(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明ガラス板の片面のみにその板よりも低屈折率の透明層を介して少なくとも導電層を有し、前記低屈折率透明層と前記透明ガラス板の屈折率差が０．１以上であり、前記低屈折率透明層の厚さと屈折率の積に基づく光路長が１００ｎｍ以上であることを特徴とするガラス基板。
【請求項２】
請求項１において、低屈折率透明層が無機誘電体からなるガラス基板。
【請求項３】
請求項１又は２において、導電層が透明であるガラス基板。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項において、低屈折率透明層と導電層の間にカラーフィルタ層を有するガラス基板。
【請求項５】
視認側と背面側のセル基板をそれらに設けた電極の側を対向させて配置した間に液晶を挟持してなる液晶セルを少なくとも具備する液晶表示パネルを有してなり、かつ前記の視認側と背面側のセル基板の一方又は両方が請求項１から４のいずれか一項に記載のガラス基板からなることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項５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液晶表示装置。
【請求項７】
請求項５又は６において、液晶表示パネルがその１又は２以上の側面に照明装置を有し、かつ請求項１から４のいずれか一項に記載のガラス基板からなる視認側又は背面側のセル基板の外側に、そのセル基板を介して入射する前記照明装置による照明光を反射して他方のセル基板側に光路変換する手段を有する液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、側面からの入射光を後方に効率よく伝送できるガラス基板、及びそれをセル基板に用いた表示品位に優れる透過型や透過・反射両用型の液晶表示装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
ＴＶやパソコン画面の大型化に伴う高重量化の抑制、携帯パソコンや携帯電話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、図５〜７に例示の従来のサイドライト型導光板８３によるフロントライト８やバックライト８を設けたものではその薄型軽量化が困難となっている。ちなみにサイドライト型導光板では光伝送の必要上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。なお８１は光源、８２は光源ホルダである。
【０００３】
前記に鑑みて液晶表示パネルの側面に照明装置を配置し、その側面からの照明光をパネル全体で伝送しつつ視認側のセル基板で全反射させて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の液晶表示装置が提案されている（特開平５−１５８０３３号公報）。これはサイドライト型導光板の役割を液晶表示パネルに兼用させて導光板を省略しそれによる薄型軽量化の達成を目的とする。なお光の伝送は、液晶表示パネルの全体が担うが中でも液晶セルのセル基板がその中心となるようである。
【０００４】
しかしながら従来の透明性や耐熱性や耐薬品性、表面平滑性やガスバリア性等のこれまでの要求性能を満足させたガラス基板では、光の伝送効率に乏しく照明装置から遠離るほど表示が暗くなってパネル面での明暗差が大きい問題点のあることが判明した。
【０００５】
【発明の技術的課題】
本発明は、薄型軽量性の利点を活かしつつ側面から入射させた光の後方への伝送効率に優れるガラス基板を得て、輝度やその均一性に優れて良好な表示品位の透過型や透過・反射両用型の液晶表示装置を開発することを課題とする。
【０００６】
【課題の解決手段】
本発明は、透明ガラス板の片面のみにその板よりも低屈折率の透明層を介して少なくとも導電層を有し、前記低屈折率透明層と前記透明ガラス板の屈折率差が０．１以上であり、前記低屈折率透明層の厚さと屈折率の積に基づく光路長が１００ｎｍ以上であることを特徴とするガラス基板、及び視認側と背面側のセル基板をそれらに設けた電極の側を対向させて配置した間に液晶を挟持してなる液晶セルを少なくとも具備する液晶表示パネルを有してなり、かつ前記の視認側と背面側のセル基板の一方又は両方が前記ガラス基板からなることを特徴とする液晶表示装置を提供するものである。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によるガラス基板によれば、側面からの入射光を低屈折率の透明層が全反射により基板内に閉じ込めて対向する側面方向（後方）に効率よく伝送でき、重量増加も低屈折率透明層の付加程度であるので薄型軽量性にも優れている。その結果、前記のガラス基板をセル基板に用いて液晶セルを形成することにより、その液晶表示パネル側面に配置した照明装置からの入射光を当該基板を介し後方に効率よく伝送でき、その伝送光を適宜な光路変換手段を介し視認方向に光路変換することにより画面全体が明るくて、その明るさの均一性に優れる良好な表示品位が達成される。また照明装置の側面配置で薄さに優れる液晶表示装置を形成することができる。
【０００８】
前記において低屈折率の透明層がないと、パネル内の伝送光が液晶層や通例それに隣接して配置されるカラーフィルタ層に入射し、液晶層による複屈折で偏光板に入射した際の吸収成分が増大したり、カラーフィルタ層による光吸収で後方への伝送効率が著しく低下して照明装置から遠離るほど画面が暗くなり輝度の均一性が大きく損なわれて見づらい表示となる。
【０００９】
【発明の実施形態】
本発明によるガラス基板は、透明ガラス板の片面のみにその板よりも低屈折率の透明層を介して少なくとも導電層を有し、前記低屈折率透明層と前記透明ガラス板の屈折率差が０．１以上であり、前記低屈折率透明層の厚さと屈折率の積に基づく光路長が１００ｎｍ以上であるものである。図１にそのガラス基板１の例を示した。１１が透明ガラス板、１２が低屈折率の透明層、１３が導電層であり、１４は配向膜、１５はカラーフィルタ層、１６はガスバリア層、１７はハードコート層である。
【００１０】
透明ガラス板としては従来のセル基板等に準じた適宜なものを用いることができ特に限定はない。就中、照明光の伝送性や表示光の透過性等の点より青板ガラスに対する白板ガラスの如く透明性に優れるものが好ましい。また光伝送方向や厚さ方向の複屈折を可及的に抑制して光損失を低減する点などより光学的等方性や表面平滑性などに優れるものが好ましい。
【００１１】
透明ガラス板の厚さについては特に限定はなく、使用目的に応じた強度等に応じて適宜に決定しうる。セル基板とする場合には液晶の封入強度と光伝送効率と薄型軽量性のバランスなどの点より２０μm〜５mm、就中５０μm〜２mm、特に１００μm〜１mmの厚さが一般的である。特に照明装置からの入射光の伝送基板として用いる場合には入射効率や伝送効率等の点より断面積が大きいほど有利であり、従って厚いほど好ましい。
【００１２】
一方、前記に対して薄型軽量化の点よりは薄いほど有利である。なお透明ガラス板は、同厚板であってもよいし、厚さが部分的に相違するものであってもよい。前記の伝送基板として用いる場合には、例えば当該伝送方向に断面楔形とした形態などの如く厚さを部分的に相違させたものが光路変換手段の傾斜配置によるそれへの伝送光の入射効率の向上などの点より有利なときもある。
【００１３】
透明ガラス板の片面のみに設ける低屈折率の透明層は、その透明ガラス板よりも屈折率の低い層として設けることで図８に折れ線矢印α０'として示した如く、照明装置７等を介した側面からの入射光が透明ガラス板（セル基板）１１の内部を伝送される際にその伝送光をガラス板１１と透明層１２との屈折率差を介し全反射させて透明ガラス板内に効率よく閉じ込め、それにより前記伝送光を対向の側面側（後方）に効率よく伝送することを目的とする。
【００１４】
また前記した低屈折率の透明層は、セル基板として用いた場合に前記の伝送光が液晶層に入射して複屈折や散乱を受け、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を防止して表示が暗くなることや、照明装置近傍での表示が後方においてゴースト化して表示品位を低下させることの防止なども目的とする。
【００１５】
さらにカラーフィルタ等を配置した場合にそれによる伝送光の急激な吸収を防止して伝送光の減少を回避することも目的とする。上記した特開平５−１５８０３３号公報が教示する液晶表示装置の如く照明装置からの入射光が液晶層内を伝送されるものでは、液晶層で伝送光が散乱されて不均一な伝送状態となり、出射光の不均一化やゴーストを生じて表示像が見ずらくなりやすい。
【００１６】
低屈折率の透明層は、透明ガラス板よりも屈折率の低い例えば無機系や有機系の低屈折率誘電体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することができ、その材料や形成方法について特に限定はない。セル基板として用いる場合には電極形成時の安定性等の点より無機誘電体による低屈折率の透明層が好ましい。
【００１７】
上記した全反射する角度範囲の拡大による後方への伝送効率等の点より透明層と透明ガラス板の屈折率差は、大きいほど有利であり、具体的には０．１以上であり、特に０．１２〜０．５であることが好ましい。かかる程度の屈折率差ではセル基板に用いた場合にも外光による反射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。
【００１８】
図１に例示の如く低屈折率の透明層１２の配置位置は、上記した伝送光の閉じ込め効果やセル基板とした場合の液晶層への浸入防止などの点より透明ガラス板１１と導電層１３の間とされる。また図例の如く透明ガラス板１１と導電層１３の間にカラーフィルタ層１５を配置する場合には、カラーフィルタ層による伝送光の吸収損を防止する点よりそのカラーフィルタ層よりもガラス板１１側に位置させることが好ましい。従って通例、低屈折率の透明層１２は透明ガラス板１１に直接設けられる。その場合、透明ガラス板における透明層の付設面は平滑なほど、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、またセル基板とした場合には表示光への影響防止の点よりも好ましい。
【００１９】
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薄れ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が一般には波長３８０〜７８０nmの可視光に対する、特に短波長側の波長３８０nmの光に対する全反射効果等の点より、屈折率と層厚の積で算出される光路長に基づいて１／４波長（約１００nm）以上、就中１／２波長（１９０nm）以上、特に１波長（３８０nm）以上の厚さであることが好ましく、さらには６００nm以上の厚さであることが好ましい。
【００２０】
透明ガラス板上に低屈折率透明層を介して設ける導電層は、セル基板とした場合の電極や光反射層ないしそれ兼用の電極、帯電防止や電磁波シールドなどのガラス基板の使用目的に応じた適宜なものであってよい。従って導電層は、例えばＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）等による透明層や金属薄膜等による光反射型などの不透明層として従来に準じた適宜な材料にて形成することができる。
【００２１】
本発明によるガラス基板は、従来に準じた各種の目的に用いることができ、特に上記したように側面入射光の後方への伝送効率に優れることより液晶セルにおけるセル基板などの如く、光を側面より入射させて後方へ伝送する用途に好ましく用いうる。その実用に際しては必要に応じて例えば図１の例の如くカラーフィルタ層１５やガスバリア層１６、ハードコート層１７などの適宜な機能層の１層又は２層以上を適宜な位置に設けることができる。
【００２２】
前記のカラーフィルタ層１５は液晶表示等のカラー化などを目的に設けられ通例、上記した如く低屈折率透明層１２と導電膜１３の間に設けられる。また液晶セル基板とする場合には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１４を設けることもできる。配向膜は通常、図例の如く電極とした導電膜１３の上に形成される。なおセル基板とする場合、ガスバリア層は図例の如く通例、セルの外側となる位置に設けられ、ハードコート層はセルの外側となる表面に設けられる。
【００２３】
本発明による液晶表示装置は、視認側と背面側のセル基板をそれらに設けた電極の側を対向させて配置した間に液晶を挟持してなる液晶セルを少なくとも具備する液晶表示パネルを有してなり、かつ前記の視認側と背面側のセル基板の一方又は両方に上記した低屈折率透明層付設のガラス基板を用いたものである。その例を図２〜４に示した。１０が液晶表示パネルで、１が低屈折率透明層付設のガラス基板からなる視認側基板、２が他方となる背面側の基板、３が液晶層である。また２１はセル基板、２３は電極、２４は配向膜、２６はガスバリア層、２７はハードコート層である。
【００２４】
液晶表示パネル１０としては、前記した低屈折率透明層付設のガラス基板をセル基板の少なくとも一方に用いてなる液晶セルを有する点を除いてその種類につき特に限定はなく、適宜なものを用いることができる。ちなみに前記した液晶表示パネルの具体例としては、液晶の配向形態に基づいてＴＮ型液晶表示パネルやＳＴＮ型液晶表示パネル、垂直配向型表示パネルやＨＡＮ型表示パネル、ＯＣＢ型表示パネ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、光拡散を利用したものなどがあげられる。また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２の例の如く一対のセル基板１、２の内側に設けた電極１３、２３を介して行われる。
【００２５】
なお視認側又は背面側のセル基板に本発明によるガラス基板を用いない場合、その他方のセル基板にはガラスや樹脂などの適宜な材料からなるものを用いうる。軽量性の点よりは樹脂基板の使用が有利である。ちなみにその樹脂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、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。
【００２６】
また前記した他方のセル基板は、照明光や表示光等を透過させる必要のある場合には透明な基板であることを要するが、例えばセル内に反射層兼用の電極を設けてなる反射型液晶セルの如く光を透過する必要のない場合には不透明な基板であってもよい。ちなみに図２の例による液晶表示パネルでは、視認側と背面側の両セル基板１１、２１及びそれらの内側に設けた両電極１３、２３が透明層よりなる透過型の液晶セルからなり、その視認側基板に本発明によるガラス基板１を用いてなる液晶セルの背面側に反射層６を配置したフロントライト式の透過・反射両用型のものからなる。
【００２７】
また図３の例による液晶表示パネルでは背面側基板の内側に設けた電極２３’が光反射層兼用の金属薄膜よりなる反射型の液晶セルからなり、フロントライト式の透過・反射両用型のものからなる。従って図３の透過・反射両用型液晶表示パネルの場合、図例では背面側基板に透明基板２１を用いているが光を透過する必要がないので前記した如く不透明な基板であってもよい。またその基板にガス遮蔽性や耐擦傷性のものを用いた場合には図例におけるガスバリア層２６やハードコート層２７を省略し得て、より薄型化等をはかりうる。
【００２８】
一方、図４の例による液晶表示パネルでは、視認側と背面側の両セル基板２１、１１及びそれらの内側に設けた両電極２３、１３が透明層よりなる透過型の液晶セルからなり、その背面側基板に本発明によるガラス基板１が用いられている。なお図例では液晶セルの背面側に反射層６を配置してバックライト式の透過・反射両用型液晶表示パネルとされているが、その反射層を配置しないことで透過型のものとすることもできる。
【００２９】
液晶表示装置の形成に際しては必要に応じ、液晶セルの片側又は両側に偏光板や位相差板、光拡散層や光路変換手段等の適宜な光学層の１層又は２層以上を設けることができ、また液晶表示パネルの１又は２以上の側面に照明装置を設けることもできる。さらに本発明によるガラス基板以外のセル基板にカラーフィルタ層を設けることもできる。その場合、カラーフィルタ層は通常、セル基板における基板と電極の間に設けられる。またカラーフィルタ層は一般に視認側基板に設けられるが、これに限定されない。なお図例において４が偏光板、５が光路変換手段、７が照明装置である。
【００３０】
前記した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手段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手段への入射光量の増大などを目的とする。一方、光路変換手段は、液晶表示パネルの側面に配置した照明装置からの入射光ないしそのパネル内の伝送光を光路制御して液晶表示パネルの厚さ方向に光路変換し表示光として利用することを目的とする。
【００３１】
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。
【００３２】
前記した透明保護層の形成には、上記の樹脂基板で例示した樹脂などの適宜なものを用いることができ、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る。透明保護層は、フィルムとしたものの接着方式や樹脂液等の塗布方式などにより付与することができる。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。
【００３３】
前記のノングレア処理は、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る。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２，４の例の如く液晶セルの両側に設けることもできるし、図３の例の如く液晶セルの片側にのみ設けることもできる。
【００３４】
一方、位相差板としても上記の樹脂基板で例示したもの等の適宜な樹脂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。補償用の位相差板は通例、視認側又は／及び背面側の偏光板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。また位相差板は、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。
【００３５】
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。光拡散層は、透明粒子配合の粘着層として偏光板や位相差板等の光学層の接着を兼ねる層として形成することもでき、それにより薄型化を図ることもできる。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。
【００３６】
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ことのある前記の透明粒子としては、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。
【００３７】
上記したように光路変換手段は、図８の折れ線矢印α０、α１で示した如く液晶表示パネル１０の側面に配置した照明装置７からの入射光ないしその伝送光を反射して当該パネルの厚さ方向に光路変換させ照明光（表示光）として利用することを目的とする点より、図２〜４の例の如く液晶表示パネル１０における視認側基板又は背面側基板の一方の外側に配置され、それによりフロントライト又はバックライトが形成される。
【００３８】
光路変換手段５は、図例の如く照明装置７からの入射光を反射して所定方向に光路変換しうる適宜な形態のものとして形成することができる。光路変換等を介して正面方向への指向性に優れる表示光を得る点よりは、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を具備する光路変換手段、特に断面略三〜五角形のプリズム状凸凹からなる光路変換斜面を具備する光路変換手段が好ましい。
【００３９】
上記した正面方向への指向性等の点より好ましい前記光路変換斜面は、その液晶表示パネル平面に対する傾斜角が３５〜４８度、就中３８〜４５度、特に４０〜４４度のものである。また光路変換手段は、薄型化の点より前記の光路変換斜面が繰返し構造として形成されているものが好ましい。さらに光路変換斜面は、突出（凸）形態にても形成しうるが、耐擦傷性の向上による斜面機能の維持の点よりは溝（凹）形態に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。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、例えば断面二等辺三角形による２面の光路変換斜面の如く、その入射側面の数と位置に対応して光路変換斜面を有する光路変換手段としたものが好ましく用いられる。
【００４０】
図２〜４に例示の透過・反射両用型の液晶表示装置では、図８の折れ線矢印α２の如く光路変換手段層５を介して表示光α３を見る必要のある場合があり、その場合には表示光の良視認性などの点より図例の如く前記した光路変換斜面の間に緩斜面ないし平坦面を有する構造の光路変換手段が好ましい。従って例えば光路変換斜面と緩斜面からなる断面三角形のプリズム状凹凸が隣接して繰り返す構造の光路変換手段からなるときには、その緩斜面のパネル平面に対する傾斜角が１０度以下、就中５度以下、特に３度以下であることが好ましい。またその最寄り緩斜面間の傾斜角の差は１度以内、就中０．３度以内等の小さいことが好ましい。
【００４１】
前記した光路変換斜面を有する構造の光路変換手段とすることにより、その光路変換斜面を介し側面からの入射光ないしその伝送光を反射させて正面方向の指向性よく光路変換でき明るさを透過と反射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。しかし特開平５−１５８０３３号公報におけるように粗面を介した散乱反射方式の場合、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正面方向より大きく傾斜した光であるから表示に有効利用しにくく正面方向での表示が暗くなり、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表示に不利となる。従って斯かる粗面散乱反射方式では透過と反射の両モードでの明るさをバランスさせることが難しい。
【００４２】
光路変換手段は、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樹脂基板で例示した樹脂やガラスなどがあげられる。複屈折を示さないかそれの小さい材料で形成した光路変換手段が好ましい。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手段の光路変換斜面に効率よく供給する点より、ガラス基板における低屈折率の透明層よりも高屈折率、就中０．０５以上、特に０．１以上高い屈折率の光路変換手段であることが好ましい。
【００４３】
光路変換手段は、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。従って光路変換手段は、セル基板等に直接その所定形態を付与して形成することもできるし、所定の形態を付与した透明シート等として形成することもできる。光路変換手段の厚さは、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。
【００４４】
光路変換手段は、図２〜４に例示の如く光路変換手段を形成した面を外側にして配置することがその光路変換斜面を介した反射効率、ひいては側面入射光の有効利用による輝度向上の点などより好ましい。光路変換手段を前記の如く透明シート等として独立に形成した場合には、その透明シート等をガラス基板における低屈折率の透明層よりも高い屈折率の接着層、就中その透明シート等と可及的に等しい屈折率の接着層を介して液晶表示パネルに接着することが前記の点などより好ましい。
【００４５】
従って前記接着層の屈折率は、上記した光路変換手段に準じうる。その接着層は、適宜な透明接着剤にて形成でき、その接着剤の種類について特に限定はない。接着処理作業の簡便性などの点よりは粘着層による接着方式が好ましい。その粘着層については上記に準じることができ、上記した光拡散型の粘着層とすることもできる。
【００４６】
液晶表示パネルの側面に配置する照明装置は、液晶表示装置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。これによりパネルに配置する光路変換手段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。ちなみに上記の図２〜４に示した液晶表示パネルでは、それらに準じた図５〜７に示したサイドライト型導光板８３使用の透過・反射両用型の液晶表示パネルとの対比より明らかな如く、光路変換手段５とサイドライト型導光板８３との厚さの差がそのまま液晶表示装置の厚さの差として現れる。なお図５〜７において２５はカラーフィルタ層、８は照明装置で８１が光源、８２がそのホルダであり、他の符号は図２〜４に準じる。
【００４７】
照明装置からの入射光の後方への伝送効率の点より照明装置の好ましい配置位置は、図２〜４に例示の如く本発明によるガラス基板１からなり、かつ光路変換手段を設けた側のセル基板の側面である。またその場合に照明装置からの入射光の液晶層への入射を防止する点より照明装置の好ましい配置方式は、照明装置を配置するセル基板１の側面を他方のセル基板２が形成する側面よりも突出させる方式である。従って視認側と背面側のセル基板は、平面寸法が相違していてもよく同じである必要はない。また上記したように視認側と背面側のセル基板の厚さは、相違していてもよく同じである必要はない。
【００４８】
前記により図８に折れ線矢印β０、α０’で例示した如くガラス基板１に設けた低屈折率の透明層１２を介し、照明装置７を介した側面からの入射光β０が透明ガラス板１１の内部を伝送される際にその伝送光をガラス板１１と透明層１２との屈折率差を介し全反射させて透明ガラス板内に効率よく閉じ込め、それにより前記伝送光α０’を対向の側面側（後方）に効率よく伝送して照明装置から遠い位置における光路変換手段５の光路変換斜面にも伝送光を均等性よく供給し、その斜面による反射を介し折れ線矢印α１、α２、α３として示した如く光路変換して表示画面全体における明るさの均一性を向上させることができる。
【００４９】
前記の結果、照明装置からの入射光ないしその伝送光を後方に効率よく伝送しつつ、その伝送光を光路変換手段を介し液晶表示パネルの視認方向に効率よく光路変換して液晶表示に利用でき、照明装置の側面配置と薄さに優れる光路変換手段とでフロントライト機構やバックライト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透過型や透過・反射両用型の液晶表示装置を形成することができる。
【００５０】
前記において照明装置を配置するセル基板が低屈折率の透明層を有しないものである場合には図９に折れ線矢印β、β１、β２、α０”で例示した如く、照明装置７を介した側面からの入射光β０が基板２１の内部を伝送される際にその伝送光がカラーフィルタ層２５や液晶層３等に入射し、反射層兼用電極２３’を介した反射光β２も液晶層３やカラーフィルタ層２５等を再透過することとなって上記した如く後方に伝送される光α０”が大きく低下し、照明装置から遠離るほど明るさが低下して表示画面全体での輝度のバラツキが大きくなる。
【００５１】
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。照明装置は、液晶表示パネルにおける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。
【００５２】
照明装置は、その点灯モードでの視認を可能とするものであり、透過・反射両用型の液晶表示装置の場合に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・消灯を切り替えうるものとされる。その切り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、発光色を切り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。
【００５３】
図例の如く照明装置７に対しては、必要に応じ発散光を液晶表示パネルの側面に導くためにそれを包囲する光源ホルダ７１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。光源ホルダとしては、例えば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如く、少なくとも照明装置側が光を反射する適宜な反射シートを用いうる。光源ホルダは、その端部を液晶表示パネルのセル基板の上下面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保持手段として利用することもできる。
【００５４】
図２、４に例示した如く液晶表示装置には必要に応じ適宜な位置に光反射層６を配置することができる。斯かる光反射層は、図２の例ではフロントライトの反射反転を目的とし、図４の例では光路変換手段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や液晶セル側からの光を反射して透過・反射両用型の液晶表示装置の形成を目的とする。光反射層は、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。
【００５５】
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金属薄膜層、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光反射層が好ましく、透過・反射両用型の液晶表示装置を形成する場合に特に好ましい。
【００５６】
設ける光反射層は、光拡散機能を示すものであってもよい。拡散反射面にて反射光を拡散させることにより正面方向への指向性の向上を図ることができ、また粗面化による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ることができる。従って光反射層は、光路変換手段の外側に単に重ね置いた状態にあってもよいし、接着方式や蒸着方式などで密着配置された状態にあってもよい。光路変換手段の斜面に光反射層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。
【００５７】
光拡散型の反射層の形成は、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光反射層を設ける方式などにより行うことができる。その表面の微細凹凸構造を反映させた微細凹凸構造の光反射層の形成は、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る。
【００５８】
上記した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、特にそ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、光路変換手段の光路変換斜面に入射した光が効率よく視認方向に垂直指向性よく光路変換され、他の伝送光は全反射にて後方に更に伝送され後方における光路変換斜面に入射し効率よく視認方向に垂直指向性よく光路変換され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。従って照明装置からの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透過型や透過・反射両用型の液晶表示装置を形成することができる。
【００５９】
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手段や液晶セル、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。
【００６０】
前記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。また前記の光学部材、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。
【００６１】
【実施例】
参考例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をスポイトにて滴下充填し、その上に厚さ６０μmのポリカーボネートフィルム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それをポリカーボネートフィルムより剥離して屈折率１．５１の光路変換手段シートを得、その光路変換手段を有しない面に屈折率１．５１の粘着層を付設して透明シートを得た。この透明シートは、幅４０mm、長さ３０mmであり、稜線が幅方向にわたり２１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、その光路変換斜面の傾斜角が約４２度で急斜面との頂角が７０度、光路変換斜面の基準平面に対する投影幅が１０〜１６μmで、平坦部の面積が光路変換斜面と急斜面の基準平面に対する投影合計面積の１０倍以上のものからなる。
【００６２】
参考例２
異なる金型を用いて参考例１に準じ光路変換手段そのものからなる粘着層付の透明シートを得た。この透明シートは、幅４０mm、長さ３０mmであり、稜線が幅方向にわたり２１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、その光路変換斜面の傾斜角が約４２度で急斜面との頂角が７０度、光路変換斜面の基準平面に対する投影幅が１３〜１７μmで、平坦部の面積が光路変換斜面と急斜面の基準平面に対する投影合計面積の１０倍以上のものからなる。
【００６３】
実施例１
厚さ１．２mm、屈折率１．５２の透明な白板ガラスの表面を中性洗剤と純水で順次洗浄してスピンコータで水を除去した後、アルゴン雰囲気中でプラズマ処理してその片面にフッ化マグネシウムを電子ビーム加熱にて真空蒸着し厚さ６００nm、屈折率１．３８の低屈折率透明層を形成し、その上に赤、青、緑のストライプ状のカラーフィルタ層、及びスパッタリングによるＩＴＯ透明導電層（電極）を順次形成してガラス基板を得た。
【００６４】
実施例２
低屈折率透明層の厚さを３００nmとしたほかは実施例１に準じてガラス基板を得た。
【００６５】
実施例３
低屈折率透明層の厚さを１００nmとしたほかは実施例１に準じてガラス基板を得た。
【００６６】
参考例３
フッ化マグネシウムに代えて酸化ケイ素を用いて屈折率が１．４６の低屈折率透明層を形成したほかは実施例１に準じてガラス基板を得た。
【００６７】
参考例４
低屈折率透明層を設けないほかは実施例１に準じてガラス基板を得た。
【００６８】
参考例５
低屈折率透明層とカラーフィルタ層を設けないほかは実施例１に準じて厚さを０．２mmとしたガラス基板を得た。
【００６９】
実施例４
実施例１のガラス基板からなる視認側基板及び参考例５のガラス基板からなる背面側基板における透明電極上にポリビニルアルコール溶液をスピンコートしその乾燥膜をラビング処理し、それらのラビング面をラビング方向が直交するように対向させて球形ガラスビーズよりなるギャップ調節材を配し、周囲をシール材で固定したのち液晶（メルク社製、ＺＬＩ−４７９２）を注入してＴＮ型液晶セルを形成し、その視認側に反射防止処理とノングレア処理を施した偏光板（日東電工社製、ＮＰＦ  ＥＧＷ１１４５ＤＵ）を、背面側に反射型偏光板（日東電工社製、ＮＰＦ  ＥＧ３２２８ＧＲ）を貼着してノーマリーホワイトの反射型液晶表示パネルを得た。そのパネルサイズは幅４５mm、長さ３４mmで、その長さ方向の視認側基板の一側面が背面側基板よりも２mm突出したものである。なお前記の背面側基板における透明電極は、ラビング処理前にエッチングして２分割した。
【００７０】
次に前記パネルの視認側基板の突出側面に冷陰極管を配置し、銀蒸着のポリエステルフィルムで包囲してフィルム端部を基板の上下面に両面粘着テープで接着し冷陰極管を保持固定した。またパネルの視認側上面に参考例１で得た透明シートをその粘着層を介し接着して光路変換手段を配置し、透過・反射両用型の液晶表示装置を得た。
【００７１】
実施例５
実施例１のガラス基板に代えて実施例２のガラス基板を視認側基板に用いたほかは実施例４に準じて透過・反射両用型の液晶表示装置を得た。
【００７２】
実施例６
実施例１のガラス基板に代えて実施例３のガラス基板を視認側基板に用いたほかは実施例４に準じて透過・反射両用型の液晶表示装置を得た。
【００７３】
比較例１
実施例１のガラス基板に代えて参考例３のガラス基板を視認側基板に用いたほかは実施例４に準じて透過・反射両用型の液晶表示装置を得た。
【００７４】
比較例２
実施例１のガラス基板に代えて参考例４のガラス基板を視認側基板に用いたほかは実施例４に準じて透過・反射両用型の液晶表示装置を得た。
【００７５】
実施例７
参考例５のガラス基板を視認側基板に用い、かつ実施例１のガラス基板を背面側基板に用いたほかは実施例４に準じてＴＮ型液晶セルを形成し、その両側に偏光板（上記のＮＰＦＥＧＷ１１４５ＤＵ）を貼着してノーマリーホワイトの透過型液晶表示パネルを得た。なおパネルでは背面側基板の一側面を視認側基板よりも２mm突出させ、また視認側基板の透明電極をエッチングで２分割した。次に前記パネルの背面基板の突出側面に冷陰極管を配置し、銀蒸着のポリエステルフィルムで包囲してフィルム端部を基板の上下面に両面粘着テープで接着し冷陰極管を保持固定した。またパネルの背面側下面に参考例２で得た透明シートをその粘着層を介し接着して光路変換手段を配置し、透過型の液晶表示装置を得た。
【００７６】
比較例３
実施例１のガラス基板に代えて参考例４のガラス基板を背面側基板に用いたほかは実施例７に準じて透過型の液晶表示装置を得た。
【００７７】
評価試験
実施例、比較例で得た液晶表示装置について暗室に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、その点灯モードによる入射側面より１０mm、中央部、対向端より１０mmの位置での正面輝度を輝度計（トプコン社製、ＢＭ７）にて視野１度の条件で調べた。また実施例４〜６、比較例１〜２で得た透過・反射両用型の液晶表示装置について暗室にて冷陰極管を点灯せず、２０度の方位角で配置したリング状照明装置による外光モードでの中央部での正面輝度も調べた。
【００７８】
前記の結果を次表に示した。
正面輝度（cd/m2）
点灯モード 外光モード
入射側面部  中央部  対向端部 中央部
実施例４          ４５      ４１    ３８      １５３
実施例５          ４２      ３６    ３１      １６１
実施例６          ４１      ３４    ３０      １６０
比較例１          ４２      ３４    ３１      １６８
比較例２          ４０      ２２    １１      １７２
実施例７        ３２７    ３４６  ３１９        −
比較例３        ２３７    １２１    ６３        −
【００７９】
表より点灯モードにおいて、実施例では明るくてそのバラツキが小さいが、比較例では暗くてそのバラツキも大きいことがわかる。また実施例４〜６より低屈折率透明層の厚さが大きくなるほど入射側面部での特性が改善されて明るさの均一性が高くなり、基板との屈折率差が大きいほど明るさに優れることがわかる。さらに反射モードでは比較例との差が小さいことより低屈折率透明層の付加による反射モードへの影響が小さいこともわかる。
【００８０】
一方、液晶セルに電圧を印可して画面の半分を表示状態として観察したが実施例４〜７では点灯モード及び実施例４〜６では反射モードにおいてもいずれの場合も特に問題なく良好な表示であった。しかし比較例の点灯モードでは暗くてそのバラツキが大きく非常に見ずらい表示であった。以上より本発明にては低屈折率の透明層を付加したガラス基板の使用でカラーフィルタによる吸収等も防止して均一な輝度分布の透過型や透過・反射両用型の液晶表示装置を形成でき、光路変換手段及び照明装置の側面配置との組合せ方式にて導光板の使用による嵩高化、高重量化を回避しつつ薄型軽量化を達成して表示品位の良好な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】
【図１】ガラス基板例の断面図
【図２】液晶表示装置例の断面図
【図３】他の液晶表示装置例の断面図
【図４】さらに他の液晶表示装置例の断面図
【図５】従来例の断面図
【図６】他の従来例の断面図
【図７】さらに他の従来例の断面図
【図８】実施例による光路の説明図
【図９】従来例による光路の説明図
【符号の説明】
１０：液晶表示パネル
１、２：ガラス基板
１１、２１：透明ガラス板
１２：低屈折率の透明層
１３、２３：導電膜（透明電極）
２３’：反射層兼用電極
１４、２４：配向膜
１５：カラーフィルタ層
１６、２６：ガスバリア層
１７、２７：ハードコート層
３：液晶層
４：偏光板
５：光路変換手段
６：光反射層
７：照明装置
【図１】
0004570228.tif 000002
【図２】
0004570228.tif 000003
【図３】
0004570228.tif 000004
【図４】
0004570228.tif 000005
【図５】
0004570228.tif 000006
【図６】
0004570228.tif 000007
【図７】
0004570228.tif 000008
【図８】
0004570228.tif 000009
【図９】
0004570228.tif 000010