(57)【要約】【課題】  液晶表示装置としての厚さを低減させるとともに、さらに、画面全体として均一な光を前面側に出射することによる表示特性の向上を図ることができる液晶表示装置を提供すること。【解決手段】  本発明にかかる液晶表示装置は、前面透明基板２と、導光板として機能する背面側透明基板６の間に液晶層３が設けられている。そして、液晶層３と背面側透明基板６の間に偏光層４が設けられている。さらに、背面側透明基板６上には、この背面透明基板６よりも低い屈折率を有する低屈折率層が形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の透明基板と、
当該第１の透明基板と対向して設けられ、導光板として機能する第２の透明基板と、
前記第１の透明基板と前記第２の透明基板の間に設けられた液晶層と、
前記液晶層と前記第２の透明基板の間に設けられた偏光層と、
前記偏光層と前記第２の透明基板の間において当該第２の透明基板に接して設けられ、当該第２の透明基板よりも低い屈折率を有する低屈折率層を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記低屈折率層は透明性樹脂により構成されている請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記低屈折率層はフッ素系樹脂により構成されている請求項２記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記低屈折率層と前記偏光層との間に、カラーフィルタ層が設けられている請求項１、２又は３記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バックライトからの照明光を利用する透過型の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置としては、自然光や室内光等の外光を利用する反射型と、バックライトからの照明光を利用する透過型がある。後者の透過型液晶表示装置は、通常、少なくとも２枚の透明基板の間に液晶層が設けられた液晶パネルと、当該液晶表示パネルの背面側に設けられたバックライトユニットを有する。そして、バックライトユニットは、冷陰極線管等の光源と、光源からの光を前面から出射させる導光板を有する。
【０００３】
このような透過型液晶表示装置において、厚さを減少させるために、導光板を除去し偏光板を液晶表示パネルの内側に挿入する技術が提案されている（例えば、特許文献１）
【０００４】
図３は、特許文献１において提案された液晶表示装置の概略的な断面図である。図３に示されるように、外表面に第１偏光板１４０が取付けられ、第１基板が観察者側に配置されている。第１基板は、第１透明基板１０２を含み、第１透明基板１０２の内側表面には画素電極１０４と、スイッチング素子が形成されており、その下に第１配向膜１０６が形成されている。
【０００５】
第１基板に対向して液晶セル１３０を介して第２基板が配置されている。第２基板は導光板として機能する第２透明基板１１２を含む。第２透明基板１１２の内側表面上に、第２偏光板１５０と、カラーフィルタ層１１４と、共通電極１１８と、第２配向膜１２０が順に形成されている。第２透明基板１１２の一端に光源１７０が配置されている。
【０００６】
第２透明基板１１２の外側表面には、複数の反射型ドット１６０が形成されている。そして、第２透明基板１１２の下部に反射板１９０が配置されている。
【特許文献１】特開２００３−１２１８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１における説明では、光源１７０より入射した光は、第２透明基板１１２の外側表面に形成された複数の反射型ドット１６０によって面光源に変換される。
【０００８】
通常の導光板においては、光源より入射した光は導光板の前面側（観察者側）の界面と背面側の界面において全反射しながら進行していき、反射型ドット等により散乱した光が前面側から出射されたり、反射層により反射された後に前面側から出射されたりする。これに対して、図３に示す構造では、光源１７０より入射した光は、第２透明基板１１２の前面側の界面、即ち第２偏光板１５０との界面は全反射が行なわれずに特定の振動方向を有する光は当該第２偏光板１５０に吸収されてしまう。このため、光源１７０より入射した光は、効率よく第２透明基板１１２内を進行せず、画面全体として均一な光を前面側に出射することが困難となる。
【０００９】
本発明は、かかる問題を解消するためになされたものであり、液晶表示装置としての厚さを低減させるとともに、さらに、画面全体として均一な光を前面側に出射することによる表示特性の向上を図ることができる液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明にかかる液晶表示装置は、第１の透明基板と、当該第１の透明基板と対向して設けられ、導光板として機能する第２の透明基板と、前記第１の透明基板と前記第２の透明基板の間に設けられた液晶層と、前記液晶層と前記第２の透明基板の間に設けられた偏光層と、前記偏光層と前記第２の透明基板の間において当該第２の透明基板に接して設けられ、当該第２の透明基板よりも低い屈折率を有する低屈折率層を備えたものである。このような構成においては、第２の透明基板に光源から入射した光は、低屈折率層との界面を全反射して進行する。そのため、効率的に画面全体に亘って面状光を出射することが可能となる。
【００１１】
好適な実施の形態における低屈折率層は、透明性樹脂により構成され、より好適には、フッ素系樹脂により構成される。
【００１２】
さらに、前記低屈折率層と前記偏光層との間に、カラーフィルタ層を設けるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、液晶表示装置としての厚さを低減させるとともに、さらに、画面全体として均一な光を前面側に出射することによる表示特性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
発明の実施の形態１．
図１に本発明の実施の形態１にかかる液晶表示装置の構成を示す。図に示されるように、この液晶表示装置では、前面側から偏光層１、前面側透明基板２、液晶層３、偏光層４、低屈折率層５、背面側透明基板６、反射層８が順に配置されている。
【００１５】
偏光層１は、例えば偏光フィルムにより構成され、透過軸と吸収軸が互いに直交し、透過軸と平行な直線偏光を透過し、吸収軸と平行な直線偏光を吸収する。この偏光層１と前面側透明基板２との間には、さらに、位相差層を設けるようにしてもよい。この位相差層は、位相差板や位相差フィルム及びこれらの積層体により構成され、直線偏光を楕円偏光に変換する。
【００１６】
前面側透明基板２は、観察者側に配置された透明基板であり、例えばガラスや透明樹脂により構成され、ＩＴＯ等の透明電極等が形成されている。液晶層３は、前面側透明基板２と背面側透明基板６の間に設けられた、例えばネマチック液晶からなる層である。
【００１７】
偏光層４は、塗布工程によって低屈折率層５上に形成され、特定の透過軸と平行な振動方向を有する直線偏光のみ通過させる。この偏光層４は、例えば５００ｎｍの厚さを有する。本発明の実施の形態においては、このように偏光層４を液晶層３と背面側透明基板６の間に設けている。
【００１８】
当該偏光層４は、配向処理を施した背面側透明基板６上に染料を配列させたり、染料塗布後に光を照射することにより染料を配向させたり、さらには、染料塗布時の塗布方向に沿って染料を配向させることにより、吸収軸を規定する。偏光層４の塗布方法については、例えば、米国特許第６１７４３９４号に開示された方法を用いることができる。偏光層４の上面には、ＩＴＯ等の透明電極が形成される。
【００１９】
低屈折率層５は、屈折率が１．５４である背面側透明基板６上に接して形成され、両者の間には他の層は介在していない。低屈折率層５は、背面側透明基板６よりも低い屈折率を有し、画面全体に亘って略均一の透明性を有する透明性樹脂により構成される。例えば、低屈折率層５の屈折率は１．３５である。低屈折率層５の屈折率ａと背面側透明基板６の屈折率ｂとの比（ｂ／ａ）は、１．１〜１．７の範囲にすることが好ましい。また、低屈折率層５としては、例えば透明性を有するフッ素系材料が用いられる。低屈折率層５は、背面側透明基板６上に塗布され、加熱処理によって形成される。また、低屈折率層５は、モノマー状態の樹脂を熱重合させることによって形成してもよく、また紫外線硬化樹脂であれば、紫外線を照射して硬化させることによって形成してもよい。好適な実施の形態においては、旭硝子株式会社製のフッ素系樹脂であるサイトップ（登録商標）が用いられる。サイトップは、屈折率が１．３４、透過率が９５％、アッベ数が９０の樹脂である。この低屈折率層５の厚さは、例えば、数１００ｎｍである。
【００２０】
背面側透明基板６は、例えばガラス基板や、ポリカーボネートやアクリル樹脂等の透明樹脂基板である。背面側透明基板６の背面側には位相差層は設けられていない。本発明の実施の形態１では、この背面側透明基板６の背面側の表面に反射型ドット７が印刷により設けられており、これにより指向性制御処理が行われる。かかる指向性制御処理によって、当該背面側透明基板６は、電極を形成し、前面側透明基板２との間に液晶層を保持する機能に加えて、光源９からの光を面状光に変換する導光板としての機能を有することになる。この指向性制御処理としては、反射型ドットを形成する他に、背面側透明基板６の背面側の表面にプリズムを形成したり、散乱加工を行なうようにしてもよい。反射型ドット７の密度は、光源９から離れるに従って、高くしている。これにより、観察者側に出射する光の量を均一化することができる。
【００２１】
光源９は、背面側透明基板６の側面の近傍に配置される。線状光源でなくとも点状光源であってもよい。例えば、光源９としては、冷陰極線管、発光ダイオード（ＬＥＤ）、電界発光、小型白熱電球、有機ＥＬ等が用いられる
【００２２】
反射層８は、空気層を介して背面側透明基板６の背面側に設けられている。この反射層８は、背面側透明基板６から漏洩した光を当該背面側透明基板６側に反射する機能を有する。
【００２３】
本発明の実施の形態１においては、上述の通り、背面側透明基板６の前面側には低屈折率層５が設けられ、背面側には空気層がある。そのため、光源９より入射した光は、背面側透明基板６の前面側の界面と背面側の界面において全反射しながら進行していき、反射型ドット７により散乱した光が前面側から出射されたり、反射層８により反射された後に前面側から出射されたりする。即ち、背面側透明基板６の前面側の面上には、光の吸収率が高い偏光層４を形成せずに、当該背面側透明基板６よりも屈折率が低い低屈折率層５を設けているため、光源９からの光は、背面側透明基板６と低屈折率層５との間の界面において全反射し、光源９から離れる方向に進行する。従って、光源９から離れた位置にまで、光を到達させることができ、面全体において均一な光量の光を出射することができる。このより、液晶表示装置の表示特性を向上させることができる。
【００２４】
発明の実施の形態２．
本発明の実施の形態２では、発明の実施の形態１にかかる液晶表示装置の構成において、さらにカラーフィルタ（ＣＦ）層を設けたものである。
【００２５】
このＣＦ層１０は、図２に示されるように偏光層４と低屈折率層５の間に設けられている。ＣＦ層１０は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の領域を有し、これらの各領域を通過する光量を制御することにより、カラー表示を実現する。ＣＦ層１０は、例えば２μｍの厚さを有する。
【００２６】
本発明の実施の形態２にかかる液晶表示装置においても、本発明の実施の形態１と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明にかかる液晶表示装置の部分断面図である。
【図２】本発明にかかる液晶表示装置の部分断面図である。
【図３】従来の液晶表示装置の部分断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  偏光層
２  前面側透明基板
３  液晶層
４  偏光層
５  低屈折率層
６  背面側透明基板
７  反射型ドット
８  反射層
９  光源
１０  ＣＦ層
【図１】
2005134470.tif 000003
【図２】
2005134470.tif 000004
【図３】
2005134470.tif 000005