JP4822486B2 - 半透過反射板及び半透過型液晶表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射板と液晶表示装置に関し、特に、液晶層を透過する光を自発的に生成するバックライトと、入射された光を液晶層へ向けて反射すると共にバックライトからの光を透過する反射板とを共に有する液晶表示装置に関する。この反射板を半透過反射板と呼称し、この液晶表示装置を半透過型液晶表示装置と呼称する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、液晶層を透過した光を外側から見ることで表示が視認されるものであり、液晶層を透過する光をどのように得るかによって複数の方式がある。それらの方式には、液晶層を挟持する２枚の透明基板のうち一方の透明基板側から入射した光、例えばバックライトの光が他方の透明基板を透過する透過型と、入射した光、例えば外部から液晶層へ入射した光を再度液晶層へ向けて反射する反射型とがある。また、バックライトの光を透過すると共に外部からの入射光を反射する構造を持つ方式があり、半透過型と呼称することにする。半透過型は、液晶表示装置の周囲で太陽光や照明などの外光が得られる場合に外光を反射させた反射光を用い、また外光が暗い場合に点灯させたバックライトの光を透過させた透過光を用いるものである。半透過型は、外光が得られる場合はバックライトを消しておけるので消費電力を抑えることができ、バッテリー駆動するモバイル用途の液晶表示装置に用いられることが多い。
【０００３】
更に、半透過型を含み、反射光を用いる液晶表示装置は光をどのように反射させるかによっても複数に分類される。これら光の反射のさせ方は、入射した光を透明基板間の内部で反射させる内部反射型、又は透明基板間の外部で反射させる外部反射型とに大別される。外部反射型は、一般的に反射専用に反射部材を用いており、一方内部反射型は、透明基板上に形成する画素電極など液晶を駆動するために用いられる金属層を一般的に反射部材として流用している。内部反射型を半透過型に用いる場合に、ＴＮ型においては画素電極の中央をくりぬくことでくりぬいた部分を通してバックライトからの光が透過するようにしている。
【０００４】
ところでモバイル用途には前述した各種方式の中で半透過型と外部反射型とを組み合わせた液晶表示装置が用いられるようになってきている。半透過型液晶表示装置は、図１４と１５に斜視図と断面図を図示するように液晶層を挟持する２枚の偏光板１，２のうち一方の偏光板２に対し、液晶層３の側と反対側に反射板４を配置し、更にその外側にバックライト５を配置した構造となっている。なお偏光板１、２は透明基板６、７に各々設けられている。ところでこの構造における光の反射は、光が入射する側に配置された偏光板１と空気、及び他方の偏光板２の外側に配置された反射板４と空気という屈折率の差の大きい両者の界面を主な反射面とした反射になる。これらの反射面の全面が互いに平行な平面であると、これらの反射面での光の反射は、共に同一方向に正反射する。ところで外光を反射してしまう偏光板は、液晶表示装置の表示を見る人にとって鏡のようなものであり、表示を見るのに目障りな液晶表示装置の周囲を写してしまう。従って、液晶層を透過する液晶表示を見るための光が反射板により正反射してきた光であると、この光は偏光板により正反射した光と同じ方向になるので、液晶表示を見ようとすると偏光板に写りこんだ周囲が見えてしまい、表示が見にくくなるという問題が生じる。
【０００５】
そこで、正反射角度から５度以上ずれた角度に光を反射するように反射面に角度を持たせた反射板を用いることが、例えば特開平９−３０４６１７号公報に記載されている。これは、前述した２種類の反射方向を異ならせることで、外光の写りこみを避けた角度から表示を見ることができるようにして、表示の視認性を向上させるものである。
【０００６】
上記公報に記載の液晶表示装置の反射板の斜視図を図５、６、８と１０に示す。これらの図から分かるように上記公報記載の装置の反射板は片方の表面のみに凹部と凸部とを傾斜面で結んだ凹凸が形成されている。また、本公報には半透過型で用いるために凹凸面に高反射率の金属を蒸着することが記載されている。本公報にはこの反射板をどのように液晶表示装置に組み込むのか具体的に記載されてはいないものの、例えば、図１４の液晶表示装置の反射板として凹凸面をバックライト側に面するように配置するものが考えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、内部反射型においても前述した写りこみの問題から透明基板上に形成する反射面に凹凸を設ける必要があり、基板の製造工程数が多くなるためにコストがかかると共に歩留まりが落ちる問題がある。一方外部反射型は反射板を専用に設けることができるためにコストと歩留まりの問題を内部反射型よりも低く抑えることができることが知られており、このために外部反射型が用いられるようになってきている。しかし、外部反射型においてバックライトからの光を透過させるために反射板へ穴を開けても、穴の位置を画素個々の位置に合わせることが困難であるので、外部反射型の反射板は、穴を開けないままでも光を透過させる必要がある。一方、反射板の反射率を上げるために、特開平９−３０４６１７号公報に記載されているように反射板表面に金属を蒸着する方法がある。更に蒸着する金属の厚さをなるべく厚くすれば反射率は向上する。しかし、金属を厚くするとバックライトからの光が透過しなくなる。従って、消費電力を低減するためにバックライトを用いなくとも表示を鮮明に得るべく、外光を効率良く反射するように反射率を上げると共に、暗い所でバックライトを点灯させて表示を鮮明に得るべくバックライトからの光を効率良く透過するように透過率を上げることとは、相反する要求であるという課題を有している。
【０００８】
本発明の目的は、このような相反する要求である反射率を上げることと、透過率を上げることを共に向上させ、どのような環境下においても良好な視認性を持つ液晶表示装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、
（１）本発明に関わる半透過反射板は、反射板の表面の略全面に渡る反射面を複数面持ち、光を透過すると共に各反射面で光を各々反射することを特徴とする。
（２）前記反射板の複数面の反射面は、同じ反射角度を持つことを特徴とする（１）記載の半透過反射板。
（３）前記反射板は、各々前記反射面を持つ複数枚の板を含むことを特徴とする（１）記載の半透過反射板。
（４）前記反射板は、両面を各々反射面とする板を含むことを特徴とする（１）記載の半透過反射板。
（５）前記反射板の反射面は、前記反射板を水平に置いて上方より見た場合に長辺同士が接するように並べられた各長方形の長辺の一方が他方よりも高くなるような形状の凹凸を有することを特徴とする（１）記載の半透過反射板。
（６）前記反射板の反射面の凹凸は、前記反射板を水平に置いて上方より見た場合に前記長方形の長辺の一方は隣接する他の前記長方形の他方の長辺と接するように前記長方形が並べられていることを特徴とする（５）記載の半透過反射板。
（７）前記反射板の反射面の凹凸は、前記反射板を水平に置いて上方より見た場合に前記長方形の長辺の一方は隣接する他の前記長方形の一方の長辺と接し、前記長方形の長辺の他方は別に隣接する別の前記長方形の他方の長辺と接するように前記長方形が並べられていることを特徴とする（５）記載の半透過反射板。
（８）前記反射板の反射面は凹凸を並べた形状を有し、前記凹凸は、多角錐、多角柱、円錐、円柱、半球状又はかまぼこ状のうちのいずれかであることを特徴とする（１）記載の半透過反射板。
（９）液晶層と前記液晶層を間に挟む２枚の偏光板とを含む液晶パネルと、前記液晶層のある側と反対側の面である前記偏光板の表面に設けた反射板と、前記反射板に対して前記液晶パネルのある側と反対側に配置されるバックライトとを有する半透過型液晶表示装置において、前記反射板は（１）乃至（８）のいずれか一に記載の半透過反射板であることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
（１０）液晶層と前記液晶層を間に挟む２枚の偏光板とを含む液晶パネルと、一方の前記偏光板に対して前記液晶層のある側と反対側の面である一方の前記偏光板の表面に設け、光を透過すると共に他方の前記偏光板の表面と異なる光の反射角度を持つ反射面であって、表面の略全面に渡る反射面を複数面持つ反射板と、前記反射板に対して前記液晶パネルのある側と反対側に配置されるバックライトとを有することを特徴とする半透過型液晶表示装置。
（１１）前記反射板の複数の反射面は、反射面で反射する光と前記液晶パネルとのなす角度とが反射面同士において互いに異なるようにしたことを特徴とする（１０）記載の半透過型液晶表示装置。
（１２）前記反射板は、前記反射板を透過する光と前記液晶パネルとのなす角度が前記反射板の少なくとも１枚の反射面で反射する光と前記液晶パネルとのなす角度と同じ角度を持つようにしたことを特徴とする（１０）記載の半透過型液晶表示装置。
（１３）前記反射板の反射面は、凹凸を並べた形状を有し、前記凹凸は、前記反射板の反射面同士において互いに平行な平面部を有する（１２）記載の半透過型液晶表示装置。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の一実施の形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態による半透過型液晶表示装置の斜視図であり、図２は、断面図である。図１、２は、従来の技術において説明した液晶表示装置と同じ構成部材には同じ符号番号を用いている。
【００１１】
この液晶表示装置は、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をマトリクス状に配置してスイッチ要素として使用し、ＴＮ方式あるいはＩＰＳ方式等のアクティブマトリックス駆動により液晶を駆動するものである。ＴＦＴ及びＴＦＴと接続される配線類は図示を省略している。図１、２において、液晶層３を挟持するように透明基板６と７が配置され、更に透明基板６と７を間に挟むように偏光板１と２を配置している。偏光板２と透明基板７との間に拡散接着剤８が設けられている。液晶層３のある側と反対側の面である偏光板２の表面に接するように反射板９が設けられている。また、反射板９の偏光板２と接していない側の表面と向かい合うようにもう一枚の反射板１０が設けられている。更に、反射板１０の反射板９と向かい合っていない側の表面と向かい合うようにバックライト５が設けられている。反射板１０は、図１において分かりやすいように中空に浮いているように図示しているが、実際には図２で図示するように反射板１０は、反射板９及びバックライト５と各々接するように形成されている。
【００１２】
反射板９と１０の共にバックライト５の側にある各表面には、略全面に凹凸が設けられ、凹凸のある表面の略全面において各々反射面を形成している。反射板９と１０はこのように各々反射面を持つと共にバックライト５から出る光を透過するものであって、半透過反射板を形成している。半透過反射板９の反射面の凹凸と半透過反射板１０との間にある隙間、及び半透過反射板１０の反射面の凹凸とバックライト５との間の隙間には空気が存在し、各反射面の表面には空気と各反射板との屈折率の大きな差によって光を反射し易い状態となっている。更に本実施の形態における半透過型液晶表示装置には、反射面が複数有るので、例えば半透過反射板９で反射せずに透過した光を半透過反射板１０の反射面で反射することができる。従って本実施の形態の半透過型液晶表示装置は、先に従来の技術で例示した反射面を１つしか持たないものに比べて装置全体での反射率を上げることができ、従来のように反射率を向上させるために反射面へ金属膜を厚く蒸着する必要を無くすことができる。更に金属膜を厚く蒸着しない反射板は、複数枚から構成された場合であっても金属膜を厚く蒸着した従来の反射板より反射板全体としての透過率をも上げられる。
【００１３】
次に、図１、２の反射板に形成された反射面の凹凸形状は、図５の斜視図に図示したように、反射板を水平に置いて上方より見た場合に長辺同士が接するように並べられた各長方形の長辺の一方が他方よりも高くなるような形状の凹凸になっている。更に、長方形の長辺のうちで高い方の辺と、隣接する他の長方形の長辺のうちで低い方の辺と接するようにこれら長方形が並べられている。
【００１４】
第１の実施の形態においては、この半透過型液晶表示装置を平面に載置した場合に、偏光板１の上方より入射した光は、半透過反射板９の下面に設けられた凹凸形状の反射面で反射した後に液晶層３を通過して再度偏光板１の上方へ出射する光と、半透過反射板９を透過してから半透過反射板１０の下面に設けられた凹凸形状の反射面で反射した後に液晶層３を通過して再度偏光板１の上方へ出射する光とがある。各半透過反射板は、凹凸形状が各反射面で同様の形状であるが互いに異なる向きに配置されている。これにより、複数枚からなる半透過反射板は、様々な方向から入射する光を反射し易くしている。
図３、４は、本発明の第２の実施の形態を示す斜視図と断面図である。図３、４は、従来の技術及び第１の実施の形態において説明した液晶表示装置と同じ構成部材には同じ符号番号を用いている。第２の実施の形態は第１の実施の形態と異なり１枚の半透過反射板１１の両面を反射面にしている。これらの反射面には、第１の実施の形態と同様に凹凸形状を形成している。この場合でも反射面は２面あるので第１の実施の形態と同様に反射面に金属膜を蒸着することなく従来よりも反射率を向上できると共に、反射面に金属膜を蒸着しないことで透過率をも向上できるものである。
【００１５】
第２の実施の形態においては、この半透過型液晶表示装置を平面に載置した場合に、偏光板１の上方より入射した光は、半透過反射板１１の上面に設けられた凹凸形状の反射面で反射した後に液晶層３を通過して再度偏光板１の上方へ出射する光と、半透過反射板１１内を透過してから半透過反射板１１の下面に設けられた凹凸形状の反射面で反射した後に液晶層３を通過して再度偏光板１の上方へ出射する光とがある。半透過反射板の各反射面は、各反射面での凹凸形状が同様の形状であると共に互いに同じ向きに配置されている。つまり、各反射面での凹凸は、反射板の反射面同士において互いに平行な面部を有することになる。この平行な面部を持つことにより、バックライト５から出射して半透過反射板１１に入射した光は、半透過反射板１１への光の入射角度と出射角度とを同じに揃えることができ、液晶表示装置の表示を見る人が見ようとしているであろうと予測される方向へ揃えることで、明るく鮮明な表示を行うことができる。
更に、これら実施の形態における各反射面に形成された凹凸形状は、その他の様々な形状をとることができる。例えば、図６の反射板における凹凸は、長方形の長辺のうちで高い方の辺と、隣接する他の長方形の長辺のうちで高い方の辺とが接し、一方、長方形の長辺のうちで低い方の辺と、隣接する更に別の長方形の長辺のうちで低い方の辺とが接するようにこれら長方形が並べられている。また、図７〜１３の反射板における凹凸は、各々三角錐、四角錐などの多角錐、かまぼこ状、半球状、円錐、円柱、又は四角柱などの多角柱といった形状をそれぞれ有している。これらいずれの形状の凹凸をも本発明に適用できる。
なお、いずれの実施の形態においても偏光板２の液晶層３のある側と反対側の表面に、透過軸とほぼ垂直な反射軸を有する反射偏光板を、この反射偏光板の透過軸が偏光板２の透過軸とほぼ一致するように貼り合わせても良い。バックライト５より照射された光や外部から入射し半透過反射板により反射された光のうち、偏光板２の透過軸に垂直な偏光を有する光は偏光板２で吸収されることなく反射偏光板で反射され、再度半透過反射板で液晶層３に向けて反射される。このとき偏光がずれ液晶層３を透過する成分が発生するため、透過率及び反射率が更に向上する。
また、いずれの実施の形態においても光の干渉を原因とするモアレを防ぐために透明基板７と偏光板２との間、もしくは偏光板２の透明基板７側と反対側の表面に光の拡散部材、例えば拡散接着剤８を挟む構造としても良い。この構造でも、この拡散部材を光が透過する際の光の減衰は少ないので本発明による反射率と透過率とを共に向上させることが妨げられることは無い。
更に、半透過反射板の材質は、透明または半透明であれば良く、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアクリルなどのプラスチックや、ガラス、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などが用いられる。偏光板１の表面は、AR（Anti Reflection）処理などの反射低減処理が行われていることが望ましい。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の半透過反射板を用いた半透過型液晶表示装置は、反射板の表面の略全面に渡る反射面を複数面持つようにしたので、反射板に金属膜を厚く蒸着しなくとも外光の反射率を向上でき、かつ反射板に金属膜を厚く蒸着しないことで反射板の光の透過率を向上できる。従って本発明は反射面を複数にするという構造上の追加だけで、従来相反する要求であった反射率と透過率とを共に向上することができるという極めて優れた効果を奏するものです。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係わる半透過液晶表示装置の斜視図である。
【図２】 本発明の第１の実施の形態に係わる半透過液晶表示装置の断面図である。
【図３】 本発明の第２の実施の形態に係わる半透過液晶表示装置の斜視図である。
【図４】 本発明の第２の実施の形態に係わる半透過液晶表示装置の断面図である。
【図５】 本発明のその他の実施の形態に係わる半透過反射板の斜視図である。
従来の技術に係わる半透過反射板の斜視図でもある。
【図６】 本発明のその他の実施の形態に係わる半透過反射板の斜視図である。
従来の技術に係わる半透過反射板の斜視図でもある。
【図７】 本発明のその他の実施の形態に係わる半透過反射板の斜視図である。
【図８】 本発明のその他の実施の形態に係わる半透過反射板の斜視図である。
従来の技術に係わる半透過反射板の斜視図でもある。
【図９】 本発明のその他の実施の形態に係わる半透過反射板の斜視図である。
【図１０】 本発明のその他の実施の形態に係わる半透過反射板の斜視図である。従来の技術に係わる半透過反射板の斜視図でもある。
【図１１】 本発明のその他の実施の形態に係わる半透過反射板の斜視図である。
【図１２】 本発明のその他の実施の形態に係わる半透過反射板の斜視図である。
【図１３】 本発明のその他の実施の形態に係わる半透過反射板の斜視図である。
【図１４】 従来の技術に係わる半透過液晶表示装置の斜視図である。
【図１５】 従来の技術に係わる半透過液晶表示装置の断面図である。
【符号の説明】
２ ： 偏光板
３ ： 液晶層
４ ： 半透過反射板
５ ： バックライト
： 透明基板
８ ： 拡散部材（拡散接着剤）
１１ ： 半透過反射板

Claims (13)

1. 反射板の表面の略全面に渡る反射面を複数面持ち、前記反射板の複数面の反射面は同じ反射角度を持ち、光を透過すると共に各反射面で光を各々反射することを特徴とする半透過反射板。
2. 前記反射板は、各々前記反射面を持つ複数枚の板を含むことを特徴とする請求項１記載の半透過反射板。
3. 前記反射面を持つ複数枚の板は、凹凸形状が前記反射面で同様の形状であるが互いに異なる向きに配置されていることを特徴とする請求項２記載の半透過反射板。
4. 前記反射板は、両面を各々反射面とする板を含むことを特徴とする請求項１記載の半透過反射板。
5. 前記反射板の反射面は、前記反射板を水平に置いて上方より見た場合に長辺同士が接するように並べられた各長方形の長辺の一方が他方よりも高くなるような形状の凹凸を有することを特徴とする請求項１記載の半透過反射板。
6. 前記反射板の反射面の凹凸は、前記反射板を水平に置いて上方より見た場合に前記長方形の長辺の一方は隣接する他の前記長方形の他方の長辺と接するように前記長方形が並べられていることを特徴とする請求項５記載の半透過反射板。
7. 前記反射板の反射面の凹凸は、前記反射板を水平に置いて上方より見た場合に前記長方形の長辺の一方は隣接する他の前記長方形の一方の長辺と接し、前記長方形の長辺の他方は別に隣接する別の前記長方形の他方の長辺と接するように前記長方形が並べられていることを特徴とする請求項５記載の半透過反射板。
8. 前記反射板の反射面は凹凸を並べた形状を有し、前記凹凸は、多角錐、多角柱、円錐、円柱、半球状又はかまぼこ状のうちのいずれかであることを特徴とする請求項１記載の半透過反射板。
9. 液晶層と前記液晶層を間に挟む２枚の偏光板とを含む液晶パネルと、前記液晶層のある側と反対側の面である前記偏光板の表面に設けた反射板と、前記反射板に対して前記液晶パネルのある側と反対側に配置されるバックライトとを有する半透過型液晶表示装置において、前記反射板は請求項１乃至８のいずれか一項に記載の半透過反射板であることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
10. 液晶層と前記液晶層を間に挟む２枚の偏光板とを含む液晶パネルと、前記液晶層のある側と反対側の面である一方の前記偏光板の表面に設けられ、両面を各々反射面とする板を含む反射板であって、前記反射面は各々、光を透過すると共に他方の前記偏光板の表面と異なる光の反射角度を持つと共に同じ反射角度を持つ反射板と、前記反射板に対して前記液晶パネルのある側と反対側に配置されるバックライトとを有することを特徴とする半透過型液晶表示装置。
11. 前記反射板の複数の反射面は、反射面で反射する光と前記液晶パネルとのなす角度とが反射面同士において互いに異なるようにしたことを特徴とする請求項１０記載の半透過型液晶表示装置。
12. 前記反射板は、前記反射板を透過する光と前記液晶パネルとのなす角度が前記反射板の少なくとも１枚の反射面で反射する光と前記液晶パネルとのなす角度と同じ角度を持つようにしたことを特徴とする請求項１０記載の半透過型液晶表示装置。
13. 前記反射板の反射面は、凹凸を並べた形状を有し、前記凹凸は、前記反射板の反射面同士において互いに平行な平面部を有する請求項１２記載の半透過型液晶表示装置。

Images