JPH10301109A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】外光を利用する表示と光源からの光を利用する
表示とを行なう液晶表示装置として、両方の表示を明る
くし、しかも光源からの光を利用する表示を、正面輝度
が高く視差の小さい表示とすることができるものを提供
する。 【解決手段】反射板２０を備えた液晶表示素子１０の前
面に、前面から入射する外光と、端面から入射する光源
３０からの光を液晶表示素子１０に入射させ、液晶表示
素子１０からの出射光を前面に出射する導光板３０を配
置し、外光を利用するときも光源からの光を利用すると
きも反射型表示を行なうようにして、前記反射板１９を
高反射率反射のものを用いることができるようにし、さ
らに導光板２０に、その端面からの入射光を垂直方向に
近い方向に向けて液晶表示素子１０に入射させる屈折手
段２１を備えさせて、光源３０からの光を利用する表示
を、正面輝度が高く視差も無い表示にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、外光を利用する
表示と、光源からの光を利用する表示との両方を行なう
液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置として、自然光や室内照明
光等の外光を利用する表示と、表示装置が備えている光
源からの光を利用する表示との両方を行なう、いわゆる
２ウエイ表示型のものがある。

【０００３】この２ウエイ表示型液晶表示装置として
は、従来、背面側に半透過反射板を備えた液晶表示素子
の背後にバックライトを配置したものがあり、前記バッ
クライトには、ＬＥ素子からなる光源や、透明板からな
る導光板の端面に対向させて蛍光ランプ等の光源を配置
した光源が利用されている。

【０００４】この液晶表示装置は、充分な明るさの外光
が得られるときは外光を利用する反射型表示を行ない、
充分な明るさの外光が得られないときはバックライトを
点灯させて透過型表示を行なうものであり、外光を利用
する反射型表示では、液晶表示素子の前面から入射した
外光のうちの半透過反射板で反射された光が再び液晶表
示素子を透過してその前面に出射する。また、バックラ
イトの光を利用する透過型表示では、バックライトから
の光のうちの半透過反射板を透過した光が液晶表示素子
への入射光となり、その光が液晶表示素子を透過してそ
の前面に出射する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の２
ウエイ表示型液晶表示装置は、外光を利用する表示にお
いても、またバックライトからの光を利用する表示にお
いても、光の利用効率が悪く、したがって、外光を利用
するときもバックライトからの光を利用するときも表示
が暗いという問題をもっている。

【０００６】これは、半透過反射板が、入射光をその特
性に応じた反射／透過率で反射および透過させるもので
あるため、外光を利用する反射型表示では、入射した外
光のうちの半透過反射板の透過率に応じた量の光が半透
過反射板の背面側に透過してロス光となり、またバック
ライトの光を利用する透過型表示では、バックライトか
らの光のうちの半透過反射板の反射率に応じた量の光が
半透過反射板で反射されてロス光となってしまうためで
ある。

【０００７】この発明は、外光も光源からの光も高い効
率で利用して、外光を利用する表示と光源からの光を利
用する表示との両方を明るくすることができる２ウエイ
表示型の液晶表示装置を提供することを目的としたもの
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の液晶表示装置
は、背面側に反射手段を備えた液晶表示素子と、前記液
晶表示素子の前面に配置された導光板と、この導光板の
端面に対向させて配置された光源とからなり、前記導光
板は、その前面から入射する外光および前記端面から入
射する前記光源からの光を背面に出射して前記液晶表示
素子に入射させるとともに、前記背面に入射する前記液
晶表示素子からの出射光を前面に出射するものであっ
て、前記端面から入射した光を前記液晶表示素子の前面
に垂直な方向に近い方向に向けて前記背面から出射させ
る屈折手段を備えていることをことを特徴とするもので
ある。

【０００９】この液晶表示装置は、外光を利用する表示
と、光源からの光を利用する表示との両方を行なう２ウ
エイ表示型のものであり、前記光源からの光を利用する
ときは、光源からの光が前記導光板にその端面から取り
込まれて導光板内を導かれ、その背面に出射して液晶表
示素子に入射するとともに前記反射手段で反射されて液
晶表示素子の前面に出射し、前記導光板にその背面から
入射して、この導光板を透過して前面に出射する。

【００１０】また、外光を利用するときは、液晶表示素
子の前面に配置した導光板にその前面から入射した外光
がこの導光板を透過してその背面に出射し、その光が前
記液晶表示素子に入射するとともにその背面側の反射手
段で反射されて液晶表示素子の前面に出射し、前記導光
板にその背面から入射して、この導光板を透過して前面
に出射する。

【００１１】すなわち、この液晶表示装置は、外光を利
用するときも光源からの光を利用するときも反射型表示
を行なうものであり、したがって、前記反射手段は、入
射光を高い反射率で反射させるものでよい。

【００１２】このため、この液晶表示装置によれば、外
光も光源からの光も高い効率で利用することができるか
ら、外光を利用して表示するときも、前記光源からの光
を利用して表示するときも、充分に明るい表示を得るこ
とができる。

【００１３】しかも、この液晶表示装置は、液晶表示素
子の前面に導光板を配置し、その端面に対向させて光源
を配置したものであるが、前記導光板が上記のような屈
折手段を備えているため、前記光源からの光を液晶表示
素子に対してその前面に垂直な方向に近い方向から入射
させることができ、そのために、反射手段で反射されて
液晶表示素子を出射し前記導光板を透過して前面に出射
する光が垂直方向に近い方向に出射するから、前記光源
からの光を利用する表示を、正面輝度が高く、また視差
もほとんど無い良好な表示とすることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】この発明の液晶表示装置は、背面
側に反射手段を備えた液晶表示素子の前面に、前面から
入射する外光および端面から入射する光源からの光を背
面に出射して前記液晶表示素子に入射させるとともに背
面から入射する前記液晶表示素子からの出射光を前面に
出射する導光板を配置し、外光を利用するときも光源か
らの光を利用するときも反射型表示を行なうようにする
ことにより、前記反射手段に入射光を高い反射率で反射
させるものを用いることができるようにして、外光も光
源からの光も高い効率で利用して外光を利用する表示と
光源からの光を利用する表示との両方を明るくし、さら
に、前記導光板に、その端面から入射した光を前記液晶
表示素子の前面に垂直な方向に近い方向に向けて前記背
面から出射させる屈折手段を備えさせることにより、こ
の導光板の端面に対向させて配置した光源からの光を利
用する表示を、正面輝度が高く、また視差もほとんど無
い良好な表示とするようにしたものである。この発明の
液晶表示装置において、前記導光板は、その背面に前記
屈折手段を設けたものでも、前面に前記屈折手段を設け
たものであってもよい。

【００１５】

【実施例】図１はこの発明の第１の実施例による液晶表
示装置の断面図であり、図において左側が画面の上縁
側、右側が画面の下縁側である。この液晶表示装置は、
背面側に反射手段を備えた液晶表示素子１０の前面に、
この液晶表示素子１０の少なくとも表示領域全体に対向
する面積を有する導光板２０を配置し、この導光板２０
の一端面に対向させて光源３０を配置したものである。

【００１６】前記液晶表示素子１０は、例えばアクティ
ブマトリックス方式のＴＮ（ツィステッドネマティッ
ク）型液晶表示素子であり、その一対の透明基板（ガラ
ス基板）１１ａ，１１ｂのうち、背面側の基板１１ｂの
内面には、マトリックス状に配列する複数の透明な画素
電極１２が設けられ、その上に配向膜１３ｂが形成され
ている。

【００１７】なお、図では省略しているが、この背面側
基板１１ｂの内面には、各画素電極１２にそれぞれ対応
させてＴＦＴ（薄膜トランジスタ）からなる能動素子が
設けられるとともに、各画素電極行のＴＦＴにゲート信
号を供給するためのゲートラインと、各画素電極列のＴ
ＦＴにデータ信号を供給するためのデータラインとが配
線されており、前記各画素電極１２は、その電極に対応
するＴＦＴに接続されている。

【００１８】一方、前面側の基板１１ａの内面には、前
記各画素電極１２にそれぞれ対応させて赤、緑、青のカ
ラーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂが交互に並べて設
けられるとともに、これらのカラーフィルタ１４Ｒ，１
４Ｇ，１４Ｂの上に前記画素電極１３の全てに対向する
一枚膜状の透明な対向電極１５が設けられており、その
上に配向膜１３ａが形成されている。なお、図では省略
しているが、前記カラーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４
Ｂは透明な保護膜（絶縁膜）で覆われており、対向電極
１５は前記保護膜の上に形成されている。

【００１９】そして、前記一対の基板１１ａ，１１ｂ
は、枠状のシール材１６を介して接合されており、その
両基板１１ａ，１１ｂ間の前記シール材１６で囲まれた
領域に液晶層１７が設けられている。

【００２０】この液晶層１８の液晶の分子は、両基板１
１ａ，１１ｂの近傍における配向方向を前記配向膜１３
ａ，１３ｂでそれぞれ規制され、両基板１１ａ，１１ｂ
間において所定のツイスト角（例えばほぼ９０°）でツ
イスト配向している。

【００２１】さらに、両基板１１ａ，１１ｂの外面には
それぞれ偏光板１８ａ，１８ｂが貼付けられており、そ
のうちの背面側の偏光板１８ｂの背後に、光の反射手段
として、鏡面反射板１９が配置されている。

【００２２】一方、上記液晶表示素子１０の前面に配置
した導光板２０は、その前面から入射する外光および端
面から入射する光源３０からの光を背面に出射して液晶
表示素子１０に入射させるとともに、前記背面に入射す
る前記液晶表示素子１０からの出射光を前面に出射する
ものであり、この実施例で用いた導光板２０は、導光板
本体２０ａの背面に、前記端面から入射した光を前記液
晶表示素子１０の前面に垂直な方向に近い方向に向けて
前記背面から出射させる屈折手段としてプリズムシート
２１を積層した構成のものである。

【００２３】前記導光板本体２０ａは、その前面を一端
から他端に向かって背面に近くなるように傾斜させた楔
状の透明板であり、その両端面のうちの高さが大きい方
の端面が、光源３０からの光の取り込み面（以下、光源
光取り込み端面という）となっている。なお、図では導
光板本体２０ａの前面の傾斜を誇張して示したが、その
傾斜角（背面に対する角度）は、１°〜１０°の範囲、
望ましくは２°〜５°の範囲、さらに望ましくは３°〜
４°の範囲に設定されている。

【００２４】また、前記プリズムシート２１は、透明板
の一方の面に、その幅方向に沿う複数の横長なプリズム
部２１ａをその幅方向に連続させて互いに平行に形成し
たものであり、これらのプリズム部２１ａはそれぞれ、
一側面が垂直で他側面が傾斜した直角三角形状の断面形
状を有している。

【００２５】このプリズムシート２１は、プリズム形成
面とは反対側の平坦面を導光板本体２０ａの背面に向き
合わせ、各プリズム部２１ａの長さ方向を前記導光板本
体２０ａの光源光取り込み端面と平行にするとともに、
各プリズム部２１ａの垂直な側面を前記導光板本体２０
ａの光源光取り込み端面の方向に向けて、図示しない透
明な粘着剤（両面粘着シートでもよい）により導光板本
体２０ａの背面に貼り付けられている。

【００２６】なお、前記導光板本体２０ａとプリズムシ
ート２１は、アクリル系樹脂等の透明材料で形成する
が、それぞれの光の屈折率は同じであるのが望ましく、
また前記粘着剤には、導光板本体２０ａおよびプリズム
シート２１とほぼ同じ屈折率のものを用いるのが好まし
い。このように導光板本体２０ａおよびプリズムシート
２１と前記粘着剤の屈折率をほぼ同じにすれば、導光板
本体２０ａとプリズムシート２１の一方から他方への光
透過経路を、両者の界面での光の屈折がほとんどなく、
また導光板本体２０ａとプリズムシート２１との界面で
の反射及び散乱のほとんどない直線的な経路にすること
ができる。

【００２７】そして、上記導光板２０は、その導光板本
体２０ａの光源光取り込み端面および前記プリズムシー
ト２１の各プリズム部２１ａの垂直な側面とを外光の主
な取り込み側に向けて液晶表示素子１０の前面に配置さ
れ、前記各プリズム部２１ａの頂部を液晶表示素子１０
の前面に当接または近接させた状態で図示しない支持手
段に支持されている。

【００２８】すなわち、２ウエイ表示型の液晶表示装置
は、外光を利用するときは通常の反射型液晶表示装置と
同様に、画面の斜め上方、つまり液晶表示素子の前面に
垂直な方向に対して画面の上縁側に傾いた方向から主に
外光を取り込むように装置の向きを選んで使用される。

【００２９】そこで、この実施例では、上記導光板２０
を、導光板本体２０ａの光源光取り込み端面および前記
プリズムシート２１の各プリズム部２１ａの垂直な側面
とを外光の主な取り込み側である画面の上縁側に向けて
配置している。

【００３０】なお、前記プリズムシート２１の各プリズ
ム部２１ａの配列ピッチは、液晶表示素子１０の画面の
上下方向における画素領域の配列ピッチと等しいか、あ
るいはそれより小さく設定されている。図１に示した例
では、プリズムシート２１の各プリズム部２１ａの配列
ピッチを、液晶表示素子１０の画素領域の配列ピッチの
ほぼ１／１．５としている。

【００３１】また、上記光源３０は、前記導光板２０の
端面全長にわたる長さの直管状蛍光ランプ３１と、この
蛍光ランプ３１からその周囲に放射される光を前記導光
板２０の端面に向けて反射するリフレクタ３２とからな
っている。なお、前記リフレクタ３２は、一側に光の出
射口を有する楕円筒状をなしている。そして、この光源
３０は、上記導光板２０の側方に、前記リフレクタ３２
の出射口を導光板本体２０ａの光源光取り込み端面に対
向させて配置されている。

【００３２】この液晶表示装置は、外光を利用する表示
と、光源３０からの光を利用する表示との両方を行なう
２ウエイ表示型のものであり、前記光源３０は、充分な
明るさの外光が得られないときに使用される。

【００３３】まず、光源３０からの光を利用する表示に
ついて説明すると、この光源３０からの光は、図１に矢
線Ｌ１で示すように導光板２０にその端面から取り込ま
れて導光板２０内を導かれ、その背面に出射して液晶表
示素子１０に入射する。

【００３４】この場合、光源３０からの光は、導光板本
体２０ａにその光源光取り込み端面から入射するが、こ
の導光板本体２０ａの前面は光源光の取り込み端側から
反対側に向かって背面に近くなるように傾斜しているた
め、光源光取り込み端面から導光板本体２０ａに入射し
た光のうち、導光板２０の前面に向かう光は、導光板本
体２０ａの前面と外気（空気）との界面で全反射され、
導光板２０の背面方向に導かれる。

【００３５】また、前記光源光取り込み端面から入射し
た光のうちの導光板２０の背面に向かう光と、前記導光
板本体２０ａの前面（外気との界面）で反射された光
は、前記プリズムシート２１の各プリズム部２１ａに入
射する。

【００３６】そして、前記プリズム部２１ａは、上述し
たように一側面が垂直で他側面が傾斜した直角三角形状
の断面形状を有しており、その垂直な側面が導光板本体
２０ａの光源光取り込み端面の方向に向いているため、
各プリズム部２１ａに入射する光は、これらのプリズム
部２１ａの傾斜面に対して、その面に向き合う方向（垂
直な側面の方向）から入射し、その光のうち、前記プリ
ズム部２１ａの傾斜面、つまり液晶表示素子１０との間
の空気層と前記傾斜面との界面に対して全反射角臨界角
よりも大きい（垂直に近い）角度で入射した光が、この
界面を透過し、垂直方向に対する角度が小さくなった方
向の光となって導光板２０の背面に出射して液晶表示素
子１０に入射する。

【００３７】なお、前記プリズム部２１ａの傾斜面に対
して全反射角臨界角よりも小さい角度で入射した光は、
この傾斜面で全反射されるが、その光は、導光板本体２
０ａの前面で反射されて他のプリズム部２１ａに入射
し、そのプリズム部２１ａの傾斜面に対して全反射角臨
界角よりも大きい角度で入射した光が前記界面を透過し
て出射するため、導光板２０に取り込んだ光源３０から
の光のほとんどをロスすることなく導光板２０の背面に
出射して液晶表示素子１０に入射させることができる。

【００３８】液晶表示素子１０に入射した光は、その表
側偏光板１８ａを透過して直線偏光となり、その光が液
晶層１７と裏側偏光板１８ｂとを順に透過して反射板１
９に入射する。なお、液晶表示素子１０に入射した光の
うち、画素領域に入射した光は、カラーフィルタ１４
Ｒ，１４Ｇ，１４ｂＢを透過して着色光になる。

【００３９】前記反射板１９に入射した光は、この反射
板１９により反射され、前記裏側偏光板１８ｂと液晶層
１７と表側偏光板１８ａとを順に透過して液晶表示素子
１０の前面に出射する。このときも、前記反射板１９で
反射された光のうち、液晶表示素子１０の画素領域を透
過して出射する光は、カラーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，
１４ｂＢを透過してその色に着色する。

【００４０】この液晶表示素子１０からの出射光は、液
晶表示素子１０への入射光が上記のような垂直方向に対
する角度が小さくなった方向の光であり、その光が前記
反射板（鏡面反射板）１９により入射角に応じた反射角
で反射されるため、垂直方向に対する角度が小さい方向
の光である。

【００４１】そして、液晶表示素子１０の前面に出射し
た光は、導光板２０にその背面から入射し、この導光板
２０を厚さ方向に透過して前面に出射するが、その場
合、前記液晶表示素子１０からの出射光は、まずプリズ
ムシート２１の各プリズム部２１ａにその傾斜面から入
射してさらに垂直方向に近くなる方向に屈折され、さら
に導光板本体２０ａの前面と外気との界面でより垂直方
向に近くなる方向に屈折されるため、導光板２０の前面
に出射する光は、ほぼ垂直方向に向かって出射する。

【００４２】次に、外光を利用する表示について説明す
ると、このときは、液晶表示素子１０の前面に配置した
導光板２０にその前面から入射した外光が、図１に矢線
Ｌ２で示すように導光板２０をその厚さ方向に透過して
その背面に出射し、液晶表示素子１０に入射する。

【００４３】この場合、外光は、上述したように画面の
斜め上方（液晶表示素子１０の前面に垂直な方向に対し
て画面の上縁側に傾いた方向）から主に取り込まれる
が、この外光の取り込み方向は上述した光源光の取り込
み端側であり、導光板本体２０ａの前面は、外光の取り
込み側（光源光の取り込み端側と同じ側）から反対側に
向かって背面に近くなるように傾斜しているため、導光
板２０にその前面から入射する外光は、導光板本体２０
ａの前面と外気との界面で垂直方向に近くなる方向に屈
折され、さらにプリズムシート２１の各プリズム部２１
ａで屈折されて、前記垂直方向に対する角度が小さくな
った方向の光となって導光板２０の背面に出射し、液晶
表示素子１０に入射する。

【００４４】この液晶表示素子１０に入射した光は、上
述した光源３０からの光の透過経路と同様に反射板１９
で反射され、液晶表示素子１０の前面に出射する。この
ときも、液晶表示素子１０の画素領域を透過する光は、
カラーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４ｂＢを透過してそ
の色に着色光する。

【００４５】そして、液晶表示素子１０の前面に出射し
た光は、導光板２０にその背面から入射して、まずプリ
ズムシート２１の各プリズム部２１ａによりさらに垂直
方向に近くなる方向に屈折され、さらに導光板本体２０
ａの前面と外気との界面でより垂直方向に近くなる方向
に屈折して前面に出射する。

【００４６】なお、この実施例では、前記導光板本体２
０ａの前面の傾斜角と、前記プリズムシート２１の各プ
リズム部２１ａを、光源３０からの取り込み光を対象に
して、液晶表示素子１０への入射光および導光板前面か
らの出射光の方向が垂直方向に近くなるように設計して
おり、したがって、外光を利用するときの液晶表示素子
１０への入射方向および導光板前面からの出射方向は、
光源３０からの光を利用するときよりは垂直方向に対す
る傾きがある程度大きい方向であるが、外光を直接液晶
表示素子１０に入射させる場合に比べれば、格段に垂直
方向に近い。

【００４７】すなわち、上記液晶表示装置は、外光を利
用するときも光源３０からの光を利用するときも反射型
表示を行なうものであり、したがって、前記反射板１９
は、入射光を高い反射率で反射させるものでよい。

【００４８】したがって、この液晶表示装置によれば、
外光も光源３０からの光も高い効率で利用することがで
きるから、外光を利用して表示するときも、光源３０か
らの光を利用して表示するときも、充分に明るい表示を
得ることができる。

【００４９】また、この液晶表示装置は、液晶表示素子
１０の前面に導光板２０を配置し、その端面に対向させ
て光源３０を配置したものであるが、前記導光板２０が
上記プリズムシート２１からなる屈折手段を備えている
ため、光源３０からの光を液晶表示素子１０に対してそ
の前面に垂直な方向に近い方向から入射させることがで
き、そのために、液晶表示素子１０の背面の反射板１９
で反射されて液晶表示素子１０を出射し前記導光板２０
を透過して前面に出射する光が垂直方向に近い方向に出
射するから、前記光源３０からの光を利用する表示を、
正面輝度（液晶表示素子１０の前面にほぼ垂直な方向に
出射する光の輝度）が高く、また視差（液晶表示素子１
０の画素領域を透過して入射した光の反射光で表示され
る画素と、反射光のうちの前記画素領域を透過して出射
する光によって表示される画素とがずれて見える現象）
もほとんど無い良好な表示とすることができる。

【００５０】すなわち、例えば上記液晶表示装置におい
て、上記導光板２０を導光板本体２０ａだけで構成した
場合は、光源３０から導光板本体２０ａに取り込まれて
その背面から液晶表示素子１０に入射する光の向きが、
垂直方向に対して大きく傾いた方向であり、その光が反
射板１９により入射角に対応した反射角で反射されるた
め、液晶表示素子１０を出射し前記導光板本体２０ａを
透過して前面に出射する光の出射方向も、垂直方向に対
して大きく傾いた方向であり、したがって充分な正面輝
度が得られない。

【００５１】しかも、この場合は、液晶表示素子１０へ
の光の入射方向が垂直方向に対して一方の側に傾いた方
向であり、その反射光の出射方向が反対側に傾いた方向
であるため、光の入射方向とその反射光の出射方向との
ずれが大きく、したがって、液晶表示素子１０の画素領
域を透過して入射した光の反射光で表示される画素と、
反射光のうちの前記画素領域を透過して出射する光によ
って表示される画素とがずれて見える視差が大きい。

【００５２】しかし、上記実施例のように、導光板２０
を導光板本体２０ａと上記プリズムシート２１とで構成
し、光源３０からの光を液晶表示素子１０に対して垂直
方向に近い方向から入射させるようにすれば、反射板１
９により反射されて液晶表示素子１０を出射し導光板２
０を透過して前面に出射する光の出射方向を垂直方向に
近くして、充分な正面輝度を得ることができるし、また
液晶表示素子１０への光の入射方向とその反射光の出射
方向とのずれも極く小さくして、視差もほとんど無くす
ことができる。

【００５３】しかも、上記実施例では、前記導光板２０
をその光源光の取り込み端側を外光の取り込み側に向け
て配置しているため、外光を利用する表示においても、
導光板２０にその前面から入射する外光を、液晶表示素
子１０に対して垂直方向に近い方向から入射させること
ができ、したがって反射板１９により反射された光の出
射方向を垂直方向に近くして充分な正面輝度を得ること
ができるし、また液晶表示素子１０への光の入射方向と
その反射光の出射方向とのずれも小さくして、視差もほ
とんど無くすことができる。

【００５４】また、上記液晶表示装置は、その出射光が
液晶表示素子１０の前面に垂直な方向に近い方向に向か
って出射するため、導光板２０の前面での外光の反射に
よる表示コントラストの低下はほとんどない。

【００５５】すなわち、外光は主に画面の斜め上方から
入射するため、導光板２０の前面で反射した外光のほと
んどは、図１に破線で示したように導光板前面に対する
入射角に応じた反射角で斜め方向に向かうが、液晶表示
装置からの出射光は、外光を利用する表示においても、
また光源３０からの光を利用する表示においても、上述
したように液晶表示素子１０の前面に垂直な方向に近い
方向に出射する。

【００５６】そして、液晶表示装置の表示画像は、画面
に対してその正面方向から観察されるが、上記液晶表示
装置によれば、正面方向から観察される光のほとんどが
液晶表示装置からの出射光であり、導光板２０の前面で
反射された斜め方向に向かう反射光はほとんど見えない
ため、液晶表示装置を出射する光に導光板前面からの反
射光が重畳してコントラストが悪くなることはない。

【００５７】さらに、上記液晶表示装置は、外光を利用
するときも光源３０からの光を利用するときも反射型表
示を行なうものであるため、従来の２ウエイ表示型液晶
表示装置に比べて、液晶表示素子１０の設計の自由度が
高くなり、容易に設計することができる。

【００５８】すなわち、従来の２ウエイ表示型液晶表示
装置は、外光を利用する表示が反射型表示であり、バッ
クライトの光を利用する表示が透過型表示であって、外
光を利用する反射型表示の場合は、前面側からの入射光
が液晶表示素子を透過して反射され、その光が再び前記
液晶表示素子を透過して前面側に出射するのに対し、バ
ックライトの光を利用する透過型表示では、背面側から
の入射光が液晶表示素子を透過して前面側に出射するた
め、反射型表示と透過型表示との光の透過経路の違いに
より生じる表示色の相違等を補償するように液晶表示素
子を設計する必要がある。

【００５９】この点、上記実施例の液晶表示装置は、外
光を利用する表示も光源３０からの光を利用する表示も
反射型表示であり、いずれの表示でも光の透過経路はほ
とんど同じであるから、液晶表示素子１０の設計は容易
である。

【００６０】図２はこの発明の第２の実施例による液晶
表示装置の断面図であり、図において左側が画面の上縁
側、右側が画面の下縁側である。この実施例の液晶表示
装置は、液晶表示素子１０の前面に配置する導光板２０
を、導光板本体２０ａの背面に、その光源光取り込み端
面から入射した光を液晶表示素子１０の前面に垂直な方
向に近い方向に向けて出射させる屈折手段としてレンズ
シート２２を積層した構成としたものである。なお、前
記導光板本体２０ａは、上記第１の実施例で用いたもの
と同じものである。

【００６１】前記レンズシート２２は、透明板の一方の
面に、その幅方向に沿う複数の横長な集光レンズ部２２
ａをその幅方向に連続させて互いに平行に形成したもの
であり、これらの集光レンズ部２２ａは、シリンドリカ
ルレンズからなっており、そのレンズ光軸は、レンズシ
ート２２面に対して垂直な方向にある。

【００６２】なお、前記レンズシート２２の各集光レン
ズ部２２ａの配列ピッチは、液晶表示素子１０の画面の
上下方向における画素領域の配列ピッチと等しいか、あ
るいはそれより小さく（図２では、液晶表示素子１０の
画素領域の配列ピッチのほぼ１／１．５）設定されてい
る。

【００６３】このレンズシート２２は、レンズ形成面と
は反対側の平坦面を導光板本体２０ａの背面に向き合わ
せ、各集光レンズ部２２ａの長さ方向を前記導光板本体
２０ａの光源光取り込み端面と平行にして、図示しない
透明な粘着剤（両面粘着シートでもよい）により導光板
本体２０ａの背面に貼り付けられている。

【００６４】なお、この導光板２０においても、導光板
本体２０ａとレンズシート２２の光の屈折率を同じに
し、前記粘着剤に導光板本体２０ａおよびレンズシート
２２とほぼ同じ屈折率のものを用いて、導光板本体２０
ａとレンズシート２２の一方から他方への光透過経路を
光の屈折がほとんどなく、また導光板本体２０ａとレン
ズシート２２との界面での反射及び散乱のほとんどない
直線的な経路にすることが望ましい。

【００６５】そして、上記導光板２０は、その導光板本
体２０ａの光源光取り込み端面を外光の主な取り込み側
（画面の上縁側）に向けて液晶表示素子１０の前面に配
置され、前記レンズシート２２の各集光レンズ部２２ａ
の頂部を液晶表示素子１０の前面に当接または近接させ
た状態で図示しない支持手段に支持されている。

【００６６】なお、この実施例の液晶表示装置は、導光
板２０の構成が異なるだけで、他の構成は図１に示した
第１の実施例の液晶表示装置と同じであるから、重複す
る説明は図に同符号を付して省略する。

【００６７】この実施例の液晶表示装置も、外光を利用
するときも光源３０からの光を利用するときも反射型表
示を行なうものであり、したがって、液晶表示素子１０
の背面側に設ける反射板１９を入射光を高い反射率で反
射させるものとして、外光も光源３０からの光も高い効
率で利用することができるから、外光を利用して表示す
るときも、光源３０からの光を利用して表示するとき
も、充分に明るい表示を得ることができる。

【００６８】そして、この液晶表示装置では、前記導光
板２０が、上記レンズシート２２からなる屈折手段を備
えているため、光源３０から導光板２０に取り込んだ光
を、図２に矢線Ｌ１で示すように前記レンズシート２２
の各集光レンズ部２２ａで集光方向に屈折させて、液晶
表示素子１０に対しその前面に垂直な方向に近い方向か
ら入射させ、液晶表示素子１０の背面の反射板１９で反
射されて液晶表示素子１０を出射し前記導光板２０を透
過して前面に出射する光を垂直方向に近い方向に出射さ
せることができる。

【００６９】また、前記導光板２０をその光源光の取り
込み端側を外光の取り込み側に向けて配置しているた
め、外光を利用する表示においても、導光板２０にその
前面から入射する外光を、図２に矢線Ｌ２で示すように
液晶表示素子１０に対してその前面に垂直な方向に近い
方向から入射させることができ、したがって、反射板１
９により反射された光の出射方向を垂直方向に近くする
ことができる。

【００７０】したがって、光源３０からの光を利用する
表示も、また外光を利用する表示も、正面輝度が高く、
また視差もほとんど無い良好な表示とすることができる
し、また、出射光が液晶表示素子１０の前面に垂直な方
向に近い方向に向かって出射するのに対し、導光板２０
の前面で反射された光は図２に破線で示すように斜め方
向に向かうため、導光板２０の前面での外光の反射によ
る表示コントラストの低下もほとんどない。

【００７１】なお、上記第１および第２の実施例で用い
た導光板２０は、導光板本体２０ａの背面に光の屈折手
段であるプリズムシート２１またはレンズシート２２を
貼り合わせたものであるが、導光板２０は前記屈折手段
を一体に形成したものでもよい。

【００７２】図３はこの発明の第３の実施例による液晶
表示装置の断面図であり、図において左側が画面の上縁
側、右側が画面の下縁側である。この実施例の液晶表示
装置は、液晶表示素子１０の前面に配置する導光板２０
を、その背面に、光源光取り込み端面から入射した光を
液晶表示素子１０の前面に垂直な方向に近い方向に向け
て出射させる屈折手段を一体に形成した構成としたもの
である。

【００７３】すなわち、この実施例では、導光板２０と
して、前面が光源光の取り込み端側から反対側に向かっ
て背面に近くなるように傾斜する楔状の透明板の背面
に、上記第１の実施例で用いた導光板２０のプリズムシ
ート２１のプリズム部２１ａと同様な形状の複数の横長
プリズム部２１ｂをその幅方向に連続させて互いに平行
に形成したものを用いている。

【００７４】そして、この実施例では、前記導光板２０
を、それよりも光の屈折率が小さい透明樹脂からなる低
屈折率接着剤２３により液晶表示素子１０の前面に接着
している。この接着剤２３はできるだけ屈折率の低いも
のが望ましく、接着剤２３の屈折率が低いほど、導光板
２０の背面の各プリズム部２１ｂと前記接着剤２３との
界面での光の屈折を大きくすることができる。

【００７５】なお、この実施例の液晶表示装置は、導光
板２０をその背面に光の屈折手段として複数のプリズム
部２１ｂを一体に配列形成し、この導光板２０を低屈折
率接着祭２３によって液晶表示素子１０の前面に貼付け
たものであるが、他の構成は図１に示した第１の実施例
の液晶表示装置と同じであるから、重複する説明は図に
同符号を付して省略する。

【００７６】この実施例の液晶表示装置も、外光を利用
するときも光源３０からの光を利用するときも反射型表
示を行なうものであり、したがって、液晶表示素子１０
の背面側に設ける反射板１９を入射光を高い反射率で反
射させるものとして、外光も光源３０からの光も高い効
率で利用することができるから、外光を利用して表示す
るときも、光源３０からの光を利用して表示するとき
も、充分に明るい表示を得ることができる。

【００７７】そして、この液晶表示装置では、前記導光
板２０が、その背面に形成した複数のプリズム部２１ｂ
からなる屈折手段を備えているため、光源３０から導光
板２０に取り込んだ光を、図３に矢線Ｌ１で示すように
前記各プリズム部２１ｂで屈折させて、液晶表示素子１
０に対しその前面に垂直な方向に近い方向から入射さ
せ、液晶表示素子１０の背面の反射板１９で反射されて
液晶表示素子１０を出射し前記導光板２０を透過して前
面に出射する光が垂直方向に近い方向に出射させること
ができるとともに、外光を利用する表示においても、導
光板２０にその前面から入射する外光を、図３に矢線Ｌ
２で示すように液晶表示素子１０に対してその前面に垂
直な方向に近い方向から入射させ、反射板１９により反
射された光の出射方向を垂直方向に近くすることができ
る。

【００７８】したがって、光源３０からの光を利用する
表示も、また外光を利用する表示も、正面輝度が高く、
また視差もほとんど無い良好な表示とすることができる
し、また、出射光が液晶表示素子１０の前面に垂直な方
向に近い方向に向かって出射するのに対し、導光板２０
の前面で反射された光は図３に破線で示すように斜め方
向に向かうため、導光板２０の前面での外光の反射によ
る表示コントラストの低下もほとんどない。

【００７９】図４はこの発明の第４の実施例による液晶
表示装置の断面図であり、図において左側が画面の上縁
側、右側が画面の下縁側である。この実施例の液晶表示
装置は、液晶表示素子１０の前面に配置する導光板２０
を、その前面に、光源光取り込み端面から入射した光を
液晶表示素子１０の前面に垂直な方向に近い方向に向け
て出射させる屈折手段を一体に形成した構成としたもの
である。

【００８０】すなわち、この実施例では、導光板２０と
して、前面が光源光の取り込み端側から反対側に向かっ
て背面に近くなるように傾斜する楔状の透明板の前面
に、上記第１の実施例で用いた導光板２０のプリズムシ
ート２１のプリズム部２１ａと相似形で向きが逆の複数
の横長プリズム部２１ｃをその幅方向に連続させて互い
に平行に形成したものを用いている。

【００８１】そして、この実施例では、前記導光板２０
を、その背面（平坦面）を図示しない透明な粘着剤（両
面粘着シートでもよい）により液晶表示素子１０の前面
に貼り付けて、液晶表示素子１０の前面に配置してい
る。

【００８２】なお、前記粘着剤としては、導光板２０と
ほぼ同じ屈折率のものを用いるのが好ましく、導光板２
０と前記粘着剤との屈折率をほぼ同じにすれば、導光板
２０と液晶表示素子１０の一方から他方への光透過経路
を光の屈折がほとんどなく、また導光板２０と液晶表示
素子１０との界面での反射及び散乱のほとんどない直線
的な経路にすることができる。

【００８３】また、この実施例では、前記導光板２０の
前面、つまり前記プリズム部２１ｃを配列形成した凹凸
面を、導光板２０よりも光の屈折率が小さい低屈折率樹
脂（透明樹脂）２４で平坦化し、導光板２０の前面を汚
れ難くしている。この平坦化用樹脂２４は、できるだけ
屈折率の低いものが望ましく、その屈折率が低いほど、
導光板２０の前面の各プリズム部２１ｃと前記平坦化用
樹脂２４との界面での光の屈折を大きくすることができ
る。

【００８４】なお、この実施例の液晶表示装置は、導光
板２０を、その前面に光の屈折手段として複数のプリズ
ム部２１ｃを一体に配列形成した構成としているが、他
の構成は図１に示した第１の実施例の液晶表示装置と同
じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略
する。

【００８５】この実施例の液晶表示装置も、外光を利用
するときも光源３０からの光を利用するときも反射型表
示を行なうものであり、したがって、液晶表示素子１０
の背面側に設ける反射板１９を入射光を高い反射率で反
射させるものとして、外光も光源３０からの光も高い効
率で利用することができるから、外光を利用して表示す
るときも、光源３０からの光を利用して表示するとき
も、充分に明るい表示を得ることができる。

【００８６】そして、この液晶表示装置では、前記導光
板２０が、その前面に形成した複数のプリズム部２１ｃ
からなる屈折手段を備えているため、光源３０から導光
板２０に取り込んだ光を、図４に矢線Ｌ１で示すように
前記各プリズム部２１ｂで屈折させて、液晶表示素子１
０に対しその前面に垂直な方向に近い方向から入射さ
せ、液晶表示素子１０の背面の反射板１９で反射されて
液晶表示素子１０を出射し前記導光板２０を透過して前
面に出射する光が垂直方向に近い方向に出射させること
ができるとともに、外光を利用する表示においても、導
光板２０にその前面から入射する外光を、図４に矢線Ｌ
２で示すように液晶表示素子１０に対してその前面に垂
直な方向に近い方向から入射させ、反射板１９により反
射された光の出射方向を垂直方向に近くすることができ
る。

【００８７】したがって、光源３０からの光を利用する
表示も、また外光を利用する表示も、正面輝度が高く、
また視差もほとんど無い良好な表示とすることができる
し、また、出射光が液晶表示素子１０の前面に垂直な方
向に近い方向に向かって出射するのに対し、導光板２０
の前面で反射された光は図４に破線で示すように斜め方
向に向かうため、導光板２０の前面での外光の反射によ
る表示コントラストの低下もほとんどない。

【００８８】なお、上記第１〜第４の各実施例の液晶表
示装置では、導光板の側方に配置する光源３０として、
直管状の蛍光ランプ３１を用いるものを使用している
が、光源は、例えば複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を
整列させたＬＥＤアレイ等を用いるものでもよい。

【００８９】また、上記各実施例で用いた液晶表示素子
１０は、その前面と背面に偏光板１８ａ，１８ｂを備え
たものであるが、液晶表示素子１０は、その前面側だけ
に偏光板を備えたものでもよく、その場合は、表示素子
１０の背面側基板１１ｂの内面に、光の反射手段を設け
てもよい。

【００９０】また、上記各実施例で用いた液晶表示素子
１０は、アクティブマトリックス方式のものであるが、
この液晶表示素子１０は単純マトリックス方式のもので
あってもよい。

【００９１】さらに、上記液晶表示素子１０は、ＴＮ型
のものに限らず、液晶分子を１８０°〜２７０°のツイ
スト角でツイスト配向させたＳＴＮ（スーパーツィステ
ッドネマティック）型のものでもよく、また、相転移効
果型であって液晶に黒色系の二色性染料を添加して白黒
とカラーフィルタにより着色された色とを表示する方式
のものや、液晶の複屈折効果を利用してカラーフィルタ
を用いずに着色した表示を得る複屈折効果型のものなど
でもよい。

【００９２】

【発明の効果】この発明の液晶表示装置によれば、背面
側に反射手段を備えた液晶表示素子の前面に、前面から
入射する外光および端面から入射する光源からの光を背
面に出射して前記液晶表示素子に入射させるとともに背
面から入射する前記液晶表示素子からの出射光を前面に
出射する導光板を配置し、外光を利用するときも光源か
らの光を利用するときも反射型表示を行なうようにして
いるため、前記反射手段に入射光を高い反射率で反射さ
せるものを用いることができ、したがって、外光も光源
からの光も高い効率で利用して外光を利用する表示と光
源からの光を利用する表示との両方を明るくすることが
できる。

【００９３】しかも、この液晶表示装置は、液晶表示素
子の前面に導光板を配置し、その端面に対向させて光源
を配置したものであるが、前記導光板が、その端面から
入射した光を前記液晶表示素子の前面に垂直な方向に近
い方向に向けて前記背面から出射させる屈折手段を備え
ているため、前記光源からの光を液晶表示素子に対して
その前面に垂直な方向に近い方向から入射させることが
でき、そのために、反射手段で反射されて液晶表示素子
を出射し前記導光板を透過して前面に出射する光が垂直
方向に近い方向に出射するから、前記光源からの光を利
用する表示を、正面輝度が高く、また視差もほとんど無
い良好な表示とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例による液晶表示装置の
断面図。

【図２】この発明の第２の実施例による液晶表示装置の
断面図。

【図３】この発明の第３の実施例による液晶表示装置の
断面図。

【図４】この発明の第４の実施例による液晶表示装置の
断面図。

【符号の説明】

１０…液晶表示素子 １９…反射板 ２０…導光板 ２０ａ…導光板本体 ２１…プリズムシート（屈折手段） ２１ａ…プリズム部 ２２…レンズシート（屈折手段） ２２ａ…集光レンズ部 ２１ｂ，２１ｃ…プリズム部（屈折手段） ２３…低屈折率接着剤 ２４…平坦化用低屈折率樹脂 ３０…光源

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】背面側に反射手段を備えた液晶表示素子
   と、前記液晶表示素子の前面に配置された導光板と、こ
   の導光板の端面に対向させて配置された光源とからな
   り、 前記導光板は、その前面から入射する外光および前記端
   面から入射する前記光源からの光を背面に出射して前記
   液晶表示素子に入射させるとともに、前記背面に入射す
   る前記液晶表示素子からの出射光を前面に出射するもの
   であって、前記端面から入射した光を前記液晶表示素子
   の前面に垂直な方向に近い方向に向けて前記背面から出
   射させる屈折手段を備えていることを特徴とする液晶表
   示装置。
2. 【請求項２】前記屈折手段は前記導光板の背面に設けら
   れていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装
   置。
3. 【請求項３】前記屈折手段は前記導光板の前面に設けら
   れていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装
   置。