(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非発光型の表示パネルと、多数のほぼ短冊形状の透明薄板がその厚さ方向に重ね合わされて板状とされたものからなり、前記各透明薄板の幅方向一側面により形成された表面を前記表示パネルの裏面に対向して配置された導光体と、前記導光体の裏面に密着して設けられた反射層と、前記導光体の前記透明薄板の長さ方向一端面側に配置された光源とを具備し、前記各透明薄板の厚さ方向の両側面に前記反射層とは異なる別の反射層が形成されていることを特徴とする反射兼透過型表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の発明において、前記導光体の表面は研磨面となっており、裏面は凹凸面となっていることを特徴とする反射兼透過型表示装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の発明において、前記導光体の裏面は表面に対して前記透明薄板の長さ方向一端面側から他端面側に向かうに従って漸次近づく傾斜面となっていることを特徴とする反射兼透過型表示装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記反射層は前記導光体の裏面に粘着シートを介してその間に空気が介在されないように密着されていることを特徴とする反射兼透過型表示装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記反射層は弾性シートの片面にアルミニウムや銀等の反射率の高い金属膜が蒸着されたものからなり、前記導光体の裏面にその間に空気が介在されないように密着されていることを特徴とする反射兼透過型表示装置。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記反射層は前記導光体の裏面に蒸着されたアルミニウムや銀等の反射率の高い金属膜からなることを特徴とする反射兼透過型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は反射兼透過型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば液晶表示パネルのような非発光型の表示パネルを備えた表示装置には、大別すると、透過光を利用して表示する透過型のものと、反射光を利用して表示する反射型のものとがあるが、この両者を兼ねた反射兼透過型のものもある。反射兼透過型の表示装置の場合には、図示していないが、非発光型の表示パネルの裏面側に半透過反射板を配置し、その裏面側にバックライトを配置した構造となっている。そして、透過型として使用する場合には、バックライトを点灯させ、バックライトからの光を半透過反射板及び表示パネルを透過させて表示パネルの表面側に出射させ、これにより表示を行っている。一方、反射型として使用する場合には、バックライトを点灯させず、表示パネルの表面側から入射された外光を表示パネルを透過させて半透過反射板で反射させ、この反射光を表示パネルを透過させて表示パネルの表面側に出射させ、これにより表示を行っている。
【０００３】
ところで、半透過反射板は、図６に示すように、互いにほぼ直交する透過軸Ｐ及び反射軸Ｓを有し、透過軸Ｐに沿った偏光成分（Ｐ偏光成分）の光を透過させ、反射軸Ｓに沿った偏光成分（Ｓ偏光成分）の光を反射させるようになっている。すなわち、この半透過反射板の表面側から、透過軸Ｐに沿ったＰ偏光成分の光と反射軸Ｓに沿ったＳ偏光成分の光との双方を含む光が入射されると、この入射光のうち透過軸Ｐに沿ったＰ偏光成分の光は半透過反射板を透過し、反射軸Ｓに沿ったＳ偏光成分の光は半透過反射板で反射される。このような半透過反射特性は、半透過反射板の裏面側からの入射光に対しても同様である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のこのような半透過反射板では、入射光のうち透過軸Ｐに沿ったＰ偏光成分の光を透過させ、反射軸Ｓに沿ったＳ偏光成分の光を反射するので、透過光及び反射光の光量が共に入射光の光量の半分となる。したがって、このような半透過反射板を用いた反射兼透過型表示装置では、透過光を利用する場合と反射光を利用する場合のいずれであっても、光量が減少し、光利用率が低下するという問題があった。
この発明の課題は、光利用率を良くすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、非発光型の表示パネルと、多数のほぼ短冊形状の透明薄板がその厚さ方向に重ね合わされて板状とされたものからなり、前記各透明薄板の幅方向一側面により形成された表面を前記表示パネルの裏面に対向して配置された導光体と、前記導光体の裏面に密着して設けられた反射層と、前記導光体の前記透明薄板の長さ方向一端面側に配置された光源とを具備し、前記各透明薄板の厚さ方向の両側面に前記反射層とは異なる別の反射層が形成されたものである。この発明によれば、透過型として使用する場合には、光源を点灯させ、光源からの光を導光体内に入射させ、この入射光を導光体の裏面に密着された反射層で反射させ、この反射光を導光体の表面から出射させ、この出射光を表示パネルを透過させて表示パネルの表面側に出射させ、これにより表示を行うことになる。一方、反射型として使用する場合には、光源を点灯させず、表示パネルの表面側から入射された外光を表示パネル及び導光体を透過させて反射層で反射させ、この反射光を導光体及び表示パネルを透過させて表示パネルの表面側に出射させ、これにより表示を行うことになる。そして、いずれの場合も、導光体は多数のほぼ短冊形状の透明薄板をその厚さ方向に重ね合わされて板状とされたものからなっているので、各透明薄板が光ファイバの如き機能を果たすことにより、各透明薄板内を透過する光に光量損失が生じることがなく、したがって光利用率を良くすることができ、また、画像が二重に重なって見えないようにすることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の一実施形態を適用した反射兼透過型の液晶表示装置の要部を示したものである。この液晶表示装置は非発光型の液晶表示パネル１を備えている。液晶表示パネル１は、詳細には図示していないが、一対の透明基板２、３間に液晶が封入され、各透明基板２、３の表面に偏光板４、５（符合５で示す偏光板は図３参照）が貼り付けられたものからなっている。この場合の液晶表示パネル１としては、セグメント方式、単純マトリックス方式、アクティブマトリックス方式等のいずれであってもよく、またＴＮ（ツイステッドネマティック）型、ＳＴＮ（スーパーツイステッドネマティック）型、ＥＣＢ（複屈折効果）型等のいずれであってもよく、要は非発光型であればよい。
【０００７】
液晶表示パネル１の裏面側には導光体１１が配置されている。導光体１１は、アクリル樹脂等からなる多数の短冊形状の透明薄板１２をその厚さ方向に密着接合してなる板状のものの表面（透明薄板１２の幅方向一側面）を研磨面１３とされ、裏面を全体に亘って微細な凹凸面１４とされた構造となっている。上記透明薄板１２間及び両側端の透明薄板１２の側面には、反射層１５が形成されている。反射層１５は、例えば、白色の紙や樹脂シート、あるいはアルミニウムや銀等の反射率の高い金属蒸着膜からなっている。なお、透明薄板１２間の反射層１５はスペーサを散在させてその間に空気が介在するようにした屈折層としてもよい。導光体１１の裏面の微細な凹凸面１４には反射板（反射層）１６が粘着シート１７を介してその間に空気が介在されないように密着されて設けられている。導光体１１の一端面側（透明薄板１２の長さ方向一端面側）には光源１８が配置されている。光源１８は、直線状の蛍光管１９と、この蛍光管１９からの光を導光体１１の一端面に向けて反射させるためのリフレクタ２０（図３参照）とからなっている。なお、透明薄板１２の厚さは、液晶表示パネル１の画素ピッチとほぼ同じか、あるいは同画素ピッチの整数分の１となっている。
【０００８】
さて、この液晶表示装置を透過型として使用する場合には、蛍光管１９を点灯させる。すると、蛍光管１９からの光及びリフレクタ２０によって反射された反射光は各透明薄板１２の長さ方向一端面に入射される。この各入射光は、例えば図２（Ａ）において矢印で示すように、各透明薄板１２の厚さ方向の両側面１２ａで反射されながら各透明薄板１２内を横方向に進行し、各透明薄板１２の微細な凹凸面１４に密着された反射板１６によって散乱反射される。この場合、微細な凹凸面１４は、光を各透明薄板１２の研磨面１３側に導きやすくするためのものである。
【０００９】
反射板１６によって反射された反射光は、例えば図２（Ｂ）において矢印で示すように、各透明薄板１２の厚さ方向の両側面１２ａで反射されながら各透明薄板１２内を上方向に進行し、各透明薄板１２の研磨面１３から出射させる。この出射光は液晶表示パネル１を透過して液晶表示パネル１の表面側に出射され、これにより表示が行われることになる。
【００１０】
一方、この液晶表示装置を反射型として使用する場合には、蛍光管１９を点灯させず、外光を利用することになる。すなわち、液晶表示パネル１の表面側から入射された外光は液晶表示パネル１を透過し、各透明薄板１２の研磨面１３に入射される。この各入射光は、各透明薄板１２の厚さ方向の両側面１２ａで反射されながら各透明薄板１２内を下方向に進行し、各透明薄板１２の微細な凹凸面１４に密着された反射板１６によって反射される。
【００１１】
反射板１６によって反射された反射光は、各透明薄板１２の厚さ方向の両側面１２ａで反射されながら各透明薄板１２内を上方向に進行し、各透明薄板１２の研磨面１３から出射させる。この出射光は液晶表示パネル１を透過して液晶表示パネル１の表面側に出射され、これにより表示が行われることになる。
【００１２】
以上のように、この液晶表示装置では、透過型として使用する場合と反射型として使用する場合のいずれであっても、各透明薄板１２内を進行する光が各透明薄板１２の厚さ方向の両側面１２ａで反射されながら進行するので、各透明薄板１２が光ファイバの如き機能を果たし、このため各透明薄板１２内を透過する光に光量損失が生じることがなく、したがって光利用率を良くすることができる。また、各透明薄板１２が光ファイバの如き機能を果たすので、表示される画像は、導光体１１の裏面ではなく、導光体１１の表面である研磨面１３にあるように見え、画像が二重に重なって見えないようにすることができる。
【００１３】
ところで、このような反射兼透過型の液晶表示装置では、光源からの光と外光との双方を同時に利用して表示を行うこともできる。そこで、次に、このような液晶表示装置について、図３を参照して説明する。ところで、液晶表示パネル１の好適な画面輝度（使用環境下で表示を充分な明るさで観察することができる輝度）は使用環境の照度（以下、環境照度という。）によって異なり、同じ画面輝度でも、環境照度によっては画面が眩しすぎたり暗すぎたりする。例えば、夏期の直射日光下のような１０万ルクスを越える高照度の使用環境下では、眩しすぎることになる。
【００１４】
そこで、図３に示す液晶表示装置では、夏期の直射日光下のような１０万ルクスを越える高照度の使用環境下でも、眩しすぎない好適な画面輝度が得られるようにするために、主として反射板１６による外光の反射率と液晶表示パネル１の光の透過率とによって決まる装置全体としての反射率（液晶表示パネル１の表面側から入射する外光の強度と反射板１６によって反射されて液晶表示パネル１の表面側に出射される外光の強度との比）を、外光のみを利用する通常の反射型液晶表示装置に比べて低く設定している。
【００１５】
また、光源１８からの光の輝度を環境照度に応じて制御することにより、光源１８からの光と外光との双方による液晶表示パネル１の画面輝度が環境照度に応じた好適な画面輝度となるようにしている。すなわち、この液晶表示装置では、環境照度に応じて光源１８からの光の輝度を制御するために、照明輝度制御手段２１が備えられている。照明輝度制御手段２１は、環境照度を測定する照度検出器２２と、この照度検出器２２により測定された環境照度に基づいて光源１８からの光の輝度を制御する手段（光源輝度調整回路２３及び光源点灯回路２４）とからなっている。
【００１６】
このうち照度検出器２２は、液晶表示パネル１の表面に入射する外光の照度と同じ環境照度を測定するために、受光面を液晶表示パネル１の表面とほぼ平行とされて、液晶表示パネル１の近傍に配置されている。光源輝度調整回路２３は、照度検出器２２により測定された環境照度に基づいて、光源１８からの光の輝度の値を、液晶表示パネル１の画面輝度が環境照度に応じて予め定められた輝度範囲となるように調整するものである。光源点灯回路２４は、蛍光管１９が光源輝度調整回路２３からの輝度値に応じた輝度の光を発光するように、蛍光管１９を駆動するものである。
【００１７】
次に、照明輝度制御手段２１により光源１８からの光の輝度を環境照度に応じて制御することについて、具体的な数値を挙げて説明する。まず、図４はこの場合の液晶表示パネル１の画面輝度と環境照度との関係を示したものである。前提条件として、環境照度に応じた液晶表示パネル１の好適な画面輝度は、夜間の街灯下のような５０ルクスの環境照度では２０〜２００ニット、室内照明を点灯させたときの室内のような１０００ルクスの環境照度では３０〜３００ニット、晴天時の木陰のような３００００ルクスの環境照度では４００〜４０００ニットであるとし、より好ましくは、５０ルクスの環境照度では２０〜６０ニット、１０００ルクスの環境照度では６０〜２００ニット、３００００ルクスの環境照度では１０００〜３０００ニットであるとする。
【００１８】
さて、液晶表示パネル１の画面輝度Ｌ（ニット）は、環境照度をＩ（ルクス）、光源１８からの光の輝度をＢ（ニット）、液晶表示パネル１の光の透過率をＴ（％）、上述の装置全体としての反射率をＲ（％）としたとき、次の式（１）から求められる。
Ｌ＝Ｉ×Ｒ／４００＋Ｂ×Ｔ／１００……（１）
【００１９】
そこで、第１に、液晶表示パネル１の画面輝度Ｌが、５０ルクスの環境照度で２０〜２００ニット、１０００ルクスの環境照度で３０〜３００ニット、３００００ルクスの環境照度で４００〜４０００ニットの範囲をそれぞれ満足する二次関数で表わされる輝度となるように、照明輝度制御手段２１により光源１８からの光の輝度を環境照度に応じて制御する。すなわち、この場合の光源１８からの光の輝度の制御条件は、上記式（１）から求められ、次の式（２）のようになる。
−２×１０−８×Ｉ２＋０．０１５×Ｉ＋２０≦Ｌ≦−３×１０−７×Ｉ２＋０．１１３×Ｉ＋１５０…（２）
【００２０】
そして、図４において、曲線Ｍ１、Ｍ２は上記式（２）から求められる画面輝度Ｌの最大値と最小値を示す。すなわち、曲線Ｍ１、Ｍ２は次の式（３）、（４）によってそれぞれ表わされる曲線である。
Ｌ（Ｍ１）＝−３×１０−８×Ｉ２＋０．１１３×Ｉ＋１５０…（３）
Ｌ（Ｍ２）＝−２×１０−８×Ｉ２＋０．０１５×Ｉ＋２０……（４）
したがって、この両曲線Ｍ１、Ｍ２間の範囲Ｍは、環境照度に応じた液唱表示パネル１の好適な画面輝度の範囲である。
【００２１】
次に、第２に、液晶表示パネル１の画面輝度Ｌが、５０ルクスの環境照度で２０〜６０ニット、１０００ルクスの環境照度で６０〜２００ニット、３００００ルクスの環境照度で１０００〜３０００ニットの範囲をそれぞれ満足する二次関数で表わされる輝度となるように、照明輝度制御手段２１により光源１８からの光の輝度を環境照度に応じて制御する。すなわち、この場合の光源１８からの光の輝度の制御条件は、上記式（１）から求められ、次の式（５）のようになる。−９×１０−８×Ｉ２＋０．０４５３×Ｉ＋２０≦Ｌ≦−２×１０−７×Ｉ２＋０．０８７１×Ｉ＋５０…（５）
【００２２】
そして、図４において、曲線Ｎ１、Ｎ２は上記式（５）から求められる画面輝度Ｌの最大値と最小値を示す。すなわち、曲線Ｎ１、Ｎ２は次の式（６）、（７）によってそれぞれ表わされる曲線である。
Ｌ（Ｎ１）＝−２×１０−７×Ｉ２＋０．０８７１×Ｉ＋５０…（６）
Ｌ（Ｎ２）＝−９×１０−８×Ｉ２＋０．０４５３×Ｉ＋２０……（７）
したがって、この両曲線Ｎ１、Ｎ２間の範囲Ｎは、環境照度に応じた液晶表示パネル１のより好適な画面輝度の範囲である。
【００２３】
以上のように、この液晶表示装置では、照明輝度制御手段２１により光源１８からの光の輝度を環境照度に応じて制御することにより、液晶表示パネル１の画面輝度を曲線Ｍ1、Ｍ2間の範囲Ｍ、より好ましくは曲線Ｎ1、Ｎ2間の範囲Ｎとすることができる。これにより、低照度から高照度の広い環境照度において、液晶表示パネル１の画面輝度を好適もしくはより好適とすることができる。なお、照度検出器２２を設けずに、人の判断で環境照度を決定し、この決定に基づいて手動により照度設定ボタン等を操作して環境照度を設定するようにしてもよい。また、環境照度がほとんど０ルクスであるとき、つまり外光がほとんど得られない使用環境下では、蛍光管１９からの光のみを利用して表示するようにしてもよい。また、蛍光管１９を点灯させる必要のない高照度の使用環境下では、外光のみを利用して表示するようにしてもよい。
【００２４】
ところで、図４における二点鎖線は、比較のために、外光のみを利用する通常の反射型液晶表示装置の画面輝度を表わしたものである。この二点鎖線で示す画面輝度は、環境照度の変化に対して直線的に変化している。そして、この通常の反射型液晶表示装置では、曲線Ｍ1、Ｍ2間の範囲Ｍに対応する環境照度が約３００〜約５０００ルクスの範囲であり、曲線Ｎ1、Ｎ2間の範囲Ｎに対応する環境照度が約５００〜約２０００ルクスの範囲である。したがって、それ以上の環境照度では、液晶表示パネルの画面が明るくなりすぎ、例えば夏期の直射日光下のような１０万ルクスを越える高照度の使用環境下では、液晶表示パネルの画面が眩しすぎて表示が見えにくくなってしまう。一方、それ以下の環境照度では、液晶表示パネルの画面が暗くなりすぎ、例えば夜間の屋外のような暗い使用環境下では、表示を視認できる程度の画面輝度が得られなくなってしまう。
【００２５】
なお、上記実施形態では、透明薄板１２を短冊形状とした場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図５（Ａ）に示すように、透明薄板１２の微細な凹凸面１４を研磨面１３に対して透明薄板１２の長さ方向一端面側から他端面側に向かうに従って漸次近づくほぼ直線状の傾斜面としてもよい。また、図５（Ｂ）に示すように、透明薄板１２の微細な凹凸面１４を研磨面１３に対して透明薄板１２の長さ方向一端面側から他端面側に向かうに従って漸次近づくほぼ湾曲状の傾斜面としてもよい。
【００２６】
また、上記実施形態では、導光体１１の裏面に反射板１６を粘着シート１７を介してその間に空気が介在されないように密着した場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図示していないが、反射板を弾性シートの片面にアルミニウムや銀等の反射率の高い金属蒸着膜が設けられたものによって構成し、この反射板のいずれかの面を導光体の裏面にその間に空気が介在されないように密着されるようにしてもよい。また、図示していないが、反射板を導光体の裏面に蒸着されたアルミニウムや銀等の反射率の高い金属膜によって構成するようにしてもよい。
【００２７】
また、上記実施形態では、導光体１１の裏面を全体に亘って微細な凹凸面１４とした場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図５（Ｃ）に示すように、導光体１１の裏面を表面の研磨面１３に対して直線状に傾斜する傾斜面とするとともに、この傾斜面に透明薄板１２の厚さ方向に平行して延びるほぼＶ字状の溝３１を設け、且つ、ほぼＶ字状の溝３１を含む当該傾斜面全体にアルミニウムや銀等の反射率の高い金属蒸着膜３２を設けるようにしてもよい。この場合、図５（Ｃ）において実線の矢印で示すように、光源からの光の多くは溝３１に設けられた金属蒸着膜３２の一方の傾斜面によって反射され、また同図において点線の矢印で示すように、外光の多くは溝３１間に設けられた金属蒸着膜３２によって反射される。
【００２８】
さらに、上記実施形態では、光源１８として蛍光管１９を用いた場合について説明したが、これに限らず、直線状の発光ダイオードアレイ等を用いてもよい。また、上記実施形態では、この発明を液晶表示装置に適用した場合について説明したが、これに限らず、他の非発光型の表示パネルを備えた表示装置にも適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、導光体を、多数のほぼ短冊形状の透明薄板をその厚さ方向に重ね合わされて板状としたものによって構成しているので、透過型として使用する場合と反射型として使用する場合のいずれであっても、各透明薄板が光ファイバの如き機能を果たすことにより、各透明薄板内を透過する光に光量損失が生じることがなく、したがって光利用率を良くすることができ、また、画像が二重に重なって見えないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態を適用した液晶表示装置の要部の斜視図。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ導光体の透明薄板内を進行する光を説明するために示す図。
【図３】この発明の他の実施形態を適用した液晶表示装置の要部の斜視図。
【図４】図３に示す液晶表示装置における液晶表示パネルの画面輝度と環境照度との関係を示す図。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ導光体の他の各例を説明するために示す図。
【図６】半透過反射板を説明するために示す斜視図。
【符号の説明】
１  液晶表示パネル
１１  導光体
１２  透明薄板
１３  研磨面
１４  凹凸面
１６  反射板
１７  粘着シート
１８  光源
１９  蛍光管
【図１】
0003744213.tif 000002
【図２】
0003744213.tif 000003
【図３】
0003744213.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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