(57)【要約】プリズム部を有する導光板を備えた反射型液晶表示装置における表示画面の見掛けのコントラスト特性の低下を解消して、良好な画像を観察することが可能な反射型液晶表示装置や導光板を提供する。液晶表示パネル（１０）の観察面側に平坦面が対面するように配置された導光板（５０）の平坦面の表面に、反射防止膜（４０）を備えている。この反射防止膜（４０）によって、導光板（５０）の平坦面での光の反射が抑制される。また、密着層（５１）により、導光板（５０）の平坦面の表面に対する反射防止膜（４０）の着膜性や密着性が向上する。
2002077704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
背面側に反射板を備えており、観察面側から入射され前記反射板で前記観察面側へと反射される光の透過を個々の画素ごとに制御して表示を行う反射型の液晶表示パネルと、
表裏で対向する一対の主面として複数のプリズムが形成されたプリズム面と平坦面とを有すると共に、光源からの光が供給される側面を有し、前記複数のプリズムは、前記個々の画素の配列ピッチとは異なるピッチで形成されており、前記プリズム面は、前記平坦面に対して略０．５度から略３．５度までのいずれかの角度を成して、前記側面からの距離が遠くなるに従って徐々に隆起するように設定された準平坦部と、前記側面から供給された光を前記平坦面へと反射するように前記平坦面に対する角度が略４０度から略６０度までのいずれかの角度を成して、前記側面からの距離が遠くなるに従って徐々に降下するように設定された傾斜部とを有しており、前記液晶表示パネルの観察面側に前記平坦面が対面するように配置された導光板と、
前記導光板と前記液晶表示パネルとの間に設けられた直線偏光板およびλ／４板と、
前記導光板の前記平坦面に付設されて、その平坦面での光の反射を抑制する反射防止膜と
を備えたことを特徴とする反射型表示装置。
【請求項２】
前記反射防止膜が、光屈折率の異なる複数の光学的機能性膜を積層してなるものである
ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の反射型表示装置。
【請求項３】
前記反射防止膜が、光学的機能性膜として、Ｎｂ２Ｏ５，Ｔａ２Ｏ５，ＴｉＯ２のうちの少なくともいずれか１種類の膜を高屈折率膜として用い、ＳｉＯ２，ＭｇＦ２のうちの少なくともいずれか１種類の膜を低屈折率膜として用いて、その高屈折率膜と低屈折率膜とを組み合わせて積層して形成されたものである
ことを特徴とする請求の範囲第２項記載の反射型表示装置。
【請求項４】
背面側に反射板を備えており、観察面側から入射され前記反射板で前記観察面側へと反射される光の透過を個々の画素ごとに制御して表示を行うように設定された反射型の液晶表示パネルと、
表裏で対向する一対の主面として複数のプリズムが形成されたプリズム面と平坦面とを有すると共に、光源からの光が供給される側面を有し、前記複数のプリズムが前記個々の画素の配列ピッチとは異なるピッチで形成されており、前記プリズム面は、前記平坦面に対して略０．５度から略３．５度までのいずれかの角度を成して、前記側面からの距離が遠くなるに従って徐々に隆起するように設定された準平坦部と、前記側面から供給された光を前記平坦面へと反射するように前記平坦面に対する角度が略４０度から略６０度までのいずれかの角度を成して、前記側面からの距離が遠くなるに従って徐々に降下するように設定された傾斜部とを有しており、前記液晶表示パネルの観察面側に前記平坦面が対面するように配置された、合成樹脂材料から形成された導光板と、
前記導光板と前記液晶表示パネルとの間に設けられた直線偏光板およびλ／４板と、
前記導光板の平坦面に着設されて、その平坦面での光の反射を抑制する反射防止膜と、
前記反射防止膜と前記導光板の平坦面との間に設けられて、前記反射防止膜を前記導光板の表面に着設する密着層と
を備えたことを特徴とする反射型表示装置。
【請求項５】
前記密着層が、Ｓｉからなるものである
ことを特徴とする請求の範囲第４項記載の反射型表示装置。
【請求項６】
前記密着層が、１ｎｍから１０ｎｍまでの間のいずれかの厚さのＳｉ薄膜からなるものである
ことを特徴とする請求の範囲第５項記載の反射型表示装置。
【請求項７】
反射防止膜が、光学的機能性膜として、Ｎｂ２Ｏ５，Ｔａ２Ｏ５，ＴｉＯ２のうちの少なくともいずれか１種類の膜を高屈折率膜として用い、ＳｉＯ２，ＭｇＦ２のうちの少なくともいずれか１種類の膜を低屈折率膜として用いて、その高屈折率膜と低屈折率膜とを組み合わせて積層して形成されたものである
ことを特徴とする請求の範囲第４項記載の反射型表示装置。
【請求項８】
背面側に反射板を備えており観察面側から入射され前記反射板で前記観察面側へと反射される光の透過を個々の画素ごとに制御して表示を行うように設定された反射型の液晶表示パネルの観察面側に配置される導光板であって、
表裏で対向する一対の主面として、複数のプリズムが形成されたプリズム面と平坦面とを有すると共に、光源からの光が供給される側面を有し、合成樹脂材料から形成されており、前記複数のプリズムが前記個々の画素の配列ピッチとは異なるピッチで形成されており、前記プリズム面は、前記平坦面に対して略０．５度から略３．５度までのいずれかの角度を成して、前記側面からの距離が遠くなるに従って徐々に隆起するように設定された準平坦部と、前記側面から供給された光を前記平坦面へと反射するように前記平坦面に対する角度が略４０度から略６０度までのいずれかの角度を成して、前記側面からの距離が遠くなるに従って徐々に降下するように設定された傾斜部とを有しており、
前記平坦面に、１ｎｍから１０ｎｍまでの間のいずれかの厚さに形成されたＳｉからなる密着層と、
前記密着層の表面に、Ｎｂ２Ｏ５，Ｔａ２Ｏ５，ＴｉＯ２のうちの少なくともいずれか１種類の膜を高屈折率膜として用い、ＳｉＯ２，ＭｇＦ２のうちの少なくともいずれか１種類の膜を低屈折率膜として用いて、その高屈折率膜と低屈折率膜とを組み合わせて積層して形成された反射防止膜とを、さらに備えた
ことを特徴とする導光板。
【請求項９】
背面側に反射板を備えており観察面側から入射され前記反射板で前記観察面側へと反射される光の透過を個々の画素ごとに制御して表示を行うように設定された反射型の液晶表示パネルの観察面側に配置される導光板の製造方法であって、
表裏で対向する一対の主面として、平坦面と、複数のプリズムが形成されたプリズム面とを有すると共に、光源からの光が供給される側面を有し、前記複数のプリズムが前記個々の画素の配列ピッチとは異なるピッチで形成されており、前記プリズム面は、前記平坦面に対して略０．５度から略３．５度までのいずれかの角度を成して、前記側面からの距離が遠くなるに従って徐々に隆起するように設定された準平坦部と、前記側面から供給された光を前記平坦面へと反射するように前記平坦面に対する角度が略４０度から略６０度までのいずれかの角度を成して、前記側面からの距離が遠くなるに従って徐々に降下するように設定された傾斜部とを有する、合成樹脂材料から形成された導光板の前記平坦面に、真空蒸着またはスパッタ法により、１ｎｍから１０ｎｍまでの間のいずれかの厚さのＳｉからなる密着層を形成する工程と、
前記密着層の表面に、Ｎｂ２Ｏ５，Ｔａ２Ｏ５，ＴｉＯ２のうちの少なくともいずれか１種類の膜を高屈折率膜として用い、ＳｉＯ２，ＭｇＦ２のうちの少なくともいずれか１種類の膜を低屈折率膜として用いて、その高屈折率膜と低屈折率膜とを組み合わせて積層して、前記導光板の平坦面での光の反射を抑制する反射防止膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする導光板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は反射型表示装置および導光板ならびに導光板の製造方法に関する。
背景技術
反射型表示装置は一般に、低い消費電力で表示を行うことが可能であり、この特性を生かして、情報端末装置用のディスプレイデバイスへの適用が期待されている。ところが、光源を備えない反射型表示装置は、暗い照明環境下では表示画像を見ることができない。そこで近年では、液晶表示パネルの観察面側にフロントライトを備えた反射型表示装置が提案されている。例えば、表裏両主面として、傾斜部と平坦部とを交互に配列してなる上プリズム面と平坦な底面とを備えた楔型の導光板を、反射型の液晶表示パネルの観察面側に設置して、光源から供給される光（光源光）が側面から入射されるとその光源光を液晶表示パネルの観察面ほぼ全面に供給し、その光源光が液晶表示パネルの背面に設けられた反射板の表面で反射して観察面側に出射される。このとき、各画素ごとで液晶表示パネルから出射される光の量または有無を制御することにより、あたかも自発光素子のように各画素から光を出射して画像を表示する。すなわち、上記のような楔型の導光板は、光反射装置と光透過装置との両方の機能を併せ持つものである。
そのような従来の楔型の導光板では、光透過装置としての機能を十分なものとするためには、上プリズム面の平坦部は底面に対してほぼ平行に配置されることが要請される。これは、上プリズム面の平坦部が底面に対して大きな角度をなす場合には、液晶表示パネルから出射された光がこの底面と上プリズム面の平坦部との間のプリズム作用に起因して屈折してしまい、液晶表示装置としての画像表示性能に悪影響を与えてしまうためである。
また、光反射装置としての機能を十分なものとするためには、導光板内のほぼ面方向に光源光を導光し、上プリズム面の傾斜部で反射させて液晶表示パネルにほぼ垂直に入射させるためには、傾斜部は約４５度の角度に設定することが望まれる。
ところが、このような平坦部と斜面部とを交互に配置して行くと、導光板の厚さは光源光が供給される側面からの距離に連れて次第に薄くなり、光源光が供給される側面とそれに対向する側面とで２〜３ｍｍあるいはそれ以上の厚さの差が生じて、その断面形状は楔形となる。このような楔形の導光板では、液晶表示パネルの表面との間に楔形の間隙が生じることに起因して、視差が生じるという不都合がある。
そこで本出願人は、特開２０００−１１１９００号公報に開示したような板状導光板を開発した。すなわち、この板状導光板では、上面のプリズム面を、プリズム面を光源から離れるに従い徐々に隆起する準平坦部と、光源から離れるに従い徐々に降下する斜面部との繰り返しとし、各プリズムの頂点をほぼ同一の高さとすることで、プリズムの凹凸は無視すれば導光板のマクロ的な外形を楔形でなく平板状のものとすることができ、なおかつ光反射装置と光透過装置との両方の機能を十分なものとすることができ、光源光を効率良く、かつ液晶表示パネルの面内に均一に利用することができる。
しかしながら、上記のような板状導光板を用いているにも関わらず、反射型液晶表示装置の画面に表示される画像のコントラストが低く観察される場合があることを、本発明者らは上記のような板状導光板を用いた反射型液晶表示装置の画面に画像を表示する実験等を行うことにより確認した。そして、そのような表示画像のコントラストが低く観察される現象は、板状導光板の内部の迷光などが板状導光板の平坦面で反射して、本来の表示に関与する液晶表示パネルの背面で反射して観察面から外部に出射される光に混入するために生じるものであることを、本発明者らは種々の実験および考察により確認した。またさらには、そのような板状導光板の平坦面で反射される光は、人間の視感度の高い可視光領域に相当するλ＝５５０ｎｍ前後の波長の光が多く含まれており、このような光が、本来の表示に関与する光に混入すると、画面はさらに一層、コントラストが悪化したものとして観察されることも確認された。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、特開２０００−１１１９００号公報に開示されたような板状導光板を用いた反射型液晶表示装置における表示画面の見掛けのコントラスト特性の低下を解消して、良好な画像を観察することが可能な反射型液晶表示装置および導光板を提供することにある。また、第２の目的は、そのような導光板を簡易かつ確実に製造することのできる製造方法を提供することにある。
発明の開示
本発明による反射型表示装置は、背面側に反射板を備えており、観察面側から入射され反射板で観察面側へと反射される光の透過を個々の画素ごとに制御して表示を行う反射型の液晶表示パネルと、表裏で対向する一対の主面として複数のプリズムが形成されたプリズム面と平坦面とを有すると共に、光源からの光が供給される側面を有し、前述の複数のプリズムは、個々の画素の配列ピッチとは異なるピッチで形成されており、前述のプリズム面は、平坦面に対して略（ほぼ）０．５度から略３．５度までのいずれかの角度を成して、側面からの距離が遠くなるに従って徐々に隆起するように設定された準平坦部と、側面から供給された光を平坦面へと反射するように平坦面に対する角度がほぼ４０度からほぼ６０度までのいずれかの角度を成して、側面からの距離が遠くなるに従って徐々に降下するように設定された傾斜部とを有し、液晶表示パネルの観察面側に平坦面が対面するように配置された導光板と、導光板と液晶表示パネルとの間に設けられた直線偏光板およびλ／４板と、導光板の平坦面に付設されて、その平坦面での光の反射を抑制する反射防止膜とを備えている。
また、本発明による他の反射型表示装置は、背面側に反射板を備えており、観察面側から入射され反射板で観察面側へと反射される光の透過を個々の画素ごとに制御して表示を行うように設定された反射型の液晶表示パネルと、表裏で対向する一対の主面として複数のプリズムが形成されたプリズム面と平坦面とを有すると共に、光源からの光が供給される側面とを有し、複数のプリズムが個々の画素の配列ピッチとは異なるピッチで形成されており、そのプリズム面は、平坦面に対してほぼ０．５度からほぼ３．５度までのいずれかの角度を成して、側面からの距離が遠くなるに従って徐々に隆起するように設定された準平坦部と、側面から供給された光を平坦面へと反射するように平坦面に対する角度がほぼ４０度からほぼ６０度までのいずれかの角度を成して、側面からの距離が遠くなるに従って徐々に降下するように設定された傾斜部とを有しており、液晶表示パネルの観察面側に平坦面が対面するように配置された、合成樹脂材料から形成された導光板と、導光板と液晶表示パネルとの間に設けられた直線偏光板およびλ／４板と、導光板の平坦面に着設されて、その平坦面での光の反射を抑制する反射防止膜と、反射防止膜と導光板の平坦面との間に設けられ、反射防止膜を導光板の表面に着設する密着層とを備えている。
本発明による導光板は、背面側に反射板を備えており観察面側から入射され反射板で観察面側へと反射される光の透過を個々の画素ごとに制御して表示を行うように設定された反射型の液晶表示パネルの観察面側に配置される導光板であって、表裏で対向する一対の主面として、複数のプリズムが形成されたプリズム面と平坦面とを有すると共に、光源からの光が供給される側面とを有し、合成樹脂材料から形成されており、複数のプリズムが個々の画素の配列ピッチとは異なるピッチで形成されており、プリズム面は、平坦面に対してほぼ０．５度からほぼ３．５度までのいずれかの角度を成して、側面からの距離が遠くなるに従って徐々に隆起するように設定された準平坦部と、側面から供給された光を平坦面へと反射するように平坦面に対する角度がほぼ４０度からほぼ６０度までのいずれかの角度を成して、側面からの距離が遠くなるに従って徐々に降下するように設定された傾斜部とを有しており、平坦面に１ｎｍから１０ｎｍまでの間のいずれかの厚さに形成されたＳｉからなる密着層と、密着層の表面に、Ｎｂ２Ｏ５，Ｔａ２Ｏ５，ＴｉＯ２のうちの少なくともいずれか１種類の膜を高屈折率膜として用い、ＳｉＯ２，ＭｇＦ２のうちの少なくともいずれか１種類の膜を低屈折率膜として用いて、その高屈折率膜と低屈折率膜とを組み合わせて積層して形成された反射防止膜とを、さらに備えたものである。
本発明による導光板の製造方法は、背面側に反射板を備えており観察面側から入射され反射板で観察面側へと反射される光の透過を個々の画素ごとに制御して表示を行うように設定された反射型の液晶表示パネルの観察面側に配置される導光板の製造方法であって、表裏で対向する一対の主面として、平坦面と、複数のプリズムが形成されたプリズム面とを有すると共に、光源からの光が供給される側面とを有し、複数のプリズムが個々の画素の配列ピッチとは異なるピッチで形成されており、プリズム面は、平坦面に対してほぼ０．５度からほぼ３．５度までのいずれかの角度を成して、側面からの距離が遠くなるに従って徐々に隆起するように設定された準平坦部と、側面から供給された光を平坦面へと反射するように平坦面に対する角度がほぼ４０度からほぼ６０度までのいずれかの角度を成して、側面からの距離が遠くなるに従って徐々に降下するように設定された傾斜部とを有する、合成樹脂材料から形成された導光板の平坦面に、真空蒸着またはスパッタ法により、１ｎｍから１０ｎｍまでの間のいずれかの厚さのＳｉからなる密着層を形成する工程と、密着層の表面に、Ｎｂ２Ｏ５，Ｔａ２Ｏ５，ＴｉＯ２のうちの少なくともいずれか１種類の膜を高屈折率膜として用い、ＳｉＯ２，ＭｇＦ２のうちの少なくともいずれか１種類の膜を低屈折率膜として用いて、その高屈折率膜と低屈折率膜とを組み合わせて積層して、導光板の平坦面での光の反射を抑制する反射防止膜を形成する工程とを含んでいる。
本発明による反射型表示装置では、表裏で対向する一対の主面として複数のプリズムが形成されたプリズム面と平坦面とを有すると共に、光源からの光が供給される側面とを有し、前述の複数のプリズムは、個々の画素の配列ピッチとは異なるピッチで形成されており、前述のプリズム面は、平坦面に対して略０．５度から略３．５度までのいずれかの角度を成して、側面からの距離が遠くなるに従って徐々に隆起するように設定された準平坦部と、側面から供給された光を平坦面へと反射するように平坦面に対する角度がほぼ４０度からほぼ６０度までのいずれかの角度を成して、側面からの距離が遠くなるに従って徐々に降下するように設定された傾斜部とを有しており、液晶表示パネルの観察面側に平坦面が対面するように配置された導光板の平坦面の表面に、反射防止膜を備えているので、この反射防止膜によって、導光板の平坦面での光の反射が抑制される。
ここで、上記の導光板における、平坦面に対する準平坦部のなす角や平坦面に対する傾斜部のなす角を略（ほぼ）〜と述べたのは、設定値としては上記のような０．５度や４０度のような数値の角度に設定したとしても、実際には製造時などに数％程度の誤差が混入する場合が多いので、そのような誤差をも考慮に入れるという意味で、略（ほぼ）〜と表現したものであることは言うまでもない。
また、本発明による他の反射型表示装置では、導光板が特に合成樹脂材料から形成されたものであり、上記の反射型表示装置にさらに加えて、反射防止膜と導光板の平坦面との間に密着層が形成されており、この密着層によって反射防止膜が導光板に着設される。
本発明による導光板では、透明な合成樹脂材料からなる導光板本体の平坦面に１ｎｍから１０ｎｍまでの間のいずれかの厚さに形成されたＳｉからなる密着層が形成されており、Ｎｂ２Ｏ５，Ｔａ２Ｏ５，ＴｉＯ２のうちの少なくともいずれか１種類の膜を高屈折率膜として用い、ＳｉＯ２，ＭｇＦ２のうちの少なくともいずれか１種類の膜を低屈折率膜として用いて、その高屈折率膜と低屈折率膜とを組み合わせて積層してが形成されており、その反射防止膜は密着層を介して導光板の平坦面に強固に付着される。
本発明による導光板の製造方法では、合成樹脂材料から形成された導光板の平坦面に、真空蒸着またはスパッタ法により、１ｎｍから１０ｎｍまでの間のいずれかの厚さのＳｉからなる密着層を形成する工程と、密着層の表面に、Ｎｂ２Ｏ５，Ｔａ２Ｏ５，ＴｉＯ２のうちの少なくともいずれか１種類の膜を高屈折率膜として用い、ＳｉＯ２，ＭｇＦ２のうちの少なくともいずれか１種類の膜を低屈折率膜として用いて、その高屈折率膜と低屈折率膜とを組み合わせて積層して、導光板の平坦面での光の反射を抑制する反射防止膜を形成する工程とを含んでおり、このようにして密着層を導光板の平坦面と反射防止膜との間に介在させることにより、それら導光板の平坦面と反射防止膜との界面どうしを強固に付着させる。
本発明の他の目的、特徴および効果は、以下の説明によってさらに明らかになるであろう。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
第１図は、本発明の一実施の形態に係る反射型表示装置の概要構成を模式的に表した断面図であり、第２図は、第１図に示した導光板を中心として拡大して表したものである。
この反射型表示装置は、液晶表示パネル１０と、直線偏光器２１と、λ／４板２２と、密着層５１および反射防止膜４０を備えた導光板５０とから、その主要部が構成されている。なお、液晶表示パネル１０および導光板５０それ自体（密着層および反射防止層を除いたもの）については、例えば、本出願人の提案による特開２０００−１１１９００号公報によって開示されたものと同様のものとすることができる。液晶表示パネル１０は、所定の間隙を設けて対向配置された１対のガラス基板１，６の間に液晶層を挟持させ、その周囲をシール材（図示省略）で密封して、その主要部が構成されている。ガラス基板１の表面にはカラーフィルタ２および透明電極（共通対向電極）３が形成されている。他方のガラス基板６の表面上には画素電極５が形成されている。この画素電極５は、アクティブマトリクス型液晶表示パネルの画素電極として、例えば絶縁ゲート型トランジスタ（図示省略）に接続されている。ここで、この液晶表示パネル１０としては、アクティブマトリックス型のものの他にも、単純マトリックス型のものを用いることなども可能であることは言うまでもない。液晶表示パネル１０の下部には、反射板８が配置されている。なお、反射板８は、液晶表示パネル１０の内部に形成することも可能である。例えば、画素電極５の下に反射鏡を形成して、これを反射板８としてもよく、あるいはガラス基板６の下面に反射鏡面を形成するようにしてもよい。
導光板５０は、底面がほぼ平坦で板厚が面内でほぼ均一な高分子基板本体部１１と、その高分子基板本体部１１の観察面側（第１図で上側）の表面上に形成された複数のプリズム状の隆起を有するプリズム部１２とから、その主要部が構成されている。第１図で導光板の左側の側面には、例えば青色ＬＥＤおよび白変換フィルタを用いた光源３２と、この光源３２から発せられる光源光を導光板５０側面に向けて効果的に入射させるためのリフレクタ３４とが配置されている。この導光板５０は、高分子基板本体部１１とプリズム部１２とを別体で形成し、それらを貼り合わせて形成してもよく、あるいは高分子基板本体部１１とプリズム部１２とを紫外線硬化樹脂材料などからなる一繋がりの（１つの）部品として形成してもよい。
さらに詳細には、この導光板５０のプリズム部１２は、第２図に示したように、観察面側の表面に、光源３２から離れるに従って次第に隆起する準平坦部１４と光源３２から離れるに従って降下する傾斜部１５との繰り返しで形成された複数のプリズム（プリズム状の隆起）を備えたものである。なお、この導光板５０は、その全体をアクリル等の透明材料で形成するようにしてもよいが、より精確なプリズム形状を成形するためには、プリズム部１２を可塑性に優れた材料で形成することが望ましい。例えば高分子基板本体部１１をアクリル板で形成し、プリズム部１２を紫外線硬化樹脂で形成するといった組み合わせとすることにより、紫外線硬化樹脂をスタンパー等によって簡易かつ正確にプリズム部１２のプリズム形状を成形することが可能となる。ただし、これのみには限定されず、高分子基板本体部１１とプリズム部１２とを、例えばＰＯ（ポリオレフィン系）のＡＲＴＯＮ（ＪＳＲ株式会社の製品名）を用いて一体成型することなども可能である。
直線偏光器２１は、等しい強度のｘ成分とｙ成分とを含んだ直線偏光を形成する。λ／４板２２は、ｘ成分およびｙ成分の１方にλ／４の位相差を与える。このような直線偏光器２１およびλ／４板２２を通った光は、円偏光となって出射される。このようにして出射された光は、そのλ／４板２２の下方の界面や液晶表示パネル１０のガラス基板１の観察面側の表面などで偏光状態を維持したまま反射されて逆方向に向きを変え、再びλ／４板２２を通ると、偏光軸が９０度回転された状態となり、直線偏光器２１によって遮断される。従って、理論的には、λ／４板２２の下方の界面や液晶表示パネル１０のガラス基板１の観察面側の表面などで反射された光が導光板５０に戻らないように設定されている。
ところが実際には、例えば特開２０００−１１１９００号公報に開示された反射方液晶表示装置の場合などには、側面から供給された光源光が遠方へと導光されて行くうちに、導光板５０の内部での乱反射などによって迷光が生じ、それが導光板５０の平坦面（第１図、第２図で下方）の界面で反射されて、本来の表示に関与する液晶表示パネル１０の背面の反射板８での反射光に混入し、観察面側で観察される表示画像の見掛けのコントラストを低下させる場合があることを、本発明者らは確認した。
そこで、このような導光板５０の平坦面（観察面とは反対側の面）の界面での反射光を防ぐために、この導光板５０の平坦面に密着層５１を介して反射防止膜４０が着設されている。また、そのような反射防止膜４０は、透明性の合成樹脂材料などからなる導光板５０の平坦面に対する着膜性が低い場合が多いので、密着層５１が、例えば紫外線硬化型樹脂あるいはアクリル樹脂のような透明な合成樹脂材料からなる導光板５０の平坦面に対する反射防止膜４０の着膜性を強固なものとするために設けられている。
導光板５０を第１図，第２図で左側の側面から右に向かって進向するように導光される光源光は、各プリズム状の隆起の傾斜部１５でそれぞれ反射されて、下方の液晶表示パネル１０の表面にほぼ垂直に向かう。傾斜部１５が図中の水平面に対してほぼ４５度の角度を有するように設定されているため、左から右にほぼ水平に進行する光は、液晶表示パネル１０に対してほぼ垂直に入射するように反射される。ここで、光源３２からの光の進行方向は完全に水平ではないので、各傾斜部１５で反射される光を液晶表示パネル１０に対する正確な垂直方向に向かわせるために、傾斜部１５の角度も約４０度〜約６０度の範囲で選択されたものとなっている。
液晶表示パネル１０を通過し、反射板８で反射された光は、第１図，第２図での下方から上方に向かって進み、λ／４板２２および直線偏光器２１を通って導光板５０に入射される。導光板５０では、ほぼ水平な面を形成する準平坦部１４が出射面となっており、この準平坦部１４から表示に関与する光が観察面側の前方へと（観察者に向けて）出射される。観察者（この反射型液晶表示装置のユーザーなど）は、その導光板５０から出射された光を観察することによって、画像を観ることができる。この傾斜部１５は前述のように約４０度〜約６０度の範囲のいずれかの角度に設定されているので、導光板５０の内部を導光されてきた光のほとんどは、この傾斜部１５に対して入射角が大きなものとなるため、この傾斜部１５で全反射される。
ここで、導光板５０は、全面でほぼ均一な輝度を有することが望まれる。光源３２は導光板５０の１辺に沿って配置され、光源３２からの光は導光板５０内を左から右に進む。導光板５０のプリズム部１２に形成されるプリズム形状を均一にすると、各プリズムに入射する光の立体角は左に向かうほど小さくなってしまう。導光板全面で均一な輝度を得るためには、同一形状のプリズムを形成するのでは足りない。そこで、準平坦部１４が、底面１３とほぼ平行な状態を保ちつつ、光源から離れるに従い次第に隆起するような形状に設定されている。例えば、水平面に対し約１．５度の角度をなすように準平坦部１４が形成されている。
傾斜部１５は、導光板５０内を左から右に進行する光を反射させ、反射型液晶表示装置に向かわせる部分であることは、前述した通りであるが、各プリズムに入射する光の単位面積当たりの光量は、導光板５０を右に向かうに連れて小さくなって行く。従って、傾斜部１５は、右に向かうほど大きくなるように設定することが望まれる。傾斜部１５の面積を増大するためには、プリズムの頂点１７と底部１８との高さの差ｄ（以下深さと定義する）を導光板中左から右に向かうに従って次第に増加するように設定することが望ましい。
また、傾斜部１５に入射する光の平均角度についても、導光板５０を左から右に向かうに連れて次第に減少して行く。そこで、傾斜部１５が水平面となす角度γを変化させてもよい。例えば、角度γを約４０．５度から約４４．５度の範囲で変化させることなども有効である。なお、準平坦部１４が水平面となす角度αと、傾斜部１５が水平面となす角度γの和である角度βは、約４２．５度から約４６度の範囲で変化する。傾斜部１５から液晶表示パネル１０に向かう光は垂直方向から若干（たとえば±５度程度）外れていた方が画面が明るくなり、コントラストが高くなる。プリズムのピッチは、１００μｍ〜５００μｍ、好ましくは２００μｍ〜３００μｍの範囲に設定することが望ましい。プリズムの深さｄは、１μｍから１５μｍの範囲に設定することが好ましい。また、傾斜部１５で反射して平坦面から垂直に出射する光の強度が、光入力部分（光源からの光が供給される側面）から最も遠い位置で、光入力部分に最も近い位置の１．３倍〜２倍の範囲内のものとなるように、プリズムの深さｄを設定することが好ましい。
第３図は、本発明の一実施の形態に係る導光板に設けられている密着層および反射防止膜のさらに詳細な構成を模式的に表したものである。なお、この第３図では、導光板５０の上下を第１図，第２図とは逆向きに描いてある。
導光板５０の平坦面（第３図で高分子基板本体部１１の上面）に、密着層５１と、反射防止膜４０とが、この順で積層形成されている。反射防止膜４０は、さらに詳細には、第１層目にＮｂ２Ｏ５からなる高屈折率膜４１、第２層目にＳｉＯ２からなる低屈折率膜４２、第３層目にＮｂ２Ｏ５からなる高屈折率膜４３、第４層目にＳｉＯ２からなる低屈折率膜４４が、この順で積層形成されている。この反射防止膜４０は、低屈折率膜と高屈折率膜とを適宜の膜厚で組み合わせて形成したものであるが、低屈折率膜と高屈折率膜とを各一層ずつ１組で合計２層とする２層から、低屈折率膜と高屈折率膜とを３組程度積層して合計５〜６層とする層構成までが、実用的な層数である。これは、反射防止膜４０についても、余りにも多層に積層すると、そのような厚い反射防止膜４０によって表示に関与する光が減衰するなどして、光源光の利用効率が低くなってしまうことや、製造プロセス中での反射防止膜４０のスループットが低下してしまうことがあるからである。
なお、このような反射防止膜４０の積層構成は、必ずしも低屈折率膜と高屈折率膜とを１組にして偶数層を積層することのみには限定されない。低屈折率膜と高屈折率膜との屈折率の違いとそれら個々の膜厚との兼ね合いで反射光を抑止する特性が決まる。このような屈折率の違いという要素にさらに加えて、低屈折率膜や高屈折率膜の膜厚という要素も、反射防止機能に関与している。また、光学的機能上の設定の異なる層を多層に積層するほど広い波長領域の反射光を抑止することができる傾向にある。従って、そのような屈折率の違いや各層の膜厚の調節如何によっては、３層の低屈折率膜と２層の高屈折率膜とを互い違いに組み合わせて合計５層（奇数層）の積層構造とするというようなことも可能であり、必ずしも低屈折率膜と高屈折率膜とを１対１に組み合わせることのみには限定されない。
高分子基板本体部１１およびプリズム部１２の形成材料に要請される特性としては、表示装置に用いられるものであるという用途上の必要性から、透明性が高いことや、光学的な歪み等を生じることが少ないことなどが挙げられる。また、さらにそれらの条件に加えて、この高分子基板本体部１１の平坦面上に密着層５１や反射防止膜４０を形成する工程や長期間使用に供される際などに晒される環境や機械的な応力などに対する耐久性や信頼性の高いものであることなども要請される。また、特に微小なプリズム部１２を精確な形状に形成することが必要とされるので、それに対応できるように成形性の良好なものであることなども要請される。このような条件を満たす材料としては、例えば上記のような紫外線硬化型樹脂やアクリル樹脂をはじめとして、ＰＯ（ポリオレフィン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＴ（ポリオレフィンテレフタレート）等のような高分子化合物が挙げられる。あるいはこの他にも、上記のような光学的特性や耐久性等を備えた各種の高分子ポリマー系材料などを用いることも可能である。
密着層５１は、高分子基板本体部１１の平坦面と反射防止膜４０との間に介在させることで、それら高分子基板本体部１１の平坦面と反射防止膜４０との着膜性を強固（確実）なものとするために用いられるものである。このような要請に対応するためには、Ｓｉ膜を１ｎｍ以上〜１０ｎｍ以下の膜厚に形成することが望ましい。これは、Ｓｉ膜が１ｎｍ未満であると、十分な着膜性を得ることが困難となり、１０ｎｍを超えた厚さであると、この密着層５１での光透過性が低下して、表示に関与する光が減衰されるからである。このような観点から、後述する実施例では、このＳｉ膜からなる密着層５１の膜厚を２ｎｍに設定している。密着層５１の膜厚をこのような適切な値に設定することにより、光透過性を良好なものに保ちつつ、高分子基板本体部１１の平坦面と反射防止膜４０との成膜時の着膜性や両者の密着性を良好なものとすることができる。
この密着層５１の成膜に際しては、例えば後述する実施例のように、高分子基板本体分１１として厚さ０．８ｍｍのＡＲＴＯＮ（ＪＳＲ社製の高分子基板材料の商品名）からなる基板を用意し、その平坦面上に、例えば膜厚２ｎｍのＳｉ膜をスパッタ法により成膜することなどが可能である。
反射防止膜４０における第１層目の高屈折率膜４１および第３層目の高屈折率膜４３の形成材料としては、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２などが好適である。また、第２層目の低屈折率膜４２および第４層目の低屈折率膜４４の形成材料としては、ＳｉＯ２，ＭｇＦ２などが好適である。ただし、これらの種類の材料のみには限定されないことは言うまでもない。これらの高屈折率膜４１，４３や低屈折率膜４２，４４の成膜に際しては、上記の密着層５１の成膜の際に用いたインラインスパッタ装置によって、上記の密着層５１の成膜工程にさらに引き続いてスパッタ法により成膜することにより、量産性を高いものとすることができるので望ましい。さらに詳細には、このような高屈折率膜４１，４３や低屈折率膜４２，４４の成膜は、Ａｒ（アルゴン）およびＯ２（酸素）雰囲気中で、ＡＣ（交流）スパッタ法によって行うことが望ましい。これは、ＡＣスパッタ法で成膜することにより、ＤＣスパッタ法を用いて成膜した場合のような異常放電の発生を防いで、安定的な成膜を行うことが可能となるからである。
［実施例］
上記の実施の形態で説明したような各種材料を用いて、各層の膜厚が第４図に示したような設定の反射防止膜４０および密着層５１を、導光板５０の平坦面にインラインスパッタ装置を用いてＡＣスパッタ法により積層形成した。このようにして反射防止膜４０および密着層５１が形成された本実施例に係る導光板５０を、上記の実施の形態で説明したような概要構成の反射型の液晶表示パネル１０に組み付けて、完全オンの場合の画面の見掛け上の輝度と完全オフの場合の画面の見掛け上の輝度とを調べ、光源光を１００（％）と定義したときの表示に関与しない反射光の光量の比率（％）を確認した。また、特開２０００−１１１９００号公報に開示されたような反射防止膜４０および密着層５１が形成されていない反射型液晶表示装置における完全オンの場合の画面の見掛け上の輝度と完全オフの場合の画面の見掛け上の輝度とを調べて、表示に関与しない反射光の光量の比率を確認した。そして、これら両者の、表示に関与しない反射光の光量の比率や画面の見掛けのコントラスト特性を比較した。
その結果、第５図に示したように、反射防止膜４０および密着層５１を備えない反射型液晶表示装置の場合には、表示に関与しない反射光の比率が約４〜５％であったものが、反射防止膜４０および密着層５１を備えたものの場合には、表示に関与しない反射光量の比率が約０．５％前後となり、表示に関与しない光の反射が、表示に関与する可視光の波長領域（４５０ｎｍ〜６５０ｎｍ）のほぼ全般に亘って、極めて効果的に防止されていることが確認された。特に、第５図から明らかなように、表示に関与しない反射光の中心的な波長領域である５５０ｎｍ〜６００ｎｍの領域の光がほぼ０％にまで抑制されている。
さらに詳細には、反射防止膜４０および密着層５１を備えない反射型液晶表示装置の場合には、第７図に模式的に示したように、導光板５０の下面（平坦面）５２で反射した表示に関与しない反射光７１は、光源光７７の４％の光となる。その反射光７１が導光板５０の内部から外部に出射される際の透過率０．９６を乗じて、最終的に導光板５０の上面（観察面）５３で観察される表示に関与しない反射光７２は、４×０．９６＝３．８４％の光となる。また、導光板５０の下面５２から外へと出射される光７３は９６％となる。液晶表示パネル１０を通って反射板８で反射されて、光７３とは逆向きに液晶表示パネル１０へと向かい、さらに導光板５０の下面５２へと入射される光７４は、液晶表示パネル１０の透過率や反射板８での反射率を含めた透過率０．１をさらに乗じて９６×０．１＝９．６％となる。さらに、最終的に導光板５０の上面５３から観察面の前方へと出射される光７５は、光７４に導光板５０の内外の界面での透過率０．９６を２回乗じて（光は導光板５０の界面を外〜内および内〜外と合計２度通るので）９．６×０．９６×０．９６＝８．８４７％となる。
従って、液晶表示パネル１０を完全オフにしたときの（暗表示状態の）画面の輝度は、光源光７７を１００％と定義して、表示に関与しない反射光の光量である３．８４％に対応したものとなる。また、液晶表示パネル１０を完全オンにしたときの（明表示状態の）画面の輝度は、３．８４％＋８．８４７％＝１２．６９％の光に対応したものとなる。このような暗表示状態の光量と明表示状態の光量とから、反射防止膜４０および密着層５１を備えない反射型液晶表示装置の場合の見掛けのコントラスト比は、１２．６９／３．８４＝３．３０となる。
一方、反射防止膜４０および密着層５１を備えた反射型液晶表示装置の場合には、第６図に模式的に示したように、導光板５０の下面５２で反射した表示に関与しない反射光６１は、反射防止膜４０によって反射が抑制されて、０．５％の光量となる。その反射光６１が導光板５０の内部から外部に出射される際の透過率０．９６を乗じて、最終的に導光板５０の上面（観察面）５３で観察される表示に関与しない反射光６２は、０．５×０．９６＝０．４８％の光量となる。また、導光板５０の下面５２から外へと出射される光６３は９９．５％の光量となる。そして液晶表示パネル１０を通って反射板８で反射され、光６３とは逆向きに液晶表示パネル１０へと向かい、さらに導光板５０の下面５２に入射される光６４は、液晶表示パネル１０の透過率や反射板８での反射率を含めた透過率０．１を乗じて９９．５×０．１＝９．９５％となる。さらに、最終的に導光板５０の上面５３で観察される際の光６５は、導光板５０の内外の界面での透過率０．９９５（外〜内）と０．９６（内〜外）とを光６４に乗じて、９．９５×０．９９５×０．９６＝９．５０４％の光量となる。
従って、液晶表示パネル１０を完全オフにしたときの画面の輝度は、表示に関与しない０．４８％の反射光によって観察される光量に対応したものとなる。また、液晶表示パネル１０を完全オンにしたときの画面の輝度は、０．４８＋９．５０４％＝９．９８４％の光量に対応したものとなる。よって、このような暗表示状態の光量と明表示状態の光量とから、反射防止膜４０および密着層５１を備えた反射型液晶表示装置の場合の見掛けのコントラスト比は、９．９８４／０．４８＝２０．８となり、上記のような反射防止膜４０および密着層５１を備えていない場合の３．３０と比較して、約６倍以上と飛躍的に見掛けのコントラスト比（コントラスト特性）が向上したものとなる。
次に、上記のような反射防止膜４０および密着層５１が形成された本実施例に係る導光板５０に、温度６０℃・湿度９０％ＲＨの環境下で２４０時間の高温高湿保存試験を行って、その耐久性を実験した。その結果、所定の試験継続時間である２４０時間を経過した後も、反射防止膜４０、密着層５１、導光板５０の光学的特性には変化はなく、また物理的な損傷や膜の剥れなども全く見受けられなかった。一方、密着層５１を省略して反射防止膜４０を直接に導光板５０の平坦面上に形成したものについても上記同様の高温高湿保存試験を行ったところ、所定の２４０時間が経過する以前に、反射防止膜４０が導光板５０の平坦面からの膜剥れを生じた。このような密着層を備えた場合と備えない場合との高温高湿保存試験の結果から、密着層５１を備えたものの場合には、その密着層５１が極めて有効に作用して、導光板５０の平坦面への反射防止膜４０の着膜性や、その耐久性を強固なものとしていることが確認された。
なお、上記の実施の形態では、密着層の直上に高屈折率膜としてＮｂ２Ｏ５膜を形成し、さらにその上に低屈折率膜としてＳｉＯ２膜を形成する場合を一例として説明したが、密着層の直上に低屈折率膜としてＳｉＯ２膜を形成し、さらにその上に高屈折率膜としてＮｂ２Ｏ５膜を形成するといった順序で積層することなども可能である。また、反射防止膜や密着層や導光板の形成材料としては、上記のような種類の材料を用いることが望ましいが、それらのみには限定されず、その他にも種々のものが適用可能であることは言うまでもない。
以上説明したように、本発明の反射型表示装置または導光板または導光板の製造方法によれば、表裏で対向する一対の主面として複数のプリズムが形成されたプリズム面と平坦面とを有すると共に、光源からの光が供給される側面とを有し、前述の複数のプリズムは、個々の画素の配列ピッチとは異なるピッチで形成されており、前述のプリズム面は、平坦面に対してほぼ０．５度からほぼ３．５度までのいずれかの角度を成して、側面からの距離が遠くなるに従って徐々に隆起するように設定された準平坦部と、側面から供給された光を平坦面へと反射するように平坦面に対する角度がほぼ４０度からほぼ６０度までのいずれかの角度を成して、側面からの距離が遠くなるに従って徐々に降下するように設定された傾斜部とを有しており、液晶表示パネルの観察面側に平坦面が対面するように配置された導光板の平坦面の表面に反射防止膜を備えており、この反射防止膜によって、導光板の平坦面での光の反射が抑制されるようにしたので、表示に関与する反射光以外の迷光などの導光板の平坦部での反射光を抑制して、画面の見掛けのコントラスト特性が向上する。
また、本発明の一局面における反射型表示装置または導光板または導光板の製造方法によれば、導光板が特に合成樹脂材料から形成されたものであり、反射防止膜と導光板の平坦面との間に密着層が形成されており、この密着層によって反射防止膜が導光板の平坦面に着設されるようにしたので、それら導光板の平坦面と反射防止膜との界面どうしを強固に付着させることが可能となり、反射防止膜の製造時に導光板の平坦面に密着して形成できないといった製造上の不都合や、反射防止膜が導光板の平坦面から剥がれ落ちるといった使用中での不都合などの発生を防ぐことができる。
以上の説明に基づき、本発明の種々の態様や変形例を実施可能であることは明らかである。したがって、以下のクレームの均等の範囲において、上記の詳細な説明における態様以外の態様で本発明を実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施の形態に係る反射型表示装置の概要構成を模式的に表した断面図である。
第２図は、第１図に示した導光板を中心として拡大して表した図である。
第３図は、本発明の一実施の形態に係る導光板に設けられている密着層および反射防止膜のさらに詳細な構成を模式的に表した図である。
第４図は、実施例の反射防止膜および密着層の材料および膜厚の設定についてを表した図である。
第５図は、反射防止膜および密着層を備えない場合と備えた場合とでの、表示に関与しない反射光の比率を比較してグラフとして表した図である。
第６図は、反射防止膜および密着層を備えた反射型液晶表示装置の場合の光学的な作用を模式的に表した図である。
第７図は、反射防止膜および密着層を備えない反射型液晶表示装置の場合の光学的な作用を模式的に表した図である。
【図１】
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【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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【国際調査報告】
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