(57)【要約】【課題】  太陽光の映り込みが無く、広視野角で明るい表示特性を実現すると共に、透過輝度の低下を抑制することが可能となる液晶表示装置、及び電子機器を提供する。【解決手段】  光源６７の出射光を利用して画像表示を行う透過モードと、外光を利用して画像表示を行う反射モードとを有する半透過反射型の液晶表示装置１であって、液晶層４３を挟持する第１基板４１及び第２基板３９と、前記第１基板４１の外面に設けられた第１偏光板３１と、前記第２基板３９の外面に設けられた第２偏光板３５と、前記第２偏光板３５の外面に設けられた導光板６１と、前記導光板６１の外面に設けられた反射板６３と、前記第２偏光板３５と前記導光板６１の間に設けられた軸外し異方性拡散層２５とを具備することを特徴とする。【選択図】  図１
2005274690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源の出射光を利用して画像表示を行う透過モードと、外光を利用して画像表示を行う反射モードとを有する半透過反射型の液晶表示装置であって、
液晶層を挟持する第１基板及び第２基板と、
前記第１基板の外面に設けられた第１偏光板と、
前記第２基板の外面に設けられた第２偏光板と、
前記第２偏光板の外面に設けられた導光板と、
前記導光板の外面に設けられた反射板と、
前記第２偏光板と前記導光板の間に設けられた軸外し異方性拡散層と、
を具備することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
光源の出射光を利用して画像表示を行う透過モードと、外光を利用して画像表示を行う反射モードとを有する半透過反射型の液晶表示装置であって、
液晶層を挟持する第１基板及び第２基板と、
前記第１基板の外面に設けられた第１偏光板と、
前記第２基板の外面に設けられた第２偏光板と、
前記第２偏光板の外面に設けられた導光板と、
前記導光板の外面に設けられた反射板と、
前記第１偏光板と前記第１基板の間に設けられた軸外し異方性拡散層と、
を具備することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
前記導光板の出射光の輝度分布は、ピーク値に対する半値角が±２０°以内であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記導光板の下面には、複数の微細傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記導光板の平面に対して斜め方向に向けて、前記出射光が出射することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記導光板の出射光の輝度のピーク方向は、前記軸外し異方性拡散層の指向方向と同一であ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】
前記導光板の側部には点状光源が設けられており、前記導光板の表面には複数の凹凸部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記導光板と前記第２偏光板の間に反射偏光層が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載の液晶表示装置を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置、及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置においては、対向する第１基板及び第２基板の間に、液晶分子からなる液晶層と、当該液晶層を挟むように、上下に偏光板を配置させた構成を有するのが一般的である。また、液晶表示装置の中でも、光源からの出射光を利用して画像表示を行う透過モードと、外光を利用して画像表示を行う反射モードとを備えた半透過反射型の液晶表示装置が知られている。
【０００３】
このような液晶表示装置においては、光源に隣接する導光板と、反射板との間にオフアクシスフィルムを備える技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。当該オフアクシスフィルムは、表示面に対して所定の傾斜角αを有する傾斜面を有しており、表示面の法線方向に対して所定角度で入射する外光を略法線方向に出射させている。
【特許文献１】特開２００３−３０７７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献においては、オフアクシスフィルムは無色透明のアクリル系高分子重合体からなるため、反射光は拡散しておらず、また、傾斜角αでは外光の映り込みが無く明るくなるが、当該傾斜角α以外では暗くなってしまうという問題があった。
また、オフアクシスフィルムが導光板上に存在する場合、オフアクシスフィルムは観察者方向とは異なる方向に光を屈折させるので、パネル正面での透過輝度が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、太陽光の映り込みが無く、広視野角で明るい表示特性を実現すると共に、透過輝度の低下を抑制することが可能となる液晶表示装置、及び電子機器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】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の液晶表示装置は、光源の出射光を利用して画像表示を行う透過モードと、外光を利用して画像表示を行う反射モードとを有する半透過反射型の液晶表示装置であって、液晶層を挟持する第１基板及び第２基板と、前記第１基板の外面に設けられた第１偏光板と、前記第２基板の外面に設けられた第２偏光板と、前記第２偏光板の外面に設けられた導光板と、前記導光板の外面に設けられた反射板と、前記第２偏光板と前記導光板の間に設けられた軸外し異方性拡散層と、を具備することを特徴としている。
【０００７】
ここで、軸外し異方性拡散層とは、光散乱性を有すると共に、法線方向に対して所定角度で入射した光の軸を入射時の角度からずらして透過させる機能を有する層膜である。また、当該軸外し異方性拡散層を反射板よりも液晶層側に配設することによって、反射板が反射した光をその正反射方向ではなく、液晶表示装置の法線方向に主として出射させることが可能となる。
また、本発明において、内面とは液晶層が配置される側の面を意味し、外面とは内面とは反対の面を意味する。
【０００８】
このようにすれば、透過モードにおいては、導光板の出射光を利用すると共に、当該出射光は、軸外し異方性拡散層、第２偏光板、液晶層、及び第１偏光板を介して出射するので、画像表示することができる。これによって、コントラストを低下させることなく、明るい画像表示を実現できる。ここで、導光板の出射光が導光板に対して略法線方向である場合には、当該法線方向に液晶層に入射するので、液晶表示装置の法線方向で明るい表示が得られる。
【０００９】
また、反射モードにおいては、第１偏光板側の外光を利用すると共に、液晶表示装置の斜め方向から入射した外光は、第１偏光板、液晶層、第２偏光板、軸外し異方性拡散層、及び導光板を介し、反射板に到達する。ここで、軸外し異方性拡散層においては、入射した外光の方向が殆ど変わることがなく、また、あまり拡散することなく透過する。更に、軸外し異方性拡散層を透過した外光は反射板によって反射された後、再び導光板、軸外し異方性拡散層、第２偏光板、液晶層、及び第１偏光板を介して出射するので、画像表示することができる。ここで、軸外し異方性拡散層においては、入射した反射光の方向が軸外し異方性拡散層に対して法線方向に変わると共に、当該反射光は拡散される。当該法線方向に変わり拡散された反射光は、液晶層に入射し、パネルを通過するため、広視角な表示が得られる。
これによって、コントラストを低下させることなく、明るい画像表示を実現できる。このように、液晶表示装置の斜め方向から入射した外光を、出射時には画面に対して垂直方向に変えることができ、明るい画像表示を実現できる。従って、自然光の映り込みが無く、視認性が高く、広視角な表示特性を実現できる。
【００１０】
また、本発明の液晶表示装置においては、パネル内で反射を行わずに、バックライトの反射板で反射を行っているので、透過モードを重視した液晶表示装置を実現することができる。
また、本発明の液晶表示装置は、パネル内に反射膜を有する半透過反射型の液晶表示装置と比較して、導光板側から指向性を持って出射された光を画素いっぱいに透過させることができる。
また、液晶パネルを全透過型にできるので、パネル構造を簡単にすることができる。
【００１１】
また、本発明の別の液晶表示装置は、光源の出射光を利用して画像表示を行う透過モードと、外光を利用して画像表示を行う反射モードとを有する半透過反射型の液晶表示装置であって、液晶層を挟持する第１基板及び第２基板と、前記第１基板の外面に設けられた第１偏光板と、前記第２基板の外面に設けられた第２偏光板と、前記第２偏光板の外面に設けられた導光板と、前記導光板の外面に設けられた反射板と、前記第１偏光板と前記第１基板の間に設けられた軸外し異方性拡散層と、を具備することを特徴としている。
【００１２】
このようにすれば、透過モードにおいては、導光板の出射光を利用すると共に、当該出射光は、第２偏光板、液晶層、軸外し異方性拡散層、及び第１偏光板を介して出射するので、画像表示することができる。これによって、コントラストを低下させることなく、明るい画像表示を実現できる。ここで、導光板の出射光が導光板に対して略法線方向である場合には、当該法線方向に液晶層に入射するので、液晶表示装置の法線方向で明るい表示が得られる。
【００１３】
また、反射モードにおいては、第１偏光板側の外光を利用すると共に、液晶表示装置の斜め方向から入射した外光は、第１偏光板、軸外し異方性拡散層、液晶層、第２偏光板、及び導光板を介し、反射板に到達する。ここで、軸外し異方性拡散層においては、入射した外光の方向が殆ど変わることがなく、また、あまり拡散することなく透過する。更に、反射板において反射した外光は、再び導光板、第２偏光板、液晶層、軸外し異方性拡散層、及び第１偏光板を介して出射するので、画像表示することができる。ここで、軸外し異方性拡散層においては、入射した反射光の方向が軸外し異方性拡散層に対して法線方向に変わると共に、当該反射光は拡散される。当該法線方向に変わり拡散された反射光は、第１偏光板を通過するため、広視角な表示が得られる。また、第１偏光板の近傍で反射光を拡散させるので、広視角な表示を実現することができ、また、視角に対する色変化を小さくすることができる。
これによって、コントラストを低下させることなく、明るい画像表示を実現できる。このように、液晶表示装置の斜め方向から入射した外光を、出射時には画面に対して垂直方向に変えることができ、明るい画像表示を実現できる。従って、自然光の映り込みが無く、視認性が高く、広視角な液晶表示装置を実現できる。
【００１４】
また、前記液晶表示装置においては、前記導光板の出射光の輝度分布は、ピーク値に対する半値角が±２０°以内であることを特徴としている。
このようにすれば、出射光の半値角を±２０°以内にすることで、当該出射光を平行光として取り出すことができる。また、このような出射光を用いることでコントラストを確実に高めて明るい表示を実現することができ、低視角での色付きを小さく、あるいは無くすことができる。
【００１５】
また、前記液晶表示装置においては、前記導光板の下面には、複数の微細傾斜面が形成されていることを特徴としている。
このようにすれば、光源の出射光が導光板内に入射することで、当該出射光は微細傾斜面によって反射するので、導光板上面に平行光として効率的に取り出すことができる。
【００１６】
また、前記液晶表示装置においては、前記導光板の平面に対して斜め方向に向けて、前記出射光が出射することを特徴としている。
このようにすれば、導光板から斜め方向に出射した出射光が軸外し異方性拡散層を透過することで、当該出射光の方向が軸外し異方性拡散層の略法線方向に変わる。また、当該出射光は拡散される。このように当該法線方向に変わり拡散された出射光は、液晶層に入射し、パネルを通過するため、広視角な表示が得られる。
これによって、コントラストを低下させることなく、明るい画像表示を実現できる。このように、導光板の斜め方向から出射した出射光を、画面に対して垂直方向に変えることができ、明るい画像表示を実現できる。また、出射光を拡散させるので広視角に出射させることができる。従って、自然光の映り込みが無く、視認性が高く、広視角な液晶表示装置を実現できる。
【００１７】
また、前記液晶表示装置においては、前記導光板の出射光の輝度のピーク方向は、前記軸外し異方性拡散層の指向方向と同一であることを特徴としている。
このように、出射光が単に前記導光板の平面に対して斜め方向に向けて、出射するのではなく、出射光の輝度のピーク方向と前記軸外し異方性拡散層の指向方向とが同一であるので、上記の効果を効果的に得ることができる。
従って、広視角な明るい画像表示を達成することができ、自然光の映り込みが無く、視認性が高く、広視角な液晶表示装置を実現できる。
【００１８】
また、前記液晶表示装置においては、前記導光板の側部には点状光源が設けられており、前記導光板の表面には複数の凹凸部が設けられていることを特徴としている。
このような点状光源を用いた場合においては、点状光源近傍において、光源光の輝度が異なる部分が生じるが、導光板の表面に複数の凹凸部を設けることによって、導光板全体として、均一な輝度の出射光を取り出すことができる。
【００１９】
また、前記液晶表示装置においては、前記導光板と前記第２偏光板の間に反射偏光層が設けられていることを特徴としている。
ここで、反射偏光層とは、当該反射偏光層に入射した光のうち、自身の透過軸に平行な成分の光を透過させ、反射軸に平行な成分を反射させる機能を備えた層膜である。また、このような反射偏光層は、当該反射偏光層の透過軸と第２偏光板の透過軸が平行になるように配置させることが好ましい。
【００２０】
このように、導光板と第２偏光板の間に反射偏光層が設けられているので、透過モードにおける導光板の出射光や、反射モードにおける外光の反射光のリサイクルを実現できる。
具体的に説明すると、透過モードにおいては、導光板の出射光のうち反射偏光層の透過軸と平行な成分の出射光は反射偏光層を透過して画像を表示する。また、ここで、反射軸と平行な成分の光は、反射板と反射偏光層の間で反射を繰り返し、偏光解消が起こり、反射偏光層の透過軸と平行な成分の光が生じ、反射偏光層を透過して画像を表示する。
反射モードにおいては、反射偏光層の透過軸と平行な成分の外光は、反射偏光層を透過して反射板によって反射された後に、反射偏光層の透過軸と平行な成分の外光は反射偏光層を透過して画像を表示する。また、ここで、反射板において反射した外光には、反射偏光層の反射軸と平行な成分の光が含まれている場合がある。この場合においては、反射板と反射偏光層の間で反射を繰り返し、偏光解消が起こり、反射偏光層の透過軸と平行な成分の光が生じ、反射偏光層を透過して画像を表示する。
従って、反射偏光層を設けたことによって、透過モードにおける出射光や、反射モードにおける外光のリサイクルを実現でき、画像表示の明るさを増加させることができる。
【００２１】
また、本発明の電子機器は、先に記載の液晶表示装置を備えることを特徴としている。
このような電子機器としては、例えば、携帯電話機、移動体情報端末、時計、ワープロ、パソコンなどの情報処理装置等を例示することができる。また、大型の表示画面を有するテレビや、大型モニタ等を例示することができる。このように電子機器の表示部に、本発明の液晶表示装置を採用することによって、高コントラストで、視角特性に優れた画像表示を認識可能な電子機器を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１実施形態）
以下、図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態を説明する。
図１は本実施形態の液晶表示装置の部分断面構造を示す図であって、カラーフィルタを備えた半透過反射型の液晶表示装置の一例を示している。図２は、軸外し異方性拡散フィルムの機能を説明するための図である。図３は、図１に示す半透過反射型の液晶表示装置において、導光板の出射光の半値角を説明するための図である。図４は、図１に示す半透過反射型の液晶表示装置において、透過モードと反射モードを説明するための図である。
なお、以下の図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
【００２３】
図１に示すように、液晶表示装置１は、液晶パネル２３と、上偏光板３１と、下偏光板３５と、軸外し異方性拡散フィルム（軸外し異方性拡散層）２５と、導光板６１と、反射板６３と、光源６７とを備えた構成となっている。
ここで、液晶パネル２３の上面及び下面において、上偏光板３１及び下偏光板３５が配置されている。また、軸外し異方性拡散フィルム２５は、下偏光板３５と導光板６１の間に設けられている。
【００２４】
また、液晶パネル２３は、２枚のガラス基板（第２基板、第１基板）３９、４１と、これら２枚のガラス基板３９、４１の間に配置される液晶層４３、カラーフィルタ４５を配置して構成されている。より詳細には、ガラス基板３９の表面側に画素毎に形成された着色層４９と、当該着色層４９を被覆するオーバーコート膜５１が形成されている（着色層４９とオーバーコート膜５１とによってカラーフィルタ４５が構成されている。）。そして、オーバーコート膜５１の上面にＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）等の透明導電体からなる透明電極５３が形成されている。透明電極５３の表面側には、ポリイミド樹脂等からなる配向膜５５が形成されている。
ここで、液晶層４３は、電源がオフ時に白表示となるノーマリーホワイトモードである。
【００２５】
また、ガラス基板３９に対向するガラス基板４１には、ガラス基板３９側に設置したのと同様の透明電極５７が形成され、この透明電極５７の上面には配向膜５９が積層されている。ここで、透明電極５７には不図示のＴＦＤ（薄膜ダイオード）が接続されており、透明電極５３、５７の間に、液晶層４３を駆動するための電圧を付与するようになっている。
【００２６】
また、着色層４９は、通常、透明樹脂中に顔料や染料等の着色材を分散させて所定の色調を呈するものとされている。着色層４９の色調の一例としては原色系フィルタとしてＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の組合せからなるものがあるが、これに限定されるものではなく、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンダ）、Ｃ（シアン）等の補色系や、その他の種々の色調で形成することができる。
この着色層４９は、通常、基板表面上に顔料や染料等の着色材を含む感光性樹脂からなる着色レジストを塗布し、フォトリソグラフィ法によって不要部分を除去することによって、所定のカラーパターンを有するものが形成される。ここで、複数の色調の着色層を形成する場合には上記工程を繰り返すことになる。
【００２７】
次に、図２を参照して、軸外し異方性拡散フィルム２５の機能について説明する。
軸外し異方性拡散フィルムは、法線方向に対して所定角度φ１（指向方向）で入射した光の軸を入射時の角度からずらし、φ２の角度で透過させる機能を有すると共に、当該φ２の角度の出射光をピーク方向として光散乱を生じさせる層膜である。
従って、このような軸外し異方性拡散フィルムを反射板６１より液晶パネル２３側に配設することで、反射板６１により反射された光をその正反射方向である液晶パネル２３の斜め方向ではなく、液晶パネル２３の法線方向に主として出射させることが可能となる。
このような軸外し異方性拡散フィルムとしては、例えば、特開２００１−１２３９０６号公報に記載の技術を適用することができる。係る文献に記載の軸外し異方性拡散フィルムは、フィルム内部に屈折率が異なり、かつ不規則な形状と厚さを有する部位が、概ね帯状に分布され、フィルム厚さ方向で前記帯状分布の延びる方向が次第に変化している構造を有するものである。このような軸外し異方性拡散フィルムは、所定角度から入射した光については、光拡散を生じさせ、かつ光がフィルムを透過する際にその主たる進行方向を入射時の進行方向とは異なる方向に変化させることができる。また、上記所定角度とは異なる入射角度で入射した光については、光拡散が生じることなく透過させるようになっている。
【００２８】
また、導光板６１及び光源６７は、所謂バックライトとして機能するものである。ここで、導光板６１は、光源６７の発光光を液晶パネル２３の略法線方向に出射させるようになっている。光源６７は、発光ダイオードやエレクトロルミネッセンス等からなる。図１に示すように、導光板６１は反射板６３の表面側に配置され、当該導光板６１から出射する出射光は液晶層４３に対して法線方向に入射すると共に、平行な光（以下、平行光と称する場合がある。）を出射するようになっている。
また、導光板６１の出射光の輝度分布は、ピーク値に対して半値角が±２０°以内であることが好ましく、更には±１５°以内であることが最適である。
【００２９】
次に、図３を参照して、導光板６１の出射光の半値角について説明する。
図３において、図３（ａ）は出射光の輝度を測定する方法を説明するための図、図３（ｂ）は輝度分布を示す図、図３（ｃ）は任意の半値角における出射光の輝度及びコントラストの測定結果を示す図である。
【００３０】
図３（ａ）に示すように、導光板６１の出射光の測定方法は、導光板６１の上方に配置された検出器６５を用いて行われる。ここで、検出器６５は、導光板６１の法線方向に対して所定の角度θで傾けて配置されている。この状態で光源６７から導光板６１を介して出射光を発することで、検出器６５は角度θにおける輝度を測定する。
そして、図３（ｂ）に示すように、角度θの値を変えながら測定した輝度分布が得られる。当該図３（ｂ）において、導光板６１の法線方向（θ０）におけるピークの輝度に対して、２分の１（半値）の輝度が得られる角度θ２、−θ１が半値角となる。従って、例えばピーク輝度の角度をθ０としたときに、半値角が±２０°である場合には、図３（ｂ）におけるθ０−θ１及びθ２−θ０がそれぞれ２０°以下となる方位があるという意味である。
【００３１】
更に、図３（ｃ）の実験結果（１）〜（３）に示すように、任意の半値角２５°、１５°、８°における輝度及びコントラストは、半値角が小さくなるほど輝度及びコントラストが向上することが分かる。特に、半値角を±２０°以下、最適値として±１５°以内とすることで、高い輝度及びコントラストが得られる。このように、半値角を小さくすることにより、輝度やコントラストを確実に高めることができるので、低視角における色付き現象が小さくなり、あるいは全く無くすることができる。これは、半値角を小さくして、指向性を高めることにより、液晶の視角依存性を拾わないようにすることができるためである。
【００３２】
次に、図４を参照して、上記の軸外し異方性拡散フィルム２５を具備する液晶表示装置１の透過モードと反射モードについて説明する。
ここで、透過モードとは、光源６７が発する出射光を利用して画像表示を行うモードである。このような透過モードにおいては、導光板６１が出射する平行光である出射光を利用すると共に、軸外し異方性拡散フィルム２５及び下偏光板３５を介して液晶層４３を透過した偏光光を、外部に取り出して画像表示を行っている。
また、反射モードとは、外光を利用して画像表示を行うモードである。このような反射モードにおいては、上偏光板（第１偏光板）３１、液晶層４３、下偏光板（第２偏光板）３５、及び軸外し異方性拡散フィルム２５を介して入射した外光を、反射板６３によって反射させた後、再び軸外し異方性拡散フィルム２５、下偏光板３５、液晶層４３、及び上偏光板３１を介して外部に取り出して画像表示を行っている。
【００３３】
まず、透過モードにおいては、光源６７から導光板６１を介して出射された出射光Ａは、軸外し異方性拡散フィルム２５に法線方向に入射する。ここで、当該軸外し異方性拡散フィルム２５においては、出射光Ａの出射角度が殆ど変わることがなく透過する。このように透過した出射光Ａは、下偏光板３５を通過して液晶層４３に入射する。そして、液晶層４３の電源（透明電極５３、５７間の電圧）がオフ時である場合には白表示となるので、出射光Ａは上偏光板３１を経て取り出される。他方、液晶層４３の電源がオン時である場合には、黒表示となるので、出射光Ａが取り出されることがない。
【００３４】
また、反射モードにおいては、上偏光板３１の斜め方向から入射した外光Ｂは、液晶層４３の液晶分子内を通過し、更に、下偏光板３５、軸外し異方性拡散フィルム２５、及び導光板６１を通過した後、反射板６３に到達する。ここで、軸外し異方性拡散フィルム２５においては、入射した外光の方向が殆ど変わることがなく、また、あまり拡散することなく透過する。
更に、反射板６３によって反射された外光Ｂは、再び導光板６１、軸外し異方性拡散フィルム２５、下偏光板３５、及び液晶層４３に入射する。ここで、軸外し異方性拡散フィルム２５においては、入射した反射光Ｂ’の方向が軸外し異方性拡散フィルム２５に対して略法線方向に変わると共に、当該反射光Ｂ’は拡散されて散乱光ｂが生じる。
そして、液晶層４３の電源がオフ時である場合には、液晶層４３を通過後に、反射光Ｂ’及び散乱光ｂは入射時と同様の偏光面を有しているために上偏光板３１を通過し、白表示となる。他方、液晶層４３の電源がオン時にあっては、液晶層４３に入射した外光Ｂは、偏光軸と透過軸との関係で、下偏光板３５を通過できずに黒表示となる。
【００３５】
上述したように、本実施形態の液晶表示装置１においては、透過モード及び反射モードにおいて、それぞれ良好な効果が得られる。即ち、透過モードにおいては、コントラストを低下させることなく、明るい画像表示が実現できる。ここで、導光板６１の出射光Ａが導光板６１に対して略法線方向であるので、当該法線方向に液晶層４３に入射するので、液晶表示装置１の法線方向で明るい表示が得られる。また、反射モードにおいては、軸外し異方性拡散フィルム２５が反射光Ｂ’の方向を法線方向に変えると共に、散乱光ｂを生じさせるので、反射光Ｂ’及び散乱光ｂが液晶層４３を通過することにより、広視角な画像表示を実現できる。
【００３６】
従って、コントラストを低下させることなく、明るい画像表示を実現できる。このように、液晶表示装置１の斜め方向から入射した外光を、出射時には画面に対して垂直方向に変えることができ、明るい画像表示を実現できる。従って、自然光の映り込みが無く、視認性が高く、広視角な表示特性を実現できる。
【００３７】
また、本実施形態の液晶表示装置１は、液晶パネル２３内で反射を行わずに、外光Ｂを反射板６３によって反射させているので、透過モードを重視した表示装置を実現することができる。また、当該液晶表示装置１は、液晶パネル２３内に反射膜を有する半透過反射型の液晶表示装置と比較して、導光板６１側から指向性を持って出射された光を画素いっぱいに透過させることができる。また、液晶パネル２３を全透過型にできるので、当該液晶パネル２３の構造を簡単にすることができる。
【００３８】
また、導光板６１の出射光Ａの半値角が±２０°以内であるので、当該出射光Ａを平行光として取り出すことができる。また、このような出射光Ａを用いることでコントラストを確実に高めて明るい表示を実現することができ、低視角での色付きを小さく、あるいは無くすことができる。
【００３９】
（第２実施形態）
次に、図５及び図６を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。
本実施系形態は、上記の第１実施形態の液晶表示装置において、導光板６１のみを変更した構成となっている。
図５において、図５（ａ）は本実施形態の液晶表示装置に用いられる導光板６１’を示す斜視図、図５（ｂ）は導光板６１’の断面図である。図６は、図５に示す導光板６１’を備えた半透過反射型の液晶表示装置において、透過モードと反射モードを説明するための図である。
なお、本実施形態においては、第１実施形態の液晶表示装置の構成と異なる部分について説明し、同一構成には同一符号を付して説明を簡略化している。
また、以下の図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
【００４０】
図５（ａ）に示すように、本実施形態における導光板６１’においては、当該導光板６１’の平面に対して斜方向に出射光Ａ’を出射するようになっている。また、図５（ｂ）
に示すように、導光板６１’の下面には複数の微細傾斜面６２が設けられている。
このような微細傾斜面６２が設けられていることによって、導光板６１’は所定角度θ’の方向で出射光Ａ’を出射すると共に、当該所定角度θ’において、出射光Ａ’の輝度がピーク値となる。
また、このような出射光Ａ’の輝度がピーク値となるピーク方向は、上記の軸外し異方性拡散フィルム２５の指向方向と同一であることが好ましい。この理由は、このようなピーク方向を有する傾斜平行光であることにより、反射モード及び透過モードの両方において、画面正面方向で明るい画像表示とすることができるからである。
【００４１】
次に、図６を参照して、導光板６１’を具備する液晶表示装置１の透過モードについて説明する。なお、反射モードにおいては、実施形態１と同様であるため、説明を簡略化する。
透過モードにおいては、光源６７から導光板６１’を介して出射された出射光Ａ’は、軸外し異方性拡散フィルム２５に入射する。ここで、軸外し異方性拡散フィルム２５への入射角度は、図５に示したように所定角度θ’となる。このように所定角度θ’で入射した出射光Ａ’は、軸外し異方性拡散フィルム２５を透過することで、当該出射光Ａ’の方向が軸外し異方性拡散フィルム２５の略法線方向に変わる。また、当該出射光Ａ’は拡散され、散乱光ａが生じる。更に、当該出射光Ａ’及び散乱光ａは下偏光板３５及び液晶層４３に入射する。
そして、液晶層４３の電源がオフ時である場合には、液晶層４３を通過後に、出射光Ａ’及び散乱光ａは上偏光板３１を通過し、白表示となる。他方、液晶層４３の電源がオン時である場合には、黒表示となるので、出射光Ａ’及び散乱光ａが取り出されることがない。
【００４２】
上述したように、本実施形態の液晶表示装置１においては、導光板６１’から斜め方向に出射した出射光Ａ’が軸外し異方性拡散フィルム２５を透過し、当該出射光Ａ’の方向が略法線方向に変わると共に、散乱光ａが生じるので、当該出射光Ａ’及び散乱光ａが液晶層４３に入射して液晶パネル２３を通過した際には、透過モードにおいて広視角な表示が得られる。
これによって、コントラストを低下させることなく、明るい画像表示を実現できる。このように、導光板６１’の斜め方向から出射した出射光Ａ’を、画面に対して垂直方向に変えることができ、明るい画像表示を実現できる。また、出射光Ａ’を拡散させるので広視角に出射させることができる。従って、自然光の映り込みが無く、視認性が高く、広視角な液晶表示装置を実現できる。
【００４３】
また、導光板６１’の出射光Ａ’の輝度のピーク方向、即ち、出射光Ａ’の出射角度θ’が、軸外し異方性拡散フィルム２５の指向方向と同一であるので、上記の効果を効果的に得ることができる。従って、広視角な明るい画像表示を達成することができ、自然光の映り込みが無く、視認性が高く、広視角な液晶表示装置を実現できる。
【００４４】
（第３実施形態）
次に、図７を参照して、本発明の第３実施形態を説明する。
本実施系形態は、上記の第１実施形態の液晶表示装置において、軸外し異方性拡散フィルム２５が配置される位置のみを変更した構成となっている。
具体的には、第１実施形態においては、下偏光板３５と導光板６１との間に軸外し異方性拡散フィルム２５が設けられていたのに対し、本実施形態においては、上偏光板３１と液晶パネル２３の間に軸外し異方性拡散フィルム２５が設けられている。
【００４５】
図７は、上偏光板３１と液晶パネル２３の間に軸外し異方性拡散フィルム２５が設けられた半透過反射型の液晶表示装置において、透過モードと反射モードを説明するための図である。
なお、本実施形態においては、第１実施形態の液晶表示装置の構成と異なる部分について説明し、同一構成には同一符号を付して説明を簡略化している。
また、以下の図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
【００４６】
まず、透過モードにおいては、光源６７から導光板６１を介して出射された出射光Ａは、下偏光板３５、及び液晶層４３に法線方向に入射する。そして、液晶層４３の電源がオフ時である場合には白表示となるので、出射光Ａは軸外し異方性拡散フィルム２５及び上偏光板３１を経て取り出される。ここで、当該軸外し異方性拡散フィルム２５においては、出射光Ａの出射角度が殆ど変わることがなく透過する。他方、液晶層４３の電源がオン時である場合には、黒表示となるので、出射光Ａが取り出されることがない。
【００４７】
また、反射モードにおいては、上偏光板３１の斜め方向から入射した外光Ｂは、軸外し異方性拡散フィルム２５を透過した後に、液晶層４３の液晶分子内を通過し、更に、下偏光板３５及び導光板６１を通過し、反射板６３に到達する。ここで、軸外し異方性拡散フィルム２５においては、入射した外光の方向が殆ど変わることがなく、また、あまり拡散することなく透過する。
更に、反射板６３によって反射された外光Ｂは、再び導光板６１、下偏光板３５、及び液晶層４３に入射する。そして、液晶層４３の電源がオフ時である場合には、液晶層４３を通過後に、反射光Ｂ’及び散乱光ｂは入射時と同様の偏光面を有しているために上偏光板３１を通過し、白表示となる。更に、液晶層４３を通過した後に、軸外し異方性拡散フィルム２５と上偏光板３１を経て、表示される。ここで、軸外し異方性拡散フィルム２５においては、入射した反射光Ｂ’の方向が軸外し異方性拡散フィルム２５に対して略法線方向に変わると共に、当該反射光Ｂ’は拡散されて散乱光ｂが生じる。他方、液晶層４３の電源がオン時にあっては、液晶層４３に入射した外光Ｂは、偏光軸と透過軸との関係で、下偏光板３５を通過できずに黒表示となる。
【００４８】
上述したように、本実施形態の液晶表示装置１においては、透過モード及び反射モードにおいて、それぞれ良好な効果が得られる。即ち、透過モードにおいては、コントラストを低下させることなく、明るい画像表示が実現できる。ここで、導光板６１の出射光Ａが導光板６１に対して略法線方向であるので、当該法線方向に液晶層４３に入射するので、液晶表示装置１の法線方向で明るい表示が得られる。また、反射モードにおいては、軸外し異方性拡散フィルム２５が反射光Ｂ’の方向を法線方向に変えると共に、散乱光ｂを生じさせるので、反射光Ｂ’及び散乱光ｂが上偏光板３１を通過することにより、広視角な画像表示を実現できる。また、上偏光板３１の近傍で導光板の出射光を拡散させるので、広視角な表示を実現することができ、また、視角に対する色変化を小さくすることができる。
【００４９】
（第４実施形態）
次に、図８を参照して、本発明の第４実施形態を説明する。
本実施系形態は、上記の第１実施形態の液晶表示装置において、導光板６１及び光源６７のみを変更した構成となっている。
具体的には、第１実施形態においては、導光板６１及び光源６７が設けられていたのに対し、本実施形態においては、導光板７１及び点状光源７２が設けられた構成となっている。
【００５０】
図８において、図８（ａ）は導光板７１及び点状光源７２を説明するための斜視図であり、図８（ｂ）は平面視において点状光源７２が導光板７１内に供給する出射光を示す図である。
図８（ａ）に示すように、導光板７１には複数の凹凸部７１ａが設けられている。また、図８（ｂ）に示すように、点状光源７２は、導光板７１内を略放射状に出射光を供給するようになっている。なお、図８（ｂ）において、導光板７１の表面には、凹凸部７１ａが複数設けられている。
【００５１】
上述したように、本実施形態の液晶表示装置１においては、点状光源７２から導光板７１内を略放射状に光源光が伝播する。ここで、導光板７１の面内において光源光Ｃの輝度が異なる部分が生じるが、導光板７１の表面に複数の凹凸部７１ａが設けられているので、導光板７１全体として、均一な輝度分布の出射光Ａを取り出すことができる。
【００５２】
（第５実施形態）
次に、図９を参照して、本発明の第５実施形態を説明する。
本実施形態は、上記の第１実施形態の液晶表示装置において、導光板６１と下偏光板３５の間に反射偏光層８０を設けた構成となっている。
具体的には、軸外し異方性拡散フィルム２５と下偏光板３５の間に反射偏光層８０を設けた構成となっている。
なお、本実施形態においては、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明し、同一構成には同一符号を付して説明を簡略化する。
【００５３】
図９は、反射偏光層８０を備えた半透過反射型の液晶表示装置の要部において、透過モードと反射モードを説明するための図である。図９においては、液晶層４３及び上偏光板３１を省略しているが、これらは図４に示すように下偏光板３５の上方に設けられているものとして説明する。
【００５４】
図９に示すように、反射偏光層８０は、当該反射偏光層８０に入射した光のうち、自身の透過軸に平行な成分の光を透過させ、反射軸に平行な成分を反射させる機能を備えた層膜である。また、このような反射偏光層８０は、当該反射偏光層８０の透過軸と下偏光板３５の透過軸が平行になるように配置されている。
【００５５】
まず、透過モードにおいては、光源６７から導光板６１を介して出射された出射光Ａは、軸外し異方性拡散フィルム２５、反射偏光層８０、及び下偏光板３５に法線方向に入射する。ここで、反射偏光層８０においては、出射光Ａのうち透過軸と平行な成分を有する光のみが透過し、反射軸と平行な成分を有する光が反射される。当該反射された光Ａ１は、軸外し異方性拡散フィルム２５及び導光板６１を介して反射板６３に達し、当該反射板６３において反射し、光Ａ２として再び導光板６１及び軸外し異方性拡散フィルム２５を透過して反射偏光層８０に入射する。このような反射偏光層８０と反射板６３の間において、光Ａ１、Ａ２の反射が繰り返されることによって、偏光解消が起こり、反射偏光層８０の透過軸と平行な成分の光が生じ、反射偏光層８０を透過する。即ち、出射光Ａに反射軸に平行な成分の光が含まれていても、反射偏光層８０と反射板６３の間における偏光解消によって、出射光Ａの全ての成分を下偏光板３５に入射させることができる。
【００５６】
また、反射モードにおいては、反射偏光層８０の透過軸と平行な成分の外光Ｂは、下偏光板３５、反射偏光層８０、軸外し異方性拡散フィルム２５、及び導光板６１を透過し、更に反射板６３によって反射された後に、反射偏光層８０の透過軸と平行な成分の外光Ｂ’は反射偏光層Ｂを透過する。また、ここで、反射板６３において反射した外光Ｂ’には、反射偏光層８０の反射軸と平行な成分の光が含まれている場合がある。この場合においては、反射板６３と反射偏光層８０の間で光Ｂ１、Ｂ２に示す反射が繰り返され、偏光解消が起こり、反射偏光層８０の透過軸と平行な成分の光が生じ、反射偏光層８０を透過する。
従って、反射偏光層８０を設けたことによって、透過モードにおける出射光Ａや、反射モードにおける外光Ｂのリサイクルを実現でき、画像表示の明るさを増加させることができる。
【００５７】
なお、本実施形態においては、下偏光板３５と軸外し異方性拡散フィルム２５の間に反射偏光層８０を設けた構成となっているが、反射偏光層８０の位置は導光板６１と下偏光板３５の間であれば、特に限定するものではない。例えば、反射偏光層８０を導光板６１と軸外し異方性拡散フィルム２５の間に設けた構成を採用してもよい。
【００５８】
（電子機器）
次に、本発明の上記実施形態の液晶表示装置を備えた電子機器の具体例について説明する。
図１０は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１０において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記液晶表示装置を用いた表示部を示している。このような携帯電話等の電子機器の表示部に、上記実施形態の液晶表示装置を用いた場合、コントラストが高くて広視野角が達成され、表示特性が優れる液晶表示部を備えた電子機器を実現することができる。
【００５９】
なお、上述した例に加えて、他の例として、液晶テレビ、ビューファインダ型やモニタ
直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、
ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、電子ペーパー、タッ
チパネルを備えた機器等が挙げられる。本発明の電気光学装置は、こうした電子機器の表
示部としても適用できる。
【００６０】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１実施形態の液晶表示装置における部分断面構造を示す図。
【図２】本発明の第１実施形態の軸外し異方性拡散フィルムを説明するための図。
【図３】本発明の第１実施形態の導光板における半値角を説明するための図。
【図４】本発明の第１実施形態の液晶表示装置における透過／反射モードの説明図。
【図５】本発明の第２実施形態の液晶表示装置における導光板を説明するための図。
【図６】本発明の第２実施形態の液晶表示装置における透過／反射モードの説明図。
【図７】本発明の第３実施形態の液晶表示装置における透過／反射モードの説明図。
【図８】本発明の第４実施形態の液晶表示装置における導光板及び点状光源の説明図。
【図９】本発明の第５実施形態の液晶表示装置における透過／反射モードの説明図。
【図１０】本発明の液晶表示装置を備える電子機器を示す図。
【符号の説明】
【００６２】
１…液晶表示装置、２５…軸外し異方性拡散フィルム（軸外し異方性拡散層）、３１…上偏光板（第１偏光板）、３５…下偏光板（第２偏光板）、３９…ガラス基板（第２基板）、４１…ガラス基板（第１基板）、４３…液晶層、６１、７１…導光板、６２…微細傾斜面、６３…反射板、６７…光源、７１ａ…凹凸部、７２…点状光源（光源）、８０…反射偏光層、Ａ…出射光
【図１】
2005274690.tif 000003
【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】
2005274690.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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