【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置の技術分野に属し、詳しくは、視野角が広く、かつ、シャープネスが良好な画像を表示できる液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ワードプロセッサやコンピュータのディスプレイとして、液晶表示装置（ＬＣＤ）の使用頻度が大幅に増大している。また、ＬＣＤは、ＦＣＲ（Ｆｕｊｉ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ）、Ｘ線診断装置、超音波診断装置、ＣＴ診断装置、ＭＲＩ診断装置等の、従来は、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）が主流であった医療用診断装置のモニタとしても利用が検討されている。
【０００３】
ＬＣＤは、小型化が容易である、薄い、軽量である等、非常に多くの利点を有する。その反面、視野角特性が悪く（視野角が狭く）、すなわち、見る方向や角度によって画像のコントラストが急激に低下してしまい、また、階調の反転も生じ、画像の見え方が異なる。そのため、観察者の位置等によっては、画像を適正に観察することができないという問題点が有る。
【０００４】
特に、前述のような医療用の用途では、誤診を防ぐためにも適正な画像観察は重要であり、しかも、画像の濃淡で診断を行うため、特に、広い視野角にわたって、コントラスト比の高い画像表示が要求される。また、ＦＣＲやＸ線診断装置等の医療用のモニタでは、表示画像は、通常、モノクロ画像であるので、視野角に依存する画像コントラストの低下が激しく、より問題となる。
さらに、ＦＣＲやＸ線診断装置等に用いられるモニタでは、表示画像がモノクロ画像であるために、表示ムラや画像のボケの無い、黒のしまりの良い、シャープネスの良好な（鮮鋭性が高い）画像が要求される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような問題を解決するために、各種の改良が行われ、ＬＣＤの広視野角モードが進歩している。
しかしながら、最も視野角が広いと言われている ｓｕｐｅｒ−ＩＰＳモード（デュアルドメインの横電界方式）であっても、ＬＣＤを医療用のモニタに利用した場合には、黒浮きが目立ち、画像のコントラストの点でＣＲＴに及ばない。また、画質的にも、ＣＲＴと同等以上の画像表示を実現するためには、さらに視野角を改良することが必要である。
【０００６】
本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決することにあり、シャープネスが良好な画像を表示でき、しかも、視野角特性も良好な液晶表示装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの画像観察面側に配置される光拡散板と、前記液晶表示パネルに画像観察用の光を入射するバックライト光源とを有する液晶表示装置であって、前記光拡散板は、平行光が入射した際の出力強度分布の半値角度が３５°〜６０°であり、また、前記液晶表示パネルの画素ピッチをｐ、出力側の厚みをｔとした際に、前記バックライト光源が出射する光が、強度分布の半値角度θが式「０＜θ≦ｔａｎ−１（ｐ／ｔ）」を満たすコリメート光であることを特徴とする液晶表示装置を提供する。
【０００８】
また、このような本発明の液晶表示装置において、前記光拡散板が、規則的もしくは不規則に分散する光透過部以外はブラックマスクとなっているのが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明液晶表示装置について、添付の図面に示される好適実施例を基に、詳細に説明する。
【００１０】
図１（Ａ）に、本発明の液晶表示装置の一例を概念的に示す。
図示例の液晶表示装置１０（以下、表示装置１０とする）は、画像の表示手段として液晶表示パネル１２を利用する、いわゆる液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤとする）で、液晶表示パネル１２と、液晶表示パネル１２に画像観察用のコリメート光（平行光）を入射するバックライト部１４と、液晶表示パネル１２を通過した画像を担持する光を拡散する光拡散板１６とを有して構成される。
【００１１】
表示装置１０において、液晶表示パネル１２には、駆動用のドライバ（図示省略）が接続される。また、表示装置１０は、画像観察のための開口を有し、バックライト部１４、液晶表示パネル１２、光拡散板１６および前記ドライバなどの部材を所定の位置に保持しつつ収納するケーシング等、公知のＬＣＤが有する各種の部材を、必要に応じて有する。
【００１２】
この表示装置１０においては、バックライト部１４から射出されたコリメート光が、通常の透過型のＬＣＤと同様に、表示画像に応じて変調駆動された液晶パネル１２に入射して、通過することにより、画像を担持する光となり、この画像を担持するコリメート光が光拡散板１６で拡散されることにより、画像が観察される。
【００１３】
本発明の表示装置１０ 本発明の表示装置１０において、液晶表示パネル１２（以下、表示パネル１２とする）は、各種のＬＣＤに用いられる公知の液晶表示パネルである。
図示例は、一例として、２枚のガラス基板１８（１８ａおよび１８ｂ）の間に液晶を充填してなる液晶層２０を有し、両ガラス基板１８の液晶層２０の逆面に、偏光板２２（２２ａおよび２２ｂ）を配置してなる構成を有する。また、ガラス基板１８と偏光板２２の間には、必要に応じて、位相補償フィルタ等の各種の光学補償フィルム等が配置されてもよい。
【００１４】
従って、液晶パネル１２は、カラーでもモノクロでもよく、液晶の種類、液晶セル、ＴＦＴ（Ｔｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ）などの駆動手段（スイッチング素子）、ブラックマトリクス（ＢＭ）等にも特に限定はない。なお、後述するが、本発明の表示装置１０は、視野角が広く、かつ、コントラストおよびシャープネスの良好な画像を表示できるので、医療用のモノクロ画像表示用のモニタに好適であり、従って、モノクロの液晶パネル１２が好適に利用される。
動作モードも、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ） モード、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ） モード、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ） モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｃｈｉｎｇ） モード、 ｓｕｐｅｒ−ＩＰＳモード、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉｄｏｍａｏｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｅｍｅｎｔ）モード等の全ての動作モードが利用可能である。
【００１５】
前述のように、表示装置１０においては、バックライト部１４が出射したコリメート光を表示パネル１２に入射し、表示パネル１２を通過した、画像を担持するコリメート光を拡散板１６で拡散することにより、画像を表示する。
ここで、本発明の表示装置１０は、図１（Ｂ）に模式的に示すように、光拡散板１６は、平行光が入射した際における出力強度分布の半値角度φが３５°〜６０°である。また、バックライト部１４は、表示パネル１２の画素ピッチｐ、および、表示パネル１２の出力側の厚みｔに対して、半値角度θが下記式
０＜θ≦ｔａｎ−１（ｐ／ｔ）
を満たすコリメート光を出射するものである。
【００１６】
ＬＣＤの視野角特性を向上する方法の１つとして、画像表示（観察）のためのバックライトとしてコリメート光を用い、さらに、液晶表示パネルを通過した画像を担持す光（コリメート光）を光拡散板で拡散する方法が知られている（特公平７−７１６２号、特開平６−９５０９９号等の各公報参照）。
また、ＦＣＲやＸ線診断装置等に利用される医療用モニタでは、モノクロ画像を表示する場合も多く、この際には、広い視野角に加えて、黒がしまったコントラストおよびシャープネス（鮮鋭性）が良好な画像が表示できることが要求される。
【００１７】
ここで、バックライト部１４によってコリメート光を表示パネル１２に入射し、かつ、表示パネル１２の透過光を光拡散板１６で拡散させる表示装置１０において、光拡散板１６の光拡散性能は視野角特性に大きく影響する。
光拡散板１６による光拡散性能は、平行光が入射した際における、出射光の強度分布の半値角度φで表現でき、この半値角度φが小さいほど光拡散性能は低く、高正面輝度で視野角が狭く、逆に、半値角度φが大きいほど光拡散性能は高く、低正面輝度で視野角が広くなる。
【００１８】
本発明者の検討によれば、この半値角度φが３５°以上であれば、表示装置１０は、良好な視野角特性を得ることができる。
また、基本的に、表示パネル１２の光拡散性能は、高ければ高いほど、視野角特性は良好になる。ここで、光拡散板１６が、光を完全拡散した場合には、出射光の強度分布の半値角度はｃｏｓ則に従って６０°である。半値角度φが６０°を超える光拡散特性を有する拡散光は、例えば、周辺よりも正面輝度が低い拡散光であり、ＬＣＤである表示装置１０では、適正な画像表示が行えない。
【００１９】
また、コリメート光を表示パネル１２に入射し拡散させる本発明の表示装置１０において、バックライト部１４のコリメーション性能は、表示画像のコントラストおよびシャープネス特性に大きく影響する。
前述の光拡散性能と同様、コリメート光を出射する光源（光源ユニット）のコリメーション性能は、出射する光の強度分布の半値角度θで表現でき、この半値角度θが小さいほどコリメーション性能が高く、基本的に、コリメーション性能が高いほど、表示装置１０による表示画像のシャープネス等が良好になる。
【００２０】
ここで、ＬＣＤである表示装置１０においては、画像は液晶層２０の表面（光拡散板１６側）に形成され、ガラス基板１８ｂおよび偏光板２２ｂを通って、観察画像となる。
ところが、周知のように、光コリメータからの出射光は、完全な平行光となる訳ではなく、バックライト部１４のコリメート性能に応じた拡散光となる。そのため、液晶層２０を通過して、表示画像に応じて変調された各画素（ピクセル）の光が、拡散によって光拡散板１６に入射する前に異なる画素領域に混入してしまうと、表示装置１０による表示画像のシャープネス等が低下してしまう。
【００２１】
当然のことであるが、表示パネル１２の画素ピッチ（画素の中心間距離）ｐは、表示パネル１２のサイズや種類等によって異なり、画素ピッチｐが大きいほど、各画素を通過した光が混合する可能性は低くなる。
また、液晶層２０を通過した画像を担持する光も、バックライト部１４のコリメート性能に応じて拡散し、液晶層２０から拡散板２２ｂまでの距離が長いほど、各画素を通過した光が混合する可能性は低くなる。
【００２２】
すなわち、表示装置１０による表示画像のシャープネス等は、バックライト部１４のコリメーション性能に加え、表示パネル１２の画素ピッチｐ、および、表示パネル１２の出力側の厚みｔ、すなわち、液晶層２０表面（液晶層２０とガラス基板１８ｂとの界面）から、光拡散板１６までの距離にも影響を受ける。
【００２３】
ここで、本発明者の検討によれば、光拡散板１６に入射する各画素の光が、強度分布の半値角度θで１画素分以上（＝画素ピッチｐ）以上拡散しなければ、シャープネス等の良好な画像が表示できる。
従って、表示装置１０において、バックライト部１４が出射するコリメート光の強度分布の半値角度θが「０＜θ≦ｔａｎ−１（ｐ／ｔ）」を満たすことにより、コントラストおよびシャープネスの良好な画像を表示でき、特に、強度分布の半値角度θが「０＜θ≦（１／２）ｔａｎ−１（ｐ／ｔ）」を満たすことにより、よりシャープネス等の良好な画像を表示できる。
【００２４】
図示例においては、偏光板２２ｂと光拡散板１６とが密着しているので、厚みｔは、ガラス基板１８ｂの厚さと偏光板２２ｂの厚さの合計となる。
従って、例えば、表示パネル１２（液晶層２０）の画素ピッチｐ＝２０７μｍ、ガラス基板１８ｂの厚さが約０．７ｍｍで偏光板２２ｂの厚さが約０．４ｍｍで厚さｔ＝約１．１ｍｍであれば、バックライト部１４が出射するコリメート光の強度分布の半値角度θが「０＜θ≦１０．７°」であればよい。
【００２５】
すなわち、本発明の表示装置１０は、コリメート光をバックライトとして用い、観察光を拡散するＬＣＤにおいて、コリメート部１４および光拡散板１６が上記条件を満たすことにより、視野角が広く、かつ、コントラストおよびシャープネスの良好な画像を表示することができる。従って、本発明の表示装置１０は、例えば、ＦＣＲやＸ線診断装置等のモニタなど、医療用のモノクロ画像を表示するモニタに、特に、好適に利用可能である。
【００２６】
本発明の表示装置１０において、バックライト部１４は、上記条件を満たすコリメート光を出射できるものであれば、各種のものが利用可能である。
一例として、図２（Ａ）に示されるライトボックス方式のバックライト部１４ａが例示される。
【００２７】
このバックライト部１４ａは、特開２００１−２１５５０１号や同２００１−３０５３０６号の各公報に開示されるものであり、基本的に、ハウジング２４と、光源２６と、コリメート板２８とを有して構成される。
【００２８】
ハウジング２４は、一面が開放する矩形の筐体で、その内壁面は、入射した光を拡散することによって光を反射する、公知の拡散反射層で覆われている。このような構成とすることにより、光源２６から射出された光を無駄なく利用して、高輝度なコリメート光を射出できる。
ハウジング２４内には、光源２６が収容される。光源２６としては、十分な光量を有するものであれば、いわゆる透過型のＬＣＤでバックライトに用いられる公知のものが全て利用可能である。
【００２９】
コリメート板２８は、光源２６から射出された光や、ハウジング２４の内壁面で反射された光を集光してコリメート光として射出するもので、ハウジング２４の開口を閉塞するように配置される。
図示例において、コリメート板２８は、板状のレンズ基板３０ａの表面（光出射側）に、半球形のマイクロレンズ３０ｂを最密充填状態で２次元的に配列してなるマイクロレンズアレイが形成されている。また、レンズ基板３０の裏面（光入射面）には、各マイクロレンズ３０ｂの光軸と一致（ｏｎ−ａｘｉｓ）して設定される光入射部以外を全面的に覆って形成される遮光層と、この遮光層の上に形成される拡散反射層とからなる規制膜３０ｃが形成されている。
【００３０】
コリメート板２８は、マイクロレンズアレイ側を表示パネル１２に向けてハウジング２４に固定される。
ハウジング２４から射出された光は、図２（Ａ）に模式的に示されるように、規制膜３０ｃの光入射部からレンズ基板３０ａに入射、通過して、各マイクロレンズ３０ｂに入射し、屈折されて、コリメート光として射出され、表示パネル１２（偏光板２２ａ）に入射する。
また、光入射部以外に入射した光は、ハウジング２４および規制膜３０ｃの拡散反射層で反射されて、再度、コリメート板３０に入射するので、光の利用効率が高く、また、規制膜３０ｃが遮光層を有しているので、コリメート光の指向性低下の原因となる迷光とはならない。
【００３１】
このようなコリメート板２８において、光軸方向から見た際に、マイクロレンズ３０ｂが円形もしくは正六角形であるのが好ましい。また、この場合には、規制膜３０ｃの光入射部は円形であるのが好ましく、かつ、レンズ基板３０ａの屈折率をｎ、レンズ基板３０ａの厚さをｔｓ、光入射部の直径をＲ、マイクロレンズ３０ｂのサイズをＳｒとする時に、下記式を満たすのが好ましい。
Ｓｒ≧２ｔｓ×ｔａｎθ＋Ｒ（但し、θ＝ｓｉｎ−１（１／ｎ）
【００３２】
ここで、コリメート板２８において、マイクロレンズ３０ｂを光軸方向から見た際の形状は、円形および六角形に限定はされず、他の形状であってもよく、この際には、マイクロレンズ３０ｂを間隙なく緻密に配列できる点で、矩形が好ましく例示される。
マイクロレンズ３０ｂを光軸方向から見た際に、形状が矩形である場合には、規制膜３０ｃの光入射部も矩形であるのが好ましく、かつ、レンズ基板３０ａの屈折率をｎ、レンズ基板３０ａの厚さをｔｓ、光入射部の一方の一辺の長さをＡ、同他方の辺の長さをＢ、前記長さＡの辺方向のマイクロレンズ３０ｂのサイズをＳａ、同サイズをＳｂする時に、下記の２つの式を満たすのが好ましい。
Ｓａ≧２ｔ×ｔａｎθ＋Ａ
Ｓｂ≧２ｔ×ｔａｎθ＋Ｂ（但し、θ＝ｓｉｎ−１（１／ｎ））
【００３３】
さらに、コリメート板２８において、マイクロレンズ３０ｂの形状は、図示例のような球形には限定されず、各種の形状が利用可能であり、球形以外の場合には、コリメート性能の点で楕円形が好ましく例示される。
また、マイクロレンズ３０ｂの形状が楕円形である場合には、マイクロレンズ３０ｂは、下記式［１］で示される楕円球の一部で、かつこの楕円球の離心率εが下記式［２］で示され、さらにこの楕円球は、光が出射する側から遠い方の焦点が前記規制膜３０ｃの光入射部に一致するのが好ましい。
ｘ２ ／ａ２ ＋ｙ２ ／ａ２ ＋ｚ２ ／ｃ２ ＝１ 式［１］
ε＝（ｃ２ −ａ２ ）１／２ ／ｃ＝１／ｎ 式［２］
（上記式［１］および［２］において、ｘおよびｙはレンズ基板面方向を、ｚは光軸方向を、ｎはマイクロレンズを形成する材料の屈折率を、それぞれ示す）
【００３４】
以上の点については、前記特開２００１−３０５３０６号公報に詳述されている。
【００３５】
また、ハウジング２４および光源２６に替えて、図２（Ｂ）に示されるように、コリメート板２８の各マイクロレンズ３０ｂに対応して、その光軸に配列されるＬＥＤ３４と、各ＬＥＤ３４を駆動する回路基板３６とを用いたバックライト部１４ｂも好適である。このバックライト部１４ｂにおいては、図２（Ｂ）に示されるように、コリメート板２８は、前記規制膜３０ｃを有さなくてもよく、あるいは、規制膜３０ｃのうちの遮光層のみを有してもよい。
このバックライト部１４ｂは、光の利用効率と、コリメート性能の両立という点で、有利である。
【００３６】
あるいは、このようなＬＥＤ３４および回路基板３６ではなく、各マイクロレンズ３０ｂの光軸に対応するように発光点を有する有機ＥＬディスプレイなど、マイクロレンズ３０ｂの光軸に対応して発光点がマトリクス配置されたフラットディスプレイパネルを用いてもよい。これを用いる態様は、マイクロレンズの微細化や多数化時に、特に有利である。
【００３７】
このようなコリメート板２８を用いるバックライト部１４においては、より指向性の良好なコリメート光を得るために、コリメート板２８から出射されたコリメート光の指向性を規制する、指向性規制部材を有してもよい。
指向性規制部材とは、コリメート光が通過する多数の光路、好ましくは、コリメート板２８の各マイクロレンズ３０ｂに対応して多数の光路を有し、各マイクロレンズ３０ｂから射出されたコリメート光から、必要以上に拡散する成分を除去（遮光）し、指向性の高い成分のみを通過させることにより、より指向性の高いコリメート光とするものである。
【００３８】
好ましくは、コリメート光が通過する光路の側面に入射した光を吸収する反射防止層とを有するもので、一例として、図２（Ｃ）に示されるような、ハニカム構造体で構成される。すなわち、ハニカムを形成する上下面が開放する六角筒が光路で、六角筒の側壁面３８が反射防止層となっている。
図２（Ｄ）に模式的に示されるように、この指向性規制部材は、入射したコリメート光のうち、指向性の高い成分のみが六角筒を通過することができ、指向性の低い成分すなわち拡散成分は、反射防止層となっている側壁面に入射して、吸収される。従って、指向性規制部材から射出されるコリメート光は、非常に指向性の高い（広がり角の小さい）コリメート光となる。
【００３９】
なお、指向性規制部材は、このようなハニカム構造体に限定はされず、例えば、側壁面に反射防止層を有する多数の四角筒や正三角筒ハニカムのように集合させた構造体や、側壁の内外両面に反射防止層を有する円筒等の管体を多数束ねてなる構造体も利用可能である。
【００４０】
このような指向性規制部材においては、図２（Ｄ）に示されるように、光路のサイズ（光軸と直交方向の最大長さ）をｒ、光路の長さ（光軸方向）をＬｈとすると、光軸に対して「ｔａｎ−１（ｒ／Ｌｈ）」以上の角度で拡散する光は、指向性規制部材を通過することができない。
従って、光路のサイズｒと、光路の長さＬｈは、目的に応じて、適宜、設定すればよい。
【００４１】
また、コリメート板２８から射出されるコリメート光の射出ピッチ（図示例ではマイクロレンズ３０ｂの光軸の間隔）をｐｃ； 同広がり角をθｃ； コリメート板２８から指向性規制部材までの距離をＬａ； とした際に、式「ｐｃ／ｔａｎθｃ≦Ｌａ」を満たすのが好ましい。
これにより、コリメート板２８から出射して指向性規制部材に入射するコリメート光を、隣り合わせるピッチで半値域以上重ねることができ、指向性規制部材に入射するコリメート光を平均化して、光量ムラを解消し、より高画質な画像を表示することができる。
【００４２】
このような指向性規制部材については、前記特開２００１−２１５５０１号公報に詳述されている。
【００４３】
本発明の表示装置１０のバックライト部１４としては、このような、マイクロレンズ３０ａを利用するコリメート板と、各マイクロレンズ３０ａに光を入射する光源とを用いるコリメート光の出射手段以外にも、ＯＨＰや液晶プロジェクタ等の各種プロジェクタに利用されている、偏光変換光学系を用いる投影型の光学系も好適である。
【００４４】
図３に、その一例の概念図を示す。
このバックライト部１４ｃは、光源４０、熱線吸収フィルタ４２、光インテグレータ４４、偏光変換光学系４６、投射レンズ４８、折り返しミラー５０、およびフレネルレンズ５２を有して構成され、フレネルレンズ５２から出射されたコリメート光を、表示パネル１２に入射する。
【００４５】
光源４０には、特に限定はなく、プロジェクタに利用されている公知の各種の光源が利用可能であるが、アーク長が短く、コリメート利用効率が高い等の点で、超高圧水銀ランプが好ましく利用される。
また、光源４０の背後（光進行方向の逆側）には、光源４０から出射された光を、所定の光路に反射するリフレクタ４０ａが配置される。
【００４６】
光源４０から出射された光、および、光源４０から出射されリフレクタ４０ａで反射された光は、熱線吸収フィルタ４２で熱成分（赤外線）を除去されて、光インテグレータ４４に入射する。
光インテグレータ４４は、例えば、２枚のマイクロレンズアレーを、マイクロレンズの屈折率に応じた所定距離離間して配置してなるものであって、各マイクロレンズによる像を重ね合わせることにより、光量（表示パネル１２の表示面方向）を均一化するものである。
【００４７】
光インテグレータ４４で光量を均一化された光は、偏光変換光学系４６に入射し、偏光面を統一される。
偏光変換光学系４６は、例えば、ＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）膜やプリズム型ビームスプリッタなどの光のｓ偏光成分とｐ偏光成分とを分離するビームスプリッタと、ビームスプリッタで分離されたｐ偏光成分の偏光面を９０°回転させる１／２波長板とで構成される。
従って、偏光変換光学系４６を通過した光は、ｓ偏光１成分に偏光面を揃えられる。
【００４８】
偏光変換光学系４６を通過した光は、投射レンズ４８によって投射され、奥行きを低減してバックライト部１４を小型化するための折り返しミラー５０によって光路を９０°偏向され、フレネルレンズ５２によってコリメート光とされて、表示パネル１２（偏光板２２ａ）に入射する。
【００４９】
ここで、前述のように、このバックライト部１４ｃから出射されるコリメート光は、偏光変換光学系４６によって、偏光面を統一化されている（図示例においては、ｓ偏光に統一）。
従って、この偏光方向と、表示パネル１２のバックライト入射側の偏光板２２ａの通過方向とを合わせておくことにより、従来は偏光板２２ａで捨てられていた光成分も画像表示のためのバックライトとして用いることができる。すなわち、このバックライト部１４ｃを用いることにより、光の利用効率を大幅に向上して、より高輝度な画像表示を行うことができ、例えば、モノクロの医療用画像の表示等に特に有利である。
【００５０】
他方、本発明の表示装置１０において、光拡散板１６も、前記条件を満たすものであれば、各種の光拡散板が利用可能であり、例えば、特開平５−３３３２０２号公報に開示される、透明支持体と光拡散層との間に透明電子導電層を有する光拡散板； 同７−５３０６号公報に開示される、透明支持体と光拡散層との間に側鎖にカチオン性第四級アンモニウム塩基を有するイオン導電性樹脂の架橋体の層を有する光拡散板； 等が例示される。
【００５１】
ここで、光拡散板１６は、観察画面における光の反射や散乱等によるコントラストの低減防止等の点で、光の出射部以外はブラックマスク（光吸収性）となっているブラックスクリーン状であるのが好ましい。
一例として、光透過性の支持体と、光透過性の球体を有する拡散層と、支持体および拡散層の間に介在する光吸収材とを有する、本出願人による特開２００１−２４２３０９号公報等に開示される光拡散板が好適に例示される。
【００５２】
図４に、その一例の概念図を示す。
図４に示される光拡散板１６ａは、光透過性の支持シート６０に、拡散層を構成する光透過性の球体（以下、ビーズとする）６２を、露光部が非発色となる感光性発色材料（の層）６４によって固定してなる構造を有する。また、支持シート６０の観察面（光出射面）には、ＡＲ（Ａｎｔｉ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ） コート等の光非反射処理層６６が形成されている。
【００５３】
支持シート６０は、十分な光透過性を有し、かつ、用途に応じた十分な機械的強度を有するものであれば、各種の材料が利用可能で、ガラス、ポリメタクリル酸エステルなどの各種の樹脂材料で形成される。が好適に例示される。
また、ビーズ６２は、光透過性で、かつ観察者が視認できないサイズの（略）球体で、（メタ）アクリル系の樹脂やガラスで形成される。ビーズ６２のサイズは、重量平均粒子径で、３μｍ〜４０μｍ、特に、５μｍ〜２０μｍであるのが好ましい。
【００５４】
感光性発色材料６４は、ポジ型感光性発色材料（発色材）であって、露光によって露光部が非発色となり、その後、熱や現像処理によって現像され、非露光部が発色して、ブラックマスク（光の非通過領域）となり、非発色露光部が光透過部（光の通過領域）となる材料である。
一例として、特開２０００−２９８２０５号公報に開示される、電子供与性の無色染料を内包する熱応答性マイクロカプセル、同一分子内に電子受容部と重合性ビニルモノマー部とを有する化合物、および光重合開始剤を含む発色材等が例示される。
【００５５】
光拡散板１６ａにおいて、ビーズ６２は、その一部が支持シート６０に接触している。ビーズ６２の下部およびその近傍の感光性発色材料６４は、予め、ビーズ６２の側からのコリメート光により露光されて透明化し、一方、このコリメート光の非通過領域は、その後の現像処理により、発色している。
【００５６】
従って、図４に一点鎖線で示されるように、バックライト部１４から射出され、表示パネル１２を通過した、画像を担持するコリメート光は、球形のビーズ６２によって屈折（拡散）されて、光の通過領域となるビーズ６２と支持シート６０との接触部（およびその近傍）を通過して、十分に拡散される。しかも、感光性発色材料（以下、発色材という）２４の未露光部は、発色現像により光吸収性を有するので、ビーズ２０と支持シート１８との接触部以外の非通過領域はブラックマスクとなり、観察者側からの外光が光拡散板１６によって反射、散乱されることがなく、これによるコントラストの低下もない。
そのため、本発明によれば、広い視野角に渡って良好なコントラストおよびシャープネスを得られる表示装置１０（ＬＣＤ）が実現できる。
【００５７】
以上、本発明の液晶表示装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。
【００５８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、液晶表示装置は、コントラストおよびシャープネスの良好な画像を、広い視野角で表示することができる。そのため、ＦＣＲやＸ線診断装置のモニタのように、医療用のモノクロ画像を表示するモニタに最適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は、本発明の液晶表示装置の一例の概念図、（Ｂ）は、本発明の液晶表示装置におけるコリメート光および拡散光を説明するための概念図である。
【図２】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の液晶表示装置に用いられるバックライト部の一例の概念図で、（Ｃ）および（Ｄ）は、このバックライト部に用いられる指向性規制部材の概念図である。
【図３】本発明の液晶表示装置に用いられるバックライト部の別の例の概念図である。
【図４】本発明の液晶表示装置に用いられる光拡散板の一例の概念図である。
【符号の説明】
１０ （液晶）表示装置
１２ （液晶）表示パネル
１４ バックライト部
１６ 光拡散板
１８（１８ａ，１８ｂ） ガラス基板
２０ 液晶層
２２（２２ａ，２２ｂ） 偏光板
２４ ハウジング
２６ 光源
２８ コリメート板
３４ ＬＥＤ
３６ 回路基板
３８ 側壁面
４０ 光源
４２ 熱線吸収フィルタ
４４ 光インテグレータ
４６ 偏光変換光学系
４８ 投射レンズ
５０ 折り返しミラー
５２ フレネルレンズ
６０ 支持シート
６２ ビーズ
６４ 感光性発色材料
６６ 光非反射処理層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of liquid crystal display devices, and particularly relates to a liquid crystal display device capable of displaying an image with a wide viewing angle and good sharpness.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the frequency of use of a liquid crystal display (LCD) as a word processor or computer display has increased significantly. In addition, the LCD is a medical diagnostic apparatus in which CRT (Cathode Ray Tube) has been mainstream, such as FCR (Fuji Computed Radiography), X-ray diagnostic apparatus, ultrasonic diagnostic apparatus, CT diagnostic apparatus, MRI diagnostic apparatus, etc. It is also being considered for use as a monitor.
[0003]
LCD has many advantages, such as being easy to miniaturize, thin and lightweight. On the other hand, the viewing angle characteristics are poor (the viewing angle is narrow), that is, the contrast of the image sharply decreases depending on the viewing direction and angle, and gradation inversion also occurs, resulting in a different image appearance. Therefore, there is a problem that the image cannot be properly observed depending on the position of the observer.
[0004]
In particular, in medical applications such as those described above, proper image observation is important to prevent misdiagnosis, and since the diagnosis is performed based on the density of the image, an image display with a high contrast ratio is achieved especially over a wide viewing angle. Is required. Further, in a medical monitor such as an FCR or an X-ray diagnostic apparatus, the display image is usually a monochrome image, so that the image contrast depending on the viewing angle is drastically lowered, which is more problematic.
Furthermore, in a monitor used for an FCR, an X-ray diagnostic apparatus, and the like, since the display image is a monochrome image, there is no display unevenness and image blurring, black solidness is good, and sharpness is high (high sharpness). An image is required.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In order to solve such a problem, various improvements have been made, and the wide viewing angle mode of the LCD has progressed.
However, even in the super-IPS mode (dual-domain lateral electric field method), which is said to have the widest viewing angle, when the LCD is used for a medical monitor, the black float is conspicuous and the image contrast This is not as good as CRT. Further, in view of image quality, it is necessary to further improve the viewing angle in order to realize an image display equivalent to or better than that of a CRT.
[0006]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to provide a liquid crystal display device that can display an image with good sharpness and also has good viewing angle characteristics.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a liquid crystal display device of the present invention includes a liquid crystal display panel, a light diffusing plate arranged on the image observation surface side of the liquid crystal display panel, and light for image observation on the liquid crystal display panel. A liquid crystal display device having an incident backlight light source, wherein the light diffusing plate has a half-value angle of an output intensity distribution of 35 ° to 60 ° when parallel light is incident, and the liquid crystal display panel When the pixel pitch is p and the output-side thickness is t, the light emitted from the backlight light source has the half-value angle θ of the intensity distribution expressed by the equation “0 <θ ≦ tan”. -1 A liquid crystal display device characterized by being collimated light satisfying (p / t) ".
[0008]
In such a liquid crystal display device of the present invention, it is preferable that the light diffusing plate is a black mask except for a light transmitting portion that regularly or irregularly disperses.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the liquid crystal display device of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
[0010]
FIG. 1A conceptually shows an example of the liquid crystal display device of the present invention.
The illustrated liquid crystal display device 10 (hereinafter referred to as display device 10) is a so-called liquid crystal display (hereinafter referred to as LCD) using a liquid crystal display panel 12 as an image display means. The backlight unit 14 that makes collimated light for image observation (parallel light) incident on the display panel 12 and the light diffusion plate 16 that diffuses the light that carries the image that has passed through the liquid crystal display panel 12 are configured. .
[0011]
In the display device 10, a driving driver (not shown) is connected to the liquid crystal display panel 12. In addition, the display device 10 has an opening for image observation, a casing that holds the backlight unit 14, the liquid crystal display panel 12, the light diffusion plate 16, and the driver and the like while holding the members in a predetermined position, etc. Various members of a known LCD are provided as necessary.
[0012]
In this display device 10, collimated light emitted from the backlight unit 14 enters and passes through a liquid crystal panel 12 that is modulated and driven in accordance with a display image, as in a normal transmissive LCD. The light is carried as an image, and the collimated light carrying the image is diffused by the light diffusion plate 16 so that the image is observed.
[0013]
Display Device 10 of the Present Invention In the display device 10 of the present invention, a liquid crystal display panel 12 (hereinafter referred to as display panel 12) is a known liquid crystal display panel used for various LCDs.
The illustrated example has, as an example, a liquid crystal layer 20 formed by filling a liquid crystal between two glass substrates 18 (18a and 18b), and polarizing plates 22 on opposite surfaces of the liquid crystal layer 20 of both glass substrates 18. (22a and 22b) are arranged. Various optical compensation films such as a phase compensation filter may be disposed between the glass substrate 18 and the polarizing plate 22 as necessary.
[0014]
Therefore, the liquid crystal panel 12 may be either color or monochrome, and there is no particular limitation on the type of liquid crystal, the liquid crystal cell, driving means (switching element) such as a TFT (Tin Film Transistor), black matrix (BM), or the like. As will be described later, the display device 10 of the present invention can display an image with a wide viewing angle and good contrast and sharpness, and is therefore suitable for a monitor for medical monochrome image display. The liquid crystal panel 12 is preferably used.
The operation modes are also TN (Twisted Nematic) mode, STN (Super Twisted Nematic) mode, ECB (Electrically Controlled Birefringence) mode, IPS (In-Plane Switch mode), Su-MIP, Sul-M All operating modes are available.
[0015]
As described above, in the display device 10, the collimated light emitted from the backlight unit 14 is incident on the display panel 12, and the collimated light carrying the image passing through the display panel 12 is diffused by the diffusion plate 16. , Display an image.
Here, in the display device 10 of the present invention, as schematically shown in FIG. 1B, the light diffusing plate 16 has an output intensity distribution half-value angle φ of 35 ° to 60 ° when parallel light is incident. It is. The backlight unit 14 has a half-value angle θ of the following formula with respect to the pixel pitch p of the display panel 12 and the output-side thickness t of the display panel 12.
0 <θ ≦ tan -1 (P / t)
The collimated light that satisfies the above condition is emitted.
[0016]
One way to improve the viewing angle characteristics of LCDs is to use collimated light as a backlight for image display (observation), and to diffuse light that carries the image that has passed through the liquid crystal display panel (collimated light). A method of diffusing with a plate is known (see Japanese Patent Publication Nos. 7-7162 and 6-95099).
In addition, medical monitors used in FCRs, X-ray diagnostic apparatuses, etc. often display monochrome images. In this case, in addition to a wide viewing angle, contrast and sharpness (sharpness) in which black has faded. However, it is required that a good image can be displayed.
[0017]
Here, in the display device 10 in which collimated light is incident on the display panel 12 by the backlight unit 14 and the light transmitted through the display panel 12 is diffused by the light diffusion plate 16, the light diffusion performance of the light diffusion plate 16 is the viewing angle. The characteristics are greatly affected.
The light diffusing performance by the light diffusing plate 16 can be expressed by the half-value angle φ of the intensity distribution of the emitted light when parallel light is incident. The smaller the half-value angle φ, the lower the light diffusion performance, and the higher the front luminance and the viewing angle. In contrast, the larger the half-value angle φ, the higher the light diffusion performance, and the lower the front luminance and the wider the viewing angle.
[0018]
According to the study of the present inventor, when the half-value angle φ is 35 ° or more, the display device 10 can obtain good viewing angle characteristics.
Basically, the higher the light diffusion performance of the display panel 12, the better the viewing angle characteristics. Here, when the light diffusing plate 16 completely diffuses the light, the half-value angle of the intensity distribution of the emitted light is 60 ° according to the cos rule. Diffused light having a light diffusing characteristic with a half-value angle φ exceeding 60 ° is, for example, diffused light whose front luminance is lower than that of the surroundings, and the display device 10 which is an LCD cannot perform proper image display.
[0019]
Further, in the display device 10 of the present invention in which collimated light is incident on the display panel 12 and diffused, the collimation performance of the backlight unit 14 greatly affects the contrast and sharpness characteristics of the display image.
Similar to the light diffusion performance described above, the collimation performance of the light source (light source unit) that emits collimated light can be expressed by the half-value angle θ of the intensity distribution of the emitted light. The smaller the half-value angle θ, the higher the collimation performance, and the basic In particular, the higher the collimation performance, the better the sharpness of the display image by the display device 10.
[0020]
Here, in the display device 10 which is an LCD, an image is formed on the surface of the liquid crystal layer 20 (on the light diffusion plate 16 side), and becomes an observation image through the glass substrate 18b and the polarizing plate 22b.
However, as is well known, the light emitted from the optical collimator is not completely parallel light, but is diffused light according to the collimating performance of the backlight unit 14. Therefore, if the light of each pixel (pixel) modulated according to the display image through the liquid crystal layer 20 is mixed into different pixel areas before entering the light diffusion plate 16 by diffusion, the display device As a result, the sharpness of the display image due to 10 is reduced.
[0021]
As a matter of course, the pixel pitch (pixel center distance) p of the display panel 12 varies depending on the size and type of the display panel 12, and the larger the pixel pitch p, the more light that has passed through each pixel is mixed. The possibility is low.
In addition, the light carrying the image that has passed through the liquid crystal layer 20 is also diffused according to the collimating performance of the backlight unit 14, and the longer the distance from the liquid crystal layer 20 to the diffusion plate 22b, the more the light that has passed through each pixel is mixed. The possibility of doing is low.
[0022]
That is, the sharpness of the display image by the display device 10 includes the pixel pitch p of the display panel 12 and the output side thickness t of the display panel 12, that is, the surface of the liquid crystal layer 20 (in addition to the collimation performance of the backlight unit 14). The distance from the liquid crystal layer 20 and the glass substrate 18b) to the light diffusion plate 16 is also affected.
[0023]
Here, according to the study of the present inventor, if the light of each pixel incident on the light diffusing plate 16 is not diffused by one pixel or more (= pixel pitch p) at the half-value angle θ of the intensity distribution, sharpness or the like Good images can be displayed.
Therefore, in the display device 10, the half-value angle θ of the intensity distribution of the collimated light emitted from the backlight unit 14 is “0 <θ ≦ tan”. -1 By satisfying (p / t), an image with good contrast and sharpness can be displayed. In particular, the half-value angle θ of the intensity distribution is “0 <θ ≦ (1/2) tan. -1 By satisfying “(p / t)”, a better image such as sharpness can be displayed.
[0024]
In the illustrated example, since the polarizing plate 22b and the light diffusing plate 16 are in close contact, the thickness t is the sum of the thickness of the glass substrate 18b and the thickness of the polarizing plate 22b.
Therefore, for example, the pixel pitch p of the display panel 12 (liquid crystal layer 20) is p = 207 μm, the thickness of the glass substrate 18b is about 0.7 mm, the thickness of the polarizing plate 22b is about 0.4 mm, and the thickness t = about 1. If it is 1 mm, the half-value angle θ of the intensity distribution of the collimated light emitted from the backlight unit 14 may be “0 <θ ≦ 10.7 °”.
[0025]
That is, the display device 10 of the present invention uses a collimated light as a backlight and diffuses observation light. In the LCD, the collimating unit 14 and the light diffusing plate 16 satisfy the above conditions, so that the viewing angle is wide and the contrast is high. In addition, an image with good sharpness can be displayed. Therefore, the display device 10 of the present invention can be particularly suitably used for a monitor that displays a monochrome image for medical use, such as a monitor such as an FCR or an X-ray diagnostic apparatus.
[0026]
In the display device 10 of the present invention, various backlight units can be used as long as they can emit collimated light that satisfies the above conditions.
As an example, a light box type backlight unit 14a shown in FIG.
[0027]
The backlight unit 14a is disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 2001-215501 and 2001-305306, and basically includes a housing 24, a light source 26, and a collimating plate 28. Composed.
[0028]
The housing 24 is a rectangular casing whose one surface is open, and the inner wall surface thereof is covered with a known diffuse reflection layer that reflects light by diffusing incident light. With such a configuration, the light emitted from the light source 26 can be used without waste, and high-luminance collimated light can be emitted.
A light source 26 is accommodated in the housing 24. As the light source 26, as long as it has a sufficient amount of light, all known light sources used for backlights in so-called transmissive LCDs can be used.
[0029]
The collimating plate 28 collects the light emitted from the light source 26 and the light reflected by the inner wall surface of the housing 24 and emits it as collimated light, and is arranged so as to close the opening of the housing 24.
In the illustrated example, the collimating plate 28 is formed with a microlens array in which hemispherical microlenses 30b are two-dimensionally arranged in a close-packed state on the surface (light emitting side) of a plate-like lens substrate 30a. ing. In addition, a light-shielding layer is formed on the back surface (light incident surface) of the lens substrate 30 so as to cover the entire surface except for the light incident portion set on-axis with the optical axis of each microlens 30b. A regulating film 30c made of a diffuse reflection layer formed on the light shielding layer is formed.
[0030]
The collimating plate 28 is fixed to the housing 24 with the microlens array side facing the display panel 12.
As schematically shown in FIG. 2A, the light emitted from the housing 24 enters and passes through the lens substrate 30a from the light incident portion of the regulation film 30c, enters the microlenses 30b, and is refracted. Then, it is emitted as collimated light and enters the display panel 12 (polarizing plate 22a).
In addition, since the light incident on the part other than the light incident part is reflected by the diffuse reflection layer of the housing 24 and the regulation film 30c and again enters the collimator plate 30, the light utilization efficiency is high, and the regulation film 30c Since it has a light shielding layer, it does not become stray light that causes a reduction in the directivity of collimated light.
[0031]
In such a collimating plate 28, the microlens 30b is preferably circular or regular hexagonal when viewed from the optical axis direction. In this case, the light incident portion of the regulation film 30c is preferably circular, and the refractive index of the lens substrate 30a is n, the thickness of the lens substrate 30a is ts, the diameter of the light incident portion is R, When the size of the micro lens 30b is Sr, it is preferable to satisfy the following formula.
Sr ≧ 2ts × tan θ + R (where θ = sin -1 (1 / n)
[0032]
Here, in the collimating plate 28, the shape of the microlens 30b when viewed from the optical axis direction is not limited to a circular shape and a hexagonal shape, and may be other shapes. In this case, the microlens 30b A rectangle is preferably exemplified in that it can be densely arranged without a gap.
When the microlens 30b is viewed from the optical axis direction, if the shape is rectangular, the light incident portion of the regulation film 30c is also preferably rectangular, and the refractive index of the lens substrate 30a is n, and the lens substrate The thickness of 30a is ts, the length of one side of the light incident part is A, the length of the other side is B, the size of the microlens 30b in the side direction of the length A is Sa, and the size is Sb. In doing so, it is preferable to satisfy the following two expressions.
Sa ≧ 2t × tan θ + A
Sb ≧ 2t × tan θ + B (where θ = sin -1 (1 / n))
[0033]
Further, in the collimating plate 28, the shape of the microlens 30b is not limited to the spherical shape as shown in the illustrated example, and various shapes can be used. In the case other than the spherical shape, an elliptical shape is used in terms of collimating performance. Preferably exemplified.
When the shape of the micro lens 30b is an ellipse, the micro lens 30b is a part of an elliptic sphere represented by the following formula [1], and the eccentricity ε of the elliptic sphere is represented by the following formula [2]. Further, it is preferable that the elliptical sphere has a focal point far from the light emitting side coincides with the light incident portion of the regulation film 30c.
x 2 / A 2 + Y 2 / A 2 + Z 2 / C 2 = 1 Formula [1]
ε = (c 2 -A 2 ) 1/2 / C = 1 / n formula [2]
(In the above formulas [1] and [2], x and y represent the lens substrate surface direction, z represents the optical axis direction, and n represents the refractive index of the material forming the microlens)
[0034]
The above points are described in detail in the aforementioned Japanese Patent Laid-Open No. 2001-305306.
[0035]
Further, instead of the housing 24 and the light source 26, as shown in FIG. 2B, the LEDs 34 arranged on the optical axis corresponding to the microlenses 30b of the collimating plate 28 and the LEDs 34 are driven. A backlight unit 14b using the circuit board 36 is also suitable. In the backlight portion 14b, as shown in FIG. 2B, the collimating plate 28 may not have the regulation film 30c, or only the light shielding layer of the regulation film 30c. May be.
The backlight unit 14b is advantageous in terms of both the light utilization efficiency and the collimating performance.
[0036]
Alternatively, instead of the LEDs 34 and the circuit board 36, the light emitting points are arranged in a matrix corresponding to the optical axis of the microlens 30b, such as an organic EL display having a light emitting point corresponding to the optical axis of each microlens 30b. A flat display panel may be used. The mode of using this is particularly advantageous when the microlens is miniaturized or increased in number.
[0037]
The backlight unit 14 using such a collimating plate 28 has a directivity regulating member that regulates the directivity of the collimated light emitted from the collimating plate 28 in order to obtain collimated light with better directivity. May be.
The directivity regulating member has a number of optical paths through which collimated light passes, preferably a number of optical paths corresponding to each microlens 30b of the collimating plate 28, and from collimated light emitted from each microlens 30b, By removing components that diffuse more than necessary (light shielding) and allowing only highly directional components to pass, collimated light with higher directivity is obtained.
[0038]
Preferably, it has an antireflection layer that absorbs light incident on the side surface of the optical path through which the collimated light passes, and as an example, it is formed of a honeycomb structure as shown in FIG. That is, the hexagonal cylinder that opens the upper and lower surfaces forming the honeycomb is the optical path, and the side wall surface 38 of the hexagonal cylinder is the antireflection layer.
As schematically shown in FIG. 2 (D), this directivity regulating member allows only a highly directional component of the incident collimated light to pass through the hexagonal cylinder. The diffusion component is incident on and absorbed by the side wall surface serving as the antireflection layer. Therefore, the collimated light emitted from the directivity regulating member becomes collimated light with very high directivity (small spread angle).
[0039]
Note that the directivity regulating member is not limited to such a honeycomb structure. For example, a structure body or a side wall assembled like a large number of square tubes or regular triangular tube honeycombs having an antireflection layer on the side wall surface. It is also possible to use a structure in which a large number of tubular bodies such as cylinders having antireflection layers on both the inner and outer surfaces are bundled.
[0040]
In such a directivity regulating member, as shown in FIG. 2D, the optical path size (maximum length in the direction orthogonal to the optical axis) is r, and the optical path length (optical axis direction) is Lh. Then, “tan” with respect to the optical axis -1 Light that diffuses at an angle of (r / Lh) "or more cannot pass through the directivity regulating member.
Accordingly, the size r of the optical path and the length Lh of the optical path may be appropriately set according to the purpose.
[0041]
Further, the emission pitch of collimated light emitted from the collimating plate 28 (in the illustrated example, the optical axis interval of the microlens 30b) is pc; the spread angle is θc; the distance from the collimating plate 28 to the directivity regulating member is La; It is preferable that the expression “pc / tan θc ≦ La” is satisfied.
As a result, collimated light emitted from the collimating plate 28 and incident on the directivity regulating member can be overlapped at a half-value range or more at adjacent pitches. This can be eliminated and a higher quality image can be displayed.
[0042]
Such directivity regulating members are described in detail in the aforementioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-215501.
[0043]
As the backlight unit 14 of the display device 10 of the present invention, in addition to the collimated light emitting means using such a collimating plate that uses the microlens 30a and a light source that makes light incident on each microlens 30a, A projection type optical system using a polarization conversion optical system, which is used in various projectors such as an OHP and a liquid crystal projector, is also suitable.
[0044]
FIG. 3 shows a conceptual diagram of an example thereof.
The backlight unit 14 c includes a light source 40, a heat ray absorption filter 42, an optical integrator 44, a polarization conversion optical system 46, a projection lens 48, a folding mirror 50, and a Fresnel lens 52, and is emitted from the Fresnel lens 52. The collimated light is incident on the display panel 12.
[0045]
The light source 40 is not particularly limited, and various known light sources used in projectors can be used. However, an ultrahigh pressure mercury lamp is preferably used in terms of short arc length and high collimation utilization efficiency. Is done.
Further, a reflector 40a that reflects the light emitted from the light source 40 to a predetermined optical path is disposed behind the light source 40 (on the opposite side of the light traveling direction).
[0046]
The light emitted from the light source 40 and the light emitted from the light source 40 and reflected by the reflector 40 a are removed from the heat component (infrared rays) by the heat ray absorbing filter 42 and enter the light integrator 44.
The optical integrator 44 is formed, for example, by arranging two microlens arrays separated by a predetermined distance according to the refractive index of the microlens. (Display surface direction of the display panel 12) is made uniform.
[0047]
The light whose light quantity is made uniform by the optical integrator 44 enters the polarization conversion optical system 46, and the plane of polarization is unified.
The polarization conversion optical system 46 includes, for example, a beam splitter that separates an s-polarized component and a p-polarized component of light such as a PBS (Polarizing Beam Splitter) film and a prism-type beam splitter, and a p-polarized component separated by the beam splitter. It comprises a half-wave plate that rotates the polarization plane by 90 °.
Therefore, the light passing through the polarization conversion optical system 46 has the plane of polarization aligned with the s-polarized light component.
[0048]
The light that has passed through the polarization conversion optical system 46 is projected by a projection lens 48, the optical path is deflected by 90 ° by a folding mirror 50 for reducing the depth and reducing the size of the backlight unit 14, and collimated light by a Fresnel lens 52. And enters the display panel 12 (polarizing plate 22a).
[0049]
Here, as described above, the polarization plane of the collimated light emitted from the backlight unit 14c is unified by the polarization conversion optical system 46 (in the illustrated example, unified to s-polarized light).
Therefore, by matching this polarization direction with the passing direction of the polarizing plate 22a on the backlight incident side of the display panel 12, the light component previously discarded by the polarizing plate 22a can also be used as a backlight for image display. Can be used as That is, by using the backlight unit 14c, it is possible to greatly improve the light utilization efficiency and display an image with higher brightness, which is particularly advantageous for displaying a monochrome medical image, for example. .
[0050]
On the other hand, in the display device 10 of the present invention, various light diffusion plates can be used as long as the light diffusion plate 16 satisfies the above conditions. For example, it is disclosed in JP-A-5-333202. A light diffusing plate having a transparent electron conductive layer between the transparent support and the light diffusing layer; disclosed in JP-A-7-5306, a cationic fourth in the side chain between the transparent support and the light diffusing layer; Examples include a light diffusion plate having a layer of a cross-linked body of an ion conductive resin having a quaternary ammonium base.
[0051]
Here, the light diffusing plate 16 is in the form of a black screen that is a black mask (light absorption) except for the light emitting portion in terms of preventing reduction of contrast due to reflection and scattering of light on the observation screen. Is preferred.
As an example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-242309 by the present applicant having a light-transmitting support, a diffusion layer having a light-transmitting sphere, and a light absorbing material interposed between the support and the diffusion layer. The light diffusing plate disclosed in the above is preferably exemplified.
[0052]
FIG. 4 shows a conceptual diagram of an example thereof.
The light diffusing plate 16a shown in FIG. 4 has a light-transmitting support sheet 60 and a light-transmitting sphere (hereinafter referred to as a bead) 62 constituting a diffusing layer. It has a structure that is fixed by a material (layer) 64. In addition, a light non-reflective treatment layer 66 such as an AR (Anti Reflection) coat is formed on the observation surface (light emission surface) of the support sheet 60.
[0053]
As long as the support sheet 60 has sufficient light transmittance and sufficient mechanical strength in accordance with the application, various materials can be used, and various kinds of materials such as glass and polymethacrylic acid ester can be used. Made of resin material. Is preferably exemplified.
The beads 62 are (substantially) spheres that are light transmissive and invisible to the observer, and are made of (meth) acrylic resin or glass. The size of the beads 62 is preferably 3 μm to 40 μm, particularly preferably 5 μm to 20 μm in terms of weight average particle diameter.
[0054]
The photosensitive coloring material 64 is a positive type photosensitive coloring material (coloring material), and the exposed portion becomes non-colored by exposure, and then developed by heat or development processing, and the non-exposed portion develops color, and the black mask. It is a material that becomes a (light non-passing area) and the non-color-exposed exposed part becomes a light transmitting part (light passing area).
As an example, a thermoresponsive microcapsule encapsulating an electron-donating colorless dye disclosed in JP 2000-298205 A, a compound having an electron accepting portion and a polymerizable vinyl monomer portion in the same molecule, and light Examples thereof include a coloring material containing a polymerization initiator.
[0055]
In the light diffusing plate 16 a, a part of the bead 62 is in contact with the support sheet 60. The photosensitive coloring material 64 in the lower part of the bead 62 and in the vicinity thereof is previously exposed and made transparent by collimated light from the side of the bead 62. On the other hand, the non-passing area of the collimated light is developed by a subsequent development process. doing.
[0056]
Therefore, as shown by a one-dot chain line in FIG. 4, collimated light that is emitted from the backlight unit 14 and passes through the display panel 12 and carries an image is refracted (diffused) by the spherical beads 62, It passes through the contact portion (and the vicinity thereof) between the bead 62 and the support sheet 60 as a passage region and is sufficiently diffused. In addition, since the unexposed portion of the photosensitive coloring material (hereinafter referred to as the coloring material) 24 has light absorption by color development, the non-passing region other than the contact portion between the bead 20 and the support sheet 18 becomes a black mask. External light from the viewer side is not reflected or scattered by the light diffusing plate 16, and there is no reduction in contrast due to this.
Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a display device 10 (LCD) that can obtain good contrast and sharpness over a wide viewing angle.
[0057]
Although the liquid crystal display device of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Of course.
[0058]
【The invention's effect】
As described above in detail, the liquid crystal display device can display an image with good contrast and sharpness with a wide viewing angle. Therefore, it is optimal for a monitor that displays a monochrome image for medical use, such as a monitor of an FCR or an X-ray diagnostic apparatus.
[Brief description of the drawings]
1A is a conceptual diagram of an example of a liquid crystal display device of the present invention, and FIG. 1B is a conceptual diagram for explaining collimated light and diffused light in the liquid crystal display device of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are conceptual diagrams of an example of a backlight unit used in the liquid crystal display device of the present invention. FIGS. 2C and 2D are directivities used in the backlight unit. It is a conceptual diagram of a control member.
FIG. 3 is a conceptual diagram of another example of a backlight unit used in the liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 4 is a conceptual diagram of an example of a light diffusing plate used in the liquid crystal display device of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 (Liquid crystal) display device
12 (LCD) display panel
14 Backlight section
16 Light diffusion plate
18 (18a, 18b) glass substrate
20 Liquid crystal layer
22 (22a, 22b) Polarizing plate
24 Housing
26 Light source
28 Collimating plate
34 LED
36 Circuit board
38 Side wall surface
40 Light source
42 Heat Absorption Filter
44 Optical integrator
46 Polarization Conversion Optical System
48 Projection lens
50 Folding mirror
52 Fresnel lens
60 Support sheet
62 beads
64 Photosensitive coloring material
66 Light non-reflective treatment layer
