液晶装置及び電子機器

【課題】フロントライト方式の照明装置と液晶構造体との間の間隔をバラツキなく一定に保持することにより、液晶装置の可視像表示品質を良好に維持できるようにする。
【解決手段】一対の電極１８ａ，１８ｂに挟まれる液晶Ｌを含む液晶構造体６と、光を放射する光源２と、光源２からの光を液晶構造体６へ導く導光体３とを有していて、導光体３は液晶構造体６の観察者側に配設されるフロントライト方式の液晶装置である。導光体３と液晶構造体６は接着層２１によって互いに密着する。より具体的には、導光体３の光出射面３ａに設け複数の凸部４ａの一部又は全部を接着層２１によって液晶構造体６に密着させる。この密着により、導光体３と液晶構造体６との間隔が一定に保持される。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一対の電極によって挟まれた液晶を用いて数字、文字等といった可視情報を表示する液晶装置に関する。また本発明は、そのような液晶装置を可視像表示部として用いる電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、携帯電話機、携帯情報端末機等といった各種の電子機器の可視像表示部として液晶装置が広く用いられている。従来の液晶装置として、一対の電極によって挟まれる液晶を含む液晶構造体と、その液晶構造体に光を照射する照明装置とを有するものが知られている。また、この液晶装置において、反射機能と透過機能とを共有する形式の液晶装置、いわゆる半透過反射型液晶装置が知られている。
【０００３】この半透過反射型液晶装置では、前記液晶構造体の背面に半透過タイプの光反射板及び照明装置を順次に配置し、屋外等の外光が当たる場所では照明装置を用いることなく反射型液晶装置として使用し、そして外光が少ない所では照明装置を点灯して透過型液晶装置として使用する。この半透過反射型液晶装置は、例えば、特開昭５７−０４９２７１号公報等に開示されている。
【０００４】しかしながら、上記の半透過反射型液晶装置に関しては、液晶構造体の背面に光反射板だけを配設して外光だけで表示を行うようにした、いわゆる反射型液晶装置に比べて、反射機能を用いて表示を行うときにその表示が暗くなるという問題があった。これは、従来の半透過反射型液晶装置では、透過光を確保するために光反射板の反射層、例えばＡｌ（アルミニウム）層を薄く形成したり、反射層に透光用の開口部を設けたりするために、反射表示時の明るさを犠牲にしているためである。
【０００５】また、従来の半透過反射型液晶装置では、液晶構造体の背面に配置された照明装置は半透過タイプの反射板を通してその液晶構造体を照明するので、それを十分な明るさで照明するためには光源に高い輝度が必要となり、その結果、消費電力が大きいという問題があった。
【０００６】以上の問題点を解消するため本出願人は、特開平６−３２４３３１号公報において、液晶構造体の観察者側に照明装置を配設する構造の液晶装置、いわゆるフロントライト方式の液晶装置を提案した。そのような液晶装置は、例えば、図１１に示すように、一対の電極によって挟まれる液晶を含む液晶構造体６の観察者側（図の上側）に配設された照明装置７と、液晶構造体６の観察者と反対側に配設された光反射板８とを含んで構成される。照明装置７は、例えば光源２と、凸部４aを備えた透明導光体３と、そして端面反射板１０とを有する。凸部４aは、図１０に示すように、導光体３の表面に規則的ドット列又は不規則的ドット列で配列される。
【０００７】ここに示した液晶装置は、屋外等といった外光がある所では透明な導光体３を通過する光によって反射型液晶装置として利用され、外光が少ない所では光源２を点灯して照明光による反射型液晶装置として利用される。この反射型液晶装置として利用されるときには、図１１に光路Ｓ１及びＳ２で示すように光源２から出た光は、導光体３の内部を全反射しながら伝播し、凸部４ａの側面に到達したときに外部へ出射して液晶構造体６を照明する。このフロントライト方式の照明装置７を用いると、半透過タイプの光反射板を使用する必要が無くなるので、反射表示時に明るい表示を行うことができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１１に示した従来の液晶装置では、導光体３の撓み変形又はその他の変形に起因して、あるいはゴミ等の侵入に起因して、導光体３と液晶構造体６との間の間隔にバラツキが生じ、その結果、観察者が矢印Ａ方向から液晶装置を見たときに光の干渉による干渉縞、いわゆるニュートンリングが見えてしまい、文字、数字等といった可視像表示が見難くなることがあった。
【０００９】本発明は、従来の液晶装置における上記の問題点に鑑みて成されたものであって、フロントライト方式の照明装置と液晶構造体との間の間隔をバラツキなく一定に保持することにより、可視像の表示品質を良好に維持できるようにすることを目的とする。また、完成した後の液晶装置において、液晶構造体と照明装置との間にゴミが侵入するのを防止することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】（液晶装置）上記の目的を達成するため、本発明に係る液晶装置は以下の構成を有する。
【００１１】（１）一対の基板に挟まれる液晶を含む液晶構造体と、光を放射する光源と、その光源からの光を前記液晶構造体へ導く導光体とを有し、その導光体は液晶構造体の観察者側に配設される液晶装置において、前記導光体と前記液晶構造体とを接着層によって密着させたことを特徴とする。なお、「接着層」は、透明なゲル状の材料によって形成できる。
【００１２】上記構成の液晶装置において、光源から放射された光は、導光体に入射してその導光体の内部を伝播した後、その導光体から出射して液晶構造体を照明する。液晶構造体は、その内部に含まれる一対の電極間に印加する電圧を制御することによって光の通過状態に変化を持たせ、その変化に起因するコントラストによって数字、文字等といった可視像を表示する。
【００１３】本発明では、導光体と液晶構造体とを接着層によって密着させたので、導光体が液晶構造体に対して経時的に撓み変形することがなく、よって、導光体と液晶構造体との間の間隔は導光体の全面にわたって常にバラツキなく一定に維持される。その結果、液晶装置の可視像表示面にニュートンリング等といった干渉縞が発生することが無くなって常に良好な表示を行うことができる。また、接着層を設けることにより、液晶装置の内部にゴミ等が侵入することを防止できる。
【００１４】（２）上記（１）の液晶装置において、導光体は光を出射するための光出射面と、その光出射面に設けられた複数の凸部とを有する構造として形成できる。そして、そのような構造をとった場合には、前記複数の凸部の一部又は全部を接着層によって液晶構造体に密着させることができる。
【００１５】導光体の光出射面に複数の凸部を設ければ、導光体の内部を伝播する光がその伝播中に凸部の側面に到達したとき、その光が導光体の外部へ出射して、その出射光によって液晶構造体が照明される。これらの凸部は導光体の光出射面に形成されるものなので液晶構造体に対向して位置することになり、よって、導光体と液晶構造体とを密着させる際には、これらの凸部の一部又は全部を接着層によって液晶構造体に密着させれば良い。
【００１６】（３）上記（２）の液晶装置に関しては、複数個の凸部のうち個数に関して２０％以上を接着層によって液晶構造体に密着させることが望ましい。本発明者の実験によれば、２０％未満の個数の凸部を接着層によって密着させただけでは、導光体と液晶構造体との間で十分な接着強度を得ることができず、剥がれ易いことが分かった。よって、導光体に設ける凸部のうち２０％以上の個数を接着させれば、導光体と液晶構造体との間を一定間隔に安定して保持できる。
【００１７】（４）上記の各構成の液晶装置において、複数個の凸部のうち一部個数を接着層によって液晶構造体に密着させる場合には、その接着層を導光体の周辺部分に枠状に設けることが望ましい。こうすれば、導光体の周辺部分からゴミ等が侵入することを確実に防止できる。
【００１８】（電子機器）次に、本発明に係る電子機器は、上記の（１）から（４）に記載した液晶装置を可視像表示部として用いた電子機器である。そのような電子機器として、例えば、携帯電話機、携帯情報端末機等が考えられる。本発明の電子機器によれば、可視像表示部として用いられる液晶装置に関して、導光体と液晶構造体との間の間隔を常にバラツキなく一定に維持できるので、光の干渉縞が発生することが無くなって良好な表示品質を確保できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】（液晶装置）図１は、本発明に係る液晶装置の一実施形態を示している。この液晶装置１は、一対の電極１８a及び１８bによって挟まれる液晶Ｌを含む液晶構造体６と、その液晶構造体６の観察者側（図の上側）に配設された照明装置７と、その液晶構造体６に関して照明装置７の反対側に配設された光反射板８とを含んで構成される。
【００２０】照明装置７は、図１０に示した照明装置と同じ構成の照明装置を用いるものとする。この照明装置７は、板状の導光体３及びその導光体３の側方位置に配設された複数個、本実施形態では３個の光源、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）２を含んで構成される。導光体３は、図の下側表面３aが光出射面であり、図の上側表面３ｂが観察者側表面である。その光出射面３aには、複数の円柱形状の凸部４aが規則的なドット配列又は不規則的なドット配列で外側へ向けて突出するように形成されている。
【００２１】前記ＬＥＤ２は、導光体３の観察者側表面３ｂ及び光出射面３ａの間に位置する４つの側端面９のうちの１つ９ａに対向してそれぞれ平行に並ぶように互いに等間隔で配列される。そして、光入射端面９ａ以外の側端面９には、光反射フィルム１０が貼着される。
【００２２】導光体３は、■アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂等といった透明樹脂や、■ガラス等といった無機透明樹脂や、■それらの複合体等によって形成できる。また、その製法としては、■射出成形法、■樹脂の光硬化性を利用する方法、■エッチング法、■透明樹脂平板又はガラス平板上にフィルムを接合する方法等といった各種の方法を採用できる。
【００２３】図１において、液晶構造体６は、シール材１６によって互いに貼り合わされた一対の透光性基板１７ａ及び１７ｂと、それらの基板間に封入された液晶Ｌと、基板１７aの観察者側表面に配設された偏光板１３と、そして基板１７bの外側表面に配設された偏光板１４とを有する。基板１７ａ及び１７ｂのそれぞれの内側表面には、透光性電極１８ａ及び１８ｂ並びに配向膜１９ａ及び１９ｂが形成され、それらの配向膜に対してラビング処理等といった配向処理が施される。
【００２４】基板１７ａ及び１７ｂは、例えば、ガラス、プラスチック等といった透光性材料によって形成される。透光性電極１８ａ及び１８ｂは、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）によって形成される。配向膜１９a及び１９bは、例えば、ポリイミド、ポリビニルアルコール等によって形成される。
【００２５】本実施形態の液晶装置１では、照明装置７を構成する導光体３の光出射面３aに設けた凸部４aの全てと液晶構造体６を構成する偏光板１３との間に接着層２１を設け、その接着層２１によって導光体３と液晶構造体６とを互いに密着させている。この密着により、導光体３と液晶構造体６との間の間隔が常にバラツキなく一定の間隔に保持される。
【００２６】本実施形態に係る液晶装置は以上のように構成されているので、液晶装置１のまわりの外部光が強い場合には照明装置７のＬＥＤ２を消灯し、外部光を導光体３から取り込んで液晶構造体６へ入射させる。液晶構造体６へ入射した光は、その液晶構造体６の画素液晶部分がＯＦＦ状態であるときにはその液晶構造体６を通過して、他方、その画素液晶部分がＯＮ状態であるときには偏光板１４によって吸収されて通過が阻止される。
【００２７】液晶構造体６を通過した光は光反射板８で反射して再び液晶構造体６を通過し、そして照明装置７の導光体３を通過して外部へ出射して観察者に認識される。観察者は、導光体３を通過した光と液晶構造体６で吸収された光とのコントラストにより数字、文字等といった可視情報を認識する。
【００２８】液晶装置１のまわりの外部光が弱くて、その外部光だけでは液晶装置１の観察者側表面（図１の上側表面）に明るい表示が得られない場合は、照明装置７のＬＥＤ２を点灯する。このときのＬＥＤ２の発光は、図１１に関連して既に説明した通り、凸部４aを設けた光出射面３ａから外部へ出射して液晶構造体６を照明する。これにより、外部光を用いる場合と同様にして、図１R>１の光反射板８で反射する光により液晶装置１の観察者側表面に可視情報を表示できる。なお、図１では、ＬＥＤ２から出た光の進行経路を矢印Ｒ１、Ｒ２で模式的に示してあるが、特に導光体３の内部における光の進行経路は、実際には、図１１に符号Ｓ１、Ｓ２で示す通りである。
【００２９】以上のように作用する本実施形態の液晶装置１では、導光体３に設けた凸部４aを、接着層２１によって液晶構造体６の偏光板１３に密着させたので、導光体３が液晶構造体６に対して相対的に変形、例えば撓み変形することがほとんど無い。従って、導光体３と液晶構造体６との間の間隔は導光体３の全面にわたって常にバラツキの無い一定距離に保持される。よって、導光体３と液晶構造体６との間の間隔にバラツキがあるときに発生する光の干渉縞が発生することがなくなり、よって、液晶装置１の観察者側表面に経時的に変化することの無い鮮明な可視情報を表示することができる。
【００３０】以上の実施形態に対しては、次に述べるような改変を加えることができる。
【００３１】（１）図１に示した実施形態では、導光体３の光出射面３ａに形成した複数の凸部４aの全てに対して接着層２１を設けてそれらを液晶構造体６に密着させた。しかしながら、複数の凸部４aに関しては、必ずしも、それらの全てを液晶構造体６に接着させる必要はなく、それらの凸部４aの一部個数を接着させることもできる。
【００３２】このことに関する本発明者の実験によれば、複数の凸部４aの個数に関する２０％未満を液晶構造体６に接着させた場合、導光体３が経時的に液晶構造体６から剥がれてしまい、液晶装置１の可視像表示面に干渉縞が発生して表示品質が低下することがあった。一方、複数の凸部４aの個数に関する２０％以上を液晶構造体６に接着させた場合には、そのような導光体３の剥がれは発生せず、長期間にわたって良好な表示品質を維持できた。このことから、複数の凸部４ａを接着層２１によって液晶構造体６に密着させる際には、全個数の２０％以上の凸部４ａを密着させることが望ましい。
【００３３】（２）導光体３の凸部４aの全部を接着するのではなくて、それらの一部個数を接着する場合には、図７に示すように、導光体３の周辺部分の枠状領域Ｂに属する凸部４ａに関して接着層２１を設けてそれらを液晶構造体６に密着させることが望ましい。こうすれば、導光体３と液晶構造体６との間隔を一定に保持できることに加えて、液晶装置の外部からその内部へゴミ等が侵入することを確実に防止できる。
【００３４】（３）図１に示した導光体３では、ＬＥＤ２の発光を光出射面３ａから外部へ取り出すために、その光出射面３ａに円柱形状の凸部４ａを形成した。しかしながらこの凸部４ａに代えて、図２に示すような円柱形状の凹部５ａを設けることができる。また、図３に示すように、円錐形状の凸部４ｂを導光体３の観察者側表面３ｂに形成することもできる。また、図４に示すように、円錐形状の凹部５ｂを導光体３の観察者側表面３ｂに形成することもできる。また、図５に示すように、半球形状の凸部４ｃを導光体３の観察者側表面３ｂに形成することもできる。さらに、図６に示すように、半球形状の凹部５ｃを導光体３の観察者側表面３ｂに形成することもできる。
【００３５】なお、図２から図６の各導光体３に関して、接着層によって液晶構造体に密着されるのは、いずれの導光体についても光出射面３ａである。また、それらの各導光体３に関しても、必ずしも光出射面３ａの全面を接着層によって液晶構造体に密着させる必要はなく、光出射面３ａの一部分を密着させるようにすることもできる。さらに、図７に示したように、各導光体３の周辺部分の枠状領域Ｂに接着層を設けて該領域を液晶構造体に密着させることもできる。
【００３６】（４）前述した図１の実施形態では、偏光板１３及び偏光板１４の２枚の偏光板を用いて液晶構造体６を構成したが、この構造に代えて、偏光板１４を除くことにより１枚の偏光板１３のみを用いて液晶構造体を構成することもできる。この場合、透光性基板１７ｂに形成される電極は、反射特性を有するＡｌ（アルミニウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）等の材料によって形成できる。当然のことながら、電極が反射部材としての役割を果たすため、図１における光反射部材８に相当する部材は除かれる。
【００３７】このような構成は、例えば、特開平９−２５８２１９号公報に記載されており、この構成を反射型の液晶装置として用いる場合には、偏光板が１枚であるため、図１のような２枚の偏光板を用いる構造のものと比べて、より明るい表示を行うことができる。偏光板を１枚だけ用いる方式のこのような液晶装置に対して、本発明に係るフロントライト方式の照明装置を配設すれば、照明装置からの照明によって明るい表示の液晶装置が得られる。
【００３８】（５）以上の各実施形態では光源としてＬＥＤを用いたが、それに代えて三波長蛍光管を用いることができ、これにより、表示画面の大きな液晶装置に対しても本発明を適用することができる。特に、この三波長蛍光管を備えた液晶装置を用いて絵画等を照明すれば、大画面で明るい表示を得ることができる。
【００３９】（６）照明装置の導光体に形成される凹部又は凸部の配列は規則正しい配列とすることもでき、あるいは、ランダムな配列とすることもできる。例えば、凹部又は凸部を光源に近い側は密度を低く、遠い側は密度を高く形成することも可能である。
【００４０】（７）本発明を適用できる液晶装置は、■単純マトリクス型の液晶装置、■薄膜トランジスタ、ＭＩＭ（Metal Insulator Metal）等のスイッチング素子及び画素電極が形成された液晶装置、■さらには液晶分子が垂直配向している液晶装置等といった各種の液晶装置が考えられる。そして、これらの各種液晶装置において液晶構造体の観察者側に照明装置を配置して、さらにそれを点灯することにより、暗い所でも明るい表示が得られる。
【００４１】（電子機器）図８は、本発明に係る液晶装置を電子機器としての携帯電話機の表示部として使用した場合の実施形態を示している。ここに示す携帯電話機は、上ケース２６及び下ケース２５を含んで構成される。上ケース２６には、送受信用のアンテナ２４と、キーボードユニット２９と、そしてマイクロホン３２とが設けられる。そして、下ケース２５には、例えば、図１に示した液晶装置１と、スピーカ３３と、そして回路基板３４とが設けられる。符号３７は、液晶装置１を駆動するための液晶駆動用ＩＣを示している。
【００４２】回路基板３４の上には、図９に示すように、スピーカ３３の入力端子に接続された受信部３８と、マイクロホン３２の出力端子に接続された発信部３５と、ＣＰＵを含んで構成された制御部３６と、そして各部へ電力を供給する電源部３９とが設けられる。制御部３６は、発信部３５及び受信部３８の状態を読み取ってその結果に基づいて液晶駆動用ＩＣ３７に情報を伝送して液晶装置１に可視情報を表示する。また、制御部３６は、キーボードユニット２９から出力される情報に基づいて液晶駆動用ＩＣ３７に情報を伝送して液晶装置１に可視情報を表示する。
【００４３】（その他の実施形態）以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。
【００４４】例えば、以上に説明した導光体に関しては、光出射面又はその反対側の観察者側表面に凹部又は凸部を形成することにより、導光体の側端面から導入した光をその導光体の光出射面から出射するようにした。しかしながら、側端面から導入した光を光出射面から出射させるための方法として、凹部又は凸部を形成する方法以外に、導光体の内部に光屈折率の異なる不純物領域を混在させておくという方法も考えられる。
【００４５】また、本発明に係る液晶装置は、携帯電話機以外の種々の電子機器に関してそれらの可視像表示部として用いることができる。
【００４６】
【発明の効果】本発明によれば、導光体と液晶構造体とを接着層によって密着させたので、導光体が液晶構造体に対して経時的に撓み変形することがなく、よって、導光体と液晶構造体との間の間隔は導光体の全面にわたって常にバラツキなく一定に維持される。その結果、液晶装置の可視像表示面にニュートンリング等といった干渉縞が発生することが無くなって常に良好な表示を行うことができる。また、接着層を設けることにより、液晶装置の内部にゴミ等が侵入することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】導光体の一実施形態を示す断面図である。
【図３】導光体の他の一実施形態を示す断面図である。
【図４】導光体のさらに他の一実施形態を示す断面図である。
【図５】導光体のさらに他の一実施形態を示す断面図である。
【図６】導光体のさらに他の一実施形態を示す断面図である。
【図７】本発明に係る液晶装置の他の実施形態の要部を示す平面図である。
【図８】本発明に係る電子機器の一実施形態を分解して示す斜視図である。
【図９】図８に示す電子機器に用いられる制御系の一実施形態を示すブロック図である。
【図１０】照明装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図１１】従来の液晶装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１液晶装置
２ＬＥＤ（光源）
３透明導光体
４ａ，４ｂ，４ｃ凸部
５ａ，５ｂ，５ｃ凹部
６液晶構造体
７照明装置
８光反射板
９側端面
１０光反射フィルム
１３，１４偏光板
１６シール材
１７ａ，１７ｂ透光性基板
１８ａ，１８ｂ透光性電極
１９ａ，１９ｂ配向膜
２１接着層
Ｂ枠状領域
Ｌ液晶

【特許請求の範囲】
【請求項１】一対の基板に挟まれる液晶を含む液晶構造体と、光を放射する光源と、その光源からの光を前記液晶構造体へ導く導光体とを有し、その導光体は前記液晶構造体の観察者側に配設される液晶装置において、前記導光体と前記液晶構造体とを接着層によって密着させたことを特徴とする液晶装置。
【請求項２】請求項１記載の液晶装置において、前記導光体は光を出射するための光出射面と、その光出射面に設けられた複数の凸部とを有し、それらの凸部の一部又は全部が接着層によって液晶構造体に密着することを特徴とする液晶装置。
【請求項３】請求項２記載の液晶装置において、前記複数個の凸部のうち個数に関して２０％以上を接着層によって液晶構造体に密着させることを特徴とする液晶装置。
【請求項４】請求項１から請求項３のうちの少なくともいずれか１つに記載の液晶装置において、前記複数個の凸部のうち一部個数を接着層によって前記液晶構造体に密着させると共に、前記接着層は前記導光体の周辺部分に枠状に設けられることを特徴とする液晶装置。
【請求項５】請求項１から請求項４のうちの少なくともいずれか１つに記載の液晶装置を有することを特徴とする電子機器。

【図１】