JP2004038009A

JP2004038009A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2004038009A
Application number: JP2002197409A
Authority: JP
Inventors: Akira Yamaguchi; 山口　晃
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2002-07-05
Filing date: 2002-07-05
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】視野角が広く、かつ、シャープネスが良好な、医療用のモノクロ画像表示に最適な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示パネルと、光拡散板と、バックライト光源とを有し、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、また、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、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により、前記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

【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。
ｘ^２／ａ^２＋ｙ^２／ａ^２＋ｚ^２／ｃ^２＝１　　　式［１］
ε＝（ｃ^２−ａ^２）^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

Claims

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。
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請求項１に記載の液晶表示装置。