JPH07239467A - 透過型液晶表示装置 - Google Patents
透過型液晶表示装置Info
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Abstract
ンズフィルム,ウェーブレンズフィルムによって無く
し、広視角で良好な画質を得る。 【構成】面光源1からの緩慢な指向特性Aをプリズムレ
ンズフィルム2によって指向性の鋭い指向特性Bを得
る。さらにプリズムレンズフィルム2の前面にルーバー
を設けることで斜めの斜線部bの光を全て抑えることが
でき、ほぼ平行光を液晶パネル11に入射できる。液晶
パネル11を透過した指向性のよい光はウェーブレンズ
フィルム9に入射し拡散される。ウェーブレンズフィル
ム9ではリターディションの違いがほぼ無い光が拡散さ
れるので視角依存性のない広視角な表示を得る。また多
層膜10によって外光の反射を防いでいるので画面が白
けることがなくコントラスト比の高い良好な画質を得る
ことができる。
Description
し、特に広範囲な視角を持つ透過型液晶表示装置に関す
る。
晶表示装置は、図7に示すように、アクティブマトリク
ス基板5と、透明共通電極,カラーフィルタが形成され
たカラーフィルター基板7の間にTN(ツイステッド・
ネマティック)液晶6を注入し、さらにこれらの両面に
偏光板4,8の偏光軸をお互いに90°傾けて形成した
ものであり、面光源1からの光を変調して表示させる方
式である。このTN型は、液晶の複屈折性により液晶パ
ネル11の法線方向からずれた視角では、リターディシ
ョンが異なり視角依存性が大きい。これに対して、液晶
パネル11には垂直方向の光のみを入射させリターディ
ションを一定にし、液晶パネル11からの透過光を拡散
させて視角を広げるという改善策が考えられている。本
発明はこれを効率良く行うものであり、以下にその先行
技術を7つ挙げて説明する。
明の先行技術1として図8に示す様に、光源101aの
光を球面鏡101bとレンズ101cにより液晶表示セ
ルへの照射光に平行性を付与しTN型液晶層106を透
過した光を散乱粒子を混入した透明体等で形成された光
拡散層109で拡散させる技術、先行技術2として図9
に示す様に、光源部101からの光をハニカム構造の内
部を黒化させて反射防止した光導波路103を用いて平
行化した光拡散機能を含む液晶表示セル111に入射さ
せる技術が開示されている。しかしながら、先行技術1
で球面鏡101bとレンズ101cを用いた場合、液晶
表示装置に厚みがでてしまう。また液晶パネルへの光入
射側では光照射のうち主要部分が液晶表示セルに対して
ほぼ垂直に入射するが斜めに入射する光が完全に抑えら
れた訳ではない。先行技術2では、光導波路103を内
部黒化して反射を防いでいるので斜め光を全くカットし
てしまい光量の低下が著しい。液晶表示セル111では
光拡散層を形成または光拡散機能をカラーフィルターと
一体化して画像のぼけ,色調のずれを改善しているが液
晶層からの出射光の損失,外光反射が生じてしまう。先
行技術3では図10(a),(b)に示す様に、カラー
フィルター120,121を用い2層として斜め方向の
光を抑制したり、先行技術4として図11に示す様に、
グレーフィルター114を用いて反射成分を小さくして
も同時に液晶表示セルからの出射光も低下させてしま
う。先行技術5として図12に示す様に、ブラックマト
リクス115を設けても表示画素の反射は避けられな
い。
発明の先行技術6として図13に示す様に、光源と液晶
表示パネルの板ガラス205の間にコリメータ部203
を設けることで液晶表示パネルに入射する光をほぼ平行
にし液晶表示パネルで変調された出射光を個々の画素に
対応したマイクロレンズ216で拡散させて広視角にす
る技術が開示されている。この方法ではコリメータ部2
03で拡散する際に外光反射が生じ、またマイクロレン
ズ216を画素ごとに形成する技術が要求される。
は、本発明の先行技術7として図14に示す様に、照明
装置,透過型液晶パネル311,レンチキュラーレンズ
309の順に形成した透過型液晶表示装置において、照
明装置をアパーチャ型蛍光管301a,シリンドリカル
レンズ301b,複数の半透過鏡317−1〜317−
4,全反射鏡318,箱体319によって構成し準平行
光とする技術が開示されている。これは各半透過鏡31
7−1〜317−4の反射率,透過率が異り、その制御
は蒸着膜厚の制御による方法、または全反射鏡を作成後
微小パターンをエッチング形成する方法により行われる
が、この方法では画面にすじが発生するおそれがある。
来のノーマリーホワイト型透過型液晶表示装置では視角
が狭く、液晶パネルの法線方向からずれるほどリターデ
ィションの違いにより階調性がくずれてしまい、コント
ラスト比の低下が生じ広視角な画像が得られない欠点が
ある。
置が厚くなり、ノートタイプのパーソナルコンピュータ
への適用は不向きである。また液晶パネルの法線方向か
らずれた斜め方向の光を抑える機能はなく、先行技術3
の様にカラーフィルターを用い2層として斜め方向の光
を抑制してもカラーフィルターを2層としているので光
量低下の問題があり、ストライプ型では効果がない。先
行技術2では光導波路を用いて斜め方向の光を完全にカ
ットした場合、光の量が著しく低下するという問題があ
る。先行技術4,5では液晶パネルからの光拡散側で出
射光の損失,外光反射の両方を良好にできないという問
題がある。
部で斜め方向の光量の低下,マイクロレンズを画素ごと
に形成する困難さが問題となる。
過率の違う半透過膜を箱体に形成する際に画面にすじが
生じない様にすることが困難であり、また機械的強度上
の問題もある。
低下がなく階調特性にすぐれ、広視角な画像が得られる
透過型液晶表示装置を提供することにある。
N液晶パネルと、このTN液晶パネルの背部に面光源と
を有する透過型液晶表示装置において、前記面光源と前
記TN液晶パネルとの間にプリズムレンズフィルムと前
記TN液晶パネルの前面に平滑な面に多層膜をコーティ
ングしたウェーブレンズとが配置されている。
て、TNパネルの前面に平滑な面に多層膜をコーティン
グしたウェーブレンズフィルムを2枚設け、それぞれの
前記ウェーブレンズフィルムの稜線方向を90°傾けて
配置されている。
て、面光源とTN液晶パネルとの間にプリズムレンズフ
ィルムを2枚設け、それぞれの前記プリズムレンズフィ
ルムの稜線方向を90°傾けて配置されている。
発明または第3の発明において、TN液晶パネルとウェ
ーブレンズフィルムの相対向するそれぞれの表面に多層
膜がコーチングされている。
発明,第3の発明または第4の発明において、プリズム
レンズフィルムとTN液晶パネルとの間にルーバーを設
け、平行に組み込まれた方向が視角依存性のある方向と
垂直に配置されている。
て説明する。
例の要部断面図及びその指向特性を示す特性図である。
本発明の第1の実施例は、図1(a)に示すように、光
の進行方向に向って順次配列された面光源1,プリズム
レンズフィルム2,液晶パネル11,ウェーブレンズフ
ィルム9によって構成される。プリズムレンズフィルム
2は、ポリカーボネイト,アクリル等のプラスチック製
で片側の面にそれぞれが平行なプリズムを形成し反対側
の面を平滑仕上げしたレンズアレイフィルムによって構
成され、その作用効果は拡散光をプリズムレンズフィル
ム2の垂直方向に集光する。プリズムの頂角は集光作用
に優れた90°、プリズムのピッチは30〜360μm
である。ウェーブレンズフィルム9はポリカーボネイ
ト,アクリル等のプラスチック製で片側にウェーブ2次
曲面をそれぞれが平行になる様に形成し反対側は平滑仕
上げされその平滑な面に多層膜10をコーティングした
レンズアレイフィルムによって構成され、その作用効果
は集光光をウェーブ面で屈折させて拡散するとともに多
層膜10によって外光の反射を防止する。ウェーブの
幅:ピッチは0.04:1〜1.5:1で、ピッチは3
0〜360μmである。液晶パネル11は信号電極,走
査電極,TFT及び画素が形成されたアクティブマトリ
クス基板5と、透明共通電極,カラーフィルターが形成
されたカラーフィルター基板7との間にTN液晶6を注
入し、さらにそれぞれの表面に偏光軸を90°傾けて配
置された偏光板4,8によって構成されている。
明する。図1(b)に示す様に、面光源1からの出射光
は、上下視角に対する輝度分布で示すとAの曲線の様な
指向性の無い緩慢な指向特性を示す。この出射光が液晶
パネル11を透過すると視角によってリターディション
の違いが生じ視角が狭くなってしまう。そこで面光源1
の前面にプリズムレンズフィルム2を設けるとプリズム
面の屈折効果により斜めの光が液晶パネル11の法線方
向に屈折されBの様な鋭い指向特性を持つ光となる。液
晶パネル11を通過した指向性の鋭い光はウェーブレン
ズフィルム9に入射しウェーブ面で屈折して拡散され
る。このときリターディションの違いの無い光が増えて
拡散されるので視角依存性が抑えられた広視角な表示が
得られる。また多層膜10によって外光の反射を防いで
いるので画面が白けることがなくコントラスト比の高い
良好な画質を得ることができる。
晶パネルの視角依存性はラビング方向にもよるが左右方
向はそれほど無く上下方向が激しい。よって図2に示す
様に、プリズムレンズフィルム2,ウェーブレンズフィ
ルム9の稜線方向は視角依存性のある上下方向と垂直に
設定することで上下の視角依存性を無くすことができ
る。
である。本発明の第2の実施例は、図3に示す様に、図
1(a),図2に示す第1の実施例の拡散側のウェーブ
レンズフィルム9の設定を変えた例である。多層膜10
をコーティングしたウェーブレンズフィルム9の代りに
多層膜10a,10bをコーティングしたウェーブレン
ズフィルム9a,9bの2枚をそれぞれの稜線方向を互
いに90°傾けて配置し、さらにそれぞれの稜線の方向
を視角依存性のある上下方向に対して45°傾けて設定
してあるので、より緩慢な拡散により視角を広げること
ができる。
である。本発明の第3の実施例は、図4に示すように、
図3に示す第2の実施例の集光側のプリズムフィルム2
の設定を変えた例である。プリズムレンズフィルム2に
代えてプリズムレンズフィルム2a,2bの2枚をそれ
ぞれ稜線方向を互いに90°傾けて配置し、さらに稜線
方向を視角依存性のある上下方向に対して45°傾けて
設定しているので、集光性が増しよりリターディション
の違いが小さくなる。
である。本発明の第4の実施例は図5に示す様に、図1
(a),図2に示す第1の実施例の外光反射をさらに抑
えた例である。第1の実施例ではウェーブレンズフィル
ム9のウェーブ面には何の処理も施されていないので空
気との屈折率の違いにより入射してきた外光がウェーブ
面で反射して多層膜10を透過して外に漏れてしまう。
この欠点を補うためにウェーブレンズフィルム9のウェ
ーブ面と相対向する液晶パネル11の偏光板8の表面に
それぞれ多層膜13と多層膜12のコーティングを施し
た例である。多層膜12,13のコーティングを施すこ
とによりウェーブ面の反射と偏光板8と空気の界面の反
射を抑えることができる。この多層膜12,13のコー
ティングは前述の第2の実施例,第3の実施例に適用す
ることにより同様の効果が得られる。
例の要部断面図及びその斜視図である。本発明の第5の
実施例は、図6(a),(b)に示す様に、図1(a)
に示す第1の実施例の液晶パネル11の背部にルーバー
3を配置した構成としたものである。ルーバー3の構造
は薄い板状のプラスチック製で不透明な黒色の微小なル
ーバーを平行に組み込んだものである。作用効果はルー
バーが平行に組み込まれた方向と垂直方向の光を遮断す
る。第1の実施例の場合、図1(a)に示すプリズムレ
ンズフィルム2を通った光は図1(b)Bの様な指向性
の鋭い指向特性になるがプリズムレンズフィルム2のプ
リズム面に臨界角以上の光が入射すると全反射して斜め
方向に大きくそれてしまう。斜線部bで示した光が全反
射してしまう光である。これは光線軌跡の計算で確認で
きる。本実施例ではプリズムレンズフィルム2の前面に
ルーバー3を配置することにより液晶パネル11に入射
する斜線部bの全反射光を全て抑え完全にカットするこ
とができる。この時、ルーバー3の平行に組み込まれた
方向を視角依存性のある上下方向と垂直に設定する。こ
れによりリターディションの違いがほぼ無い光が液晶パ
ネル11に入射しウェーブレンズフィルム9で拡散され
るので、第1の実施例よりもさらに視角依存性のない広
視角な表示を得ることができる。
例においても第5の実施例と同様液晶パネル11の背部
にルーバー3を配置することにより、より視角依存性の
ない広視角な表示を得ることができる。
表示装置は、面光源と液晶パネルの間にプリズムレンズ
フィルムを設けて斜め方向の光を液晶パネルの法線方向
に集光させ、さらにルーバーを用いてほぼ平行光にする
ことで、光量の著しい低下を抑え斜め方向の光を完全に
カットできる。液晶パネルを透過した出射光は、多層膜
をコーティングしたウェーブレンズフィルムを透過させ
ることで損失を抑えて拡散でき、また外光反射を抑える
ことができる。これらの結果、透過型液晶表示装置は薄
型で、リターディションの違いで生じていた下方向10
°からの階調逆転が下方向に全く無くなり、コントラス
ト比10以上の視角が従来上20°,下50°であった
ものが上下±70°以上となり、視角依存性の無い広視
角な画像を得ることができる。
断面図及びその指向特性を示す特性図である。
断面図及びその斜視図である。
である。
る。
る。
示す断面図及びA部の部分拡大断面図である。
る。
である。
である。
る。
Claims (5)
- 【請求項1】 TN液晶パネルと、このTN液晶パネル
の背部に面光源とを有する透過型液晶表示装置におい
て、前記面光源と前記TN液晶パネルとの間にプリズム
レンズフィルムと、前記TN液晶パネルの前面に平滑な
面に多層膜をコーティングしたウェーブレンズフィルム
とを配置したことを特徴とする透過型液晶表示装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の透過型液晶表示装置にお
いて、TN液晶パネルの前面に平滑な面に多層膜をコー
ティングしたウェーブレンズフィルムを2枚設け、それ
ぞれの前記ウェーブレンズフィルムの稜線方向を90°
傾けて配置したことを特徴とする透過型液晶パネル。 - 【請求項3】 請求項2記載の透過型液晶表示装置にお
いて、面光源とTN液晶パネルとの間にプリズムレンズ
フィルムを2枚設け、それぞれの前記プリズムフィルム
の稜線方向を90°傾けて配置したことを特徴とする透
過型液晶表示装置。 - 【請求項4】 請求項1,2または3記載の透過型液晶
表示装置において、TN液晶パネルとウェーブレンズフ
ィルムの相対向するそれぞれの表面に多層膜をコーティ
ングしたことを特徴とする透過型液晶表示装置。 - 【請求項5】 請求項1,2,3または4記載の透過型
液晶表示装置において、プリズムレンズフィルムとTN
液晶パネルとの間にルーバーを設け、平行に組み込まれ
た方向が視角依存性のある方向と垂直に配置したことを
特徴とする透過型液晶表示装置。
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