適宜なものを用いることができ特に限定はない。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、例えばポリビニルアルコール系フィルムや部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルムの如き親水性高分子フィルムにヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて延伸したものからなる吸収型偏光フィルムやその片側又は両側に透明保護層を設けたものなどの如く偏光度の高いものが好ましく用いうる。
【００１７】
前記透明保護層の形成には、透明性や機械的強度、熱安定性や水分遮蔽性などに優れるものが好ましく用いられ、その例としてはアセテート系樹脂やポリエステル系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂やポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂やポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂やアクリル系樹脂、ポリエーテル系樹脂やポリ塩化ビニル、スチレン系樹脂やノルボルネン系樹脂、フッ素系樹脂の如きポリマー、あるいはアクリル系やウレタン系、アクリルウレタン系やエポキシ系、シリコーン系等の熱硬化型ないし紫外線硬化型の樹脂などがあげられる。透明保護層は、フィルムとしたものの接着方式やポリマー液等の塗布方式などにより付与することができる。
【００１８】
用いる偏光板、特に視認側の偏光板は、外光の表面反射による視認阻害の防止を目的にノングレア処理や反射防止処理を施したものであってもよい。ノングレア処理は、サンドブラスト方式やエンボス加工方式等の粗面化方式、シリカ等の透明粒子の配合方式などの種々の方式で表面を微細凹凸構造化することにより施すことができ、反射防止処理は、干渉性の蒸着膜を形成する方式などにて施すことができる。またノングレア処理や反射防止処理は、前記の表面微細凹凸構造や干渉膜を付与したフィルムの接着方式などにても施すことができる。なお偏光板は、図例の如く液晶セルの両側に設けることもできるし、液晶セルの片側にのみ設けることもできる。
【００１９】
一方、位相差板としても例えば前記の透明保護層で例示したものなどの適宜なポリマーからなるフィルムを一軸や二軸等の適宜な方式で延伸処理してなる複屈折性フィルム、ネマチック系やディスコティック系等の適宜な液晶ポリマーの配向フィルムやその配向層を透明基材で支持したものなどの適宜なものを用いることができ、熱収縮性フィルムの加熱収縮力の作用下に厚さ方向の屈折率を制御したものなどであってもよい。図例の如く補償用の位相差板３１、３２は通例、視認側又は／及び背面側の偏光板２１、２２と液晶セルの間に必要に応じて配置され、その位相差板には波長域などに応じて適宜なものを用いうる。位相差板は、位相差等の光学特性の制御を目的に２層以上を重畳して用いることもできる。
【００２０】
また光拡散層についても前記のノングレア層に準じた表面微細凹凸構造を有する塗工層や拡散シートなどによる適宜な方式にて設けることができる。図例の光拡散層１３は、透明粒子配合の粘着層にて形成されており、偏光板２２と位相差板３２の接着を兼ねる層として形成されて薄型化が図られている。その粘着層の形成には、ゴム系やアクリル系、ビニルアルキルエーテル系やシリコーン系、ポリエステル系やポリウレタン系、ポリエーテル系やポリアミド系、スチレン系などの適宜なポリマーをベースポリマーとする粘着剤などを用いうる。
【００２１】
就中アクリル酸ないしメタクリル酸のアルキルエステルを主体とするポリマーをベースポリマーとするアクリル系粘着剤の如く透明性や耐候性や耐熱性などに優れるものが好ましく用いられる。また粘着層に配合する透明粒子としては、例えば平均粒径が０．５〜２０μmのシリカやアルミナ、チタニアやジルコニア、酸化錫や酸化インジウム、酸化カドミウムや酸化アンチモン等からなる導電性のこともある無機系粒子、架橋又は未架橋のポリマー等からなる有機系粒子などの適宜なものを１種又は２種用いることができる。
【００２２】
液晶表示パネルの側面に配置する照明装置は、反射・透過両用型液晶表示装置における透過（点灯）モードでの照明光として利用する光を液晶表示パネルの側面から入射させることを目的とする。これによりパネル背面に配置する光路変換シートとの組合せにて液晶表示装置の薄型軽量化を図ることができる。照明装置としては適宜なものを用いることができ、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、あるいは点光源と線状導光板を組合せて点光源からの入射光を線状導光板を介し線状光源に変換するようにした照明装置などが好ましく用いうる。
【００２３】
図１〜３に例示した如く照明装置９１、９３は、液晶表示パネルＬにおける１又は２以上の側面に配置することができる。照明装置を２以上の側面に配置する場合、その複数の側面は図３の例の如く対向する側面の組合せであってもよいし、縦横に交差する側面の組合せであってもよく、それらを併用した３側面以上の組合せであってもよい。
【００２４】
照明装置は、その点灯による透過モードでの視認を可能とするものであり、外光による反射モードにて視認するときには点灯の必要がないので、その点灯／消灯を切替えうるものとされる。その切替え方式には任意な方式を採ることができ、従来方式のいずれも採ることができる。なお照明装置は、発光色を切替えうる異色発光式のものであってもよく、また異種の照明装置を介して異色発光させうるものとすることもできる。
【００２５】
図例の如く照明装置９１、９３に対しては、必要に応じ発散光を液晶表示パネルＬの側面に導くためにそれを包囲するリフレクタ９２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。リフレクタとしては、高反射率の金属薄膜を付設した樹脂シートや白色シートや金属箔などの適宜な反射シートを用いうる。リフレクタは、その端部を液晶表示パネルのセル基板等の端部に接着する方式などにて照明装置の包囲を兼ねる固定手段として利用することもできる。
【００２６】
光路変換シートは、図１に矢印で示した如く液晶表示パネルＬの側面に配置した照明装置９１からの入射光ないしその伝送光αを光路変換斜面Ａ１を介し当該パネルの視認側に光路変換させて透過モードでの照明光（表示光）として利用すること、及び照明装置９１の消灯状態で液晶表示パネルＬの視認側より外光βを入射させそれを平坦面Ａ２ないしＡ３と反射層８１を介し透過反射させて反射モードでの照明光（表示光）として利用することを目的とし、液晶表示パネルの視認背面側に配置される。かかる目的より図１〜３の例の如く光路変換シート１１は、照明装置９１、９３からの入射光αを所定方向に反射して光路変換する斜面Ａ１と入射外光βを透過させる平坦面Ａ２ないしＡ３を有するものとされる。
【００２７】
光路変換シートは、上記した反射・透過特性の発揮、特に反射及び透過の両モードにおいて正面方向への指向性に優れる照明光を得ることを目的に、シート面に対する傾斜角が３０〜４８度で、照明装置を配置した側面すなわち入射側面と対面する光路変換斜面Ａ１と、シート面に対する傾斜角が１０度以下でシート面に対する投影面積が前記光路変換斜面のそれの１０倍以上の平坦面Ａ２ないしＡ３を具備する光路変換手段Ａを有する光路変換シートとして形成される。特に前記の反射・透過特性の点よりは、プリズム状凸凹からなる光路変換斜面Ａ１を具備する光路変換手段Ａを有する光路変換シートが好ましい。
【００２８】
前記した光路変換斜面と平坦面ないしプリズム状凸凹を有する光路変換手段の例を図４（ａ）〜（ｇ）に示した。その（ａ）〜（ｅ）では光路変換手段Ａが断面略三角形のものからなり、（ｆ）、（ｇ）では断面略四角形のものからなる。また（ａ）では二等辺三角形による光路変換斜面Ａ１と平坦面Ａ３を有し、（ｂ）では光路変換斜面Ａ１とシート面に対する傾斜角が斜面Ａ１よりも大きい急斜面Ａ２からなる光路変換手段Ａと平坦面Ａ３を有するものからなる。（ｃ）では光路変換斜面Ａ１とシート面に対する傾斜角が小さい平坦面Ａ２とを単位とする光路変換手段Ａが隣接連続状態の繰返し構造としてシート片側の全面に形成されたものからなり、（ｄ）、（ｅ）では（ｂ）の平坦面Ａ３又は（ｃ）の平坦面Ａ２に反射層８１を有するものからなる。さらに（ｆ）では凸部（突起）からなる光路変換手段Ａを、（ｇ）では凹部（溝）からなる光路変換手段Ａを有するものからなる。
【００２９】
従って前記した例のように光路変換手段は、等辺面ないし同じ傾斜角の斜面からなる凸部又は凹部にても形成できるし、光路変換斜面と急斜面又は平坦面ないし傾斜角が相違する斜面からなる凸部又は凹部にても形成でき、その光路変換手段の形態は入射側面の数や位置にて適宜に決定することができる。耐擦傷性の向上による斜面機能の維持の点よりは、凸部よりも凹部からなる光路変換手段として形成されていることが斜面等が傷付きにくくて有利である。
【００３０】
上記した透過モードで正面方向に指向性よく光路変換する点より光路変換斜面Ａ１は、入射側面に対面する状態に設けられる。従って液晶表示パネルの２側面以上に照明装置を配置して２以上の入射側面を有する場合には、その数と位置に対応して光路変換斜面Ａ１を有する光路変換シートとしたものが用いられる。ちなみに図３の例の如く液晶表示パネルＬの対向する２側面に照明装置９１、９３を配置する場合には、図４（ａ）の如き断面略二等辺三角形からなる光路変換手段Ａによる２面の光路変換斜面Ａ１や、図４（ｆ）、（ｇ）の如き断面略台形からなる光路変換手段Ａによる２面の光路変換斜面Ａ１をその稜線が入射側面に沿う方向となる状態で有する光路変換シート１１が好ましく用いられる。
【００３１】
また液晶表示パネルの縦横で隣接する２側面に照明装置を配置する場合には、その側面に対応して稜線が縦横の両方向に沿う状態で光路変換斜面Ａ１を有する光路変換シートが好ましく用いられる。さらには対向及び縦横を含む３側面以上に照明装置を配置する場合には、前記の組合せからなる光路変換斜面Ａ１を有する光路変換シートが好ましく用いられる。
【００３２】
前記した光路変換斜面Ａ１は、照明装置を介した入射側面よりの入射光ないしその伝送光の内、その面Ａ１に入射する光を反射して光路変換し液晶表示パネルの視認側に供給する役割をする。その場合、光路変換斜面Ａ１のシート面に対する傾斜角を３０〜４８度とすることにより図１に折線矢印で例示した如く、側面入射光ないしその伝送光αをシート面に対し垂直性よく光路変換して正面への指向性に優れる照明光を効率よく得ることができる。その傾斜角が３０度未満では反射光の光路が正面方向より通例３０度以上と大きくずれて表示に有効利用しにくく透過モードでの正面方向の輝度に乏しくなり、４８度を超えると側面入射光ないしその伝送光を全反射させる条件から外れて光路変換斜面よりの漏れ光が多くなり側面入射光の光利用効率に乏しくなる。
【００３３】
正面への指向性に優れる光路変換や漏れ光の抑制等の点より光路変換斜面Ａ１の好ましい傾斜角は、液晶表示パネル内を伝送される光のスネルの法則による屈折に基づく全反射条件などを考慮して３５〜４６度、就中３８〜４５度、特に４０〜４４度である。ちなみにガラス板の一般的な全反射条件は４２度であり従ってその場合、側面入射光は±４２度の範囲に集約された状態で伝送されつつ、光路変換斜面に入射することとなる。
【００３４】
一方、外光の入射部分及びその入射光の反射層８１を介した反射光の透過部分として機能させて、照明装置を消灯した外光による反射モードでの表示を可能とすることを目的とする光路変換シート１１における上記したＡ２面やＡ３面等からなる平坦面は、入射した外光を可及的に正面方向に反射させる点よりシート面に対する傾斜角が１０度以下のものとされる。その反射光の正面指向性の点などより好ましい平坦面は、当該傾斜角が８度以下、就中５度以下、特に３度以下の平坦面Ａ２ないし当該傾斜角が略０度の平坦面Ａ３である。
【００３５】
前記の場合、特に図４（ｃ）、（ｅ）の如き光路変換斜面Ａ１と平坦面Ａ２による光路変換手段Ａの隣接繰返し構造からなるときには、その平坦面Ａ２のシート面に対する傾斜角の角度差を光路変換シートの全体で５度以内、就中４度以内、特に３度以内、さらに最寄りの平坦面間の傾斜角の差を１度以内、就中０．３度以内、特に０．１度以内とすることが好ましい。これは反射モードでの液晶表示装置の最適視認方向、就中、正面方向近傍での最適視認方向を平坦面Ａ２を介した反射で大きく変化させないこと、特に最寄りの平坦面間で大きく変化させないことを目的とする。
【００３６】
また平坦面は、外光の入射効率とその反射層を介した反射光の透過効率の向上による反射モードでの明るい表示の達成を目的に、そのシート面に対する投影面積が光路変換斜面Ａ１のそれの１０倍以上、就中１２倍以上、特に１５倍以上となるように形成される。従って図４（ｂ）、（ｄ）に例示の如く上記の平坦面として機能しない急斜面Ａ２を含む光路変換手段Ａの場合には、その急斜面の角度を３５度以上、就中５０度以上、特に６０度以上として平坦面Ａ３の幅を広くできる構造とすることが好ましい。なお上記した傾斜角の平坦面は、透過モードでの入射側面からの入射光を後方に反射し対向側面側に効率よく伝送して液晶表示全面で可及的に均一に発光させる点よりも有利である。
【００３７】
上記の光路変換斜面と平坦面を具備する光路変換手段Ａは通例、図５、６、７に例示した如く光路変換シートの薄型化を目的に繰返し構造として、その稜線が照明装置９１を配置した液晶表示パネルＬの入射側面に平行又は傾斜状態で沿うように形成される。その場合に光路変換手段Ａは、図５、６の如く光路制御シートの一端から他端にわたり連続して形成されていてもよいし、図７の如く断続的に不連続に形成されていてもよい。不連続に形成する場合、伝送光の入射効率や光路変換効率などの点よりその溝又は突起からなる凹凸の入射側面に沿う方向の長さを深さ又は高さの５倍以上とすることが好ましく、またパネル表示面の均一発光化の点より前記長さを５００μm以下、就中１０〜４８０μm、特に５０〜４５０μmとすることが好ましい。
【００３８】
光路変換手段Ａの断面形状やそれを介した光路変換斜面Ａ１の繰返しピッチについては特に限定はなく、光路変換斜面Ａ１が透過（点灯）モードでの輝度決定要因となることよりその透過モードや外光による反射モードでのパネル表示面の発光の均一性などに応じて適宜に決定でき、その分布密度にて光路変換光量を制御することができる。
【００３９】
従って斜面Ａ１、２の傾斜角等がシートの全面で一定な形状であってもよいし、吸収ロスや先の光路変換による伝送光の減衰に対処してパネル表示面の発光の均一化を図ることを目的に図８に例示の如く入射側面から遠離るほど光路変換手段Ａを大きくしてもよい。また図８に例示の如く一定ピッチの光路変換手段Ａとすることもできるし、図９に例示の如く入射側面から遠離るほど徐々にピッチを狭くして光路変換手段Ａの分布密度を多くしたものとすることもできる。さらにランダムピッチにてパネル表示面における発光の均一化を図ることもできる。なお図８、９で矢印方向が入射側面からの入射光の伝送方向である。
【００４０】
光路変換斜面Ａ１が液晶セルの画素とオーバーラップすると反射モードにおいて表示光の透過不足で不自然な表示となることがあり、それを防止する点などよりはそのオーバーラップ面積を可及的に小さくして平坦面Ａ２やＡ３を介した充分な光透過率を確保することが好ましい。かかる点より液晶セルの画素ピッチが一般に１００〜３００μmであることも考慮して光路変換斜面Ａ１は、そのシート面に対する投影幅に基づいて４０μm以下、就中３〜２０μm、特に５〜１５μmとなるように形成することが好ましい。かかる投影幅は、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回折による表示品位の低下を防止する点よりも好ましい。
【００４１】
一方、前記の点よりは光路変換斜面Ａ１の間隔の大きいことが好ましいが、他方で光路変換斜面は上記したように透過モードでの側面入射光の光路変換による実質的な照明光形成の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不自然な表示となる場合がありそれらを鑑みた場合、光路変換斜面Ａ１の繰返しピッチは、５mm以下、就中２０μm〜３mm、特に５０μm〜２mmとすることが好ましい。
【００４２】
また凹凸の繰返し構造からなる光路変換手段の場合、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、その繰返し構造のピッチ調節で行いうるが、上記したように繰返し構造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。本発明においては、画素に対して凹凸の繰返し構造を交差状態で配列しうるように凹凸の稜線を入射側面に対し傾斜する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、入射側面に対する傾斜角が大きすぎると光路変換斜面Ａ１を介した反射に偏向を生じて光路変換の方向に大きな偏りが発生し表示品位の低下原因となりやすいことから、その稜線の入射側面に対する傾斜角は、±３０度以内、就中±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稜線の傾斜方向を意味する。液晶セルの解像度が低くてモアレを生じない場合やモアレを無視しうる場合には、かかる稜線は入射側面に平行なほど好ましい。
【００４３】
光路変換シートは、照明装置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、上記の透明保護層等で例示したポリマーないし硬化型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光路変換シートが好ましい。また界面反射でパネル内部に閉じ込められて出射できない損失光量を抑制し側面入射光ないしその伝送光を光路変換シート、特にその光路変換斜面Ａ１に効率よく供給する点より最寄りの液晶セル基板との屈折率差が０．１５以内、就中０．１０以内、特に０．０５以内の材料で形成して界面反射を抑制した光路変換シートが好ましい。
【００４４】
光路変換シートは、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、例えば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。光路変換シートの厚さは、適宜に決定しうるが一般には薄型化などの点より３００μm以下、就中５〜２００μm、特に１０〜１００μmとされる。なお光路変換シートは、樹脂シートに同種又は異種の材料からなる光路変換手段を付加する方法などにても形成することができる。
【００４５】
光路変換シートは、界面反射の抑制による光路変換斜面Ａ１への伝送光の供給効率や外光の光路変換シートへの入射効率、ひいては側面入射光や外光の有効利用による輝度向上の点などより、図１〜３に例示の如く液晶表示パネルＬの視認背面側に最寄り液晶セル基板との屈折率差が０．２以内、就中０．１以内、特に０．０５以内の粘着層１２を介して接着配置される。その場合、光路変換シートは、伝送光や外光の利用効率などの点より図例の如く光路変換手段Ａを形成した面を外側（視認背面側）にして配置することが好ましい。前記の粘着層１２は、上記した視認側の粘着層１３に準じ光拡散型のものとすることもできる。
【００４６】
図１〜３の例の如く光路変換シート１１の外側、すなわち背面側には反射層８１が設けられる。かかる反射層は、上記したように液晶表示装置の反射モードでの視認の可能化を目的とするが、透過モードでの光路変換シートよりの漏れ光を反射反転させて再入射させることによる光利用効率の向上などにも有効である。反射層は、図３の例の如く光路変換シート１１の外側に単に重ね置いた状態にあってもよいし、図１、２の例の如く接着方式や蒸着方式などで光路変換シート１１に密着配置された状態にあってもよい。図例の如く光路変換シート１１の光路変換手段形成面に反射層８１を密着配置した場合には、反射効果の向上で漏れ光をほぼ完全に防止でき、視角特性や輝度をより向上させることができる。
【００４７】
従って反射層は、従来に準じた白色シートなどの適宜なものにて形成することができる。就中、例えばアルミニウムや銀、金や銅やクロム等の高反射率の金属ないしその合金の粉末をバインダ樹脂中に含有させた塗工層、前記の金属等や誘電体多層膜を真空蒸着方式やスパッタリング方式等の適宜な薄膜形成方式で付設してなる層、前記の塗工層や付設層をフィルム等からなる基材で支持した反射シート、金属箔などからなる高反射率の反射層が好ましい。
【００４８】
本発明においては、正面方向への指向性を向上させて反射モードや透過モード、特に反射モードでの視認特性を向上させる点より反射層による反射光を拡散させて液晶セルに入射させるようにすることが好ましい。かかる反射光の拡散は、例えば光路変換斜面の形成面に高反射率の金属薄膜からなる反射層を設けた光路変換シートを光拡散型の粘着層を介して接着したもの、又は光路変換斜面の形成面側を粗面化した光路変換シートや光拡散型の光路変換シートにおける光路変換斜面の形成面に高反射率の金属薄膜からなる反射層を設けたもの、あるいは図１の例の如く光拡散型の反射層８１としたものの如く、光路変換シートを液晶表示パネルに接着する粘着層を光拡散型のものとする方式、あるいは光路変換シートや反射層を光拡散型のものとする方式又はそれらの２種以上を併用する方式などの適宜な方式にて行うことができる。
【００４９】
前記において光拡散型反射層の形成は、例えばサンドブラストやマット処理等による表面の粗面化方式や、粒子添加方式などの適宜な方式で表面を微細凹凸構造としたフィルム基材等にその微細凹凸構造を反映させた反射層を設ける方式や反射層の光路変換シート側に気泡や粒子含有の光拡散層を設ける方式などの適宜な方式にて行うことができる。
【００５０】
表面の微細凹凸構造を反映させた微細凹凸構造の反射層の形成は、例えば真空蒸着方式やイオンプレーティング方式、スパッタリング方式等の蒸着方式やメッキ方式などの適宜な方式で金属をフィルム基材等の表面に付設する方法などにより行うことができ、その場合に当該フィルム基材として前記の如く光路変換シートを用いることもできる。透過モードでの散乱を抑制した反射・透過両モードで良好な視認性を得る点よりは、微細凹凸構造における反射面の平均傾斜角を１５度以下、就中４〜１２度、特に５〜１０度とすることが好ましい。なお微細凹凸構造による光拡散型反射層の場合には密着によるニュートンリングの発生を防止して視認性を向上させうる利点などもある。
【００５１】
本発明による液晶表示装置によれば、入射側面よりの入射光の殆どが液晶表示パネルにおける各層の厚さ比に基づいてその上下のセル基板を介し屈折の法則による反射を介して後方に伝送され、パネル表面よりの出射（漏れ）が防止されつつ、また屈折率を調節した光路変換シート１１や粘着層１２との界面での全反射を抑制しつつ光路変換シートの光路変換斜面Ａ１に入射した光が効率よく視認方向、特に正面方向に光路変換され、他の光は全反射にて後方に伝送されて後方における光路変換斜面Ａ１に入射し効率よく視認方向に光路変換され、透過モードにおいてパネル表示面の全面において明るさの均一性に優れる表示を達成することができる。また反射モードにおいても従来の反射専用の液晶表示装置に準じたパネル表示面の全面において明るさの均一性に優れる表示を達成することができる。従って照明装置からの光や外光を効率よく利用して明るくて見やすく表示品位に優れる反射・透過両用型の液晶表示装置を形成することができる。
【００５２】
なお本発明において上記した液晶表示装置を形成する光路変換シートや液晶セル、偏光板や位相差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い。そ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。また前記の光学素子ないし部品、特に視認側のそれには例えばサリチル酸エステル系化合物やベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物やシアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物等の紫外線吸収剤で処理する方式などにより紫外線吸収能をもたせることもできる。
【実施例】
【００５３】
実施例１
予め所定形状に加工した金型にアクリル系の紫外線硬化型樹脂（東亞合成社製、アロニックスＵＶ−３７０１）をスポイトにて滴下充填し、その上に厚さ８０μmのトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム（表面ケン化処理物）を静置しゴムローラで密着させて余分な樹脂と気泡を除去しメタルハライドランプにて紫外線を照射して硬化処理した後、金型から剥離し所定寸法に裁断して屈折率１．４８５のＴＡＣフィルムに屈折率１．５３３の光路変換手段層を有する光路変換シートを得、その光路変換手段を有しない面に屈折率１．４７の粘着層を付設した。
【００５４】
なお前記の光路変換シートは、幅４０mm、奥行３０mmであり、稜線が幅方向にわたり２３度の角度で傾斜するプリズム状凹部を２１０μmのピッチで連続して有し（図４ｃ）、その光路変換斜面Ａ１の傾斜角が４２．５〜４３度の範囲で、平坦面Ａ２の傾斜角が１．８〜３．５度の範囲で変化し、最寄り平坦面の傾斜角変化が０．１度以内にあり、光路変換斜面のシート面に対する投影幅が１０〜１６μm、平坦面／光路変換斜面のシート面に対する投影面積比が１２倍以上のものからなる。
【００５５】
次に市販のノーマリーホワイトの透過型ＴＮ型液晶パネルの側面に冷陰極管を配置して銀蒸着の反射シートからなるリフレクタにて包囲し、その両端部をパネルの上下面に接着して冷陰極管を固定した後その視認背面側の偏光板に樹脂微粒子含有の粘着層をＴＡＣフィルムに設けてなる光拡散フィルムを接着し、その上に前記の光路変換シートを光路変換斜面が冷陰極管と対面するように接着して、それを表面微細凹凸構造の銀蒸着膜からなる光拡散型反射シートの上に光路変換シートが視認背面側となるように配置して反射・透過両用型の液晶表示装置を得た。なお前記液晶パネルにおける光路変換シートに最寄りのセル基板の屈折率は、１．４８５であった。
【００５６】
実施例２
光路変換斜面Ａ１の傾斜角が約４２度で、急斜面Ａ２との頂角が７０度、平坦部（Ａ３）の面積が光路変換斜面と急斜面のシート面に対する投影合計面積の１０倍以上の光路変換手段（図４ｂ）を有する光路変換シートとしたほかは、それを用いて実施例１に準じ反射・透過両用型の液晶表示装置を得た。
【００５７】
実施例３
傾斜角が約４２度でシート面に対する投影幅が１０μmの光路変換斜面Ａ１と傾斜角が約５５度の急斜面Ａ２からなる長さ８０μmの光路変換手段（図４ｂ）をその長さ方向が入射側面に平行な状態で有し、かつその光路変換手段を奥行方向の入射側面より遠離るほど徐々に高密度に配置してなる光路変換シート（図７、図９）としたほかは、それを用いて実施例１に準じ反射・透過両用型の液晶表示装置を得た。なお平坦部（Ａ３）の面積は、光路変換斜面と急斜面のシート面に対する投影合計面積の１０倍以上である。
【００５８】
実施例４
傾斜角が約４２度でシート面に対する投影幅が１０μmの光路変換斜面Ａ１による二等辺三角形からなる長さ８０μmの光路変換手段（図４ａ）をその長さ方向が入射側面に平行な状態で有し、かつその光路変換手段を奥行方向の入射側面より中央部に向けて徐々に高密度となるようにランダムに配置してなる光路変換シート（図７）としそれを用いて対向する２側面に冷陰極管を配置したほかは、実施例１に準じ反射・透過両用型の液晶表示装置を得た。なお平坦部（Ａ３）の面積は、光路変換斜面と急斜面のシート面に対する投影合計面積の１０倍以上である。
【００５９】
実施例５
光路変換シートの平坦部（Ａ２）となる金型部分を他部分のマスク下にサンドブラスト加工して粗面化し、その粗面化部分に銀蒸着膜を直接設けて反射層を形成した光路変換シートを得（図４ｅ）、それを用いて光拡散型反射シートを省略したほかは実施例１に準じ反射・透過両用型の液晶表示装置を得た。
【００６０】
実施例６
光路変換シートの平坦部（Ａ３）となる金型部分を他部分のマスク下にサンドブラスト加工して粗面化し、その粗面化部分に銀蒸着膜を直接設けて反射層を形成した光路変換シートを得（図４ｄ）、それを用いて光拡散型反射シートを省略したほかは実施例２に準じ反射・透過両用型の液晶表示装置を得た。
【００６１】
実施例７
粘着層に屈折率１．５９のスチレン微粒子を配合して光拡散型とすると共に、光拡散型反射シートに代えて光路変換シートの光路変換手段を形成した面に銀蒸着膜を直接設けて反射層を形成したほかはそれを用いて実施例２に準じ、反射・透過両用型の液晶表示装置を得た。
【００６２】
比較例１
光路変換シートに変えて、サンドブラスト加工による散乱シートを用いたほかは実施例１に準じ反射・透過両用型の液晶表示装置を得た。なお散乱シートは、粗面を視認背面側として配置した。
【００６３】
比較例２
光路変換斜面の傾斜角が約２５度で、急斜面との頂角が７０度、平坦部（Ａ３）の面積が光路変換斜面と急斜面のシート面に対する投影合計面積の１０倍以上の光路変換手段（図４ｂ）を有する光路変換シートとしたほかは、それを用いて実施例１に準じ反射・透過両用型の液晶表示装置を得た。
【００６４】
比較例３
光路変換斜面Ａ１の傾斜角が約４２度でシート面に対する投影幅が１８〜２７μm、急斜面Ａ２との頂角が７０度、平坦部（Ａ３）の面積が光路変換斜面と急斜面のシート面に対する投影合計面積の５倍以下の光路変換手段（図４ｂ）を１１０μmのピッチで有する光路変換シートとしたほかは、それを用いて実施例１に準じ反射・透過両用型の液晶表示装置を得た。
【００６５】
比較例４
光拡散型反射シートに代えて、散乱シートの背面に銀蒸着膜を直接設けて反射層を形成したほかはそれを用いて比較例１に準じ、反射・透過両用型の液晶表示装置を得た。
【００６６】
比較例５
視認背面側にシボ状の粗面を有する厚さ１．２mmの導光板の側面に冷陰極管を配置して銀蒸着の反射シートからなるリフレクタにて包囲し、その両端部を導光板の上下面に接着してそれを表面微細凹凸構造の銀蒸着膜からなる光拡散型反射シートの上に配置し、その上に光拡散板を介して市販のノーマリーホワイトの反射・透過両用型のＴＮ型液晶パネルを配置して反射・透過両用型の液晶表示装置を得た。
【００６７】
評価試験
実施例、比較例で得た反射・透過両用型の液晶表示装置について、液晶セルに電圧を印加しない状態で冷陰極管を点灯させ透過モードによる装置中央部での正面輝度を輝度計（トプコン社製、ＢＭ７）にて調べた。またそれに準じ冷陰極管を消灯してリング状の照明装置を介し外光が３０度の角度で入射するようにセットして照明した場合の反射モードによる正面輝度も調べた。その結果を次表に示した。
【００６８】
正面輝度（ｃｄ／ｍ２）
反射モード    透過モード
実施例１        ４０９          ２２
実施例２        ４３２          ２３
実施例３        ４６２          ２１
実施例４        ３８２          ３８
実施例５        ４６７          ２５
実施例６        ５１２          ２４
実施例７        ４５７          ２６
比較例１        ４４８            ４
比較例２        ４２２            ９
比較例３        ３３０          ２９
比較例４        ５３１            ３
比較例５        ３８１          ３３
【００６９】
表より、実施例では透過モードにおいて比較例１、２、４に比べて優れた正面輝度が達成されていることがわかる。これは比較例１、２、４では透過モードにおいて光源とは反対の方向に光が出射されて正面方向の輝度に乏しく表示に寄与しにくい出射光であったことによる。特に比較例１、４ではどの方位においても出射光に乏しかった。また比較例３では光源近傍が強く光り、画面全体での明るさの均一性に劣ると共に反射モードで暗い表示であった。一方、実施例４では２灯式による輝度の向上が顕著で、比較例５のサイドライト型導光板以上の明るさが得られていることがわかる。なお比較例５のサイドライト型導光板による方式では、その導光板による厚さ増が顕著に現れて、薄型化が困難であった。
【００７０】
また液晶セルに電圧を印加した状態の透過モードでの視認にはいずれの場合も問題はなく、良好な表示品位であったが、比較例５の反射モードにおいて導光板を介した反射面による表示であるため表示が奥まって見えて見ずらいものであった。一方、実施例２で光拡散シートを除去した状態では、見やすさの点で光拡散シートがあるときよりも劣るが、透過モードの正面輝度の点では遜色はなかった。また反射モードでも光路変換手段による若干の筋が視認される以外に特に問題はなかった。以上より本発明にて導光板による嵩高化、高重量化を回避してシート方式による薄型軽量化を達成しつつ、表示品位の良好な反射・透過両用型の液晶表示装置を形成できることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】反射・透過両用型液晶表示装置例の説明断面図
【図２】他の反射・透過両用型液晶表示装置例の説明断面図
【図３】さらに他の反射・透過両用型液晶表示装置例の説明断面図
【図４】光路変換シートにおける光路変換手段の側面説明図
【図５】さらに他の反射・透過両用型液晶表示装置例の斜視説明図
【図６】さらに他の反射・透過両用型液晶表示装置例の斜視説明図
【図７】さらに他の反射・透過両用型液晶表示装置例の斜視説明図
【図８】光路変換シート例の側面説明図
【図９】他の光路変換シート例の側面説明図
【符号の説明】
【００７２】
１１：光路変換シート
Ａ：光路変換手段
Ａ１：光路変換斜面  Ａ２、３：平坦面
Ｌ：液晶表示パネル
１２、１３：粘着層
２１、２２：偏光板
３１、３２：位相差板
４１、４２：セル基板
７０：液晶層
８１：反射層
９１、９３：照明装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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