JPH11109344A - 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
くすることができるものを提供する。 【解決手段】液晶セル１０の後面側に配置した後側偏光
板１８ｂの背後に入射光を高い反射率で反射させる反射
板１９を設け、前記液晶セル１０の前面に、前面からの
入射光と端面からの入射光とをそれぞれ後面に出射して
液晶セル１０に入射させるとともに前記後面に入射する
液晶セル１０からの出射光を前面に出射する導光板２０
を配置して、この導光板２０の端面に光源３０を対向さ
せ、さらに、前側偏光板１８ａを前記導光板２０の前面
側に配置し、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ウエイ表示型の液晶表示装置として
は、従来、内面に電極が形成された前後一対の基板間に
液晶層を設けてなる液晶セルをはさんで前側偏光板およ
び後側偏光板を配置し、前記後側偏光板の背後に半透過
反射板を配置するとともに、この半透過反射板の背後に
バックライトを配置したものが知られている。

【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、バックライ
トの光を利用するときは、バックライトからの光のうち
の前記半透過反射板を透過した光が、後側偏光板により
その吸収軸に沿った偏光成分の光を吸収され、透過軸に
沿った偏光成分の直線偏光光となって液晶セルに入射し
て、この液晶セルを透過した光のうち、前側偏光板の透
過軸に沿った偏光成分の光が前記前側偏光板を透過して
前面に出射する。

【０００５】また、外光を利用するときは、前面から入
射する外光が、前側偏光板によりその吸収軸に沿った偏
光成分の光を吸収され、透過軸に沿った偏光成分の直線
偏光光となって液晶セルに入射して、この液晶セルを透
過した光が後側偏光板に入射し、その透過軸に沿った偏
光成分の光が前記後側偏光板を透過して半透過反射板で
反射され、前記後側偏光板と液晶セルと前側偏光板とを
順に透過して前面に出射する。

【０００６】

【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。

【０００７】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、前側偏光板
と液晶セルと後側偏光板とを順に透過して半透過反射板
に入射した光のうち、この半透過反射板の透過率に応じ
た量の光が後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。

【０００８】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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の液晶表示装置
は、内面に電極が形成された前後一対の基板間に液晶層
を設けた液晶セルと、この液晶セルをはさんで配置され
た前側偏光板および後側偏光板と、前記後側偏光板の背
後に設けられた反射部材と、前記液晶セルの前面に配置
され、前面からの入射光と端面からの入射光とをそれぞ
れ後面に出射して前記液晶セルに入射させるとともに前
記後面に入射する前記液晶セルからの出射光を前面に出
射する導光板と、この導光板の前記端面に対向させて配
置された光源とを備え、前記前側偏光板が、前記導光板
の前面側に設けられていることを特徴とするものであ
る。

【００１０】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、光源からの光を利用するとき
は、前記光源からの光が、前記導光板にその端面から取
り込まれ、この導光板内を導かれてその後面に出射す
る。

【００１１】そして、前記導光板の後面に出射した光
は、液晶セルを透過して後側偏光板に入射し、この後側
偏光板によりその吸収軸に沿った偏光成分の光を吸収さ
れて透過軸に沿った偏光成分の直線偏光光となり、その
光が前記反射部材で反射され、前記後側偏光板を再び透
過して液晶セルに入射して、この液晶セルを透過した光
が前記導光板をその厚さ方向に透過して前側偏光板に入
射し、その光のうちの前記前側偏光板の透過軸に沿った
偏光成分の光がこの前側偏光板を透過して出射する。

【００１２】また、外光を利用するときは、前面から入
射する外光が、前側偏光板によりその吸収軸に沿った偏
光成分の光を吸収されて透過軸に沿った偏光成分の直線
偏光光となり、その光が前記導光板をその厚さ方向に透
過して液晶セルに入射し、この液晶セルを透過した光の
うち、後側偏光板の透過軸に沿った偏光成分の光が前記
後側偏光板を透過して、その光が反射部材で反射され、
前記後側偏光板と液晶セルと導光板と前側偏光板とを順
に透過して前面に出射する。

【００１３】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、前記反射部材は、入
射光を高い反射率で反射させるものでよい。

【００１４】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。

【００１５】しかも、この液晶表示装置によれば、外光
を利用するときは、入射光が前面に出射するまでの間
に、前記導光板の前面側に配置された前側偏光板と、液
晶セルの後面側に配置された後側偏光板とをそれぞれ２
度ずつ透過するが、光源からの光を利用するときは、入
射光が前面に出射するまでの間に、後側偏光板を２度、
前側偏光板を１度透過するだけであり、したがって、光
源からの光を前面側から入射させるものでありながら、
光源からの光を利用するときの偏光板による光の吸収を
軽減して光の利用効率をより高くし、光源からの光を利
用する表示をさらに明るくすることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】この発明の液晶表示装置は、液晶
セルの後面側に配置した後側偏光板の背後に入射光を高
い反射率で反射させる反射部材を設け、前記液晶セルの
前面に、前面からの入射光と端面からの入射光とをそれ
ぞれ後面に出射して前記液晶セルに入射させるとともに
前記後面に入射する前記液晶セルからの出射光を前面に
出射する導光板を配置して、この導光板の前記端面に光
源を対向させ、さらに、前側偏光板を前記導光板の前面
側に配置することにより、外光も光源からの光も高い効
率で利用して、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ようにしたものである。

【００１７】この発明の液晶表示装置において、前記導
光板は、その端面から入射した光を前記液晶セルの前面
に垂直な方向に近い方向に向けて前記後面から出射させ
る屈折手段を備えたものが望ましい。

【００１８】このような導光板を用いれば、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液晶セルに
対してその前面に垂直な方向に近い方向から入射させ、
前記反射部材で反射された光を前記垂直な方向に近い方
向に出射させて、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。

【００１９】

【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、
液晶セル１０と、この液晶セル１０をはさんで配置され
た前側偏光板１８ａおよび後側偏光板１８ｂと、前記後
側偏光板１８ｂの後面側に反射部材として設けられた鏡
面反射板１９と、前記液晶セル１０の前面に配置された
導光板２０と、この導光板２０の端面に対向させて配置
された光源３０とを備えており、前記前側偏光板１８ａ
は、前記導光板２０の前面側に配置されている。

【００２０】前記液晶セル１０は、例えばアクティブマ
トリックス方式のものであり、前後一対の透明基板（ガ
ラス基板）１１ａ，１１ｂのうち、後面側の基板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が形成され、その上に配向膜１３ｂが設けら
れている。

【００２１】なお、図では省略しているが、この後面側
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。

【００２２】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が形成されており、その
上に配向膜１３ａが設けられいる。なお、図では省略し
ているが、前記カラーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ
は透明な保護膜（絶縁膜）で覆われており、対向電極１
５は前記保護膜の上に形成されている。

【００２３】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。この液晶層１７の
液晶の分子は、両基板１１ａ，１１ｂの近傍における配
向方向を前記配向膜１３ａ，１３ｂでそれぞれ規制さ
れ、両基板１１ａ，１１ｂ間において所定の配向状態で
配向している。

【００２４】一方、上記液晶セル１０の前面に配置され
た導光板２０は、その前面から入射する外光および一端
面から入射する光源３０からの光を後面に出射して液晶
セル１０に入射させるとともに、後面に入射する前記液
晶セル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
後面に、前記端面から入射した光を前記液晶セル１０の
前面に垂直な方向に近い方向に向けて前記後面から出射
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。

【００２５】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後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（後面に対する角度）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。

【００２６】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。

【００２７】なお、このプリズムシート２１の各プリズ
ム部２１ａの配列ピッチは、上記液晶セル１０の画素領
域の配列ピッチとほぼ等しいか、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、液晶セル
１０の画素領域の配列ピッチのほぼ１／１．５としてい
る。

【００２８】前記プリズムシート２１は、そのプリズム
形成面とは反対側の平坦面を前記導光板本体２０ａの後
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
後面に貼り付けられている。

【００２９】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。

【００３０】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や反射
及び散乱がほとんどない直線的な経路にすることができ
る。

【００３１】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セル１０の前面に配置されて
いる。

【００３２】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、明るい外光が得
られる方向に画面を向けて使用される。

【００３３】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
を外光の主な取り込み側である画面の上縁側に向けて設
けている。

【００３４】なお、上記導光板２０は、そのプリズムシ
ート２１の各プリズム部２１ａの頂部を液晶セル１０の
前面（前面側基板１１ａの外面）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。

【００３５】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
っており、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。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。

【００３６】さらに、上記前側偏光板１８ａは、上記導
光板２０の前面側に、その前面（導光板本体２０ａの前
面）との間に僅かな間隙（空気層）を存して、導光板２
０の前面とほぼ平行に配置され、図示しない支持手段に
支持されている。

【００３７】また、上記後側偏光板１８ｂは、前記液晶
セル１０の後面（後面側基板１１ｂの外面）に張り付け
られており、その後面に上記反射板１９が貼り付けられ
ている。

【００３８】なお、この実施例の液晶表示装置は、例え
ばＴＮ（ツイステッドネマティック）方式のものであ
り、前記液晶セル１０の液晶層１７の液晶の分子は両基
板１１ａ，１１ｂ間においてほぼ９０°のツイスト角で
ツイスト配向しており、前側偏光板１８ａと後側偏光板
１８ｂは、それぞれの透過軸の方向を互いにほぼ直交さ
せるか、あるいは互いにほぼ平行にして設けられてい
る。

【００３９】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。

【００４０】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、光源３０からの光は、図１に矢線Ｌ
１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、その後面に出射して液晶セル
１０に入射する。

【００４１】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様々な入射角で
入射するが、前記導光板本体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後面に近くなるように
傾斜しており、また導光板本体２０ａの前面とその前面
側に配置された前側偏光板１８ａとの間の間隙が空気層
となっているため、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、導光板本体２０ａの前面に
向かう光は、導光板本体２０ａの前面（前側偏光板１８
ａとの間の空気層との界面）で全反射され、導光板本体
２０ａの後面方向に導かれる。

【００４２】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本体２０ａの後面に向かう光と、前
記導光板本体２０ａの前面で反射された光は、導光板本
体２０ａの後面から前記プリズムシート２１の各プリズ
ム部２１ａに入射する。

【００４３】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、その傾斜面に向き合う方向
（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、つまり液晶セル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の後面に出射して、液晶セル
１０に入射する。

【００４４】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に取り込まれた光源３０か
らの光のほとんどが、ロスを生じることなく導光板２０
の後面に出射して液晶セル１０に入射する。

【００４５】この液晶セル１０に入射する光は、偏光板
による偏光作用を受けていない非偏光光であり、液晶層
１７を透過しても光学的な変化は起こさず、したがっ
て、カラーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４ｂＢによりそ
の吸収波長域の光吸収されて赤、緑、青に着色するだけ
で、非偏光光のまま液晶セル１０の後面に出射する。

【００４６】前記液晶セル１０を透過した光は、後側偏
光板１８ｂに入射し、この後側偏光板１８ｂによりその
吸収軸に沿った偏光成分の光を吸収されて透過軸に沿っ
た偏光成分の直線偏光光となり、この後側偏光板１８ｂ
を透過した光が反射板１９で反射され、前記後側偏光板
１８ｂを再び透過して液晶セル１０にその後面側から入
射する。

【００４７】このときは、液晶セル１０にその後面側か
ら入射する光が直線偏光光であるため、この光は、液晶
セル１０を透過する過程で液晶層１７の複屈折性（この
液晶層の複屈折性は、電極１４，１５間に印加される電
圧による液晶分子の配向状態の変化に応じて変化する）
に応じて偏光状態を変え、液晶セル１０の前面に出射す
る。なお、この出射光は、カラーフィルタ１４Ｒ，１４
Ｇ，１４ｂＢを再び透過してより色純度が高くなった着
色光である。

【００４８】前記液晶セル１０の前面に出射した光は、
導光板２０にその後面から入射し、この導光板２０を厚
さ方向に透過してその前面に出射する。そして、前記導
光板２０を出射した光は、前側偏光板１８ａに入射し、
その光のうちの前記前側偏光板１８ａの透過軸に沿った
偏光成分の光が、この前側偏光板１８ａを透過して出射
する。

【００４９】この場合、前記液晶セル１０からの出射光
は、液晶セル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。

【００５０】また、前記液晶セル１０を出射した光は、
前記導光板２０にその後面から入射してその前面に出射
するが、液晶セル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の前面に出射し前側偏光板
１８ａを透過して出射する光の出射方向は、ほぼ垂直な
方向である。

【００５１】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、液晶表示装置にその前面から図１に
矢線Ｌ２で示すように入射する外光が、前側偏光板１８
ａによりその吸収軸に沿った偏光成分の光を吸収されて
透過軸に沿った偏光成分の直線偏光光となり、その光が
導光板２０をその厚さ方向に透過して液晶セル１０に入
射する。

【００５２】この場合、外光は、上述したように、画面
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、導光板
２０の光源光の取り込み端側の方向である。

【００５３】そして、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
対側に向かって後面に近くなるように傾斜しており、こ
の導光板本体２０ａの前面と平行に上記前側偏光板１８
ａが配置されているため、液晶表示装置にその前面から
入射する外光は、前側偏光板１８ａの前面（外気との界
面）で液晶セル１０の前面に垂直な方向に近くなる方向
に屈折されて導光板本体２０ａに入射し、この導光板本
体２０ａをその厚さ方向に透過した光が、さらにプリズ
ムシート２１の各プリズム部２１ａ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の後面に出射し、液晶セル１０に入射する。

【００５４】この液晶セル１０に入射した光は、カラー
フィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４ｂＢによりその吸収波長
域の光が吸収されて赤、緑、青に着色するとともに、液
晶層１７を透過する過程でその複屈折性に応じて偏光状
態を変え、液晶セル１０の後面に出射する。

【００５５】前記液晶セル１０を透過した光は、後側偏
光板１８ｂに入射し、その光のうちの前記後側偏光板１
８ｂの透過軸に沿った偏光成分の光がこの後側偏光板１
８ｂを透過して、その光が反射板１９で反射される。

【００５６】この反射光は、前記後側偏光板１８ｂを再
び透過して液晶セル１０にその後面側から入射し、この
液晶セル１０の前面に出射する。なお、この出射光は、
カラーフィルタ１４Ｒ，１４Ｇ，１４ｂＢを再び透過し
てより色純度が高くなった着色光である。

【００５７】そして、液晶セル１０の前面に出射した光
は、導光板２０にその後面から入射して、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２０ａの
前面でより垂直方向に近くなる方向に屈折されて、前側
偏光板１８ａを経て前面に出射する。

【００５８】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、液晶セル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セル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３
０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、外光を直接液晶セル１
０に入射させる場合に比べれば、格段に垂直方向に近
い。

【００５９】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。

【００６０】このため、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。

【００６１】しかも、この液晶表示装置によれば、外光
を利用するときは、入射光が前面に出射するまでの間
に、前記導光板２０の前面側に配置された前側偏光板１
８ａと、液晶セル１０の後面側に配置された後側偏光板
１８ｂとをそれぞれ２度ずつ透過するが、光源３０から
の光を利用するときは、入射光が前面に出射するまでの
間に、後側偏光板１８ｂを２度、前側偏光板１８ａを１
度透過するだけであり、したがって、光源３０からの光
を前面側から入射させるものでありながら、光源３０か
らの光を利用するときの偏光板１８ａ，１８ｂによる光
の吸収を軽減して光の利用効率をより高くし、光源３０
からの光を利用する表示をさらに明るくすることができ
る。

【００６２】さらに、この液晶表示装置は、液晶セル１
０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、この導光板２０の端面に対向させて配置した前記光
源３０からの光を、液晶セル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で反射さ
れた光を前記垂直な方向に近い方向に出射させることが
できる。

【００６３】したがって、光源３０からの光を利用する
表示を、正面輝度（液晶セル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（液晶セル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。

【００６４】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
その後面から液晶セル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への入射角に対応した反射角で反射されるため、前
記反射板１９で反射された光の出射方向が、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。

【００６５】しかも、この場合は、液晶セル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、反射板１９で反射された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、液晶セル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。

【００６６】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からの光を液晶セル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１９に
より反射されて液晶セル１０を出射し導光板２０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、また液晶セ
ル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。

【００６７】さらに、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、液晶セル１
０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、また液晶セル１０への光の入射方向と反射板１
９により反射された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。

【００６８】また、上記液晶表示装置は、その出射光が
液晶セル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、前側偏光板１８ａ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。

【００６９】すなわち、外光は、主に、画面に垂直な方
向に対して画面の上縁側に傾いた方向から入射するた
め、前側偏光板１８ａ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前側偏光板１８ａ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セル１０の前面に垂直な方向に近い
方向に出射する。

【００７０】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。

【００７１】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、液晶セル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。

【００７２】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
が液晶表示装置を透過して反射され、その光が再び前記
液晶表示装置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、後面側から
の入射光が液晶表示装置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装
置を設計する必要がある。

【００７３】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、液晶セル１０の設計は容易であ
る。

【００７４】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、液晶セル１０の前面に配置する導光板２０を、
導光板本体２０ａの後面に、その光源光取り込み端面か
ら入射した光を液晶セル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２
２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。

【００７５】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。

【００７６】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、液晶セル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、液晶セル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。

【００７７】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の後面に向き合わ
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の後面に貼り付けられている。

【００７８】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がほとんどない
直線的な経路にすることが望ましい。

【００７９】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）に向けて液晶セル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
部を液晶セル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。

【００８０】また、前側偏光板１８ａは、上記導光板２
０の前面側に、その前面（導光板本体２０ａの前面）と
の間に僅かな間隙（空気層）を存して配置され、図示し
ない支持手段に支持されている。

【００８１】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。

【００８２】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、液晶セル１０の後
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。

【００８３】また、この実施例の液晶表示装置において
も、光源３０からの光を利用するときは、入射光が前面
に出射するまでの間に、後側偏光板１８ｂを２度、前側
偏光板１８ａを１度透過するだけであり、したがって、
光源３０からの光を利用するときの偏光板１８ａ，１８
ｂによる光の吸収を軽減して光の利用効率をより高く
し、光源３０からの光を利用する表示をさらに明るくす
ることができる。

【００８４】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
セル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、反射板１９で反射された光を垂直方向に近い方
向に出射させることができる。

【００８５】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
液晶セル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で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。

【００８６】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、出射光が液晶セル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。

【００８７】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の後面に光の屈折手
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。

【００８８】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、液晶セル１０の前面に配置する導光板２０を、
その後面に、光源光取り込み端面から入射した光を液晶
セル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。

【００８９】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
て後面に近くなるように傾斜する楔状の透明板の後面
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。

【００９０】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により液晶セル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
の後面の各プリズム部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。

【００９１】また、前側偏光板１８ａは、上記導光板２
０の前面側に、その前面（導光板本体２０ａの前面）と
の間に僅かな間隙（空気層）を存して配置され、図示し
ない支持手段に支持されている。

【００９２】なお、この実施例の液晶表示装置は、導光
板２０の後面に光の屈折手段として複数のプリズム部２
１ｂを一体に配列形成し、この導光板２０を低屈折率接
着剤２３によって液晶セル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。

【００９３】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、液晶セル１０の後
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。

【００９４】また、この実施例の液晶表示装置において
も、光源３０からの光を利用するときは、入射光が前面
に出射するまでの間に、後側偏光板１８ｂを２度、前側
偏光板１８ａを１度透過するだけであり、したがって、
光源３０からの光を利用するときの偏光板１８ａ，１８
ｂによる光の吸収を軽減して光の利用効率をより高く
し、光源３０からの光を利用する表示をさらに明るくす
ることができる。

【００９５】そして、この液晶表示装置では、前記導光
板２０が、その後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、液晶セル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、反
射板１９で反射された光を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Ｌ２で示すように液晶セル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で反
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。

【００９６】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、出射光が液晶セル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。

【００９７】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、液晶セル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
セル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。

【００９８】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
て後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。

【００９９】そして、この実施例では、前記導光板２０
を、その後面（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）により液晶セル１０に貼り付け
て、液晶セル１０の前面に配置している。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２０と前記粘着剤との屈折率
をほぼ同じにすれば、導光板２０と液晶セル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と液晶セル１０との界面での反射及び散乱
がほとんどない直線的な経路にすることができる。

【０１００】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。

【０１０１】そして、前側偏光板１８ａは、上記導光板
２０の前面側に、その前面（この実施例では平坦化用樹
脂２４の前面）との間に僅かな間隙（空気層）を存して
配置され、図示しない支持手段に支持されている。

【０１０２】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。

【０１０３】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、液晶セル１０の後
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。

【０１０４】また、この実施例の液晶表示装置において
も、光源３０からの光を利用するときは、入射光が前面
に出射するまでの間に、後側偏光板１８ｂを２度、前側
偏光板１８ａを１度透過するだけであり、したがって、
光源３０からの光を利用するときの偏光板１８ａ，１８
ｂによる光の吸収を軽減して光の利用効率をより高く
し、光源３０からの光を利用する表示をさらに明るくす
ることができる。

【０１０５】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、液晶セル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、反
射板１９で反射された光を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Ｌ２で示すように液晶セル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。

【０１０６】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、出射光が液晶セル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。

【０１０７】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２０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。

【０１０８】また、上記各実施例で用いた液晶セル１０
は、アクティブマトリックス方式のものであるが、この
液晶セル１０は単純マトリックス方式のものであっても
よく、さらにこの発明は、ＴＮ方式のものに限らず、液
晶セルの液晶分子を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）方式の液晶表示装置や、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
複屈折効果方式の液晶表示装置などにも適用することが
できる。

【０１０９】

【発明の効果】この発明の液晶表示装置は、液晶セルの
後面側に配置した後側偏光板の背後に反射部材を設け、
前記液晶セルの前面に、前面からの入射光と端面からの
入射光とをそれぞれ後面に出射して前記液晶セルに入射
させるとともに前記後面に入射する前記液晶セルからの
出射光を前面に出射する導光板を配置して、この導光板
の前記端面に光源を対向させ、さらに、前側偏光板を前
記導光板の前面側に配置することにより、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
なうようにしたものであり、この液晶表示装置によれ
ば、前記反射部材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ため、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。

【０１１０】しかも、この液晶表示装置によれば、外光
を利用するときは、入射光が前面に出射するまでの間
に、前記導光板の前面側に配置された前側偏光板と、液
晶セルの後面側に配置された後側偏光板とをそれぞれ２
度ずつ透過するが、光源からの光を利用するときは、入
射光が前面に出射するまでの間に、後側偏光板を２度、
前側偏光板を１度透過するだけであり、したがって、光
源からの光を前面側から入射させるものでありながら、
光源からの光を利用するときの偏光板による光の吸収を
軽減して光の利用効率をより高くし、光源からの光を利
用する表示をさらに明るくすることができる。

【０１１１】また、この発明の液晶表示装置において、
前記導光板に、その端面から入射した光を前記液晶セル
の前面に垂直な方向に近い方向に向けて前記後面から出
射させる屈折手段を備えたものを用いれば、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液晶セルに
対してその前面に垂直な方向に近い方向から入射させ、
前記反射部材で反射された光を前記垂直な方向に近い方
向に出射させて、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…液晶セル １８ａ…前側偏光板 １８ｂ…後側偏光板 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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内面に電極が形成された前後一対の基板間
   に液晶層を設けた液晶セルと、この液晶セルをはさんで
   配置された前側偏光板および後側偏光板と、前記後側偏
   光板の背後に設けられた反射部材と、前記液晶セルの前
   面に配置され、前面からの入射光と端面からの入射光と
   をそれぞれ後面に出射して前記液晶セルに入射させると
   ともに前記後面に入射する前記液晶セルからの出射光を
   前面に出射する導光板と、この導光板の前記端面に対向
   させて配置された光源とを備え、前記前側偏光板が前記
   導光板の前面側に配置されていることを特徴とする液晶
   表示装置。
2. 【請求項２】前記導光板は、その端面から入射した光を
   前記液晶セルの前面に垂直な方向に近い方向に向けて前
   記後面から出射させる屈折手段を備えていることを特徴
   とする請求項１に記載の液晶表示装置。