(57)【要約】【課題】視認側への漏れ光が少なくてコントラストや明るさ等の視認性に優れるフロントライト式の反射型液晶表示装置を形成しうる面光源装置の開発。【解決手段】上下面とその上下面間の側面からなる入射側面とその対向側面を具備する形態を有すると共に前記の上面に、光路変換斜面を具備する光出射手段（Ａ）の複数を有して、前記入射側面からの入射光を前記光路変換斜面を介し前記下面に向けて反射してその下面より出射する透明板からなる導光板（１１）の前記入射側面に光源（１２）を有し、かつ前記対向側面に光吸収層（１４）を有する面光源装置（１）、及びその面光源装置を、反射層（２４）を有する液晶パネル（２）の視認側に配置してなる反射型液晶表示装置。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下面とその上下面間の側面からなる入射側面とその対向側面を具備する形態を有すると共に前記の上面に、光路変換斜面を具備する光出射手段の複数を有して、前記入射側面からの入射光を前記光路変換斜面を介し前記下面に向けて反射してその下面より出射する透明板からなる導光板の前記入射側面に光源を有し、かつ前記対向側面に光吸収層を有することを特徴とする面光源装置。
【請求項２】
請求項１において、光出射手段が光路変換斜面に対する横断面に基づいて三角形の凹部からなると共に、入射側面と平行に配列してなる面光源装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、光出射手段が導光板の基準平面に対し３５〜４８度の角度で傾斜する光路変換斜面と、その斜面に対向して６０〜９０度の角度で傾斜する立面を具備するものである面光源装置。
【請求項４】
請求項１〜３において、導光板が光出射手段を設けた透明層と、その透明層との屈折率差が０．０５以内にある均一厚の透明板との積層体からなる面光源装置。
【請求項５】
請求項１〜３において、導光板が光出射手段を設けた透明フィルムと透明板とをそれらの屈折率の間の屈折率を有する接着層を介して積層したものである面光源装置。
【請求項６】
請求項１〜５において、光吸収層が黒色塗膜又は黒色の粘着テープからなる面光源装置。
【請求項７】
請求項１〜６に記載の面光源装置を、反射層を有する液晶パネルの視認側に配置してなることを特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項８】
請求項７において、面光源装置の導光板を液晶パネルに接着層を介し接着してなる反射型液晶表示装置。
【請求項９】
請求項７又は８において、面光源装置の導光板と液晶パネルとの間に、前記導光板を形成する透明板よりも低屈折率の透明層を有する反射型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、明るくて見易い反射型液晶表示装置を形成しうる面光源装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
暗部等での視認を可能とするサイドライト型導光板よりなる面光源装置を視認側に有するフロントライト式の反射型液晶表示装置が知られていた（特開平１２−１１１９００号公報）。フロントライト式では導光板を介して表示光を視認することとなるため、面光源装置には下面からの出射光が高輝度で、かつ法線方向の指向性に優れることに加えて、視認側への漏れ光が生じにくいことの特性が要求される。
【０００３】
しかしながら、高輝度と法線方向の指向性の向上を目的に斜面反射式の光出射手段とした導光板よりなる従来の面光源装置では、視認側への漏れ光が多く表示光のコントラストを低下させるなどの問題点があった。
【０００４】
【発明の技術的課題】
本発明は、視認側への漏れ光が少なくてコントラストや明るさ等の視認性に優れるフロントライト式の反射型液晶表示装置を形成しうる面光源装置の開発を課題とする。
【０００５】
【課題の解決手段】
本発明は、上下面とその上下面間の側面からなる入射側面とその対向側面を具備する形態を有すると共に前記の上面に、光路変換斜面を具備する光出射手段の複数を有して、前記入射側面からの入射光を前記光路変換斜面を介し前記下面に向けて反射してその下面より出射する透明板からなる導光板の前記入射側面に光源を有し、かつ前記対向側面に光吸収層を有することを特徴とする面光源装置、及びその面光源装置を、反射層を有する液晶パネルの視認側に配置してなることを特徴とする反射型液晶表示装置を提供するものである。
【０００６】
【発明の効果】
本発明によれば、視認側への漏れ光が少なくてコントラストや明るさ等の視認性に優れるフロントライト式の反射型液晶表示装置を形成しうる面光源装置を得ることができる。これは従来方式による問題点を究明したことによる。
【０００７】
すなわち本発明者等は、側面からの入射光が斜面反射式の光出射手段から漏れて視認側の漏れ光になると考えて光出射手段における前記反射面やその対向面の斜面角度につき鋭意研究を重ねる中で、意外にも導光板の入射側面に対向する側面に到達した入射光（伝送光）がその対向側面で反射されて入射側への戻り光となり、その戻り光が本来の側面入射光とは逆路となるために斜面を介し視認側に反射されて漏れ光となることを究明した。よって対向側面に光吸収層を設けて反射による戻り光の発生を防止したものである。
【０００８】
【発明の実施形態】
本発明による面光源装置は、上下面とその上下面間の側面からなる入射側面とその対向側面を具備する形態を有すると共に前記の上面に、光路変換斜面を具備する光出射手段の複数を有して、前記入射側面からの入射光を前記光路変換斜面を介し前記下面に向けて反射してその下面より出射する透明板からなる導光板の前記入射側面に光源を有し、かつ前記対向側面に光吸収層を有してなる。
【０００９】
前記面光源装置の例を図１、図２に示した。図は、反射型液晶表示装置としたものを示している。１が面光源装置であり、１１が透明板（導光板）で、Ａがその上面に形成した光出射手段、１２が光源、１４が光吸収層である。また２は液晶パネル、２４は反射層である。なお１３はリフレクタ、１５は低屈折率の透明層である。
【００１０】
導光板を形成する透明板としては、図例の如く上面、それに対向する下面、上下面間の側面からなる入射側面とそれに対向する対向側面を具備する形態を有するものが用いられる。透明板は、図例の如く均一厚のものであってもよいし、厚さを入射側面から対向側面側に向けて順次薄くした楔形などの形態を有するものであってもよい。透明板の平面形状は、長方形や正方形が一般的であるが、その他の形状であってもよく、方形の角部が面取りされたものなどであってもよい。
【００１１】
導光板は、図例の如く透明板１１の上面に光出射手段Ａの複数を設けることにより形成される。またその光出射手段は、光路変換斜面ａを具備して、光源１２を配置する入射側面からの入射光をその光路変換斜面ａを介し透明板の下面に向けて反射してその下面より出射する特性を示すものとして形成される。
【００１２】
入射側面からの入射光ないしその伝送光を反射して透明板の下面より垂直指向性よく出射させると共に、斜面からの漏れ光を抑制する点より好ましい光路変換斜面ａは、導光板の基準平面に対し３５〜４８度の角度θ１で傾斜するものである。斯かる傾斜角の光路変換斜面とすることにより、下面の法線に対して３０度以内に最大強度を示す出射光を得ることができる。
【００１３】
前記出射光の垂直指向性の向上、就中、下面の法線に対して２５度以内、特に２０度以内に最大強度を示す出射光を得ると共に、入射側面からの入射光ないしその伝送光を効率よく全反射して斜面からの漏れ光を低減する点より光路変換斜面のより好ましい傾斜角θ１は、３８〜４５度、就中４０〜４４である。
【００１４】
なお垂直指向性に優れる出射光は、反射型液晶パネルの照明光として利用したときに反射層を介した反射光をパネルの正面方向に近い角度で透過させてパネル正面方向での明るい表示の達成を目的とする。また斜面からの漏れ光の抑制は、反射型液晶パネルの照明光として利用したときに表示像とその漏れ光とが重複してコントラストが低下することの抑制を目的とする。
【００１５】
光出射手段Ａは、光路変換斜面ａを具備して、長辺方向と短辺方向を有する凹部又は凸部として形成することができる。凹部又は凸部は、上面より溝状に窪んでいるか（凹）、山状に突出しているか（凸）による。光路変換斜面ａを傷付き難くして耐久性の向上を図る点よりは、図例の如く溝構造（凹）による光出射手段が好ましい。
【００１６】
また光出射手段Ａは、横断面に基づいて三角形や四角形のものなどの適宜な形態に形成することができる。なお横断面は、光路変換斜面の長辺に対して直交する方向の断面を意味する。また前記の多角形は、厳密なものではなく、加工精度などに基づく面の角度変化や面交点の丸みなどは許容される。
【００１７】
液晶表示の視認時に光出射手段が強く視覚されると視認が害されることより、視覚されにくい光出射手段であることが好ましく、斯かる点より横断面三角形の光出射手段が好ましい。またその視覚抑制等の点より光路変換斜面は、平面に対する投影幅が４０μｍ以下、就中１〜３０μｍ、特に５〜２０μｍとなるように形成されていることが好ましい。前記の投影幅は、光路変換斜面の投影における短辺方向の長さを意味する。
【００１８】
光出射手段は、入射側面からの入射光を効率よく利用して高輝度な発光を達成する点より、その光路変換斜面ａが入射側面と対面するように配置されていることが好ましい。その場合、画素との干渉によるモアレの発生防止を目的に光路変換斜面は、その長辺方向に基づいて入射側面に対し３０度以下の交差角で傾斜配置されていてもよい。モアレを生じない場合やモアレを無視しうる場合には光路変換斜面の長辺方向は、入射側面に平行であるほど好ましい。
【００１９】
光出射手段は、例えば入射側面方向に連続した溝等の如く透明板の一端から他端に亘る一連の稜線を有する形態や、入射側面方向に断続した溝等の如く透明板の一端から他端に亘ることのない所定のサイズを有する形態のものとして形成することができる。後者のサイズを有する形態の場合にあっても、上記した長辺方向と短辺方向を有する形態は維持される。
【００２０】
前記のサイズを有する形態の場合、液晶表示装置としたときの外光モードと照明モードにおける明るさをバランスさせる点より、導光板の基準平面に対する投影に基づいて光出射手段の長辺長を１ｍｍ以下、就中１０〜５００μｍ、特に２０〜３００μｍとし、かつ短辺長の５倍以上、就中８〜５００倍、特に１０〜１００倍とすることが好ましい。
【００２１】
複数の光出射手段の配置は、適宜に決定することができる。ちなみに図例では光出射手段Ａが間隔をおいて分布して光出射手段間に透明板１１の上面に基づく平坦面１１１を有する状態に配置されている。斯かる配置構造は、入射側面からの入射光ないしその伝送光を上面の光出射手段を介して下面より効率的に出射させることができると共に、下面からの入射光を前記上面の平坦面部分を介して散乱なく効率よく透過させることができて好ましい。
【００２２】
すなわち反射型液晶表示装置としたときに照明モードでは前記の下面出射光を反射層で反転させて、外光モードでは上面より外光を入射させそれを反射層で反転させて液晶表示を視認する必要があり、その場合に外光の入射と表示光の透過を前記の平坦面部分を介し行うことができて、外光と照明の両モードにおいて明るくて表示像が乱れにくい良好な表示品位を達成できて好ましい。
【００２３】
光出射手段間の透明板の上面に基づく平坦面は、前記の点より導光板の基準平面と可及的に平行であることが好ましいが、当該基準平面に対して１０度以下、就中８度以下、特に５度以下の角度で傾斜した緩斜面であってもよい。
【００２４】
また前記した図例の配置構造では、平坦面の面積を広く確保できることが好ましいことより、図例の如く光出射手段Ａを横断面三角形の形態とし、かつその光路変換斜面ａに対向する面ｂを傾斜角θ２が６０度以上、就中７０度以上、特に７５〜９０度の立面ｂとすることが好ましい。その傾斜角θ２は、導光板の基準平面に対する角度に基づく。斯かる傾斜角の立面は、光路変換斜面から導光板の上面方向へ透過する伝送光の再入射により反光源側の輝度低下を抑えるばかりでなく、光出射手段の上記した視覚抑制の点よりも有利である。
【００２５】
なお図例では光路変換斜面ａが入射側面に対して平行に配列する状態に横断面三角形の凹部からなる複数の光出射手段Ａが導光板の基準平面と平行な上面に配置されている。
【００２６】
表示光の透過効率や外光の入射効率などの点より好ましい光出射手段の配置状態は、導光板の基準平面に対する上記の平坦面ないし緩斜面の投影面積が導光板上面の６０％以上、就中７０〜９９％、特に８０〜９８％を占有するように光出射手段を分布させたものである。これにより液晶パネルによる表示光の大部分を平坦面ないし緩斜面を介して透過させることができる。
【００２７】
なお液晶パネルによる表示光の透過に際して、光路変換斜面に入射した表示光は入射側面の側に反射されて上面より出射しないか、下面に対する法線を基準に緩斜面等を透過した表示光とは反端側の大きく異なる方向に偏向されて出射し、緩斜面等を介した表示光に殆ど影響を及ぼさない。
【００２８】
複数の光出射手段の配置において光路変換斜面の間隔は、前記の如く表示光の透過効率等の点よりは大きいことが有利であるが、一方で上記したように光路変換斜面は、入射側面からの入射光ないしその伝送光の実質的な出射機能部分であるから、その間隔が広すぎると照明モード時の照明光に暗部が現れやすくなり、不自然な表示となる場合がある。
【００２９】
前記に鑑みた場合、光出射手段、特に光路変換斜面の配置ピッチは、３０μｍ〜１．５ｍｍ、就中５０μｍ〜１．２ｍｍ、特に１００μｍ〜１．０ｍｍとすることが好ましい。殊に図例の如き光路変換斜面ａと立面ｂとからなる光出射手段Ａの場合には、それが上面に占める平面面積を４０％以下、就中１〜３０％、特に２〜２０％とすることが好ましい。
【００３０】
光出射手段の配置ピッチは、一定ないし規則的であってもよいし、不規則であってもよい。面発光における輝度の均一化を目的に入射側面より遠離るほど配置ピッチを狭くして光出射手段を密に配置した分布であってもよい。なお斯かる配置ピッチの調節でモアレを防止することもでき、モアレ防止には不規則な分布が有利である。
【００３１】
前記した面発光における輝度の均一化は、光出射手段の大きさ、特に光路変換斜面の大きさを入射側面より遠離るほど大きくする方式などにても達成することができる。従って光出射手段は、配置ピッチ又は／及び大きさ等の形状が異なるものの組合せで設けることもできる。
【００３２】
導光板ないし透明板は、上記したように適宜な形態とすることができる。楔形等とする場合にもその形状は適宜に決定でき、直線面や曲面などの適宜な面形状とすることができる。
【００３３】
透明板における下面や入射側面、対向側面の形状については、特に限定はなく適宜に決定してよい。一般には可及的に平滑でフラットな下面及びその下面に対して垂直な入射側面、対向側面とされる。入射側面については、例えば湾曲凹形などの光源の外周等に応じた形状として、入射効率の向上を図ることもできる。さらに光源との間に介在する導入部を有する入射側面構造などとすることもできその導入部は、光源などに応じて適宜な形状とすることができる。また入射側面での界面反射を防止する材料を挿入、充填することもできる。
【００３４】
導光板ないし透明板は、光源の波長域に応じそれに透明性を示す有機や無機の適宜な材料にて形成しうる。ちなみに可視光域では、例えばポリメチルメタクリレートの如きアクリル系樹脂やポリカーボネート系樹脂、ノルボルネン系樹脂やポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂やポリウレタン系樹脂、アセテート系樹脂やポリビニルアルコール系樹脂、ポリアリレートやエポキシ系樹脂等で代表される熱可塑性や熱硬化性、光硬化性の透明樹脂、ガラスなどがあげられる。無機材料と有機材料の組合わせ物であってもよい。複屈折を示さないか、複屈折の小さい材料で形成した透明板が好ましく用いられる。
【００３５】
導光板は、切削法にて透明板に所定の光出射手段を形成する方法などにても製造でき、適宜な方法で製造することができる。量産性等の点より好ましい製造方法としては、所定の光出射手段を形成しうる金型等を予め準備してその型に、熱可塑性樹脂を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やオリゴマーやモノマー等を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。所定の光出射手段を形成しうる中駒を取り付けた金型を使用して射出成形方式により導光板を製造することもできる。
【００３６】
また所定の光出射手段形状に成形しうる型に前記の液状樹脂等を充填し、その上に透明板を静置して当該充填層を重合処理する方法や、透明板に前記の液状樹脂等を塗布しその塗布層を所定の光出射手段形状に成形しうる型を介し成形した後、その成形層を重合処理する方法などもあげられる。前記の場合、透明板に代えて透明フィルム等を用いて重合処理した後、所定の形状に打抜き方式等の適宜な方式で裁断し、そのフィルムを接着剤等を介し透明板に接着する方法なども採ることができる。
【００３７】
従って導光板は、光の伝送を担う導光部としての透明板に、光出射手段を形成した透明層や透明フィルムを接着したものの如く、同種又は異種の材料からなる積層体などとして形成されていてもよく、１種の材料による一体的単層物として形成されている必要はない。
【００３８】
前記の場合、光出射手段を有する層は、透明層として透明板に直接設けることもできるし、光出射手段を形成した透明フィルムとしてそれを透明板に接着層を介し積層する方式などにても設けることができる。その場合、透明層と透明板との屈折率差、あるいは透明フィルムと透明板と接着層との屈折率差が大きいと界面反射により光の利用効率が低下しやすいので、それら層間の屈折率差は、０．０５以内、就中０．０１以内、特に０．００５以内にあることが好ましい。
【００３９】
前記の接着層を形成する接着剤としては、光透過性の適宜なものを用いうる。接着作業の簡便性の点よりは、例えばアクリル系やシリコーン系、ポリエステル系やポリウレタン系、ポリエーテル系やゴム系などで代表される粘着剤が好ましく用いられる。就中、耐熱性や光学特性等に優れるアクリル系粘着剤が好ましく用いられる。
【００４０】
導光板の厚さは、使用目的による導光板のサイズや光源の大きさなどにより適宜に決定することができる。一般的な厚さは、その入射側面に基づき１０ｍｍ以下、就中０．１〜５ｍｍ、特に０．３〜３ｍｍである。明るい表示を達成する点などより好ましい導光板は、上下面方向の入射光、特に下面から上面への垂直入射光の全光線透過率が９０％以上、就中９２％以上、特に９５％以上で、ヘイズが３０％以下、就中１５％以下、特に１０％以下のものである。
【００４１】
面光源装置は、図例の如く導光板１１の対向側面に光吸収層１４を設けると共に、導光板の入射側面に光源１３を設けることにより形成される。光吸収層は、光源を介した入射側面からの入射光ないしその伝送光が導光板の対向側面に到達したときにそれを吸収して、対向側面による反射で戻り光として逆進することの防止を目的とする。これは、光出射手段の斜面に到達した戻り光が液晶表示に使われる法線方向への反射と比較して、表示に悪影響を及ぼす漏れ光となる比率が大きいことによる。
【００４２】
光吸収層としては、前記の反射による戻り光を防止ないし低減できる適宜な材料で形成でき、その光反射率などについて特に限定はない。簡便な光吸収層の形成方式としては、対向側面に黒色塗料を塗布して黒色塗膜を付設する方式や、黒色の粘着テープを接着する方式などがあげられる。導光板の対向側面の厚さが通例２ｍｍ以下であることを考慮したとき黒色塗膜を付設する方式が作業効率等の点より好ましい。なお光吸収層は、対向側面の全体を覆うように設けることが好ましい。
【００４３】
導光板の入射側面に配置する光源としては、適宜なものを用いうる。一般には例えば（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、あるいは点光源を一定又は不定間隔の線状発光状態に変換する装置を用いた光源などが好ましく用いうる。低消費電力性や耐久性等の点よりは、冷陰極管が特に好ましい。光源は、導光板の１又は２以上の入射側面に配置することができる。
【００４４】
面光源装置の形成に際しては、必要に応じて図例の如く光源１２からの発散光を透明板１１の入射側面に導くために、光源を包囲するリフレクタ１３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、高反射率金属薄膜を付設した樹脂シートや金属箔などが一般に用いられる。リフレクタは、それを導光板の端部に接着剤等を介し接着して光源の保持手段とすることもできる。
【００４５】
本発明による面光源装置は、光源からの入射光の利用効率に優れて明るくて垂直性に優れる出射光を提供して大面積化等も容易であり、また上面及び下面からの入射光が下面又は上面より良好に透過することより反射型液晶表示装置等におけるサイドライト型のフロントライトなどとして種々の装置に好ましく適用でき、明るくて見やすく低消費電力の反射型液晶表示装置等を得ることができる。
【００４６】
フロントライト式の反射型液晶表示装置は、図例の如く反射層を有する液晶パネル２の視認側に面光源装置１を配置したものであり、面光源装置の光出射側、従って導光板１１の下面側に液晶パネルを配置することより形成することができる。
【００４７】
反射型液晶表示装置は一般に、電極を具備して液晶シャッタとして機能する液晶セルとそれに付随の駆動装置、フロントライト、反射層及び必要に応じての偏光板や補償用位相差板や光拡散層等の構成部品を適宜に組立てることなどにより形成される。本発明においては上記した面光源装置を用いる点を除いて特に限定はなく、図例の如く従来に準じて形成することができる。
【００４８】
従って用いる液晶セルについては特に限定はない。ちなみにその例としては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液晶セルなどがあげられる。また液晶セルにおける液晶の駆動方式についても特に限定はなく、例えば薄膜トランジスタ型のアクティブマトリクス方式や単純マトリクス方式などの適宜な駆動方式であってよい。
【００４９】
なお図においてセル基板２１、２２の間に液晶層２３をシール剤２５にて封入したものが液晶セルであり、そのセルの背面側に反射層２４を配置して液晶パネルが形成されている。セル基板内に設けた透明電極や配向膜の図示は省略している。
【００５０】
反射型液晶表示装置では反射層の配置が必須であるが、その配置位置については適宜に決定でき、例えば図例の如く液晶セルの外側に設けることもできるし、液晶セルの内側に設けることもでき、その場合には電極を兼ねる反射層とすることもできる。反射層を液晶セルの内側に有するものは、パララックスの発生防止の点で好ましい。
【００５１】
反射層は、例えばアルミニウムや銀、金や銅やクロム等の高反射率金属の粉末をバインダ樹脂中に含有する塗工層や、蒸着方式等による金属薄膜の付設層、その塗工層や付設層を基材で支持した反射シート、金属箔などの従来に準じた適宜な反射層として形成することができる。
【００５２】
なお液晶セルの内部に設ける反射層は、前記の高反射率金属等の高導電性材料にて形成することもできるし、透明電極等と併設することもでき、また透明電極にて形成することもできる。セル基板や電極は、照明光や表示光を透過させる必要のない位置にあるものでは、透明基板や透明電極である必要はなく、不透明体にて形成することもできる。
【００５３】
液晶表示装置の形成に際しては、上記したように例えば偏光板や位相差板、視差補償フィルムや光拡散層などの、液晶表示装置の形成に用いられることのある光学層の１層又は２層以上を必要に応じて配置することができる。その光学層の種類について特に限定はない。
【００５４】
前記の光学層は、液晶表示装置の製造工程で液晶パネルに順次別個に積層して適用でき、また導光板と予め積層して液晶パネルに適用することもできる。さらに光学層の２層以上を予め接着層等を介し積層一体化して液晶パネル又は導光板に接着適用することもできる。導光板に適用する場合、光出射手段を有しない側に光学層を配置することが一般的である。なお図中の２６が光学層であり、少なくとも偏光板を含むものであることが一般的である。
【００５５】
前記した偏光板としては、直線偏光を出射する適宜なものを用いることができ、特に限定はない。ちなみにその例としては、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、必要に応じ架橋処理したフィルム、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物の如きポリエン配向フィルムなどの偏光フィルムがあげられる。
【００５６】
また偏光板は、前記偏光フィルムの片面又は両面に耐水性等の保護目的で、上記の透明板で例示の透明樹脂などからなる塗布層やフィルムのラミネート層等からなる透明保護層を有するものであってもよい。さらに液晶ポリマーや液晶含有のポリマーからなる偏光層を有する偏光板などもあげられる。透過率の高い偏光板が明るい表示等の点より好まし用いられる。
【００５７】
位相差板は、直線偏光を楕円偏光や円偏光に変換したり、楕円偏光や円偏光を直線偏光に変換すること、液晶セルによる複屈折を補償することなどを目的に１層又は２層以上が用いられる。従って１／４波長板や１／２波長板の如き各種の波長板やその他の位相差特性を示す適宜な位相差板を用いうる。その位相差板としては、上記の透明板で例示の透明樹脂などからなる高分子フィルムを延伸した複屈折性フィルムや液晶ポりマーの配向層を有するものなどがあげられる。
【００５８】
特に前記した視角補償フィルムは、液晶表示装置の画像が鮮明に見える角度を広げる機能を有する補償用位相差板の１種であり、トリアセチルセルロース等からなる高分子フィルムにディスコチック液晶層を塗工付設したものなどがあげられる。なお前記の複屈折性フィルムは、自由端や固定端による一軸延伸や二軸延伸、熱収縮性フィルムの接着下に加熱処理する方式などで厚さ方向にも分子配向させる延伸などの、各種の方式で延伸処理したものであってよい。位相差板は、例えば偏光板と液晶パネルとの間などの適宜な位置に配置することができる。
【００５９】
光拡散層は、明暗ムラの防止による明るさの均等化や隣接光線の混交によるモアレの低減などを目的に必要に応じて設けられる。光拡散層としても適宜なものを用いることができる。ちなみにその例としては低屈折率の透明樹脂中に高屈折率の透明粒子を分散させた塗布硬化層や、気泡を分散させた透明樹脂の塗布硬化層、表面を溶媒を介し膨潤させてクレイズを発生させたものや、不規則な光出射手段面を有する透明板、あるいはそれらの層を支持基材に設けた拡散シートなどがあげられる。
【００６０】
前記の不規則な光出射手段面は、透明板やその上に設けた透明樹脂の塗布層の表面に粗面化処理したロールや金型等の粗面形状を転写する機械的方式又は／及び化学的処理方式などの適宜な方式で形成することができる。従って光拡散層は、導光板に対しても設けることができ、液晶表示装置の適宜な位置に１層又は２層以上配置することができる。また光拡散層としては表示光を乱さない程度の弱い拡散能を示すものが好ましく用いられる。
【００６１】
なお前記の透明粒子には例えば平均粒径が０．５〜３０μｍのシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化錫、酸化インジウム、酸化カドミウム、酸化アンチモン等の導電性のこともある無機系粒子や、架橋又は未架橋ポリマー等の有機系粒子などの適宜なものを１種又は２種以上用いうる。
【００６２】
上記した光学層としては、図２に例示の如き低屈折率の透明層１５もあげられる。これは、導光板の下面全面での発光輝度の均一化を目的とするものである。すなわち透明板１１の下面にそれよりも屈折率の低い層１５を設けて、光源１２からの入射光が透明板の内部を伝送される際に、その伝送光を透明板１１と透明層１５との屈折率差を介し全反射させて透明板内に効率よく閉じ込めて、伝送光を対向側面側（後方）に効率よく伝送し、光源から遠い位置における光出射手段Ａの光路変換斜面ａにも伝送光を均等性よく供給し、その斜面ａによる反射を介し光路変換して、光出射面たる下面全体における明るさの均一性の向上を目的とする。
【００６３】
また低屈折率の透明層は、液晶パネル等が偏光板等を有する場合に前記の伝送光が偏光板等に入射して減衰や複屈折を受け、それにより伝送状態が部分的に変化して伝送光が減少したり不均一化することの防止などにも有効である。すなわち伝送光が偏光板に入射すると吸収されて減衰する。また位相差板も有する場合にはその位相差板への入射によって生じる位相差により、偏光板を介した直線偏光が楕円偏光となり偏光板に再入射した際に吸収され減衰する。
【００６４】
前記伝送光の減衰は、そのまま出射光量の減少となり、照明光が暗くなって液晶表示装置の表示が暗くなる。また伝送距離に応じて減衰も大きくなり、光源から遠くなるほど照明光が暗くなり、明るさの均一性が低下する。従って低屈折率の透明層を介し伝送光の当該入射を抑制することで前記の減衰等が防止される。
【００６５】
低屈折率の透明層は、前記した働きの点より面光源装置の導光板と液晶パネルの間に設けられ、特に導光板における透明板の下面に直接設けられていることが好ましい。その場合、透明板における透明層の付設面、従って透明板の下面は平滑なほど、よって透明層は平滑なほど伝送光の散乱防止に有利で好ましく、また表示光への影響防止の点よりも好ましい。
【００６６】
低屈折率の透明層は、伝送光の全反射による後方への伝送効率等の点より、導光板を形成する透明板との屈折率差が大きいほど有利であり、透明板を形成する材料よりも屈折率が０．０７以上、就中０．１〜０．２低いものであることが好ましい。斯かる程度の屈折率差では外光モードによる表示品位に殆ど影響しない。ちなみに当該屈折率差が０．１の場合、その界面での外光の反射率は０．１％以下であり、その反射損による明るさやコントラストの低下は極めて小さいものである。
【００６７】
低屈折率の透明層は、例えば無機系や有機系の低屈折率誘電体、特にフッ素含有化合物やシリコーン系樹脂の如き適宜な材料を用いて真空蒸着方式やスピンコート方式などの適宜な方式で形成でき、その材料や形成方法について特に限定はない。図２の例の如く面光源装置１の導光板１１を液晶パネル２に接着層を介して接着する場合には、その接着層に低屈折率透明層１５を兼ねさせることもできるし、その接着層とは別体のものとして形成することもできる。
【００６８】
低屈折率の透明層の厚さは、薄すぎると波動のしみだし現象で上記した閉じ込め効果に劣る場合があることより、全反射効果の維持の点より厚いほど有利である。その厚さは、全反射効果等の点より適宜に決定しうる。一般には可視光域、特に短波長光に対する全反射効果等の点より９０ｎｍ〜１０μｍ、就中２００ｎｍ〜５μｍ、特に６００ｎｍ〜２μｍの厚さであることが好ましい。
【００６９】
液晶パネルに対する導光板の配置は、図１の例の如く空気層が介在してもよいし、図２の例の如く接着層１５にて接着されていてもよい。導光板と液晶パネルの接着処理は、空気層よりも屈折率の大きい接着層が介在することで界面反射を抑制ないし防止でき、コントラストの向上に有効である。
【００７０】
また導光板は、図例の如く少なくともその入射側面側を液晶パネル２の端部より外側に突出させて配置することが光源部１２，１３による液晶表示の視認妨害や液晶パネルに対する照明妨害を防止できて好ましい。また斯かる突出配置は、光源部が障害とならずに液晶パネルとの接着処理、その接着処理後の光源の交換等の取り付け、さらにはリフレクタによる光源の被覆やその取り付けの際の導光板の上下面に対する密着処理などを容易に行える利点などもある。
【００７１】
反射型液晶表示装置の視認は、上記したように面光源装置を介して行われる。すなわち図例では面光源装置の照明モードにおいて、導光板の下面より出射した光が液晶層２３等を経由して反射層２４を介し反射され、液晶層等を逆経由して導光板１１に至り、光出射手段Ａ間の平坦面１１１を透過した表示光が視認される。
【００７２】
一方、面光源装置が非点灯の外光モードの場合においても、導光板上面の平坦面１１１より入射した光が導光板や液晶層等を前記に準じ透過・逆経由して導光板１１に至り、平坦面を透過した表示光が視認される。なお面光源装置の点灯・消灯は適宜な方式にて行うことができる。
【００７３】
本発明において、上記した面光源装置や液晶表示装置を形成することのある透明板や偏光板、位相差板や液晶セル等の部品は、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。光軸のズレ防止などの点よりは固着状態にあることが好ましい。
【００７４】
前記の固着処理には、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。また前記の部品、特に視認側に配置される部品は、その耐久性や信頼性の向上を目的に紫外線吸収能を有する安定剤を添加したものであってもよい。
【００７５】
【実施例】
実施例１
予め所定の形状に形成した金型に屈折率が１．５０の硬化層を形成する紫外線硬化型アクリル樹脂を塗布し、その上にトリアセチルセルロースフィルム（屈折率１．４９）を密着させてメタルハライドランプで紫外線を照射し紫外線硬化樹脂を硬化させた後、金型から剥離して表面に光出射手段を有する厚さ０．１ｍｍの積層型の透明フィルムを得た。
【００７６】
前記の透明フィルムは、傾斜角約４２度の光路変換斜面と傾斜角約７５度の立面からなる横断面三角形で上面での開口幅が１３μｍの連続溝よりなる光出射手段を入射側面と平行に２１０μｍのピッチでストライプ状に配列した状態で有するものである。
【００７７】
前記の透明フィルムを厚さ１ｍｍ、屈折率１．４９のアクリル樹脂板に屈折率１．４９５のアクリル系粘着層を介し接着して導光体を得、その対向側面に黒色の粘着テープを接着して光吸収層を設けた後、入射側面に冷陰極管を配置してその周囲を銀膜蒸着の反射フィルムで覆い、そのフィルム端を導光板の上下面に接着して面光源装置を得た。
【００７８】
比較例１
導光体の対向側面に光吸収層を設けないほかは実施例１に準じて面光源装置を得た。
【００７９】
実施例２
実施例１と同じ金型に屈折率が１．５２の硬化層を形成する紫外線硬化型アクリル樹脂を塗布し、その上にポリエチレンテレフタレートフィルムを密着させてメタルハライドランプで紫外線を照射し紫外線硬化樹脂を硬化させた後、金型から剥離し、かつポリエチレンテレフタレートフィルムも剥離して、表面に光出射手段を有する厚さ約１ｍｍの透明板を得た。
【００８０】
次に前記透明板の光出射手段を有しない側に屈折率１．３８のフッ化マグネシウムを真空蒸着して厚さ約０．５μｍの低屈折率透明層を付設して導光板を得、その対向側面に黒色塗料を塗布して光吸収層を形成した後、反射フィルムで被覆した冷陰極管を入射側面に配置固定して面光源装置を得た。
【００８１】
ついで市販のツイストネマチック液晶セルの背面側に反射板を、視認側に偏光板を配置してなるノーマリーホワイトの反射型液晶パネルの視認側に、前記の面光源装置を配置し、かつ導光体の低屈折率透明層を設けた面と液晶パネルの偏光板面を屈折率１．４９５のアクリル系粘着層を介し接着して反射型液晶表示装置を得た。
【００８２】
比較例２
導光体の対向側面に光吸収層を設けないほかは実施例２に準じて反射型液晶表示装置を得た。
【００８３】
評価試験１
実施例１、比較例１で得た面光源装置を点灯し導光板の中央における、光出射手段を有しない下面での出射輝度（輝度Ａ）及び光出射手段を設けた上面からの出射輝度（輝度Ｂ）を輝度計（トプコン社製、ＢＭ−７）にて測定した。なお輝度Ｂの測定では下面に黒色板を設置して光路変換された後に下面側で反射されて上面に向かう光をカットした。
【００８４】
前記の測定結果について実施例１での輝度Ａ、Ｂを基準とした比較例１の相対輝度を下表に示した。
2004259630.tif 000003
【００８５】
前記の表より、実施例１と比べて比較例１の輝度Ｂの割合が遙かに大きく、下面出射光（輝度Ａ）では実施例１と比較例１とで実質的な差は殆どない反面、上面よりの漏れ光（輝度Ｂ）では実施例１よりも比較例１が遙かに多いことが判り、これより実施例では実用上、表示輝度を低下させることなく、上面よりの漏れ光を大幅に低減できる効果のあることが判る。
【００８６】
評価試験２
実施例２、比較例２で得た反射型液晶表示装置において、暗室中で面光源装置を点灯して照明モードとし、液晶セルにおける電圧の無印加時と印加時での状態を観察した。その結果を下表に示した。
【００８７】
2004259630.tif 000004
【００８８】
前記の表より、冷陰極管を点灯しない状態と比較した暗所での照明効果の点では実施例２と比較例２は同等であるものの、電圧印加状態で比較例２では実施例２と比較してパネルの全体が白っぽく見え、コントラストの低下の生じていることが判る。従って前記した面光源装置の場合と同様に、液晶表示装置の評価においても実施例では対向側面を介した反射による戻り光のカットで上面からの漏れ光が低減されて表示品位が向上していることが判る。
【００８９】
なお液晶表示装置に電圧を印可して表示を行い、それを観察した結果、実施例２及び比較例２のいずれの場合も像の乱れなどは観察されずに特に問題はなく、この点よりも前記表示品位の差は光吸収層の有無に基づくことが判る。
【００９０】
また実施例では消灯による外光モードにおいても明るくてその均一性に優れる良好な表示品位であった。以上より実施例では照明と外光の両モードにおいて、明るくてその均一性に優れる良好な表示品位のフロントライ式反射型液晶表示装置の実現されていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】反射型液晶表示装置の断面図
【図２】他の反射型液晶表示装置の断面図
【符号の説明】
１：面光源装置
１１：導光板（透明板）
Ａ：光出射手段
ａ：光路変換斜面  ｂ：立面
１２：光源
１４：光吸収層
２：液晶パネル
２４：反射層
【図１】
2004259630.tif 000005
【図２】
2004259630.tif 000006