JPH0854622A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents
液晶表示装置及びその製造方法Info
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Abstract
射を抑制し表示コントラストを改善する。 【構成】 液晶表示装置は液晶パネル1と指向性バック
ライト2と光拡散手段とからなる。液晶パネル1は偏光
板4が配された前面とその反対側の後面とを有する透過
型である。バックライト2は後面側に配置され平行に近
い照明光を液晶パネル1に入射する。光拡散手段は前面
側に配置され液晶パネル1を透過した照明光を拡散出射
する。この光拡散手段は光拡散層9と透明な充填材10
とから構成されている。光拡散層9は液晶パネル1の前
面と偏光板4との間に敷き詰められた透明な微細粒子9
aからなる。充填材10は微細粒子9aの隙間を埋め
る。微細粒子9aは液晶パネル1の前面を構成するガラ
ス基板3とは異なる屈折率を有する一方、充填材10は
ガラス基板3に近い屈折率を有している。
Description
明構造に関する。詳しくは、透過型液晶パネルの後面側
に配置した指向性バックライトと前面側に配置した光拡
散部材の組み合わせからなる照明構造に関する。さらに
詳しくは、光拡散部材の外光反射防止構造に関する。
電力に特徴があり、電卓、時計は勿論、車載用パネル、
計測表示からOA機器、テレビ等へと実用化され普及し
つつある。液晶表示装置は非発光性である為暗所での使
用に不便である。見易さの向上及び暗所での使用を可能
にする目的で表示面を均一に背面照明するバックライト
が開発されており、例えば「鶴原、日経ニューマテリア
ル(1987)21」に記載されている。液晶表示装置
の見易さは周囲光(外光)の明るさによって変わり、反
射型では見易さが外光に大きく左右されるが、バックラ
イト式の透過型では背面照明される事によって外光が低
レベルの場合でも視認性が低下しない。特に外光が昼間
の太陽光の明るさから夜間まで変わる車載用パネル等の
屋外用液晶表示装置では、見易さを一定に保つ為にバッ
クライト付きの透過型である事が必須である。
装置は低消費電力である事に大きな利点がある。しかし
ながら背面照明用のバックライトに多大の消費電力が費
やされる場合にはその利点が減殺される。従って、照明
効率の良いバックライトが望まれており、平行光に近い
出射光分布を有する指向性に優れたバックライトが利用
される場合もある。一方液晶表示装置には液晶分子配列
に関連して種々の動作モードがある。広く利用されてい
るツイストネマティックモード(TN)、スーパーツイ
ストネマティックモード(STN)あるいは複屈折モー
ド(ECB)等の場合透過率に視野角依存性がある。図
7にTNモードの視野角依存性を示す。表示面の法線に
対して45°傾いた方向に対する透過率を測定したグラ
フである。法線を中心として360°全方位の透過率変
化が示されている。図から明らかな様に三方向に対して
は良好な透過率が得られるものの残る一方向の透過率は
極端に悪くなっており顕著な視野角依存性がある。液晶
表示装置を指向性バックライトで照明すると入射光は略
直進する。従って表側から表示面を観察した場合、斜め
方向に出射される光量は比較的少ない。この為視野角依
存性のある液晶表示装置では斜めから観察した場合の明
度が低下し極端に視認性が悪化するという欠点がある。
側前面に光拡散板を配置した構造が提案されており、例
えば特開平6−95099号公報に開示されている。光
拡散板を設ける事により、後面側から略垂直入射した照
明光は液晶パネルを通過した後、拡散出射され斜め方向
にも十分な光量分布が得られる。従って視野角依存性の
ある液晶パネルに対しても実用的なレベルで斜め方向の
表示明度が得られ視認性が改善できる。
拡散する一方、ある程度外光も反射する為表示コントラ
ストが悪化するという課題があった。そこで、本発明は
外光反射を抑制可能な光拡散構造を提供する事を目的と
する。
達成する為に以下の手段を講じた。即ち、本発明にかか
る液晶表示装置は基本的な構成として、透過型の液晶パ
ネルと、指向性バックライトと、光拡散手段とを備えて
いる。液晶パネルは偏光板が配された前面とその反対側
の後面とを有する。指向性バックライトは後面側に配置
され平行に近い照明光を該液晶パネルに入射する。光拡
散手段は前面側に配置され該液晶パネルを透過した照明
光を拡散出射する。特徴事項として、前記光拡散手段は
光拡散層と充填材とから構成されている。光拡散層は該
液晶パネルの前面と該偏光板との間に敷き詰められた透
明な微細粒子からなる。該充填材は透明であり微細粒子
の隙間を埋める。かかる構成において、該微細粒子は液
晶パネルの前面を構成するガラス基板とは異なる屈折率
を有する一方、該充填材はガラス基板に近い屈折率を有
している。
製造できる。先ず、組立工程を行ない一対のガラス基板
を貼り合わせ両者の間隙に液晶を封入して液晶パネルを
組み立てる。次に、塗布工程を行ない該液晶パネルの片
方のガラス基板表面に透明な充填材を塗布し接合層を設
ける。続いて散布工程を行ない、予め粘着膜が形成され
た偏光板に微細粒子を散布して一層に敷き詰め光拡散層
を設ける。最後に圧着工程を行ない、該光拡散層と該接
合層とを重ね合わせ圧着して両者を一体化し微細粒子の
隙間を該充填材で埋める。好ましくは、前記塗布工程で
は紫外線硬化型の充填材を塗布し、前記圧着工程では該
偏光板と液晶パネルを圧接しながら紫外線を照射する。
る指向性バックライトを用いて透過型の液晶パネルを効
率的に照明している。又液晶パネルの前面側に光拡散手
段を配置している。これにより略垂直入射した照明光は
液晶パネルを透過した後拡散出射され斜め方向にも十分
な光量分布が得られる。従って視野角依存性のある液晶
パネルに対しても実用的なレベルで斜め方向の表示明度
が得られ視認性が改善できる。さらに、光拡散手段は前
面側のガラス基板と偏光板との間に微細粒子を敷き詰め
た拡散層で構成されており、且つ微細粒子の隙間を透明
な充填材で埋めている。微細粒子の屈折率はガラス基板
と異なる一方、充填材の屈折率はガラス基板と略等しく
設定されている。従って、微細粒子は十分な照明光の拡
散機能を奏すると共に、その隙間に埋められた充填材は
外光反射を抑制できる。特に、偏光板の裏面やガラス基
板の表面での外光反射を抑制でき、表示コントラストを
大幅に改善する事が可能になる。
詳細に説明する。図1は本発明にかかる液晶表示装置の
基本的な構成を示す模式的な断面図及び機能ブロック図
である。(A)に示す様に、本液晶表示装置は透過型の
液晶パネル1と指向性バックライト2と光拡散手段とか
ら構成されている。液晶パネル1は一対のガラス基板
3,3aを互いに貼着した構成を有し、両者の間隙に液
晶が封入されている。ガラス基板3の前面側には偏光板
4が配置されている。ガラス基板3aの後面側にも別の
偏光板5が配置している。このガラス基板3,3aは例
えば1.53程度の屈折率を有している。指向性バック
ライト2は液晶パネル1の後面側に配置され平行に近い
照明光を液晶パネル1に入射する。本例では、バックラ
イト2は光源6と二層に重ねたプリズムシート7,8と
からなる。光源6は平面型の蛍光管等からなり無指向性
の光を放射する。プリズムシート7,8は光源6から放
射した無指向性の光を反射屈折させ、略平行光に変換す
る。二層に重ねられたプリズムシート7,8は互いに直
交しており、二次元方向に光源光のコリメーションを行
ない、液晶パネル1に対して略垂直な照明光を全面的に
入射できる。このプリズムシート7,8は例えば3M社
製のBEF90を用いる事ができる。
ル1を透過した照明光を拡散出射する。この光拡散手段
は光拡散層9と充填材10とから構成されている。光拡
散層9は、液晶パネル1の前面と偏光板4との間に敷き
詰められた透明な微細粒子9aからなる。又充填材10
は透明であり微細粒子9aの隙間を埋めている。微細粒
子9aは液晶パネル1の前面を構成するガラス基板3と
は異なる屈折率を有する一方、充填材10はガラス基板
3に近い屈折率を有している。例えば、この微細粒子9
aは透明なマイクロビーズからなり、平均粒径が30μ
m程度で、屈折率は1.93である。これは、ガラス基
板3の屈折率1.53と大きく相違しており、優れた光
散乱性を備えている。なお、ガラス基板3の板厚は例え
ば1.1mm程度である。一方、透明な充填材10は例え
ば紫外線硬化型の樹脂からなり、スリーボンド社製の商
品名3042(変性アクリレート系)を用いる事ができ
る。その屈折率は1.55であり、略ガラス基板3の屈
折率と等しい。この様に、偏光板4とガラス基板3の間
に充填材10を満たす事により、少なくとも偏光板4の
裏面側における外光反射と、ガラス基板3の表面側にお
ける外光反射を効率良く抑制できる。
ック図である。前述した用に光源は偏平形状の蛍光管等
からなり略無指向性の光源光を放射する。二層プリズム
シートはこの光源光を略平行に近い照明光に転換して、
液晶パネルの後面側を照明する。従って、光源光の利用
効率を改善でき液晶パネルを明るく照らし出す。液晶パ
ネルを通過した照明光は光拡散手段により拡散され出射
する。従って、斜め方向から液晶パネル前面を観察した
場合でも比較的明るい表示面が認められる。加えて光拡
散手段は外光反射を抑制できる為、液晶パネルに写し出
された画像のコントラストが改善できる。
作用を示す模式図である。微細粒子9aはその屈折率が
1.4〜2.5の範囲にある時、その一端面が焦点とな
るマイクロレンズとして作用する。従って、この微細粒
子9aをガラス基板の上に敷き並べる事によって量産的
に低コストでマイクロレンズアレイを作成する事が可能
である。指向性バックライトから出射した照明光は液晶
パネルを通過した後、微細粒子9aにより集束し、その
端面から散乱した形で出射する。一方、外光については
その大部分が微細粒子9aを埋める充填材により反射が
抑制される。微細粒子9aの屈折率が大きい程拡散が強
く起り視野角が広がる。しかしながら、照明光には平行
成分に加え斜め成分も若干含まれており、微細粒子9a
の屈折率が高くなる程斜め成分も前方に向けて拡散す
る。従って、表示コントラストが悪くなる傾向になる。
この様に、微細粒子9aの屈折率は視野角とコントラス
トのバランスを保つ様に設定する事が好ましい。
示す模式的な断面図である。この液晶パネルは液晶セル
11とプラズマセル12と両者の間に介在する誘電体シ
ートからなる共通の中間板13とを積層したフラットパ
ネル構造を有する。液晶セル11は前面側のガスラ基板
14を用いて構成されており、その内側主面には透明導
電膜からなる複数本の信号電極15が互いに平行に形成
されている。ガラス基板14はスペーサ16を用いて所
定の間隙を介し中間板13に接着されている。間隙内に
は液晶17が充填されている。
板18を用いて構成されている。ガラス基板18の内側
主面上には信号電極15に直交する複数のプラズマ電極
19が形成されており、交互にアノード20及びカソー
ド21として対をなす。ガラス基板18の内表面には各
電極対を区画化する為にストライプ状の隔壁22が形成
されている。隔壁22の頂部は中間板13に当接してい
る。ガラス基板18はフリットシール23を用いて中間
板13に接合されている。両者の間には気密封止された
プラズマ室24が形成される。このプラズマ室24は隔
壁22によって分割されており個々に走査単位となる放
電領域を構成する。この気密なプラズマ室24の内部に
はイオン化可能なガスが封入されている。ガス種は例え
ばヘリウム、ネオン、アルゴンあるいはこれらの混合気
体から選ぶ事ができる。各走査単位を構成する分割され
たプラズマ室24と駆動単位を構成する信号電極15と
は互いに直交しておりその交差部にマトリクス状の画素
が規定される。
は、プラズマ放電が行なわれるプラズマ室24を線順次
で切り換え走査すると共に、この走査に同期して液晶セ
ル側の信号電極15に画像信号を印加する事により表示
駆動が行なわれる。プラズマ室24内にプラズマ放電が
発生すると内部は略一様にアノード電位になり1ライン
毎の画素選択が行なわれる。即ち、プラズマ室24はサ
ンプリングスイッチとして機能する。プラズマサンプリ
ングスイッチが導通した状態で各画素に画像信号が印加
されると、サンプリングホールドが行なわれ画素の点灯
もしくは消灯が制御できる。プラズマサンプリングスイ
ッチが非導通状態になった後にも画像信号はそのまま画
素内に保持される。
状の隔壁22を備えている。このパネルを指向性バック
ライトで後面側から照明すると直進する入射光は隔壁に
よって遮られる事なく液晶セル11を効率的に照射でき
る。無指向性のバックライトを用いた場合には斜め入射
成分が隔壁22の側部によって遮断され照明効率が悪化
する。但し、この場合であっても無指向性バックライト
とストライプ状隔壁22を有するプラズマセル12の積
層構造は等価的に指向性バックライトとなる。従って光
拡散手段と組み合わせる事により、液晶セル11の視野
角依存性を改善できる。
射抑制機能を説明する模式図である。(A)は微細粒子
9aの隙間が透明な充填材で満たされていない参考例を
表わしている。なお、微細粒子9aは偏光板4の裏面側
に設けられた粘着膜4aを介して密に敷き詰められてい
る。この参考例では、外光が偏光板4の表面、偏光板4
の裏面、液晶パネル1の前面によって各々反射される
為、反射率が10%程度に及ぶ。外光反射率が比較的高
くなる為表示コントラストが低下する。これに対し
(B)は微細粒子9aの隙間が透明な充填材10により
満たされた本発明の構造を表わしている。この場合に
は、透明充填材の効果により偏光板4の裏面における外
光反射と液晶パネル1の前面における外光反射が抑制で
きる為、反射率が2%程度まで低くなる。従って、十分
な表示コントラストが得られる。
効果を説明する。(A)は光拡散手段を用いない参考例
の視野角依存性を示すグラフであり、横軸に正面での相
対強度をとり、縦軸に±30°での相対強度をとってあ
る。この参考例では0〜50%の階調レベルで、−30
°方向では階調反転が起っている。逆に、+30°方向
では40〜100%の階調レベルで階調変化がフラット
になり、所謂「白つぶれ」が起きる。これに対し(B)
は本発明にかかる光拡散手段を用いた場合の視野角依存
性を表わしており、同じく横軸に正面での相対強度を表
わし、縦軸に±30°での相対強度を表わしている。こ
のグラフから明らかな様に、斜め方向から観察した場合
でも階調反転や白つぶれが起きていない。
晶表示装置の製造方法を説明する。先ず組立工程S1を
行ない、一対のガラス基板を貼り合わせ両者の間隙に液
晶を封入して液晶パネルを組み立てる。次に塗布工程S
2を行ない、液晶パネルの片方のガラス基板表面に透明
な充填材を塗布し接合層を設ける。又散布工程S3を行
ない、予め粘着膜が形成された偏光板に微細粒子を散布
して一層に敷き詰め光拡散層を設ける。最後に圧着工程
S4を行ない、光拡散層と接合層とを重ね合わせ圧着し
て両者を一体化し微細粒子の隙間を充填材で埋める。例
えば、塗布工程S2では、紫外線硬化型の充填材を塗布
する。例えば紫外線硬化型のアクリル樹脂を用いる事が
でき、その粘度は20cp程度に設定する事で十分微細粒
子の隙間を埋める事が可能になる。圧着工程S4では偏
光板と液晶パネルを圧接しながら紫外線を照射する。こ
れにより、充填材が硬化し偏光板と液晶パネルが互いに
接着する。
晶パネルの前面側ガラス基板と偏光板との間に微細粒子
を一層敷き詰めてあり、光拡散層を形成する。微細粒子
の隙間をガラス基板と略等しい屈折率の充填材で埋める
様にしている。かかる構成により光拡散層の視野角改善
効果を保ちながら、外光反射を低減し表示コントラスト
を改善する事が可能になる。
図及び機能を示すブロック図である。
る。
る。
である。
工程図である。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 偏光板が配された前面とその反対側の後
面とを有する透過型の液晶パネルと、後面側に配置され
平行に近い照明光を該液晶パネルに入射する指向性バッ
クライトと、前面側に配置され該液晶パネルを透過した
照明光を拡散出射する光拡散手段とからなる液晶表示装
置において、 前記光拡散手段は、該液晶パネルの前面と該偏光板との
間に敷き詰められた透明な微細粒子からなる光拡散層
と、該微細粒子の隙間を埋める透明な充填材とから構成
され、 該微細粒子は液晶パネルの前面を構成するガラス基板と
は異なる屈折率を有する一方、該充填材はガラス基板に
近い屈折率を有している事を特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項2】 一対のガラス基板を貼り合わせ両者の間
隙に液晶を封入して液晶パネルを組み立てる組立工程
と、 該液晶パネルの片方のガラス基板表面に透明な充填材を
塗布し接合層を設ける塗布工程と、 予め粘着膜が形成された偏光板に微細粒子を散布して一
層に敷き詰め光拡散層を設ける散布工程と、 該光拡散層と該接合層とを重ね合わせ圧着して両者を一
体化し微細粒子の隙間を該充填材で埋める圧着工程とを
行なう液晶表示装置の製造方法。 - 【請求項3】 前記塗布工程では、紫外線硬化型の充填
材を塗布し、前記圧着工程では該偏光板と液晶パネルを
圧接しながら紫外線を照射する事を特徴とする液晶表示
装置の製造方法。
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