JPWO2013061964A1 - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2011年10月28日に、日本に出願された特願2011−237847号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
以下、本発明の第1実施形態について、図1〜図12Bを用いて説明する。
本実施形態では、表示体として透過型の液晶パネルを備えた液晶表示装置の例を挙げて説明する。
なお、以下の全ての図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
本実施形態の液晶表示装置1(表示装置)は、図1、図2に示すように、液晶表示素子6(表示素子)と、視野角拡大フィルム7と、から構成されている。液晶表示素子6は、バックライト2(光源)と、第1偏光板3と、液晶パネル4(光変調素子)と、第2偏光板5とを有する。観察者は、視野角拡大フィルム7が配置された図2における液晶表示装置1の上側から表示を見ることになる。よって、以下の説明では、視野角拡大フィルム7が配置された側を視認側と称し、バックライト2が配置された側を背面側と称する。
ここでは、アクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルを一例に挙げて説明するが、本実施形態に適用可能な液晶パネルはアクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルに限るものではない。本発明に適用可能な液晶パネルは、例えば半透過型(透過・反射兼用型)液晶パネルや反射型液晶パネルであっても良く、更には、各画素がスイッチング用薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor,以下、TFTと略記する)を備えていない単純マトリクス方式の液晶パネルであっても良い。
液晶パネル4は、図3に示すように、TFT基板9と、カラーフィルター基板10と、液晶層11と、を有している。TFT基板9は、スイッチング素子基板として機能する。カラーフィルター基板10は、TFT基板9に対向して配置される。液晶層11は、TFT基板9とカラーフィルター基板10との間に挟持される。液晶層11は、TFT基板9と、カラーフィルター基板10と、TFT基板9とカラーフィルター基板10とを所定の間隔をおいて貼り合わせる枠状のシール部材(図示せず)と、によって囲まれた空間内に封入されている。
TFT基板9とカラーフィルター基板10との間には、これら基板間の間隔を一定に保持するための球状のスペーサー12が配置されている。なお、表示モードについては、上記のVAモードに限らず、TN(Twisted Nematic)モード、STN(Super Twisted Nematic)モード、IPS(In−Plane Switching)モード等を用いることができる。
透明基板14としては、例えばガラス基板を用いることができる。透明基板14上には、例えばCGS(Continuous Grain Silicon:連続粒界シリコン)、LPS(Low−temperature Poly−Silicon:低温多結晶シリコン)、α−Si(Amorphous Silicon:非結晶シリコン)等の半導体材料からなる半導体層15が形成されている。
図4Aは、視野角拡大フィルム7の断面図である。
視野角拡大フィルム7は、図1および図4Aに示すように、光拡散部材70と、等方拡散層8と、から構成されている。光拡散部材70は、基材39と、基材39の一面(視認側と反対側の面)に形成された複数の光拡散部40と、基材39の一面に形成された遮光層41と、から構成されている。等方拡散層80は、基材39の他面(視認側の面)に形成されている。この視野角拡大フィルム7は、図2に示すように、光拡散部40が設けられた側を第2偏光板5に向け、基材39の側を視認側に向けて第2偏光板5上に配置されている。
例えば、光源として指向性バックライトを用いる場合、前記バックライトからは、ある範囲の指向性を持った光(所定の配光特性を有する光)が射出される。この場合、角度θ0は、図6に示すように、この指向性を持った光のうち液晶表示素子に対して垂直に入射する光の方向V1と液晶表示素子に対して広角に入射する光の方向V2とのなす角度(極角)となる。
図7に示すように、本実施形態のカラーフィルター31においては、3色の着色層の配列方向が方位角0°の方向と方位角180°の方向とに沿う方向となる。また、ストライプ状の各着色層の長手方向が方位角90°の方向と方位角270°の方向とに沿う方向となる。
この場合、距離P’と距離Pとは、下記の(5)式の関係を満たす必要がある。
以下、本発明の第2実施形態について、図13、図14を用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置1Aの基本構成は第1実施形態と同一であり、基材に光散乱体が含まれている点が第1実施形態と異なる。したがって、本実施形態では、液晶表示装置1Aの基本構成の説明は省略し、視野角拡大フィルム7Aについて説明する。
図13は、本実施形態の液晶表示装置1Aの断面図である。
図13において、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
これに対して、本実施形態の視野角拡大フィルム7Aでは、図13に示すように、基材に等方拡散層が配置された構成とはなっておらず、基材そのものが等方拡散層8として機能する。すなわち、基材80の内部に多数の光散乱体81が分散されている。
以下、本発明の第3実施形態について、図15を用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第1実施形態と同一であり、液晶表示素子6B(液晶パネル4B)にカラーフィルターが設けられていない点が第1実施形態と異なる。したがって、本実施形態では、液晶表示装置1Bの基本構成の説明は省略し、液晶パネル4Bについて説明する。
図14は、本実施形態の液晶表示装置1Bの断面図である。
図14において、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
以下、本発明の第4実施形態について、図16〜図18Bを用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置1Cの基本構成は第1実施形態と同一であり、視野角拡大フィルム7Cの光拡散部40Cの構成が第1実施形態と異なる。したがって、本実施形態では、液晶表示装置1Cの基本構成の説明は省略し、視野角拡大フィルム7Cについて説明する。
図16は本実施形態の液晶表示装置1Cの断面図である。
図17A、図17Bおよび図18A、図18Bは視野角拡大フィルム7Cの作用を説明するための図である。
また、図16、図17A、図17B、図18A、図18Bにおいて、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
例えば、視野角拡大フィルムと液晶表示体との間に他の光学フィルムや光学部品等が挿入されていても良い。あるいは、視野角拡大フィルムと液晶表示体とが離れた位置にあっても良い。また、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマディスプレイ等の場合には偏光板が不要であるため、視野角拡大フィルムと偏光板とが接触することはない。
その他、光拡散部や遮光層の配置や形状、視野角拡大フィルムの各部の寸法や材料、製造プロセスにおける製造条件等に関する具体的な構成は上記実施形態に限ることなく、適宜変更が可能である。
以下、本発明の第5実施形態について、図20、図21を用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置101の基本構成は第1実施形態と同一であり、視野角拡大フィルム107の光拡散部140及び遮光層141の構成が第1実施形態と異なる。したがって、本実施形態では、液晶表示装置101の基本構成の説明は省略し、視野角拡大フィルム107について説明する。
図20は、本実施形態の液晶表示装置101を示す斜視図である。図21は、本実施形態の液晶表示装置の断面図である。
図20、図21において、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
なお、中空部142には、空気に代えて、窒素等の不活性ガスが充填されていても良い。もしくは、中空部142の内部が真空状態であっても良い。
以下、本発明の第6実施形態について、図22を用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置101Aの基本構成は第5実施形態と同一であり、基材に光散乱体が含まれている点が第5実施形態と異なる。したがって、本実施形態では、液晶表示装置101Aの基本構成の説明は省略し、視野角拡大フィルム107Aについて説明する。
図22は、本実施形態の液晶表示装置101Aの断面図である。
図22において、第5実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
これに対して、本実施形態の視野角拡大フィルム107Aでは、図22に示すように、基材に等方拡散層が配置された構成とはなっておらず、基材そのものが等方拡散層8として機能する。すなわち、基材80の内部に多数の光散乱体81が分散されている。
以下、本発明の第7実施形態について、図23を用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置101Bの基本構成は第5実施形態と同一であり、視野角拡大フィルム107Bの遮光層141Bの構成が第5実施形態と異なる。したがって、本実施形態では、液晶表示装置101Bの基本構成の説明は省略し、視野角拡大フィルム107Bについて説明する。
図23は、本実施形態の液晶表示装置101Bを示す斜視図である。
また、図23において、第5実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
通常BL(2)は、通常BL(1)よりも高い指向性を有するように見える。しかしながら、極角60°近傍においては通常BL(1)よりも強い光(相対輝度0.3程度の光)が確認される。
指向性BL(2)は、極角40°以上の角度において相対輝度0.1以上の光がほとんど確認されない。
指向性BL(3)は、指向性BL(1)よりも高い指向性を有するようにも見える。しかしながら、配光分布を見ると図20中右側(極角のプラス側)にシフトしている。
一方、「サブピクセル」の欄では、画素ピッチPの1/3(P/3):100μm(1つのサブ画素の幅)を基準として、目視で混色による色滲みが許容できる場合を「○」、許容できない場合を「×」で示している。
通常BL(1)では、目視による表示のボヤケ、色滲みのいずれも許容できない結果となった。
通常BL(2)におけるボヤケ幅P’は200.0μmであった。通常BL(2)では、目視による表示のボヤケについては許容できる結果となった。
指向性BL(2)におけるボヤケ幅P’は170.2μmであった。指向性BL(2)でも、目視による表示のボヤケについては許容できる結果となった。
指向性BL(3)におけるボヤケ幅P’は160.3μmであった。指向性BL(3)でも、目視による表示のボヤケについては許容できる結果となった。
一方、指向性BL(1)において表示のボヤケが生じるときの出射角度θ0は14.13°となった。指向性BL(2)において表示のボヤケが生じるときの出射角度θ0は14.29°となった。指向性BL(3)において表示のボヤケが生じるときの出射角度θ0は13.47°となった。
一方、指向性BL(1)において光束割合が最も多い角度は14°であった。指向性BL(2)において光束割合が最も多い角度は16°であった。指向性BL(3)において光束割合が最も多い角度は13°であった。
また、各BLにおいて光束割合が最も多い角度の一覧を[表3]に示す。
このように、各BLを用いた場合に表示のボヤケが生じるときのバックライト2からの光の出射角度と、各BLにおいて光束割合が最も多い角度との間には、一定の関係があることが分かった。
Claims (18)
- 光源と、
前記光源からの光を用いて表示を行う表示素子と、
前記表示素子の視認側に設けられ、前記表示素子から入射される光の角度分布を入射前よりも広げた状態にして光を射出させる光拡散部材と、
前記光拡散部材の視認側に設けられ、前記光拡散部材から入射される光を等方的に拡散させる等方拡散層と、を含み、
前記表示素子が、表示画像を形成する複数の画素を有し、
前記光源からの光の出射角度のうち最も光束割合が多い角度をθ0、前記角度θ0で前記表示素子に入射した光が前記等方拡散層に到達するまでの平均の進行角度をθ1、画像形成面から前記光拡散部材と前記等方拡散層との間の界面までの距離をT、空気の屈折率をn0、前記画像形成面と前記等方拡散層との間の平均屈折率をn1、画素ピッチをP、前記画素の端部からの光のうち前記等方拡散層に対して垂直に到達した光の到達位置と前記等方拡散層に対して前記進行角度θ1で到達した光の到達位置との間の距離をP’としたとき、下記の(1)式、(2)式及び(3)式を満たす表示装置。
- 前記光拡散部材が、光透過性を有する基材と、前記基材の一面に形成された複数の光拡散部と、前記基材の一面において前記光拡散部の形成領域以外の領域に形成された遮光層と、を備え、
前記光拡散部が、前記基材側に光射出端面を有し、
前記光拡散部が、前記基材側と反対側に前記光射出端面の面積よりも大きい面積の光入射端面を有し、
前記光拡散部の前記光入射端面から前記光射出端面までの高さが前記遮光層の層厚よりも大きくなっており、
前記基材の一面とは反対側の面に前記等方拡散層が形成されている請求項1ないし3のいずれか一項に記載の表示装置。 - 前記光拡散部材が、前記等方拡散層の一面に形成された複数の光拡散部と、前記等方拡散層の一面において前記光拡散部の形成領域以外の領域に形成された遮光層と、を備え、
前記光拡散部が、前記等方拡散層側に光射出端面を有し、
前記光拡散部が、前記等方拡散層側と反対側に前記光射出端面の面積よりも大きい面積の光入射端面を有し、
前記光拡散部の前記光入射端面から前記光射出端面までの高さが前記遮光層の層厚よりも大きくなっている請求項1ないし3のいずれか一項に記載の表示装置。 - 前記複数の光拡散部が、前記基材の一面の法線方向から見て点在して配置され、
前記遮光層が、前記光拡散部の形成領域以外の領域に連続して形成されている請求項4に記載の表示装置。 - 前記複数の光拡散部が、前記基材の一面の法線方向から見て非周期的に配置されている請求項6に記載の表示装置。
- 前記複数の光拡散部が、前記基材の一面の法線方向から見て互いに等しい形状を有している請求項6または7に記載の表示装置。
- 前記複数の光拡散部が、前記基材の一面の法線方向から見て互いに異なる複数種類のサイズ、形状の少なくとも一を有している請求項6または7に記載の表示装置。
- 前記複数の光拡散部間の間隙に空気が存在している請求項4ないし9のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記光拡散部材が、光透過性を有する基材と、前記基材の一面に点在して形成された複数の遮光層と、前記基材の一面において前記遮光層の形成領域以外の領域に形成された光拡散部と、を備え、
前記光拡散部が、前記基材側に光射出端面を有し、
前記光拡散部が、前記基材側と反対側に前記光射出端面の面積よりも大きい面積の光入射端面を有し、
前記光拡散部の前記光入射端面から前記光射出端面までの高さが前記遮光層の層厚よりも大きくなっており、
前記基材の一面とは反対側の面に前記等方拡散層が形成されている請求項1ないし3のいずれか一項に記載の表示装置。 - 前記光拡散部材が、前記等方拡散層の一面に点在して形成された複数の遮光層と、前記等方拡散層の一面において前記遮光層の形成領域以外の領域に形成された光拡散部と、を備え、
前記光拡散部が、前記等方拡散層側に光射出端面を有し、
前記光拡散部が、前記等方拡散層側と反対側に前記光射出端面の面積よりも大きい面積の光入射端面を有し、
前記光拡散部の前記光入射端面から前記光射出端面までの高さが前記遮光層の層厚よりも大きくなっている請求項1ないし3のいずれか一項に記載の表示装置。 - 前記複数の遮光層が、前記基材の一面の法線方向から見て点在して配置され、
前記光拡散部が、前記遮光層の形成領域以外の領域に連続して形成されている請求項11に記載の表示装置。 - 前記複数の遮光層が、前記基材の一面の法線方向から見て非周期的に配置されている請求項13に記載の表示装置。
- 前記複数の遮光層が、前記基材の一面の法線方向から見て互いに等しい形状を有している請求項13または14に記載の表示装置。
- 前記複数の遮光層が、前記基材の一面の法線方向から見て互いに異なる複数種類のサイズ、形状の少なくとも一を有している請求項13または14に記載の表示装置。
- 前記光源が指向性を有する光を射出する請求項1ないし16のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記表示素子が液晶表示素子である請求項1ないし17のいずれか一項に記載の表示装置。
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