JP2001215509A - Liquid crystal device - Google Patents
Liquid crystal deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、屋内外を問わず使
用されることの多い、バッテリーを主電源とした携帯電
話や、ページャーのような携帯情報機器に用いられる照
明付き反射型液晶装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an illuminated reflection type liquid crystal device which is often used indoors and outdoors and is used in portable information equipment such as a portable telephone or a pager using a battery as a main power supply. .
【0002】[0002]
【従来の技術】液晶装置は、薄く軽いという特徴から携
帯型の情報端末用ディスプレイとして、広く用いられて
いる。液晶パネルは自ら発光しない受光型素子で、背面
に反射層を置いて外部光で照らして表示を見る反射型、
背面にバックライトを置いた透過型や半透過型がある。
液晶パネルは数ボルトの低電圧で駆動できるため、反射
型は極めて低消費電力という特徴を有するが、暗い環境
では使えない。また、カラーフィルターを用いるカラー
液晶パネルは光利用率が低いため、反射型では明るい色
が表示できないという欠点がある。反射型液晶パネルの
照明として、腕時計などでは豆球ランプをパネルの斜め
前方に置いて、夜間照明として用いられているが、均一
性に欠けるので小さな液晶パネルなどに限られる。2. Description of the Related Art Liquid crystal devices are widely used as portable information terminal displays because of their thin and light characteristics. The liquid crystal panel is a light-receiving element that does not emit light by itself, a reflective type that places a reflective layer on the back and illuminates with external light to see the display,
There are transmission type and semi-transmission type with a backlight on the back.
Since the liquid crystal panel can be driven at a low voltage of several volts, the reflection type has a feature of extremely low power consumption, but cannot be used in a dark environment. In addition, since the color liquid crystal panel using the color filter has a low light utilization factor, there is a drawback that bright colors cannot be displayed in the reflection type. As illumination of a reflective liquid crystal panel, a bean ball lamp is placed diagonally forward of a panel in a wristwatch or the like and used as nighttime illumination, but is limited to a small liquid crystal panel because of lack of uniformity.
【0003】これを解決する策として、反射型液晶パネ
ルの前面に平板状の照明(フロントライト)をディスプ
レイにつけ、周囲光とフロントライトの共用を図る方法
が、例えば、特開平9−311333号公報や特開平1
0−142601号公報等に提案されている。図2に、
従来のフロントライト付き反射型液晶装置の構成を示
す。図示するように液晶パネル9は、透明電極14が形
成された基板29と、透明電極12、13が形成された
基板30と、これらの基板間に設けられた液晶層17を
有している。この液晶パネル9の観測者側には上偏光子
8が設けられ、液晶パネル9の観測者側とは反対側に下
偏光子10と反射層11が設けられている。そして上偏
光子8のさらに観測者側に導光板6が設けられている。
導光板6は透明なプラスチック製で、その端面部には光
源7が配置されている。導光板6の表面には、光源7か
らの光を主に下面より出射させるための形状や光学部材
が設けられており、液晶パネルを表面(観測者側)から
照明するようになっている。このように構成された液晶
装置は、明るい環境では周囲光を利用した反射型とし
て、暗い環境ではフロントライト点灯による照明付きの
液晶装置として機能できることとなり、省電力と判読性
の両立が図れる。As a measure to solve this problem, a method of attaching a flat illumination (front light) to the display in front of a reflection type liquid crystal panel to share ambient light and front light is disclosed in, for example, JP-A-9-313333. And JP
It has been proposed in Japanese Patent Application Publication No. 0-142601. In FIG.
1 shows a configuration of a conventional reflective liquid crystal device with a front light. As shown in the drawing, the liquid crystal panel 9 has a substrate 29 on which the transparent electrodes 14 are formed, a substrate 30 on which the transparent electrodes 12 and 13 are formed, and a liquid crystal layer 17 provided between these substrates. An upper polarizer 8 is provided on the viewer side of the liquid crystal panel 9, and a lower polarizer 10 and a reflection layer 11 are provided on the opposite side of the liquid crystal panel 9 from the viewer side. The light guide plate 6 is provided on the observer side of the upper polarizer 8.
The light guide plate 6 is made of a transparent plastic, and a light source 7 is disposed on an end surface thereof. The surface of the light guide plate 6 is provided with a shape and an optical member for mainly emitting light from the light source 7 from the lower surface, so that the liquid crystal panel is illuminated from the surface (observer side). The liquid crystal device configured as described above can function as a reflective liquid crystal device using ambient light in a bright environment, and can function as a liquid crystal device with illumination by lighting a front light in a dark environment, thereby achieving both power saving and legibility.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】周囲光だけを利用した
反射型液晶装置には、カラー化が難しく暗いところでは
使えないという欠点があり、一方、バックライトを用い
た透過型や半透過型液晶装置は、消費電力が大きかった
り、表示が暗いという欠点があった。A reflection type liquid crystal device using only ambient light has a drawback that it is difficult to color and cannot be used in a dark place. On the other hand, a transmission type or semi-transmission type liquid crystal using a backlight is used. The device has drawbacks of high power consumption and dark display.
【0005】また、図2のようなフロントライトを用い
た場合も、光源からの光を効率良く利用しているとは言
い難かった。これを図3を用いて説明する。フロントラ
イトからの出射光15、16は、上偏光子8を通過する
ことにより偏光した光となる。この後、電圧無印加部
(透明電極12と透明電極14とに挟持された領域)
と、電圧印加部(透明電極13と透明電極14とに挟持
された領域)とでは、液晶層17内の光学的性質が変わ
り、結果的に液晶層17を通過した各々の光18と19
の各偏光軸は互いに直交の方位を取り下偏光子10に到
達する。ここで、下偏光子10の偏光軸の方位を最適に
設定すれば、図3に示すように、入射光19は下偏光子
10に吸収され黒い表示外観となり、入射光18は下偏
光子10を透過し反射層11で反射され、再度、下偏光
子10を透過し、液晶層17、上偏光子8を通って外部
に出射される。従って、電圧無印加部の表示外観は白色
(詳しくは灰色)となる。以上の動作は、上記液晶層が
TN型、STN型、垂直配向型、強誘電型等いずれも共
通である。[0005] Also, when a front light as shown in FIG. 2 is used, it has been difficult to say that light from a light source is efficiently used. This will be described with reference to FIG. Outgoing lights 15 and 16 from the front light become polarized light by passing through the upper polarizer 8. Thereafter, a voltage non-applying portion (a region sandwiched between the transparent electrode 12 and the transparent electrode 14)
And the voltage application section (the area sandwiched between the transparent electrode 13 and the transparent electrode 14) changes the optical properties in the liquid crystal layer 17, and consequently, the respective lights 18 and 19 passing through the liquid crystal layer 17
Take the directions orthogonal to each other and reach the lower polarizer 10. Here, if the direction of the polarization axis of the lower polarizer 10 is optimally set, as shown in FIG. 3, the incident light 19 is absorbed by the lower polarizer 10 to give a black display appearance, and the incident light 18 is changed to the lower polarizer 10. , Is reflected by the reflective layer 11, passes through the lower polarizer 10 again, passes through the liquid crystal layer 17 and the upper polarizer 8, and is emitted to the outside. Therefore, the display appearance of the voltage non-applied portion is white (specifically, gray). The above operation is common to all of the above-mentioned liquid crystal layers such as TN type, STN type, vertical alignment type, and ferroelectric type.
【0006】ここで、バッテリ−を主電源とするような
液晶装置としての重要な課題は、如何にして効率良く、
明るく見やすい表示外観を実現するかである。従来の液
晶装置においては、黒表示部分はほぼ充分な黒色を表現
しているが、白色表示部は暗く、見にくい表示となって
しまう。このように好ましい明るさが得られない主な理
由としては、光が偏光子を通過する際に、偏光子に吸収
されてしまうことである。すなわち、まず、上偏光子8
により入射光15のほぼ60%の光が吸収されてしま
い、残りの40%の光しか液晶層17に到達しない。さ
らに、偏光子を透過する度に約5%の光が各々吸収され
てしまう。つまり、このような構成の液晶装置では、合
計4回、偏光子を透過することになり、大きく光の利用
効率を落としてしまっているのである。なお、図中の矢
印の大きさは、光の強度を模式的に表したもので、、
、、は、偏光子の透過回数を示している。Here, an important problem for a liquid crystal device using a battery as a main power source is how to efficiently operate the liquid crystal device.
This is how to achieve a bright and easy-to-see display appearance. In the conventional liquid crystal device, the black display portion expresses substantially sufficient black, but the white display portion is dark and the display is difficult to see. The main reason why such favorable brightness cannot be obtained is that light is absorbed by the polarizer when passing through the polarizer. That is, first, the upper polarizer 8
As a result, approximately 60% of the incident light 15 is absorbed, and only the remaining 40% of the light reaches the liquid crystal layer 17. Further, each time the light passes through the polarizer, about 5% of the light is absorbed. That is, in the liquid crystal device having such a configuration, the light passes through the polarizer a total of four times, greatly reducing the light use efficiency. In addition, the size of the arrow in the figure schematically represents the intensity of light,
,, Indicate the number of transmissions of the polarizer.
【0007】また、携帯機器に用いられる液晶装置で
は、軽量、薄型、コンパクトといった特性も非常に重要
である。しかしながら、前述のバックライトやフロント
ライト照明を有する液晶装置では、導光板や発光素子そ
のものを液晶パネルに積層した構成となることから、重
く、厚く、大きくならざるを得なかった。In a liquid crystal device used for a portable device, characteristics such as light weight, thinness, and compactness are also very important. However, the liquid crystal device having the above-described backlight or front light illumination has a configuration in which the light guide plate and the light emitting element itself are stacked on the liquid crystal panel, and therefore has to be heavy, thick, and large.
【0008】本発明は、この様な課題を解決するために
創案したもので、具体的には光の利用効率を向上させ、
照明の点灯・非点灯に関わらず視認性が高いものとし、
かつ薄型で軽量な低消費電力の液晶装置を低コストで提
供することを目的としている。The present invention has been made in order to solve such a problem. Specifically, the present invention improves the light use efficiency,
Regardless of whether the lighting is on or off, the visibility is high,
It is another object of the present invention to provide a thin and lightweight liquid crystal device with low power consumption at low cost.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本願発明の液晶装置には、液晶を挟持する一対の基
板の内、観察者側の基板の少なくとも一表面に微細な凹
凸が形成され、同基板の辺部または辺部近傍に光源が設
けられている。このような構成によれば、観察者側基板
に導光板としての機能を付与することができるため、別
途導光板を設ける必要がなくなることから、薄型で軽量
な液晶装置が得られる。In order to solve the above-mentioned problems, in the liquid crystal device of the present invention, fine unevenness is formed on at least one surface of a substrate on the viewer side among a pair of substrates sandwiching liquid crystal. The light source is provided at or near the side of the substrate. According to such a configuration, a function as a light guide plate can be imparted to the observer side substrate, so that there is no need to separately provide a light guide plate, so that a thin and lightweight liquid crystal device can be obtained.
【0010】さらに、観察者側基板の表面の凹凸をフッ
化水素による腐しょくにより形成することにより、主に
観察者側基板にガラス基板を用いた際に、ガラス基板に
導光板としての機能を付与する方法として有効である。Furthermore, by forming the irregularities on the surface of the observer-side substrate by corrosion with hydrogen fluoride, when the glass substrate is mainly used as the observer-side substrate, the glass substrate functions as a light guide plate. It is effective as a method of giving.
【0011】また、観察者側基板表面の凹凸を直線溝や
湾曲溝状に形成することにより、導光板としての機能で
ある光路制御をより精密に行えるようになる。このよう
な構成の液晶装置によれば、光の利用効率が向上し、低
消費電力で明るい液晶装置が得られる。Further, by forming the irregularities on the surface of the observer-side substrate in a straight groove or a curved groove, the optical path control, which is a function as a light guide plate, can be performed more precisely. According to the liquid crystal device having such a configuration, light use efficiency is improved, and a bright liquid crystal device with low power consumption can be obtained.
【0012】さらに、観察者側基板表面の凹凸を山形に
し、山と谷の高低差を5から50μm、凹凸の山の頂上
の間隔を0.05から1mmとすることにより、光路制
御をさらに精密に行えるようになり、光の利用効率が向
上し、低消費電力で明るい液晶装置が得られる。Further, the unevenness of the surface of the substrate on the observer side is formed into a mountain shape, the height difference between the peaks and the valleys is set to 5 to 50 μm, and the interval between the peaks of the unevenness is set to 0.05 to 1 mm, so that the optical path control is more precise. The efficiency of light utilization is improved, and a bright liquid crystal device with low power consumption can be obtained.
【0013】さらに、液晶パネルの観察者側(すなわ
ち、観察者側基板より観察者側)に上偏光子を設けるこ
ととした。このような構成によれば、観察者に届くまで
に光が偏光子を通過する回数が減ることとなり、光の総
吸収量が減少し、光の利用効率は向上する。Further, an upper polarizer is provided on the observer side of the liquid crystal panel (ie, on the observer side with respect to the observer side substrate). According to such a configuration, the number of times light passes through the polarizer before reaching the observer is reduced, the total amount of absorbed light is reduced, and the light use efficiency is improved.
【0014】また、液晶パネルの内面に偏光子を設ける
構成とした。このような構成によれば、液晶パネルの外
部に設置する偏光子が不用のため、相当する分の重量や
厚さを低減できる。[0014] A polarizer is provided on the inner surface of the liquid crystal panel. According to such a configuration, since a polarizer provided outside the liquid crystal panel is unnecessary, the weight and thickness can be reduced correspondingly.
【0015】また、液晶パネルの内面に、反射層を設け
る構成にした。このような構成によれば反射層に相当す
る分の重量や厚さを低減できる。[0015] Further, a configuration is adopted in which a reflective layer is provided on the inner surface of the liquid crystal panel. According to such a configuration, the weight and thickness corresponding to the reflection layer can be reduced.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】本発明による液晶装置の模式的な
構成を表した断面図を図1に示す。液晶パネル2は、透
明電極22が形成された基板25と、透明電極20、2
1が形成された基板28と、これらの基板間に設けられ
た液晶層27を有している。この液晶パネル2の観測者
側には上偏光子1が設けられ、液晶パネル2の観測者側
とは反対側に下偏光子4と反射層5が設けられている。
そして、観察者側基板25の表面には微細な凹凸26が
形成されており、光源3が観察者側基板25の端部近傍
に配置されている。このように、観察者側基板25の一
表面の少なくとも一部に微細な凹凸26を形成すること
により、観察者側基板25には導光板としての機能が付
与される。したがって、この観察者側基板25は、端部
近傍に配置された光源3からの光を効率良く導き液晶パ
ネルを照明することとなる。さらに、この観察者側基板
25は、外光や反射層によって反射された光をほとんど
分散することなく透過するため、液晶による表示画像は
歪んだりぼけたりすることなく観測者に届く。また、図
1のように構成された液晶装置では、暗い環境で照明を
用いて使用する場合に、光源3から効率良く導かれた光
が液晶パネルに入射され、液晶層と偏光子を通って観測
者に表示画像を認識させるが、この場合にも光の利用効
率は向上する。これを図4を用いて説明する。図4の液
晶装置の構成は図1で示した液晶装置の構成と同一であ
る。図4では省略されているが、観測者側基板25の表
面には微細な凹凸が形成されている。光源3から出射し
た光は観察者側基板25により導光され液晶層27に入
射される。液晶層27は、電圧無印加部(透明電極22
と透明電極20に挟持された領域)と電圧印加部(透明
電極22と透明電極21に挟持された領域)で光学的性
質が変わっている。但し、ここでは図3で示した従来の
構成とは異なり、液晶層にはじめて入射する光は特定の
方向に偏光した光ではないため、電圧無印加部と電圧印
加部を通過した各々の光23と24は全ての偏光方向の
光を含むこととなる。これらの光が下偏光子4を通過す
る際には下偏光子4の偏光軸方向の光のみが下偏光子4
を透過し、反射層5で反射され、再度、下偏光子4を透
過して液晶層27に入射する。ここで、電圧無印加部と
電圧印加部のいずれか一方に入射した光の偏光軸が変わ
り、結果的に液晶層27の電圧無印加部と電圧印加部を
通過した各々の光33と34の各偏光方向は互いに直交
の方位を取り上偏光子1に到達する。ここで、上偏光子
1の偏光軸の方位が光33の偏光方向と一致していれ
ば、図4に示すように、光33は上偏光子1を透過し外
部に出射され、光34は上偏光子1に吸収される。従っ
て、電圧無印加部の表示外観は白色(詳しくは灰系色)
となり、電圧印加部は黒い表示外観となる。一方、これ
とは逆に、上偏光子1の偏光軸の方位が光34の偏光方
向と一致していれば、上偏光子1は光34を透過して光
33を吸収することとなり、電圧印加部で白色(詳しく
は灰系色)、電圧無印加部で黒い表示外観となる。この
ように、上偏光子1の偏光軸の方位を最適に設定するこ
とにより、電圧無印加部と電圧印加部により表示画像が
形成される。したがって、本発明による構成では、観測
者に届くまでに、光は偏光子を3回透過することにな
る。すなわち、図3で説明した従来の4回に比べて光の
吸収量が少なくなり、従来より光の利用効率が向上する
こととなる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a liquid crystal device according to the present invention. The liquid crystal panel 2 includes a substrate 25 on which the transparent electrode 22 is formed, and the transparent electrodes 20 and 2.
1 and a liquid crystal layer 27 provided between these substrates. An upper polarizer 1 is provided on the viewer side of the liquid crystal panel 2, and a lower polarizer 4 and a reflective layer 5 are provided on the opposite side of the liquid crystal panel 2 from the viewer side.
Then, fine irregularities 26 are formed on the surface of the observer-side substrate 25, and the light source 3 is arranged near the end of the observer-side substrate 25. As described above, by forming the fine irregularities 26 on at least a part of one surface of the observer-side substrate 25, the observer-side substrate 25 is given a function as a light guide plate. Therefore, the observer-side substrate 25 efficiently guides light from the light source 3 disposed near the end to illuminate the liquid crystal panel. Further, since the observer-side substrate 25 transmits the external light and the light reflected by the reflective layer without being substantially dispersed, the image displayed by the liquid crystal reaches the observer without being distorted or blurred. In the liquid crystal device configured as shown in FIG. 1, when the device is used with illumination in a dark environment, light efficiently guided from the light source 3 is incident on the liquid crystal panel and passes through the liquid crystal layer and the polarizer. Although the observer is made to recognize the display image, the light use efficiency is also improved in this case. This will be described with reference to FIG. The configuration of the liquid crystal device of FIG. 4 is the same as the configuration of the liquid crystal device shown in FIG. Although not shown in FIG. 4, fine irregularities are formed on the surface of the observer-side substrate 25. Light emitted from the light source 3 is guided by the observer-side substrate 25 and enters the liquid crystal layer 27. The liquid crystal layer 27 has a portion where no voltage is applied (the transparent electrode 22).
The optical properties are different between the first electrode and the region sandwiched by the transparent electrode 20) and the voltage applying portion (the second region sandwiched by the transparent electrode 22 and the transparent electrode 21). However, here, unlike the conventional configuration shown in FIG. 3, the light that first enters the liquid crystal layer is not light polarized in a specific direction. And 24 include light in all polarization directions. When these lights pass through the lower polarizer 4, only the light in the polarization axis direction of the lower polarizer 4 is
, Is reflected by the reflective layer 5, passes through the lower polarizer 4 again, and enters the liquid crystal layer 27. Here, the polarization axis of the light incident on one of the voltage non-applied portion and the voltage applied portion changes, and as a result, each of the lights 33 and 34 passing through the voltage non-applied portion and the voltage applied portion of the liquid crystal layer 27 is changed. Each polarization direction takes an azimuth orthogonal to each other and reaches the polarizer 1. Here, if the azimuth of the polarization axis of the upper polarizer 1 matches the polarization direction of the light 33, the light 33 passes through the upper polarizer 1 and is emitted to the outside as shown in FIG. Absorbed by the upper polarizer 1. Therefore, the display appearance of the part where no voltage is applied is white (more specifically, grayish color).
, And the voltage application section has a black display appearance. On the other hand, if the direction of the polarization axis of the upper polarizer 1 matches the polarization direction of the light 34, the upper polarizer 1 will transmit the light 34 and absorb the light 33, and A white display (specifically, a grayish color) is obtained in the application part, and a black display appearance is obtained in the voltage non-application part. As described above, by optimally setting the direction of the polarization axis of the upper polarizer 1, a display image is formed by the voltage non-applying unit and the voltage applying unit. Therefore, in the configuration according to the present invention, light will pass through the polarizer three times before reaching the observer. That is, the amount of light absorption is reduced as compared with the conventional four times described with reference to FIG. 3, and the light use efficiency is improved as compared with the conventional case.
【0017】[0017]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図1を参照して、本発明の一実施例の液晶
装置の構成を説明する。図示するように、観測者側から
順に、上偏光子1、液晶パネル2、光源3、下偏光子
4、反射層5が設置されている。液晶パネルを構成する
観察者側基板25の表面には微細な凹凸26が形成され
ており、光源3は観察者側基板25の端部近傍に配置さ
れている。このように、観察者側基板25に形成された
微細な凹凸26により、観察者側基板25は導光板とし
て機能し、光源3からの光を効率良く導いて照明する。
さらに、この観察者側基板25は外光や反射層によって
反射された光をほとんど分散することなく透過するた
め、ディスプレイの像は歪んだりぼけたりすることなく
見える。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Referring to FIG. 1, the configuration of a liquid crystal device according to one embodiment of the present invention will be described. As shown in the figure, an upper polarizer 1, a liquid crystal panel 2, a light source 3, a lower polarizer 4, and a reflection layer 5 are provided in this order from the observer side. Fine irregularities 26 are formed on the surface of the observer-side substrate 25 constituting the liquid crystal panel, and the light source 3 is arranged near the end of the observer-side substrate 25. As described above, due to the fine irregularities 26 formed on the observer-side substrate 25, the observer-side substrate 25 functions as a light guide plate and efficiently guides and illuminates light from the light source 3.
Further, since the observer-side substrate 25 transmits the external light and the light reflected by the reflective layer without being dispersed, the image on the display can be seen without being distorted or blurred.
【0018】液晶パネル2を構成する一対の基板にはガ
ラス等の無機透明材料やシートやフィルム状の高分子材
料、またはそれらの複合体が用いられる。As the pair of substrates constituting the liquid crystal panel 2, an inorganic transparent material such as glass, a polymer material in the form of a sheet or film, or a composite thereof is used.
【0019】使用する光源3は、蛍光管、発光ダイオー
ド(LED)、エレクトロルミネッセンス(EL)、豆
電球等、光を発するものなら何でも良いが、インバータ
回路などの特別な機構を必要とせず、低電圧で駆動でき
るLED、有機EL、豆電球等が、低消費電力の用途に
は適している。The light source 3 to be used may be any light source such as a fluorescent tube, a light emitting diode (LED), an electroluminescence (EL), a miniature light bulb, etc., but does not require a special mechanism such as an inverter circuit, and is low in power. LEDs, organic ELs, miniature bulbs, and the like that can be driven by voltage are suitable for applications with low power consumption.
【0020】このように構成された液晶装置では、暗い
環境において、光源の照明光が効率良く利用できるた
め、より明るく見やすい表示外観が得られ、一方、晴天
の日中の屋外等の明るい環境においては、従来の液晶装
置とほぼ同じ反射型表示外観が得られた。寸法や重量に
ついては、ほぼ導光板の分に等しい量が削減された。In the liquid crystal device configured as described above, the illumination light of the light source can be efficiently used in a dark environment, so that a brighter and easier-to-see display appearance is obtained. On the other hand, in a bright environment such as outdoors in a sunny day, Provided the same reflective display appearance as the conventional liquid crystal device. The dimensions and weight were reduced by an amount almost equivalent to that of the light guide plate.
【0021】特に観察者側基板にガラス基板を用いる際
には、フッ化水素溶液により表面を腐しょくさせて、凹
凸を形成する方法が簡便で効率が良く、低コスト化に向
いている。なお、ガラス基板を腐しょく方法としてはフ
ッ化水素そのものを用いてもよく、また、フッ化カルシ
ウム、フッ化アルミニウムソーダ、フッ化アンモニウム
などのフッ化物と、硫酸、塩酸とを混合し、発生するフ
ッ化水素を用いてもよい。あるいは、観測者側の基板に
凹凸を形成する方法として、基板表面に直線溝や湾曲溝
をつける加工を行ってもよい。このような加工によれ
ば、微細な凹凸を形成する溝を所望の形状に精密に形成
することが可能になり、ランダムな凹凸面しか得られな
いフッ化水素溶液による腐しょく加工に比べて、光の利
用効率が高くできる。具体的に、基板の表面に直線溝や
湾曲溝をつける加工を、以下の方法により行うことがで
きる。観測者側の基板がガラス基板の場合には、腐しょ
くさせたくない部分にパラフィン等のマスキング剤を塗
布し、フッ化水素溶液により表面を腐しょくさせること
で、所望の形状の溝を形成した。また、観測者側の基板
がシート状またはフィルム状の高分子基板の場合には、
予め所望の形状の溝を刻み込んだ金属板を高分子基板を
加熱しながら押しつける熱プレス法により形成した。In particular, when a glass substrate is used as the observer-side substrate, a method of forming irregularities by making the surface rotten with a hydrogen fluoride solution is simple, efficient, and suitable for cost reduction. In addition, hydrogen fluoride itself may be used as a method for rotting a glass substrate, and a mixture of a fluoride such as calcium fluoride, aluminum fluoride soda, and ammonium fluoride, sulfuric acid, and hydrochloric acid is generated. Hydrogen fluoride may be used. Alternatively, as a method of forming irregularities on the substrate on the observer side, a process of forming a linear groove or a curved groove on the substrate surface may be performed. According to such processing, it is possible to precisely form a groove for forming fine irregularities in a desired shape, and compared to a rotting process using a hydrogen fluoride solution that can only obtain a random irregular surface, Light use efficiency can be increased. Specifically, processing for forming a straight groove or a curved groove on the surface of the substrate can be performed by the following method. In the case where the substrate on the observer side was a glass substrate, a masking agent such as paraffin was applied to a portion not to be rotten, and the surface was rotten with a hydrogen fluoride solution to form a groove having a desired shape. . Also, when the substrate on the observer side is a sheet-like or film-like polymer substrate,
A metal plate in which grooves of a desired shape were previously cut was formed by a hot press method in which a polymer substrate was pressed while being heated.
【0022】これらの方法によれば、任意な最適形状に
凹凸が形成できるために、光源から出射される光の光路
制御が精密に行えることとなり、表面にランダムな凹凸
が形成されていた時に比べて、輝度むらを減少させ、光
の利用効率を向上させることができ、低消費電力で明る
い液晶装置が得られる。According to these methods, since the irregularities can be formed in an arbitrary optimum shape, the optical path of the light emitted from the light source can be precisely controlled, compared with the case where random irregularities are formed on the surface. As a result, luminance unevenness can be reduced, light use efficiency can be improved, and a bright liquid crystal device with low power consumption can be obtained.
【0023】さらに、形成した凹凸(山と谷の高低差)
を5μmから50μm、ピッチ(山の頂上の間隔)は
0.05mmから1mmの範囲にすることで、光の利用
効率はさらに向上した。特に、図5で示すように、凹凸
を山形として、P=0.2〜0.4mm、H=10〜2
0μm、α=40〜45度、β=1〜5度、として形成
した場合に、より顕著な効果が得られた。Further, the formed irregularities (difference in height between peaks and valleys)
Is set to 5 μm to 50 μm, and the pitch (interval between the peaks) is set to a range of 0.05 mm to 1 mm, thereby further improving the light use efficiency. In particular, as shown in FIG. 5, P = 0.2 to 0.4 mm, H = 10 to 2
When formed as 0 μm, α = 40 to 45 degrees, and β = 1 to 5 degrees, a more remarkable effect was obtained.
【0024】また、偏光子を必要としない動作モード
(例えば、ゲストホスト型、光散乱型等)の液晶パネル
を用いた場合にも、光の利用効率は大きく向上し、明る
い画面が得られた。偏光子を省略した分の重量、厚さ、
部材コストを低減できたことは言うまでもない。Also, when a liquid crystal panel of an operation mode that does not require a polarizer (for example, a guest-host type, a light scattering type, etc.) is used, the light use efficiency is greatly improved, and a bright screen is obtained. . Weight, thickness,
It goes without saying that the member costs could be reduced.
【0025】また、内面に偏光子を設けた液晶パネルを
用いた場合は、ほぼ偏光子を省略した分の厚さ、重量を
低減できた。副効果としては、画像の二重映りがなくな
ったため、光の利用効率の向上と相まって、判読性が向
上した。Further, when a liquid crystal panel having a polarizer provided on the inner surface is used, the thickness and weight can be reduced because the polarizer is omitted. As a side effect, the readability was improved because the double reflection of the image was eliminated and the efficiency of using light was improved.
【0026】内面に反射層を設けた液晶パネルを用いた
場合は、ほぼ反射層を省略した分の厚さ、重量を低減で
きた。偏光子を使用するモードの液晶パネルの場合は、
少なくとも下偏光子は内面に設けることが必要となるた
め、その分の厚さ、重量も低減される。When a liquid crystal panel provided with a reflective layer on the inner surface was used, the thickness and weight could be reduced because the reflective layer was omitted. In the case of the liquid crystal panel of the mode using the polarizer,
Since at least the lower polarizer needs to be provided on the inner surface, the thickness and weight are reduced accordingly.
【0027】図6に、本発明の実施例による液晶装置の
構成例を模式的に示した。順に、各構成を説明する。ま
ず図6(a)〜(e)は、上下2枚の偏光子を用いるタ
イプの液晶装置の構成例で、上下偏光子と反射層の設置
位置が異なる。つまり、(a)は、上偏光子1を液晶パ
ネル2の内面に、下偏光子4及び反射層5を液晶パネル
2の外側に設けた例であり、(b)は、下偏光子4を液
晶パネル2の内面に、上偏光子1及び反射層5を液晶パ
ネルの外側に設けた例、 (c)は、上下の偏光子をと
もに液晶パネル2の内面に、反射層5を液晶パネルの外
側に設けた例、(d)は、下偏光子4及び反射層5を液
晶パネル2の内面に、上偏光板1を液晶パネルの外側に
設けた例、(e)は、上下偏光子及び反射層の全てを液
晶パネル2の内面に設けた例である。いずれの場合も従
来の液晶装置に比べ、薄型で軽量な液晶装置が得られる
が、特に(b)、(d)の構成においては、上記の効果
に加えて、光の偏光子を透過する回数を減少させること
で、光の利用効率を向上させる効果がある。FIG. 6 schematically shows a configuration example of a liquid crystal device according to an embodiment of the present invention. Each configuration will be described in order. First, FIGS. 6A to 6E are configuration examples of a liquid crystal device of a type using two upper and lower polarizers, in which the positions of the upper and lower polarizers and the reflective layer are different. That is, (a) is an example in which the upper polarizer 1 is provided on the inner surface of the liquid crystal panel 2, and the lower polarizer 4 and the reflection layer 5 are provided on the outer surface of the liquid crystal panel 2, and (b) is an example in which the lower polarizer 4 is provided. An example in which the upper polarizer 1 and the reflective layer 5 are provided on the inner surface of the liquid crystal panel 2 on the outer surface of the liquid crystal panel. (D) is an example in which the lower polarizer 4 and the reflective layer 5 are provided on the inner surface of the liquid crystal panel 2, and (d) is an example in which the upper polarizer 1 is provided outside the liquid crystal panel. This is an example in which all of the reflection layers are provided on the inner surface of the liquid crystal panel 2. In each case, a liquid crystal device that is thinner and lighter than the conventional liquid crystal device can be obtained. In particular, in the configurations (b) and (d), in addition to the above-described effects, the number of times light passes through the polarizer is obtained. Has the effect of improving the light use efficiency.
【0028】次に、図6(f)、(g)は、偏光子が一
枚のタイプの液晶装置の構成例で、反射層の設置位置が
異なり、(f)は、上偏光子1及び反射層5を液晶パネ
ル2の内面に設けた例である。(g)は、上偏光子1の
みを液晶パネル2の内面に、反射層5を液晶パネルの外
側に設けた例である。このような構成の液晶装置では、
より光の利用効率を向上させることができる。FIGS. 6F and 6G show examples of the structure of a liquid crystal device having a single polarizer, in which the positions of the reflective layers are different. FIG. This is an example in which the reflection layer 5 is provided on the inner surface of the liquid crystal panel 2. (G) is an example in which only the upper polarizer 1 is provided on the inner surface of the liquid crystal panel 2 and the reflective layer 5 is provided on the outer surface of the liquid crystal panel. In a liquid crystal device having such a configuration,
Light use efficiency can be further improved.
【0029】図(h)〜(i)は、偏光子を必要としな
い動作モード(例えば、光散乱型、ゲストホスト型等)
の液晶パネルを用いた際の場合の構成例で、反射層の設
置位置が異なる。液晶パネルに偏光子不要の動作モード
を用いた液晶装置によると、上述した実施例と同様の作
用・効果に加え、偏光子による光の吸収がなくなるた
め、光の利用効率はさらに向上する。また、偏光子が不
用のため、その分の重量、厚さ、コストを低減できる。
(h)は、反射層5を液晶パネル2の内面に設けた例で
あり、(i)は、反射層5を液晶パネルの外側に設けた
例である。なお、図中の斜線部は偏光子を、縦縞部は反
射層を表している。(H) to (i) show operation modes that do not require a polarizer (for example, light scattering type, guest host type, etc.).
In the configuration example in the case of using the liquid crystal panel, the installation position of the reflection layer is different. According to the liquid crystal device using the liquid crystal panel in an operation mode that does not require a polarizer, in addition to the same operation and effect as in the above-described embodiment, light absorption by the polarizer is eliminated, so that the light use efficiency is further improved. In addition, since a polarizer is unnecessary, the weight, thickness, and cost can be reduced.
(H) is an example in which the reflection layer 5 is provided on the inner surface of the liquid crystal panel 2, and (i) is an example in which the reflection layer 5 is provided outside the liquid crystal panel. In the figures, hatched portions represent polarizers, and vertical stripe portions represent reflective layers.
【0030】上述した本発明による実施例では、基本的
に白色背景に黒色表示を行うポジ型モノクロ表示の液晶
装置について記述しているが、黒色背景に白色表示を行
うネガ型モノクロ表示の液晶装置でもよく、またカラー
表示の液晶装置、例えば、カラーフィルタや複屈折性を
利用したものでも、同様の効果が得られる。In the above-described embodiment of the present invention, a positive type monochrome display liquid crystal device which basically performs black display on a white background has been described. However, a negative type monochrome display liquid crystal device which performs white display on a black background. A similar effect can be obtained with a liquid crystal device for color display, for example, a device using a color filter or birefringence.
【0031】[0031]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、光の利用
効率を向上させることができることから、照明の点灯・
非点灯に関わらず視認性が高く、低コストで薄く軽量な
低消費電力型の液晶装置を得ることができる。As described above, according to the present invention, since the light use efficiency can be improved, the lighting of the lighting can be improved.
A low-cost, low-cost, low-power-consumption liquid crystal device with high visibility regardless of non-lighting can be obtained.
【図1】本発明による液晶装置の構成を模式的に表す断
面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of a liquid crystal device according to the present invention.
【図2】従来例のフロントライト付き液晶装置の縦断面
模式図である。FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of a conventional liquid crystal device with a front light.
【図3】従来例のフロントライト付き液晶装置における
光路および光量の模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram of an optical path and a light amount in a conventional liquid crystal device with a front light.
【図4】本発明による液晶装置の光路および光量を説明
する模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an optical path and a light amount of the liquid crystal device according to the present invention.
【図5】本発明による液晶装置を構成する観察者側基板
に形成される凹凸形状を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing an uneven shape formed on a viewer-side substrate constituting the liquid crystal device according to the present invention.
【図6】本発明による液晶装置の他の構成例を模式的に
説明する断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view schematically illustrating another configuration example of the liquid crystal device according to the present invention.
1、 8 上偏光子 2、 9 液晶パネル 3、 7 光源 4、10 下偏光子 5、11 反射層 6 導光板 12、13、14 透明電極 15、16 フロントライトからの出射光 17、27 液晶層 18、19 液晶層からの出射光 20、21、22 透明電極 23、24 導光板機能を有する観察者側基板
からの出射光 25、29 観察者側透明基板 26 凹凸 28、30 背面側基板1, 8 Upper polarizer 2, 9 Liquid crystal panel 3, 7 Light source 4, 10 Lower polarizer 5, 11 Reflective layer 6 Light guide plate 12, 13, 14 Transparent electrode 15, 16 Light emitted from front light 17, 27 Liquid crystal layer 18, 19 Outgoing light from liquid crystal layer 20, 21, 22 Transparent electrode 23, 24 Outgoing light from observer side substrate having light guide plate function 25, 29 Observer side transparent substrate 26 Unevenness 28, 30 Back side substrate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G09F 9/30 310 G02F 1/1335 530 Fターム(参考) 2H090 JA02 JA04 JB02 JC03 JC04 JD06 KA05 KA08 KA14 LA09 LA17 LA18 LA20 2H091 FA08X FA08Y FA16Y FA23X FA31X FA42X FA44X FA45X FC14 FD08 GA01 HA07 HA10 HA12 LA03 LA17 LA18 5C094 AA03 AA15 AA22 AA44 AA55 BA03 BA43 CA19 ED11 ED13 ED14 HA08 JA08 5G435 AA16 BB12 BB15 FF05 KK05 KK07 LL07 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G09F 9/30 310 G02F 1/1335 530 F-term (Reference) 2H090 JA02 JA04 JB02 JC03 JC04 JD06 KA05 KA08 KA14 LA09 LA17 LA18 LA20 2H091 FA08X FA08Y FA16Y FA23X FA31X FA42X FA44X FA45X FC14 FD08 GA01 HA07 HA10 HA12 LA03 LA17 LA18 5C094 AA03 AA15 AA22 AA44 AA55 BA03 BA43 CA19 ED11 ED13 ED14 HA08 JA08 5G435 BB07 KK12 BB12 KK
Claims (7)
ネルを有する液晶装置において、前記一対の基板の内、
観察者側基板の少なくとも一表面に微細な凹凸が形成さ
れ、同基板の辺部または辺部近傍に光源を設けたことを
特徴とする液晶装置。1. A liquid crystal device having a liquid crystal panel having a liquid crystal sandwiched between a pair of substrates, wherein:
A liquid crystal device, wherein fine irregularities are formed on at least one surface of a viewer-side substrate, and a light source is provided at or near a side of the substrate.
化水素による腐しょくにより形成されていることを特徴
とする請求項1記載の液晶装置。2. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the irregularities on the surface of the observer-side substrate are formed by hydrogen fluoride.
溝や湾曲溝状をしていることを特徴とする請求項1記載
の液晶装置。3. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the unevenness on the surface of the observer-side substrate has a shape of a straight groove or a curved groove.
μm、前記凹凸の山の頂上の間隔が0.05から1mm
の範囲であることを特徴とする請求項3記載の液晶装
置。4. The height difference between the peaks and valleys of the unevenness is 5 to 50.
μm, the distance between the tops of the irregularities is 0.05 to 1 mm
The liquid crystal device according to claim 3, wherein:
けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか
に記載の液晶装置。5. The liquid crystal device according to claim 1, wherein a polarizer is provided on a viewer side of the liquid crystal panel.
られていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに
記載の液晶装置。6. The liquid crystal device according to claim 1, wherein a polarizer is provided on an inner surface of the liquid crystal panel.
られていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに
記載の液晶装置。7. The liquid crystal device according to claim 1, wherein a reflection layer is provided on an inner surface of the liquid crystal panel.
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