(57)【要約】【課題】光拡散層の代わりに、光制御手段を利用して、光拡散層を用いた場合の不具合を解消し、高コントラストの表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】光源（３０）と、電気光学変換素子（２３）を有する表示部（２０）と、光源から入射した光を前記表示部内に導光する複数の反射面（５０）を有する光制御手段（２４）とを有し、反射面は光学制御手段から視認側に出射する光をヘイズ率が５〜４０％であるように拡散させることを特徴とする表示装置（１０）。【選択図】図２
2008009308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置において、
光源と、
電気光学変換素子を有する表示部と、
前記光源から入射した光を前記表示部内に導光する複数の反射面を有する光制御手段とを有し、
前記反射面は、前記光学制御手段から視認側に出射する光を、ヘイズ率が５〜４０％であるように拡散させることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記光制御手段は、導光プリズムである、請求項１に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置、特に表示領域全体に渡って、高コントラストな表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
反射型液晶装置において、反射型液晶装置の側面側から光を入射するフロントライトを利用することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１は、上記のような反射型液晶装置の一例の概略を示す図である。
【０００４】
図１（ａ）に示す様に反射型液晶装置１は、第１の透明基板２、第２の透明基板３、第１及び第２の透明基板間に挟持された液晶４、液晶４を封入するためのシール部材８、第２の透明基板３の内側に配置された反射板５、第１の透明基板２上に配置されたプリズム７、プリズム７を第１の透明基板２と接着させるための接着光拡散層６、及びフロントライトとして機能する光源３０を有している。また、接着光拡散層６は、特に、フロントライトを利用せず、外光を利用して表示を行う場合に、視野角の拡大及び高コントラスト化のために設けられている。
【０００５】
光源３０から出射した光は、反射板５及びプリズム７との間を反射しながら反射型液晶装置１全体を照明することができるように構成されている。しかしながら、光源から入射した光は、接着光拡散層６において（例えば、図１（ａ）点Ｐ１及び点Ｐ２）、散乱され、散乱光が反射型液晶装置１から漏れ出てしまう。そのような光の散乱によって光が漏れ出てしまうことによって、反射型液晶装置１全体に光が行き渡らなくなり、光源から離れた領域等で光量が下がり、結果としてコントラストが低下してしまうという問題があった。
【０００６】
図１（ｂ）に示す様に反射型液晶装置１´は、図１（ａ）に示す反射型液晶装置１の変形例であって、第１の透明基板２、第２の透明基板３、第１及び第２の透明基板間に挟持された液晶４、液晶４を封入するためのシール部材８、第２の透明基板３の外側に配置された反射板５、反射板５を第２の透明基板と接着させるための接着光拡散層６、第１の透明基板２上に配置されたプリズム７、及びフロントライトとして機能する光源３０を有している。第１（ａ）と図１（ｂ）との差異は、図１（ｂ）においては、反射板５及び接着光拡散層６が第２の透明基板３の外側に設けられている点である。また、接着光拡散層６は、特に、フロントライトを利用せず、外光を利用して表示を行う場合に、視野角の拡大及び高コントラスト化のために設けられている。
【０００７】
光源３０から出射した光は、反射板５及びプリズム７との間を反射しながら反射型液晶装置１全体を照明することができるように構成されている。しかしながら、光源から入射した光は、接着光拡散層６において（例えば、図１（ｂ）点Ｐ３）、散乱され、散乱光が反射型液晶装置１´から漏れ出てしまう。そのような光の散乱によって光が漏れ出てしまうことによって、反射型液晶装置１全体に光が行き渡らなくなり、光源から離れた領域等で光量が下がり、結果としてコントラストが低下してしまうという問題があった。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１８９１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、鏡面反射特性を示す従来の反射型液晶表示装置では、フロントライトを利用しない場合に視野角の拡大及び高コントラスト化のために光拡散層を設けていたが、光拡散層は、フロントライトを利用する場合にコントラストを下げる要因となってしまうという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、高コントラストの表示装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、光拡散層の代わりに、光制御手段を利用して、光拡散層を用いた場合の不具合を解消した表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係る表示装置は、光源と、電気光学変換素子を有する表示部と、光源から入射した光を前記表示部内に導光する複数の反射面を有する光制御手段とを有し、反射面は光学制御手段から視認側に出射する光をヘイズ率が５〜４０％であるように拡散させることを特徴とする。なお、ヘイズ率の範囲は、光制御手段が、視認性を高め、且つ導光部材として機能しうるような最適な範囲を規定したものである。
【００１２】
さらに、光制御手段は、導光プリズムであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、側方から液晶パネルに入射した光は導光プリズムによって効率良く電気光学変換素子に導光され、また、導光プリズムから液晶パネルの視認側に出射する光が良好に拡散されるので、高コントラストの表示装置を提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下図面を参照して、本発明に係る表示装置について説明する。
【００１５】
図２及び図３は、本発明に係る表示装置１０の概略構成を示す図である。
【００１６】
図２は、フロントライトとしてＬＥＤ光源３０を利用した場合を示し、図３は、外光を利用した場合を示している。
【００１７】
図２に示す様に表示装置１０は、液晶パネル２０、ＬＥＤ光源３０及び液晶パネル２０の駆動用ＩＣ回路４０等を有している。また、液晶パネル２０は、第１の透明基板２１、第２の透明基板２２、第１及び第２の透明基板間に挟持された液晶２３、液晶２３を封入するためのシール部材２６、第１の透明基板２１の内側に配置された第１の透明電極２９、第１の透明基板２１上に配置された導光プリズム２４、導光プリズム２４の上に支持部材３１を介して配置された偏光板２７、第２の透明基板２２の内側に配置された第２の透明電極２８、及び第２の透明基板２２の外側に配置された反射板２５等を有している。
【００１８】
第１及び第２の透明電極２８及び２９は、第１及び第２の透明基板２１及び２２の内側にマトリックス状に配置され、第１及び第２の透明電極２８及び２９の交点が液晶パネル２０の表示画素に対応する。
【００１９】
液晶２３として、ＳＴＮ液晶を用いたが、他の液晶、例えば、ＰＮＬＣ（ポリマーネットワーク型の高分子拡散型液晶）、高分子分散型液晶、ネマティック液晶を用いたＯＣＢ（Optical Compensated Birefringence）、ＩＰＳ（In Plane Switching）、ＰＶＡ（Patterned Vertical Alignment）などの他のモード、スメクティック液晶を用いたＳＳＦＬＣ（Surface Stabilized Ferroelectric Crystal）、ＡＦＬＣ（Anit-FLC）などのモード、ＰＤＬＣ等を利用することも可能である。
【００２０】
導光プリズム２４は、複数の反射面を有しており、反射面によって、液晶パネル２０に側面から入射した光を、液晶パネル２０全体に行き渡らせる機能を有している。即ち、ＬＥＤ光源３０から液晶パネル２０に側面から入射した光は、導光プリズム２４及び反射板２５間で反射を繰り返しながら、表示パネル２０全体に広がっていく。しかしながら、導光プリズム２４自体は、光を散乱させる機能を有しない材質を利用しているため、ＬＥＤ光源３０から導光プリズム２４に入射した光は導光プリズム２４の複数の反射面の角度に応じて全反射される。したがって、従来の技術において説明した光拡散層のように、散乱光が表示装置１０の外部に漏れ、液晶パネル２０の光源３０から遠い側の光量が低下する等の問題を生じることがない。即ち、図２に示す様に、ＬＥＤ光源３０から近い側でも、遠い側においても、光量が低下することなく、明るく表示を行うことが可能となる。
【００２１】
図３に示すように、正面方向から入射された外光Ｂは、偏光板２７及び導光プリズム２４を介して液晶層へ入射する。導光プリズム２４は、複数の反射面を有しており、入射角度が大きくなる反射面では、屈折角が大きくなり光の進行方向が他の部分と異なる（すなわち、拡散と同様の効果が生じるように光の進行方向を変化させた）反射面をプリズムのピッチを細かくすることにより多数作成し、入射した光が多数の異なる方向に拡散し易くなるように構成されている。したがって、液晶パネル２０へ入射する外光Ｂは、多数の異なった方向へ拡散されるので、反射板２５で視認側に異なった角度で反射されて戻され、視野角の拡大等、視認性を高めることができる。なお、外光に限らず、正面方向からに限らず導光プリズム２４に侵入した光も、導光プリズム２４の反射面によって多数の方向へ拡散される。即ち、本発明に係る表示装置１０では、液晶パネル２０の視認側に出射する光を良好に拡散させて、高コントラストの表示装置を実現することができる。
【００２２】
このように、本発明に係る表示装置１０では、導光プリズムの反射面（プリズム）を細かくして、外光Ｂが多数の異なる方向に拡散し易くなるように構成されているため、従来の反射型液晶表示装置のように、光拡散層を利用する必要がない。したがって、本発明に係る表示装置１０では、フロントライトを利用する場合に、光拡散層が逆にフロントライトからの光を散乱させてコントラストが低下する等の問題を生じることがない。
【００２３】
導光プリズム２４が、導光部材として光源からの光を良好に液晶パネル２０全体に行き渡らせ、且つ光拡散部材として外光を拡散させる機能を良好に発揮することができようにするためには、視認側に出射する光のヘイズ値が５％以上且つ４０％以下となるようなピッチで導光プリズムの反射面が形成されていることが好ましい。視認側に出射する光のヘイズ値が５％未満となるような導光プリズムを利用すると、従来の装置（図１参照）における光拡散層が有していた特性と同程度の機能を有しなくなってしまい視認性が低下する。また、ヘイズ率の上限は、画面サイズ、液晶材料及び光源の輝度等によって異なるが、視認側に出射する光のヘイズ値が４０％より大きくなるような導光プリズムを利用すると、光を横方向に伝播する機能が低下し、画面全体を均一に照明することが少しずつ困難になってしまう。例えば、１インチ程度のＳＴＮ液晶パネルで一般的な発光強度のＬＥＤを利用した場合には、ヘイズ率が４０％より大きくなると、画面全体を均一に照明することが難しくなる。
【００２４】
図４は、導光プリズムのピッチとヘイズ率との関係の一例を示すグラフであり、図５は、導光プリズムの断面の一例を示す図である。
【００２５】
図５（ａ）は、前述した本実施形態に利用した導光プリズム２４の断面を示す図であり、反射面５０を有する三角形の微小プリズム５１のピッチｓ１が５０μｍ、角度θ１が１度、角度θ２が４６度に設定されている。図５（ｂ）は、本発明に利用可能な他の導光プリズム２４´を示しており、反射面５２を有する三角形の微小プリズム５３のピッチｓ２が２５μｍ、角度θ１が１度、角度θ２が４６度に設定されている。なお、図５に示す導光プリズムの基板厚さｗは、共に１０μｍに設定した。ここで、図５（ａ）に示す導光プリズム２４の微小プリズム５１と図５（ｂ）に示す微小プリズム５３とは相似形状となっている。
【００２６】
図４では、図５（ａ）に示すような微小プリズム５１と相似形状の微小プリズムのピッチを可変させて、それぞれの場合のヘイズ率を測定した図である。図５（ａ）に示す導光プリズム２４における微小プリズム５１のピッチｓ１は５０μｍであるので、その場合のヘイズ率は図４に示すように、約１０％であった。また、図５（ｂ）に示す導光プリズム２４´における微小プリズム５３のピッチｓ２は２５μｍであるので、その場合のヘイズ率は図４に示すように、約２０％であった。図４に示すように、導光プリズムの反射面を有する微小プリズムのピッチを変更することによって、適切なヘイズ率（５％〜４０％）を有する導光プリズムを製造することができる。
【００２７】
なお、図４に示すピッチとヘイズ率との関係や、図５に示す導光プリズムの形状は一例であって、これに限定されるものではない。即ち、図５に示すような導光プリズムの材質や微小プリズムの断面形状に応じて、ピッチとヘイズ率との関係は変化するので、最適なヘイズ率となるように、採用する導光プリズムの素材や微小プリズムの断面形状を適宜設定すれば良い。
【００２８】
上記の実施形態では、ＰＮＣＬを用いた液晶パネル２０を利用した表示装置１０について説明したが、他のモードの液晶素子やＭＥＭＳ（micro electro mechanical system）素子等の電気光学変換素子を有する表示部を本発明に利用することもできる。
【００２９】
また、上記の実施形態では、光源からの光を良好に導光させ且つ外光からの光を拡散させるような光制御手段として、導光プリズムを用いたが、他の光学素子を本発明に利用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来の液晶表示装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明に係る表示装置１０の概略構成を示す図である。
【図３】本発明に係る表示装置１０の概略構成を示す図である。
【図４】導光プリズムにおけるピッチとヘイズ率の関係の一例を示す図である。
【図５】導光プリズムの断面形状の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０    液晶表示装置
２１、２２    透明基板
２３    液晶
２４、２４´    導光プリズム
２５    反射板
３０    ＬＥＤ光源
５０、５２    反射面
５１、５３    微小プリズム
【図１】
2008009308.tif 000003
【図２】
2008009308.tif 000004
【図３】
2008009308.tif 000005
【図４】
2008009308.tif 000006
【図５】
2008009308.tif 000007