JP4294992B2 - 反射型液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は反射型液晶表示装置に関するものであり、例えば、携帯端末等の低消費電力機器に用いられる反射型液晶表示装置における界面反射等に起因するコントラストの低減を表示品質を低下させることなく抑制するための構成に特徴のある反射型液晶表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示装置は、小型、軽量、低消費電力等の特長を有しているため、情報機器端末、テレビ、携帯情報機器端末、ビデオカメラ等の表示モニタとして広く用いられている。
【0003】
液晶材料は自発光素子ではないため、表示装置として用いるためには何らかの光源が必要となり、特に、携帯端末等の低消費電力機器に用いられる反射型液晶表示装置の場合には室内照明等が光源になったり或いはフロントライトを光源にしている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
ここで、図9を参照して、従来の反射型液晶表示装置を説明する。
図9参照
図9は従来の反射型液晶表示装置の概略的断面図であり、TFT基板81とCF(カラーフィルタ)基板83との間に液晶層82を挟んで構成される液晶パネル80と、フロントライト90から構成され、両者は僅かな間隙、即ち、空気層96を介して対向してフレーム85に固定・保持される。
【0005】
このフロントライト90は、光源91、光源91の光を導光板93の方へ反射・集光させるリフレクタ92、及び、導光板93からなり、この導光板93の表面、即ち、観察者側にはプリズム94が刻まれており、導光中の光の一部を液晶パネル80側へ向かって反射させる。
また、一般に、フロントライト90の裏面には反射防止膜95が設けられ、一方、液晶パネル80の表面側には偏光板84が設けられている。
【0006】
また、プリズム94のピッチは、液晶パネル80の画素ピッチに対してモアレがみえ難いように設定している。
例えば、モアレピッチが無限大になるように画素ピッチと同ピッチ、または、非常に細かいモアレになるようなプリズムピッチを設定している。
【0007】
また、一般に、液晶パネル80は、明るい表示を実現するために反射率を高くするような構造をとっており、特に、携帯電話やPDAなどの小型用途では視野角は狭くて良いので、非常に高い反射率設計を取る場合が多い。
【0008】
この様な反射型液晶表示装置においては、通常、偏光板としては円偏光板が用いられ、この円偏光板は位相差板と偏光板とからなるが、液晶パネルに位相差がない場合や、液晶パネルの手前で光が反射する場合、反射光は円偏光板に吸収されて出射しなくなる。
【0009】
これは円偏光板が、まず、入射光を偏光板により直線偏光にし、次いで、位相差板によって円偏光に変換し、次いで、界面で反射した円偏光が再び位相差板に入射して偏光方位か90°回転した直線偏光に変換され、この90°回転した直線偏光からなる反射光は偏光板に吸収されて出射しなくなるためである。
【0010】
この円偏光板の配置構造としては、下記の図10に示す3種類の構成が考えれられる。
図10(a)参照
図10(a)は、円偏光板を液晶パネル側に貼り合わせた場合の概念的構成図であり、液晶パネル80の表示面側に偏光板101と位相差板102とからなる円偏光板100が粘着剤103によって貼り合わされ、導光板93との間に空気層96が介在することになる。
【0011】
図10(b)参照
図10(b)は、円偏光板を導光板側に貼り合わせた場合の概念的構成図であり、導光板93の裏面側に偏光板101と位相差板102とからなる円偏光板100が粘着剤104によって貼り合わされ、液晶パネル80との間に空気層96が介在することになる。
【0012】
図10(c)参照
図10(c)は、円偏光板の両面を粘着した場合の概念的構成図であり、導光板93の裏面側に偏光板101と位相差板102とからなる円偏光板100は粘着剤103及び104によって液晶パネル80及び導光板93に貼り合わされ、この場合には空気層は介在しない構成となる。
【0013】
図11参照
図11は、空気層界面における反射光成分の説明図である。
上記の構成における空気層96の屈折率n2はn2=1、液晶パネル80、円偏光板100、導光板93、或いは、粘着剤103,104等の構成部材の屈折率n1,n3は1.4〜1.6程度であるため、構成部材と空気層96との界面が最も屈折率差が大きく、この界面で入射光105は大きく屈折する。
【0014】
大きく屈折すると界面反射が大きくなり、また臨界角以上に屈折すると全反射するためコントラストが低下することになる。
例えば、図10(a)に示す構成では、コントラストが5〜10程度しかなく、コントラストと低下に起因して色再現範囲も狭く、表示品質は非常に悪かった。
【0015】
従って、原理的には図10(c)の構成が好ましいが、熱膨張率の異なる導光板93と液晶パネル80とを貼合すると熱衝撃で剥離したり、剛体同士を貼合すると気泡が混入する課題があり、小型用途以外には適用が困難である。
【0016】
そこで、図10(b)の構成により、円偏光板100を導光板93側にすることにより空気層96の界面反射による界面反射光106を円偏光板100を構成する偏光板101に吸収させてコントラストを高くすることが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
【0017】
【特許文献1】
特開2001−108986号公報
【特許文献2】
特開平11−259007号公報
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の図10(b)の構成では、導光板93のプリズム94と液晶パネル80の画素とのモアレと、液晶パネル80の反射構造物と画素との干渉による干渉虹がより見えやすくなるという問題が発生した。
【0019】
この原因は、導光板93に円偏光板100を貼合したことにより、導光板93の中を導光する光の角度が狭くなってしまい、拡散成分光が減ったためと思われる。
逆に、拡散成分光が強ければ、モアレや干渉は平均化され弱くなっていく。
【0020】
したがって、本発明は、表示品位を低下させることなく、空気層に起因する界面反射によるコントラストの低下を抑制することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】
図1は、本発明の原理的構成図であり、この図1を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図1参照
上記の課題を解決するために、本発明は、反射型液晶表示装置において、反射型液晶パネル1と対向する側に偏光素子4を貼合または接着した導光板2と、導光板2の端面側に配置された光源3と、導光板2と所定の空隙を介して配置された反射型液晶パネル1からなるとともに、反射型液晶パネル1の導光板2に対向する側の表面に光拡散機能を付与したことを特徴とする。
【0022】
この様に、反射型液晶パネル1の導光板2に対向する側の表面に光拡散機能を付与することによって、反射型液晶パネル1へ入射してきた光が液晶パネル1内部の反射面と画素部との干渉により干渉虹を発生するものの、反射型液晶パネル1の表面には拡散材または凸凹形状があるため、干渉虹が拡散され、干渉虹が弱くなって観察者の目へ入ることになる。
なお、「貼合」とは、シート状の粘着層で貼り合わせることを意味し、「接着」とは、接着剤等のゲル状の粘着部材で接着することを意味する。
【0023】
この場合、光拡散機能を付与するために、反射型液晶パネル1の表面を粗面5にしても良いし、或いは、反射型液晶パネル1の表面に、例えば、光拡散材入り粘着層とトリアセチルセルロース(TAC)フィルムからなる光拡散機能を有するフィルムを貼付しても良い。
なお、この光拡散機能を有するフィルムの空気界面側に、反射防止処理を施すことが望ましい。
【0024】
或いは、偏光素子4と導光板2の間に光拡散機能を有する部材を介在させても良く、その場合には、偏光素子4を構成する複数の粘着層の内の少なくとも一層に、特に、導光板2側に近い側の粘着層に、最も好適には導光板2側と接触する粘着層に光拡散材を含ませるようにしても良い。
或いは、導光板2に貼合または接着された偏光素子4の最表面を粗面にしても良い。
【0025】
この場合、リフレクタ6で反射・集束された光源3からの光は導光板2に導かれるが、導光板2の表面側のプリズム面で反射した光が導光条件を外れて導光板2外へでて導光板2の裏面側のパネル面へ向かう光線Aが、導光板2の裏面で表面反射を起こし、その表面反射光A′が導光板2の表面を通過して光線Cとして観察者の目へ入ってくるが、導光板2の裏面側には拡散材または凸凹面があるため、そこでの表面反射光は拡散光Bとなる。
【0026】
プリズムピッチのパターンを持った光線A′が光線Bに変るとき、プリズムピッチのパターンは維持されるものの、光の配光分布が均一化する方向へ変換されるため、光線Cは光線Bと導光板2プリズムとのモアレを有する光線となるものの、そのモアレ強度は弱くなる。
【0027】
なお、この場合も、偏光素子4の空気界面側に反射防止処理を施すことが望ましい。
また、上述の光拡散機能は、導光板2側と反射型液晶パネル1側の両方に設けても良いものである。
【0028】
【発明の実施の形態】
ここで、図2を参照して、本発明の第1の実施の形態の反射型液晶表示装置を説明する。
図2参照
図2は、本発明の第1の実施の形態の反射型液晶表示装置の概略的断面図であり、ガラス基板上に反射電極を介して配向膜を設けたTFT基板11と、ガラス基板上に透明電極を介して配向膜を設けたCF基板13との間に液晶層12を挟んで構成される液晶パネル10と、フロントライト20から構成され、両者は、例えば、1mm以下の僅かな間隙を介して対向してフレーム15に固定・保持される。
【0029】
このフロントライト20は、ArやNeガス中に微量のHgを混入した冷陰極管からなる光源21、光源21の光を導光板(富士通化成製)23の方へ反射・集光させるリフレクタ22、及び、導光板23からなり、この導光板23の裏面、即ち、液晶パネル面側には偏光素子30が粘着剤によって貼り合わされている。
【0030】
また、導光板23の表面、即ち、観察者側にはプリズム24が刻まれており、導光中の光の一部を液晶パネル10側へ向かって反射させる。
この場合のプリズム24のピッチは、液晶パネル10の画素ピッチに対してモアレがみえ難いように設定している。
【0031】
また、液晶パネル10の表面サンドブラストで、例えば、凹凸の頂点と谷との間の高さが100μm以下の細かなキズが付けられて粗面14を構成している。 この場合のキズのつける程度は、干渉虹やモアレが許容できるレベルまでつければ良く、例えば、ヘイズ(曇価)HをH〜50〔%〕程度相当以下で良く、あまり付けすぎると、 輝度、コントラストが低下し、表示もボケてくる。
【0032】
なお、ヘイズ(曇価)Hとは、積分球式光線透過率測定装置を用いて、拡散透過率Td〔%〕と全光線透過率Tt〔%〕とを測定し、その比によって表す指標であり、
H〔%〕=(Td/Tt)×100
となり、小数点以下1桁まで表示する。
【0033】
本発明の第1の実施の形態においては、コントラストを高めるために偏光素子30を導光板23側に設けた場合に、液晶パネル10へ入射してきた光が液晶パネル10内部の反射面と画素部との干渉により干渉虹を発生するものの、液晶パネル10の表面に設けた粗面14により干渉虹が拡散され、観察者の目へ入る干渉虹を低減することができる。
【0034】
次に、図3を参照して、本発明の第2の実施の形態の反射型液晶表示装置を説明する。
図3参照
図3は、本発明の第2の実施の形態の反射型液晶表示装置の概略的断面図であり、基本的構成は上記の第1の実施の形態の反射型液晶表示装置と同様であるが、この第2の実施の形態においては、液晶パネル10の表面に粗面14の代わりにTACフィルム32と光拡散材入り粘着層33からなる光拡散フィルム31を設けたものである。
【0035】
この場合の光拡散材としては、例えば、TiOxを用いるものであり、光拡散材の量は、画像のボケ量とモアレ、干渉虹の低減効果のバランスをとって決めることができるが、H≦50〔%〕であれば良い。
【0036】
この場合も、液晶パネル10の表面に設けられた光拡散フィルム31によって、干渉虹が拡散され、観察者の目へ入る干渉虹を低減することができる。
【0037】
次に、図4を参照して、本発明の第3の実施の形態の反射型液晶表示装置を説明する。
図4参照
図4は、本発明の第3の実施の形態の反射型液晶表示装置の概略的断面図であり、基本的構成は上記の第1の実施の形態の反射型液晶表示装置と同様であるが、この第3の実施の形態においては、液晶パネル10の表面に粗面14は設けず、且つ、偏光素子30を光拡散材入り粘着層34によって導光板23に貼り合せたものである。
【0038】
この第3の実施の形態においては、プリズム24で液晶パネル側に向けられた光は導光板23の裏面側に設けた光拡散材入り粘着層34によって拡散され、光の配光分布が均一化する方向へ変換されるため、モアレ強度を弱くすることができる。
【0039】
次に、図5を参照して、本発明の第4の実施の形態の反射型液晶表示装置を説明する。
図5参照
図5は、本発明の第4の実施の形態の反射型液晶表示装置の概略的要部断面図であり、基本的構成は上記の第3の実施の形態と同様であるので、相違点である偏光素子の構成のみを説明する。
この場合の偏光素子40は、位相差フィルムが複数枚用いられる偏光板であって、λ/4板41、粘着層42、λ/2板43、粘着層44、TAC/PVA/TACフィルム45、及び、光拡散材入り粘着層46から構成され、光拡散材入り粘着層46によって導光板23に貼り合わされる。
【0040】
この第4の実施の形態においては、導光板23に最も近い粘着層に拡散材を入れた構成であり、導光板23から液晶パネル10側に向かって飛び出てくる光が導光板23と偏光素子40との間での屈折率差によって界面反射光を発生させ、この界面反射光がモアレの原因となるが、導光板23に近い側の粘着層に拡散材を入れることで、界面反射が最初に発生する場所で界面反射光を拡散させることができるため、モアレの強度を効果的に弱めることができる。
【0041】
次に、図6を参照して、本発明の第5の実施の形態の反射型液晶表示装置を説明する。
図6参照
図6は、本発明の第5の実施の形態の反射型液晶表示装置の概略的要部断面図であり、基本的構成は上記の第3の実施の形態と同様であるので、相違点である偏光素子の構成のみを説明する。
この場合の偏光素子50も、位相差フィルムが複数枚用いられる偏光板であって、表面を粗面化処理(AG処理:アンチグレア処理)したλ/4板51、粘着層52、λ/2板53、粘着層54、TAC/PVA/TACフィルム55、及び、粘着層56から構成され、粘着層56によって導光板23に貼り合わされる。
【0042】
この第5の実施の形態の構成は、導光板23に近い側での界面反射光が比較的弱く、偏光素子50の空気界面での界面反射光が大きい場合に好適となる。
【0043】
次に、図7を参照して、本発明の第6の実施の形態の反射型液晶表示装置を説明する。
図7参照
図7は、本発明の第6の実施の形態の反射型液晶表示装置の概略的断面図であり、基本的構成は上記の第3の実施の形態と同様であるが、この第6の実施の形態においては、上記の第2の実施の形態と同様に、液晶パネル10の表面にもTACフィルム32と光拡散材入り粘着層33からなる光拡散フィルム31を設けたものである。
【0044】
この第6の実施の形態においては、導光板23自身のモアレは偏光素子30側の光拡散材入り粘着層34の拡散作用によって、一方、干渉虹は液晶パネル10側の光拡散材入り粘着層33の拡散作用で各々効率良く対応することができる。
また、導光板23と液晶パネル10とのモアレも両者の拡散作用により低減させることができる。
なお、この時の導光板23側の光拡散材入り粘着層34の拡散度、即ち、ヘイズ(曇価)は、上述の単独の光拡散材入り粘着層34を用いる第3乃至第5の実施例における拡散度よりも低いもので良い。
【0045】
次に、図8を参照して、本発明の第7の実施の形態の反射型液晶表示装置を説明するが、ここでは、偏光素子及び光拡散フィルムの構成のみを説明する。
図8(a)参照
図8(a)は、偏光素子40の変形例の説明図であり、λ/4板41、粘着層42、λ/2板43、粘着層44、TAC/PVA/TACフィルム45、及び、光拡散材入り粘着層46から構成される偏光素子40の表面のλ/4板41の表面に反射防止膜47を設けたものである。
【0046】
この反射防止膜47によって、導光板23側の空気界面での表面反射をなくすことで、モアレの低減のほか、コントラストの向上を図ることができる。
即ち、例えば、導光板23から液晶パネル10へ向かって射出された光は液晶パネル10面で反射され、黒表示の場合は、この反射光は偏光素子40で吸収され、黒表示となる。
【0047】
ところが、偏光素子40の空気界面での表面反射光が存在すると、この表面反射光は液晶パネル10へ向かわず、観察者の方へ向かって飛んでいくが、この光は黒表示の光とプラスされて視認されるため、黒が浮いてみえることになるが、反射防止膜47を設けることによって界面反射が低減されるので、コントラストが向上する。
【0048】
図8(b)参照
図8(b)は、光拡散フィルム31の変形例の説明図であり、TACフィルム32及び光拡散材入り粘着層33から構成される光拡散フィルム31の表面に反射防止膜35を設けたものである。
【0049】
この場合も、反射防止膜35によって、液晶パネル10側の空気界面での表面反射をなくすことで、モアレの低減のほか、コントラストの向上を図ることができる。
【0050】
以上、本発明の各実施の形態を説明してきたが、本発明は各実施の形態に記載した構成に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、上記の第1の実施の形態の説明においては、液晶パネルの表面にサンドブラストによってキズを付けているが、キズのつけ方はサンドブラストに限らないものである。
【0051】
また、上記の各実施の形態においては偏光板と導光板の貼合或いは位相差板と液晶パネルの貼合を粘着層を用いて行っているが、粘着層に限られるものではなく、UV硬化性などの接着材で偏光板と導光板或いは位相差板と液晶パネルとを一体化しても良いものである。
【0052】
ここで、再び図1を参照して、本発明の詳細な特徴を説明する。
再び、図1参照
(付記1) 反射型液晶パネル1と対向する側に偏光素子4を貼合または接着した導光板2と、前記導光板2の端面側に配置された光源3と、前記導光板2と所定の空隙を介して配置された反射型液晶パネル1からなるとともに、前記反射型液晶パネル1の前記導光板2に対向する側の表面に光拡散機能を付与したことを特徴とする反射型液晶表示装置。
(付記2) 上記導光板2に対向する側の反射型液晶パネル1の表面が粗面5となっていることを特徴とする付記1記載の反射型液晶表示装置。
(付記3) 上記導光板2に対向する側の反射型液晶パネル1の表面に光拡散機能を有するフィルムが貼付されていることを特徴とする付記1記載の反射型液晶表示装置。
(付記4) 上記光拡散機能を有するフィルムが、光拡散材入り粘着層とトリアセチルセルロースフィルムからなることを特徴とする付記3記載の反射型液晶表示装置。
(付記5) 上記光拡散機能を有するフィルムの空気界面側に、反射防止処理が施されていることを特徴とする付記3または4に記載の反射型液晶表示装置。
(付記6) 反射型液晶パネル1と対向する側に偏光素子4を貼合または接着した導光板2と、前記導光板2の端面側に配置された光源3と、前記導光板2と所定の空隙を介して配置された反射型液晶パネル1からなり、前記偏光素子4と前記導光板2の間に光拡散機能を有する部材を介在させたことを特徴とする反射型液晶表示装置。
(付記7) 上記偏光素子4が、複数の粘着層を有し、且つ、前記複数の粘着層の内の少なくとも一層に光拡散材を含んでいることを特徴とする付記6記載の反射型液晶表示装置。
(付記8) 上記偏光素子4を構成する複数の粘着層のうち、上記導光板2側に近い側の粘着層に光拡散材が含まれていることを特徴とする付記7記載の反射型液晶表示装置。
(付記9) 上記偏光素子4を構成する複数の粘着層のうち、上記導光板2側と接触する粘着層に光拡散材が含まれていることを特徴とする付記8記載の反射型液晶表示装置。
(付記10) 上記導光板2に貼合または接着された偏光素子4の最表面が粗面であることを特徴とする付記6乃至9のいずれか1に記載の反射型液晶表示装置。
(付記11) 上記偏光素子4の空気界面側に反射防止処理が施されていることを付記6乃至9のいずれか1に記載の反射型液晶表示装置。
(付記12) 反射型液晶パネル1と対向する側に偏光素子4を貼合または接着した導光板2と、前記導光板2の端面側に配置された光源3と、前記導光板2と所定の空隙を介して配置された反射型液晶パネル1からなり、前記反射型液晶パネル1の前記導光板2に対向する側の表面に光拡散機能を付与するとともに、前記偏光素子4と前記導光板2の間に光拡散機能を有する部材を介在させたことを特徴とする反射型液晶表示装置。
【0053】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、モアレや干渉虹を低減できるため、フロントライトを用いた反射型液晶表示装置の表示品位向上が可能になり、特に、特に中大型向けの高表示品位の反射型液晶表示装置の実現に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の原理的構成の説明図である。
【図2】 本発明の第1の実施の形態の反射型液晶表示装置の概略的断面図である。
【図3】 本発明の第2の実施の形態の反射型液晶表示装置の概略的断面図である。
【図4】 本発明の第3の実施の形態の反射型液晶表示装置の概略的断面図である。
【図5】 本発明の第4の実施の形態の反射型液晶表示装置の概略的要部断面図である。
【図6】 本発明の第5の実施の形態の反射型液晶表示装置の概略的要部断面図である。
【図7】 本発明の第6の実施の形態の反射型液晶表示装置の概略的断面図である。
【図8】 本発明の第7の実施の形態の反射型液晶表示装置の説明図である。
【図9】 従来の反射型液晶表示装置の概略的断面図である。
【図10】 円偏光板の配置構造の説明図である。
【図11】 空気層界面における反射光成分の説明図である。
【符号の説明】
1 液晶パネル
2 導光板
3 光源
4 偏光素子
5 粗面
6 リフレクタ
10 液晶パネル
11 TFT基板
12 液晶層
13 CF基板
14 粗面
15 フレーム
20 フロントライト
21 光源
22 リフレクタ
23 導光板
24 プリズム
30 偏光素子
31 光拡散フィルム
32 TACフィルム
33 光拡散材入り粘着層
34 光拡散材入り粘着層
35 反射防止膜
40 偏光素子
41 λ/4板
42 粘着層
43 λ/2板
44 粘着層
45 TAC/PVA/TACフィルム
46 光拡散材入り粘着層
47 反射防止膜
50 偏光素子
51 粗面化処理したλ/4板
52 粘着層
53 λ/2板
54 粘着層
55 TAC/PVA/TACフィルム
56 光拡散材入り粘着層
80 液晶パネル
81 TFT基板
82 液晶層
83 CF基板
84 偏光板
85 フレーム
90 フロントライト
91 光源
92 リフレクタ
93 導光板
94 プリズム
95 反射防止膜
96 空気層
100 円偏光板
101 偏光板
102 位相差板
103 粘着剤
104 粘着剤
105 入射光
106 界面反射光
107 光
Claims (5)
- 反射型液晶パネルと対向する側に偏光素子を貼合または接着した導光板と、前記導光板の端面側に配置された光源と、前記導光板と所定の空隙を介して配置された反射型液晶パネルからなるとともに、前記反射型液晶パネルの前記導光板に対向する側の表面に光拡散機能を付与したことを特徴とする反射型液晶表示装置。
- 上記導光板に対向する側の反射型液晶パネルの表面が粗面となっていることを特徴とする請求項1記載の反射型液晶表示装置。
- 上記導光板に対向する側の反射型液晶パネルの表面に光拡散機能を有するフィルムが貼付されていることを特徴とする請求項1記載の反射型液晶表示装置。
- 反射型液晶パネルと対向する側に偏光素子を貼合または接着した導光板と、前記導光板の端面側に配置された光源と、前記導光板と所定の空隙を介して配置された反射型液晶パネルからなり、前記偏光素子と前記導光板の間に光拡散機能を有する部材を介在させたことを特徴とする反射型液晶表示装置。
- 反射型液晶パネルと対向する側に偏光素子を貼合または接着した導光板と、前記導光板の端面側に配置された光源と、前記導光板と所定の空隙を介して配置された反射型液晶パネルからなり、前記反射型液晶パネルの前記導光板に対向する側の表面に光拡散機能を付与するとともに、前記偏光素子と前記導光板の間に光拡散機能を有する部材を介在させたことを特徴とする反射型液晶表示装置。
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