KR200332340Y1

KR200332340Y1 - 액정 표시 장치 및 전자 기기

Info

Publication number: KR200332340Y1
Application number: KR20-2003-0023586U
Authority: KR
Inventors: 마에다츠요시
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2002-07-22
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2003-11-05
Also published as: KR100568833B1; JP2004054034A; US7106395B2; TWI228196B; CN1249500C; CN1475844A; CN2687708Y; TW200401918A; JP3873835B2; US20040061812A1; KR20040010272A

Abstract

본 고안은, 표시 휘도가 높고, 또한 밝은 옥외에서도 시인성이 우수한 표시가 얻어지는 액정 표시 장치, 및 이것을 구비한 전자 기기를 제공한다.

본 고안의 액정 표시 장치(10)는, 대향하여 배치된 상부 기판(17) 및 하부 기판(16)과, 상기 양 기판사이에 유지된 액정층(15)과, 상기 액정층(16)의 상하에 배치된 상부 편광판(20) 및 하부 편광판(24)을 갖는 액정 패널(11)과, 상기 액정 패널(11)의 배면측에 배치된 백라이트(조명 장치)(30)를 구비하고, 상기 백라이트(30)의 액정 패널(11)측에, 단면이 대략 삼각형인 복수의 돌출부(32a)가 배열 형성된 프리즘면(32b)을 갖는 프리즘 시트(32)가, 상기 프리즘면(32b)을 상기 액정 패널(11)과 반대 방향로 하여 배치하고, 상기 하부 편광판(24)의 외측에, 광 산란층(25)과 반사 편광판(26)이 순서대로 적층된 구성으로 되어 있다.

Description

액정 표시 장치 및 전자 기기{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND ELECTRONIC APPARATUS}

본 고안은, 액정 표시 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.

투과형 액정 표시 장치는, 액정 패널의 배면측에 백라이트를 구비한 구성인 것이 일반적으로 알려져 있고, 이러한 종류의 백라이트로서는, 투명한 도광판의 측단면에 냉음극관이나 발광 다이오드 등으로 이루어지는 광원과, 이 광원으로부터 입사된 광을 내부에서 전파하는 사이에 액정 패널측에 출사하는 구조를 갖는 도광판을 구비한 것이 일반적이다.

그리고, 이러한 종류의 액정 표시 장치의 표시 휘도를 높이기 위해서, 상기 백라이트의 액정 패널측의 도광판 상에, 단면이 삼각형인 홈이 다수 연속하여 형성된 프리즘 시트를 구비함으로써, 백라이트에 있어서의 광원의 이용 효율을 높이는 기술이, 일본 특허 공개 평 6-18879 호 공보나 일본 특허 공개 평 6-67004 호 공보 등에 개시되어 있다.

상술한 백라이트를 액정 표시 장치에 이용하면, 광원의 이용 효율을 높여, 고휘도의 조명광이 얻어지기 때문에, 액정 표시 장치의 표시 휘도를 높일 수 있다. 그러나, 투과형 액정 표시 장치에는 주간의 옥외 등의 밝은 장소에서 현저하게 시인성이 저하한다고 하는 문제가 있다. 즉, 투과형 액정 표시 장치의 표시 휘도에 대하여 외광의 휘도가 현저하게 크기 때문에, 결과적으로 액정 표시 장치의 표시 시인성이 저하된다.

특히, 옥외에서 사용하는 것을 전제로 하는 휴대용 전자 기기의 표시부에 투과형 액정 표시 장치를 적용하는 경우에는 큰 문제가 되었다.

본 고안은, 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 표시 휘도가 높고, 또한 밝은 옥외에서도 시인성이 우수한 표시가 얻어지는 액정 표시 장치를 제공하는 것을 하나의 목적으로 하고 있다.

또한 본 고안은, 상술한 액정 표시 장치를 표시부에 갖는 전자 기기를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 고안에 따른 액정 표시 장치는, 상기 과제를 해결하기 위해서, 대향하여 배치된 상부 기판 및 하부 기판과, 상기 양 기판사이에 유지된 액정층과, 상기 액정층의 상하에 배치된 상부 편광판 및 하부 편광판을 갖는 액정 패널과, 상기 액정 패널의 배면측에 배치된 조명 장치를 구비하고,

상기 조명 장치의 액정 패널측에, 단면이 대략 삼각형인 복수의 돌출부가 배열 형성된 프리즘면을 갖는 프리즘 시트가, 상기 프리즘면을 상기 액정 패널과 반대 방향으로 배치되고, 상기 하부 편광판의 외측에, 광 산란층과 반사 편광판이 순서대로 적층된 것을 특징으로 하고 있다.

상기 구성을 구비한 프리즘 시트를, 그 프리즘면이 액정 패널과 반대측을 향하도록 투과형의 액정 패널의 배면측(표시면과 반대측)에 배치함으로써, 액정 패널을 투과하여 프리즘 시트에 입사한 광의 일부가 프리즘면에서 반사되어 액정 패널로부터 출사되도록 할 수 있기 때문에, 반사형의 액정 패널과 같이 외광의 일부를 표시광으로서 이용할 수 있어, 밝은 옥외와 같은 강한 외광이 입사하는 환경에서도, 액정 표시 장치의 표시 휘도가 저하되는 일 없이, 우수한 시인성을 얻을 수 있다.

또한, 이 프리즘 시트에 의해 반사된 광은, 그 출사 방향이 액정 패널에 입사하는 외광의 입사각보다도 작게 되는 성분을 갖고 있다. 즉, 경사 방향으로부터 액정 표시 장치에 입사한 광의 반사광이, 입사광보다도 액정 패널의 정면 방향측으로 출사되기(소위 Off-axis 반사) 때문에, 액정 표시 장치의 표시광으로서 매우 적합한 것으로 된다.

또한, 본 고안의 액정 표시 장치에서는, 액정 패널의 하부 편광판의 외측에 산란층이 마련되어 있음으로써 액정 패널에 경사 방향으로부터 입사하여, 프리즘 시트이나 조명 장치의 반사판에서 정반사된 성분도, 액정 패널에 입사후에 산란층의 작용에 의해 그 일부를 표시광으로서 이용 가능한 패널 정면 방향의 광으로 되기 때문에, 상기 프리즘 시트의 Off-axis 반사만을 이용한 경우에 비해 외광 입사시의 휘도를 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 광 산란층이 마련되어 있음으로써 조명 장치의 도광판이나 프리즘 시트의 형상, 손상 등이 사용자에 대하여 시인되기 어렵게 되기 때문에, 액정 표시 장치의 표시 품질을 높일 수 있는 이점도 갖고 있다.

또한, 본 고안의 액정 표시 장치에서는, 상기 산란층 상에 반사 편광층이 적층되어 있음으로써, 조명 장치의 광을 이용한 투과 표시의 휘도를 높일 수 있고, 추가로, 외광 입사시에 있어서 프리즘 시트나 조명 장치의 반사판에서 반사된 외광의 표시에의 이용 효율도 높일 수 있다. 보다 상세하게는, 액정 패널의 배면측으로부터 입사하는 광 중의 하부 편광판을 투과하지 않는 성분을 반사함으로써 재이용하는 반사 편광판의 효과가, 상기 프리즘 시트나 조명 장치의 반사판에서 반사된 외광에도 유효하게 작용하여, 표시 시인성이 보다 더 향상되는 것을 달성할 수 있다.

이와 같이, 본 고안의 액정 표시 장치는, 밝은 옥외에 있어서 액정 표시 장치에 입사하는 외광을, 프리즘 시트의 Off-axis 반사와, 산란층에 의한 광 산란에의해 액정 패널 정면 방향으로 출사되는 표시광으로서 이용하고, 또한 그 반사광의 표시에의 이용 효율을 반사 편광판에 의해 높임으로써, 외광 입사시의 표시 휘도를 비약적으로 높여, 우수한 시인성을 얻을 수 있도록 한 것이다.

다음에, 본 고안에 따른 액정 표시 장치에 있어서는, 상기 프리즘 시트의 돌출부의 꼭지각이, 63도 이상 68도 이하로 되는 것이 바람직하다.

상기 프리즘 시트의 돌출부의 꼭지각을 상기 범위로 함으로써, 프리즘 시트의 Off-axis 반사에 의해 얻어지는 반사광의 출사 방향을, 액정 패널 정면 방향에 의해 접근시킬 수 있어, 실질적인 표시 휘도를 더 높이는 것이 가능하다.

다음에, 본 고안에 따른 액정 표시 장치에 있어서는, 상기 액정층이 TN 액정으로 구성되어 있고, 상기 액정 패널의 명시 방향이, 거의 6시 방향으로 되도록 배치되는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 의하면, 사용시에 액정 패널에 외광이 입사한 경우에 표시의 그림자가 발생하기 어려워, 보다 시인성이 우수한 액정 표시 장치로 할 수 있다. 명시 방향이란, 액정층을 구성하는 액정 분자 중, 액정층의 두께 방향으로 거의 중앙부에 위치하는 액정 분자의 상승 방향을 가리킨다.

다음에, 본 고안에 따른 액정 표시 장치에 있어서는, 상기 프리즘 시트의 돌출부의 연장 방향이, 사용시의 외광의 입사 방향에 대하여 거의 직교하는 방향으로 되는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 의하면, 외광이 액정 표시 장치의 표시면 경사 위쪽으로부터 입사하는 용도에 적합한 액정 표시 장치를 제공할 수 있다. 상기 프리즘 시트의Off-axis 반사는, 프리즘면의 돌출부 연장 방향과 직교하는 방향으로 입사한 광에 대하여 가장 효과가 높아지기 때문에, 상기한 바와 같이, 프리즘 시트를 배치함으로써, 표시면의 경사 위쪽으로부터 입사하는 광을 효율적으로 표시면의 정면 방향으로 반사시킬 수 있어, 사용시의 표시 휘도를 높일 수 있다.

다음에, 본 고안에 따른 액정 표시 장치에 있어서는, 상기 조명 장치가, 광원과 도광판을 구비하여 구성되어 있고, 상기 프리즘 시트의 돌출부의 폭 방향의 도광판 단면에 상기 광원이 배치되는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 의하면, 도광판의 상면(프리즘 시트측)으로부터 출사된 광을, 프리즘 시트의 작용에 의해 액정 패널 법선 방향의 광으로 변환할 때의 효율을 향상시킬 수 있어, 이로써 광원의 이용 효율을 실질적으로 높여, 표시 휘도가 높은 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

다음에, 본 고안에 따른 액정 표시 장치에 있어서는, 상기 하부 편광판의 투과축과, 상기 반사 편광판의 투과축이 거의 평행하게 배치되는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 의하면, 반사 편광판을 투과한 광이, 가장 효율적으로 하부 편광판을 투과하기 때문에, 액정 패널에 입사하는 조명 광량을 크게 할 수 있어, 액정 표시 장치의 표시 휘도를 높일 수 있다.

다음에, 본 고안에 따른 액정 표시 장치에 있어서는, 상기 하부 편광판의 투과축과, 상기 반사 편광판의 투과축이 이루는 각도가 -30도 이상 30도 이하로 되는 것이 바람직하다.

상기 하부 편광판의 투과축과, 반사 편광판의 투과축은, 서로 평행하게 배치되는 것이 가장 바람직하지만, 양자가 이루는 각도가 상기 범위내이면, 조명광의 이용 효율을 실용상의 허용 범위내로 할 수 있다.

다음에, 본 고안에 따른 액정 표시 장치에 있어서는, 상기 광산란층의 헤이즈값이, 60% 이상 85% 이하로 되는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 의하면, 상기 광 산란층을 투과하는 광량이 현저하게 손상되는 일 없이, 광 산란층에 경사 방향으로부터 입사된 광으로부터, 액정 패널 정면 방향의 광 성분을 취출할 수 있다. 이 광 산란층은, 액정 표시 장치에 경사 방향으로부터 입사한 광 중에서, 프리즘 시트나 조명 장치에서 정반사되어 액정 패널 배면측으로부터 입사되는 광을 산란시킴으로써 그 광의 일부를 액정 패널 정면 방향으로 출사되는 광으로 하여, 액정 표시 장치가 실질적인 휘도를 향상시키는 효과를 발휘한다.

다음에, 본 고안에 따른 전자 기기는, 앞서 기재한 본 고안의 액정 표시 장치를 구비한 것을 특징으로 하고 있다. 이러한 구성의 전자 기기는, 상기 본 고안의 액정 표시 장치를 구비하고 있기 때문에, 외광이 액정 패널에 입사되는 환경에 있어서도, 우수한 시인성을 얻을 수 있는 표시부를 갖는 전자 기기로 되어 있다.

도 1은, 본 고안에 따른 액정 표시 장치의 일실시예를 나타내는 단면 구성도,

도 2는, 도 1에 나타내는 프리즘 시트에 의한 Off-axis 반사를 설명하기 위한 설명도,

도 3은, 도 1에 나타내는 액정 표시 장치의 각 부분의 작용을 설명하기 위한 설명도,

도 4는, 본 고안에 따른 액정 표시 장치와, 외광의 입사 방향과의 위치 관계를 설명하기 위한 설명도,

도 5는, 관찰 방향과 투과율과의 관계를 나타내는 그래프,

도 6은, 본 고안의 실시예에 있어서의 반사광 강도의 측정 결과를 나타내는 그래프,

도 7(a)∼(c)는, 본 고안의 실시예의 액정 표시 장치를 표시부에 구비한 전자 기기의 예를 나타내는 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 액정 표시 장치 11 : 액정 패널

12 : 밀봉재 13 : 어레이 기판

14 : 대향 기판 15 : 액정층

15a : 액정 분자 16 : 하부 기판

17 : 상부 기판 20 : 상부 편광판

24 : 하부 편광판 25 : 광 산란층

26 : 반사 편광판 30 : 백라이트(조명 장치)

31 : 조명부 32 : 프리즘 시트

32a : 돌출부 33 : 도광판

35 : 광원

이하, 본 고안의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은, 본 고안에 따른 액정 표시 장치의 단면 구성도이다. 이 도면에 나타낸 액정 표시 장치(10)는, 투과형의 액정 패널(11)과, 백라이트(조명 장치)(30)를 구비하여 구성되어 있다.

액정 패널(10)은, 서로 대향하여 배치된 어레이 기판(13)과, 대향 기판(14)과의 사이에, TN 액정으로 이루어지는 액정층(15)을 사이에 유지하고, 또한 평면에서 보아 대략 프레임 형상의 밀봉재(12)에 의해 밀봉되어 구성된 액티브 매트릭스형의 액정 패널이다. 어레이 기판(13)은, 유리 등으로 이루어지는 투명한 하부 기판(16)을 구비하고 있고, 그 액정층(15)측에, 평면에서 보아 매트릭스 형상으로 복수의 화소(21)가 배열 형성되어 있고, 각 화소(21)는, 투명 도전 재료로 이루어지는 화소 전극(22)과, 이 화소 전극(22)에 접속되어 화소 전극(22)을 스위칭하기 위한 TFT(Thin Film Transistor) 소자(23)를 갖고 있다. 또한, 도시는 생략했지만, 상기 화소(21)상에는 배향막이 형성되어 있다.

하부 기판(16)의 외면측(액정층(15)과 반대측)에는, 하부 편광판(24)과, 광 산란층(25)과, 반사 편광판(26)이 어레이 기판(13)측으로부터 순서대로 적층되어 있다. 하부 편광판(24)과 반사 편광판(25)은, 양자의 투과축이 서로 거의 평행하도록 배치되어 있다. 광 산란층(25)은, 예컨대 광 확산성을 갖는 점착재에 의해 형성할 수 있고, 그 경우에는, 하부 편광판(24)과 반사 편광판(25)과의 접합재를 겸할 수 있다.

상기 광 산란층(25)의 헤이즈 값은, 60% 이상 85% 이하로 하는 것이 바람직하다. 헤이즈 값은, 투과광에 포함되는 산란광의 비율을 나타내는 값이며, 이 값이, 60% 미만인 경우, 산란이 약하고, 경사 방향으로부터 입사된 광을 액정 패널 정면에 취출하기 어려워진다. 또한 헤이즈 값이 85%를 넘으면, 액정 패널 정면의투과 표시 휘도가 극단적으로 저하한다.

대향 기판(14)은, 유리 등으로 이루어지는 투명한 상부 기판(17)을 구비하고 있고, 그 액정층(15)측에, 전면(全面) 형상으로 성막된 투명 도전 재료로 이루어지는 대향 전극(18)과, 이 대향 전극(18)을 덮도록 형성된 배향막(19)을 갖고 있다. 또한, 상부 기판(17)의 외면측에는, 상부 편광판(20)이 마련되어 있다.

백라이트(30)는, 조명부(31)와, 프리즘 시트(32)를 구비하여 구성되어 있고, 프리즘 시트(32)에는, 조명부(31)와 액정 패널(10)과의 사이에 배치되어 있다.

프리즘 시트(32)는, 아크릴 수지 등의 투명 수지 재료로 이루어지는 평판 형상의 부재이며, 그 일면측이 단면에서 보아 삼각형 형상으로 지면 수직 방향으로 연장하는 복수의 돌출부(32a)가 형성된 프리즘면(32b)으로 되고 있고, 상기 돌출부(32a)는, 서로 평행하게 연속하여 배열 형성되어 있다. 또한, 상기 복수의 돌출부(32a)의 꼭지각(α)은, 모든 돌출부(32)에서 공통으로 되어 있다. 또한, 본 실시예에서는 프리즘면(32b)의 형상으로서 단면이 삼각형인 꼭지부가 뾰족한 것을 예시하고 있지만, 돌출부(32a)의 꼭지부가 둥근형을 띠고 있는 형상도 문제없이 이용할 수 있다.

조명부(31)는, 평판 형상의 투명한 도광판(33)과, 이 도광판(33)의 1측 단면(도시에서는 좌측 단면)에 배치된 냉음극관이나 LED(Light Emitting Diode) 등의 발광 소자를 갖는 광원(35)과, 도광판(33)의 배면측(액정 패널(11)과 반대측)에 마련된 반사판(34)을 구비하여 구성되어 있다.

프리즘 시트(32)는, 그 돌출부(32a)의 연장 방향이, 도광판(33)의 광원(35)이 배치된 측단면과 평행하도록 배치되어 있다. 환언하면, 광원(35)으로부터 도광판(33)에 입사한 광의 주된 도광 방향(도시 좌우 방향)과 돌출부(32a)의 연장 방향이 교차하는 방향으로 배치되어 있다. 이러한 배치로 함으로써 프리즘 시트에 의한 조명광의 제어 효과를 높일 수 있다.

본 고안에 따른 백 라이트(30)에 있어서는, 프리즘 시트(32)의 프리즘면(32b)은, 발광부(31)측의 도광판(33)과 대향하는 방향으로 배치되어 있다. 이러한 배치에 의해 액정 표시 장치(10)에 입사하여 액정 패널(11)을 투과한 광을 프리즘 시트(32)의 내면측에서 반사시켜, 외광 입사시의 표시광으로서 이용할 수 있게 되어 있다. 이것은, 도 1에 나타낸 방향으로 배치된 프리즘 시트(32)에 의해 입사광을 Off-axis 반사시킬 수 있기 때문이다. 즉, 상기 프리즘 시트(32)에 의해 반사된 광에는, 정 반사광 외에, 정 반사 방향에서 어긋난 방향으로 출사되는 성분이 포함되어 있고, 본 실시예의 액정 표시 장치(10)에서는, 이 성분의 광이 정 반사광보다도 프리즘 시트(11)의 법선 방향측(액정 패널(11)의 정면 방향)에 어긋난 방향으로 출사되도록 함으로써, 조명부(31)의 광을 이용한 투과 표시와 거의 동일한 방향의 표시광으로서 외광의 반사광을 이용하도록 이루어져 있다.

도 2는, 상기 프리즘 시트(32)에 의한 Off-axis 반사의 모델을 나타내는 설명도이며, 도 1에 나타내는 프리즘 시트(32)의 부분 단면 구조가 도시되어 있다.

도 2에 있어서, 프리즘 시트(32)의 상면(32c) 측에 액정 패널이 배치되어 있고, 도시 하면측에 백라이트의 조명부가 배치되어 있다.

본 고안에 따른 프리즘 시트(32)에 있어서의 Off-axis 반사는, 도 2에 나타내는 바와 같은 경로에서 외광이 반사되는 것에 의한 것으로 생각된다. 즉, 액정 패널을 투과하여 프리즘 시트(32)의 상면(32c)에 입사각(θ1)으로 입사된 입사광(L1)은, 프리즘면(32)의 복수의 돌출부(32a) 중 인접하는 2개의 돌출부(42a, 42b)를 거쳐서 반사되어, 프리즘 시트 상면(32c)으로부터 출사광(L2)으로서 출사된다. 보다 상세하게는, 입사광(L1)은 우선, 프리즘 시트(32) 내부를 투과하여 돌출부(42a)의 도시 우측의 경사면부 내면에 입사하여 반사되고, 이어서, 이 경사면부와 대향하는 도시 좌측의 경사면부로 입사한다. 그리고, 이 경사면부로부터 프리즘 시트(32) 밖으로 출사되어, 돌출부(42a)와 인접하는 돌출부(42b)의 도시 우측(돌출부(42a) 측)의 경사면부로부터 프리즘 시트(32) 내에 입사한다. 이어서, 돌출부(42b)의 도시 좌측의 경사면부에서 반사되어 프리즘 시트 상면(32c)으로부터 출사각(θ2)의 출사광으로서 출사된다.

도 2에 나타내는 모델에 의한 Off-axis 반사에 있어서, 출사광(L2)의 출사각(θ2)은, 입사광(L1)의 입사각(θ1) 및 프리즘 시트(32)의 굴절율이 일정하면, 프리즘면의 돌출부(32a)의 꼭지각(α)에 의해 결정된다. 표 1는, 입사광(L1)의 입사각(θ1)을 30°(휴대용 전자 기기의 표시부에 있어서의 일반적인 외광의 입사각)로 하고, 프리즘 시트(32)의 굴절율을 1.45(즉, 프리즘 시트를 아크릴 수지로 구성했다.)로 한 경우의, 돌출부(32a)의 꼭지각과 출사광(L2)의 출사각(θ2)과의 관계를 계산에 의해 구한 결과를 나타내고 있다. 이 표에 도시하는 바와 같이, 돌출부(32a)의 꼭지각에 따라 Off-axis 반사된 광의 출사 방향은 다르고, 표 1에 나타내는 범위 내에서는, 꼭지각(α)을 크게 할 수록 출사각(θ2)은, 입사광(L1)의정 반사 방향(30°)으로부터의 어긋남이 커진다.

또한, 휴대용 전자 기기에 있어서 사용자와 바로 마주하는 방향으로 출사광(L2)을 출사하기 위해서는, 그 출사 방향을 거의 0°로부터 20°의 범위로 하는 것이 바람직하다. 따라서, 이 범위 내에 Off-axis 반사광을 출사하기 위해서는, 돌출부(32a)의 꼭지각(α)을 63°∼68°의 범위로 하면 좋다.

다음에, 상기 구성을 가진 본 실시예의 액정 표시 장치(10)에 있어서의 각 부분의 작용을, 도 3에 나타내는 액정 표시 장치(10)의 모식도를 참조하여 이하에 상세히 설명한다.

본 실시예의 액정 표시 장치(10)에 외광이 입사한 경우, 그 입사광은, 액정 패널(11)의 명(明) 표시의 도트를 투과하여 백 라이트(30)에 도달한다. 이 입사광은 백 라이트(30)에 의해 액정 패널(11)측으로 반사되지만, 그 반사광에는, 프리즘 시트(32)의 프리즘면(32b)에서 Off-axis 반사된 광과, 프리즘 시트(32)의 상면(32c)이나 반사판(34)으로 정 반사된 광을 포함하고 있다.

이하에서는, 본 고안의 액정 표시 장치를 휴대용 전자 기기의 표시부에 적용한 경우를 상정하고, 외광은 소정의 입사각(예컨대 30°)를 갖고 액정 패널(11)에 입사하여, 이 외광이 Off-axis 반사된 광은 액정 패널(11)의 법선 방향(즉 사용자에게 바로 마주하는 방향)으로 출사되는 것으로 하여 설명한다. 즉, 소정 방향으로 입사하는 외광에 대한 상기 Off-axis 반사에 의한 반사광의 출사 방향이, 사용자의 정면 방향으로 되도록 프리즘면의 돌출부(32a)의 꼭지각(α)이 조정되어 있는 것으로 한다.

우선, 프리즘 시트(32)를 투과하여 프리즘면(32b)에서 Off-axis 반사되는 광에 대하여 설명한다. 프리즘 시트(32)의 프리즘면(32b) 내면에서 발생한 이 광은, 프리즘 시트 상면(32c)으로부터 반사 편광판(26)으로 입사하여, 그 일부가 반사 편광판(26)을 투과되어 산란층(25)에 입사하고, 산란층(25) 및 하부 편광판(24)을 투과하여 액정층(15)에 입사하여, 표시광으로서 이용된다. 또한, 반사 편광판(25)에서 반사된 성분은, 백라이트(30)에 입사하여 재차 백라이트(30)의 프리즘 시트(32)나 반사판(34)에 의해 반사되어 액정 패널(11)에 입사되어 재이용된다. 이 재이용되는 광의 대부분은 반사 편광판(25)에 의해 다시 반사되지만, 이러한 반사를 반복하는 중에 편광 상태가 변화하기 때문에, 일부는 반사 편광판(25)을 투과하여, 표시광으로서 이용되기 때문에, 결과적으로 표시광의 광량을 증가시킬 수 있다.

다음에, 프리즘 시트 상면(32c)이나, 반사판(34)에서 정 반사된 광에 대하여 설명한다. 이들 정 반사광 중, 반사 편광판(26)을 투과한 성분이, 산란층(25), 하부 편광판(24)을 거쳐서 액정층(15)에 입사하여, 액정 패널(11)의 표시면으로부터 출사된다. 이 정 반사광은, 액정 패널(11)의 경사 방향으로부터 입사된 외광의 정반사광이기 때문에, 그 대부분은 표시에 기여하지 않는 광이다. 그래서, 본 실시예의 액정 표시 장치(10)에서는, 반사 편광판(26)과 하부 편광판(24)과의 사이에 광 산란층(25)을 마련함으로써 반사 편광판(26)을 투과한 광을 산란시켜, 그 일부를 액정 패널(11) 법선 방향의 광으로서 취출함으로써 표시 휘도를 향상시키도록 되어 있다. 외광의 반사광 중 가장 광량이 많아지는 것은 정 반사광이며, 그 일부에 있어서도 표시광으로서 이용할 수 있으면, 표시 휘도에 대한 효과는 크다.

또한, 이 정 반사광에 대해서도, 상기 Off-axis 반사된 광과 마찬가지로, 반사 편광판(26)에서 반사된 성분을 재이용하는 것이 가능하고, 정 반사광의 표시에의 기여도를 높여서, 보다 밝은 표시가 얻어지도록 되어 있다.

또한, 상기 어느 하나의 반사광에 대해서도, 액정층(15)에 입사하기 전에 광 산란층(25)을 통과하기 때문에, 프리즘 시트(32)나 도광판(33)의 형상이나 손상 등이 사용자에게 시인되기 어렵고, 그 결과, 표시 품질을 높일 수 있다.

이와 같이, 본 실시예의 액정 표시 장치(10)는, 밝은 옥외 등의 밝은 장소에서의 사용시에, 종래 투과형 액정 표시 장치의 시인성을 저하시키는 원인으로 되었던 액정 패널(11)에 입사하는 외광을 적극적으로 이용하여 표시를 행하는 구성으로 되어 있고, 또한 반사광을 표시광으로서 이용하기 위한 적절한 구성이 구비되어 있음으로써, 표시 휘도가 높고, 밝은 장소에서도 우수한 시인성이 얻어지는 액정 표시 장치로 이루어져 있다.

또한, 백라이트(30)의 조명광을 이용한 투과 표시에 있어서는, 도광판(33)으로부터 출사된 광이, 프리즘 시트(32)를 거쳐서 반사 편광판(26)에 입사하고, 이반사 편광판(32)을 투과한 광이 광 산란층(25), 하부 편광판(24)을 순차적으로 투과하여 액정층(15)에 입사하여, 표시광으로서 이용된다. 한편, 반사 편광판(25)에서 반사된 광은, 상기 외광의 반사광의 경우와 마찬가지로, 백라이트(30)로 반사되어 도광판(33) 배면의 반사판(34)과 반사 편광판(26)과의 사이에서 반사를 반복하고, 이 반사 사이에 발생하는 편광 상태의 변화에 의해 그 일부가 반사 편광판(26)을 투과하는 것으로 재이용되도록 되어 있다. 또한, 광 산란층(25)의 작용에 의한 백라이트(30)의 형상의 은폐 효과도 얻을 수 있기 때문에, 고품질의 표시가 가능하다. 따라서, 본 실시예의 액정 표시 장치(10)는, 백라이트(30)의 조명광을 이용한 표시에 있어서도 고휘도로 고품질의 표시가 가능해진다.

다음에, 본 실시예의 액정 표시 장치(10)에서는, 상기 외광의 반사광을 표시광으로서 이용하고 또한, 사용시의 액정 패널(11)의 명시 방향 및, 프리즘 시트(32)의 사용자에 대한 배치를 적절한 구성으로 함으로써, 휴대용 전자 기기의 표시부 등의 액정 표시 장치(10)에 대한 사용자의 위치가 거의 고정되는 용도로 이용했을 때에, 외광 입사시의 시인성을 더 향상시킬 수 있다. 도 4는, 이러한 구성을 설명하기 위한 설명도이며, 도 1에 나타내는 액정 표시 장치(10)의 구성 요소 중, 설명에 필요한 요소만이 도시되어 있다. 즉, 대향 기판(14)과 어레이 기판(13)과, 이들의 기판 사이에 유지된 액정층(15)과, 액정층(15)을 구성하는 복수의 액정 분자(15a)와, 어레이 기판(13)의 배면측에 배치된 프리즘 시트(32) 및 조명부(31)를 나타내고 있다.

도 4에 도시하는 바와 같이, TN 액정을 이용한 본 실시예의 액정 표시 장치에서는, 전압을 인가하지 않는 상태에서는 액정층(15)의 액정 분자(15a)는, 트위스트 배향되고, 또한, 소정의 상승각을 갖고 액정층(15) 내에 배치되어 있다. 이러한 액정층(15)을 갖는 액정 패널(11)에 있어서, 명시 방향이란, 액정층(15)의 두께 방향으로 배열된 복수의 액정 분자(15a)중, 층두께 방향 중앙부에 배치된 액정 분자(15a)의 상승 방향으로 된다. 또한 도 4에 도시하는 바와 같이, 명시 방향과 반대측은 역명시 방향이라 부른다.

도 5는, TN 액정의 액정층을 구비한 투과형 액정 패널을, 명시 방향, 역명시 방향, 및 정면에 있어서 투과율의 전압 의존성을 측정한 그래프이다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 동일한 액정 패널에 있어서도, 관찰 방향에 의해 전압에 대한 투과율이 다르고, 동일한 인가 전압에 대하여 명시 방향에서는 투과율의 저하가 빨라진다.

본 실시예의 액정 표시 장치(10)에서는, 이 명시 방향을 6시 방향(즉, 사용자의 앞측)으로 함으로써 높은 콘트라스트의 표시를 얻을 수 있도록 할 수 있고, 또한, 외광이 액정 패널(10)에 입사하는 환경에 있어서는 액정 표시 장치(10) 내에서 암(暗) 표시 도트의 그림자가 발생하는 것을 방지할 수 있어, 우수한 시인성을 얻을 수 있다. 또한, 역명시로부터의 입사 외광은, 액정 패널의 시각에 의한 투과율이 높기 때문에, 조명 장치측에 많은 광을 취입할 수 있다. 이 광을 이용함으로써, 밝은 반사 표시를 행하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시예의 액정 표시 장치에 있어서, 액정 패널(11)과 조명 장치(30)의 배치는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 프리즘 시트(32)의 돌출부(32a)의폭 방향을 6시 - 12시 방향으로 하는 것이 바람직하다. 즉, 사용자로부터 보아서 수평 방향으로 프리즘 시트(32)의 돌출부(32a)가 연장되도록 배치하는 것이 바람직하다. 휴대용 전자 기기 등의 표시부에 있어서는, 액정 표시 장치의 정면에 배치된 사용자의 상방 또는 전(前) 상방으로부터 외광이 입사하는 경우가 많고, 상술한 프리즘 시트(32)에 의한 Off-axis 반사는, 돌출부(32)가 연장하는 방향과 직교하는 방향으로 입사하는 광에 대하여 가장 효율이 높아지기 때문에, 외광의 광원과, 사용자와의 위치 관계를 상정할 수 있는 휴대용 전자 기기 등의 용도로 이용할 때는, 도 4에 나타낸 배치로 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 실시예에서는, 액정 패널(11)로서 TFT 소자를 구비한 액티브 매트릭스형의 액정 패널을 예로 들어 설명했지만, 본 고안에 따른 액정 표시 장치에는, 투과형의 액정 패널이면 그 액정 구동 수단에 제한은 없고, TFD 형식의 패널이나 단순 매트릭스형의 패널에 있어서도 문제없이 적용할 수 있다. 또한, 컬러 표시 패널에 있어서도 좋다.

(실시예)

이하, 실시예에 의해 본 고안의 효과를 보다 분명하게 한다. 본 예에서는, 상기 실시예에 기재된 액정 표시 장치와, 종래 구성의 액정 표시 장치를 제작하여, 그 반사 특성을 평가하였다. 또한, 암소(暗所) 및 명소(明所)에 있어서의 표시 시인성에 대하여 검증하였다.

(실시예 1)

액정 패널로서, 휴대 전자 기기의 표시부에 적용할 수 있는 TFD(Thin Film Diode) 형식의 투과형 컬러 액정 패널을 준비하였다. 액정 패널은, 표시면 측으로부터 방반사막(防反射膜)/상부 편광판/상부 기판/액정층/하부 기판/하부 편광판/확산 점착재(광 산란층)/반사 편광판의 개략 구성을 구비하고, NTSC 비 30%의 컬러 필터, 개구율 82%의 것을 이용하였다.

다음에, 상기 액정 패널의 배면측에, 프리즘면의 돌출부의 꼭지각이 66°의 3M사 제품의 프리즘 시트를 구비한 백라이트를 배치하여 액정 표시 장치를 제작하였다.

상기 프리즘 시트는, 프리즘면이 백라이트의 도광판과 대향하는 방향으로 배치하였다. 또한, 백라이트의 도광판 배면에는, 반사판이 마련되어 있다.

(실시예 2)

상기 실시예 1과 마찬가지의 구성의 액정 패널의 배면측에, 프리즘면의 돌출부의 꼭지각이 63°의 미쓰비시 레이온사 제품의 프리즘 시트를 구비한 백라이트를 배치하여 액정 표시 장치를 제작하였다. 본 예에서도 프리즘 시트는 백라이트의 도광판과 대향하는 방향으로 배치되어, 프리즘 시트 이외의 구성은, 상기 실시예 1에서 이용한 백라이트와 마찬가지로 하였다.

(비교예)

다음에, 조명부의 도광판 상에, 프리즘면의 돌출부의 꼭지각이 90°의 3M사 제품의 프리즘 시트(상품명 : BEF) 2장을, 서로의 돌출부의 연장 방향이 직교하도록 겹쳐서 배치한 백라이트를 준비하고, 상기 실시예 1과 마찬가지의 액정 패널의 배면측에 배치하여 액정 표시 장치를 제작하였다. 상기 2장의 프리즘 시트의 프리즘면은, 모두 액정 패널측을 향하도록 배치하였다.

(반사율의 측정)

상기 실시예 1, 2 및 비교예에서 제작된 각 액정 표시 장치에 대하여, 그 반사율을 측정하였다. 측정 광원은 링 라이트(ring light)로 하고, 그 입사각을 15°로 하였다. 측정 결과를 이하의 표 2에 나타낸다. 또한, 종래 구성의 백라이트를 이용한 비교예의 액정 표시 장치의 휘도를 1.0으로 한 경우의, 실시예 1, 2의 효율을 표 2에 병기하였다.

표 2에 도시하는 바와 같이, 본 고안의 구성 요건을 만족하는 실시예 1, 2의 액정 표시 장치는, 비교예의 액정 표시 장치에 비해 약 20%의 반사율의 향상을 실현하고 있다.

다음에, 본 고안에 따른 구성의 프리즘 시트에 의한 반사율의 향상 효과를 검증하기 위해서, 상기 실시예 1, 2 및 비교예의 액정 표시 장치를, 액정 패널의 배면측에 프리즘 시트만을 배치한 구성(도광판과 그 배면의 반사판을 분리한 구성)으로 하여, 상기와 같은 방법으로 반사율을 측정하였다. 그 측정 결과를 표 3에 나타내었다. 또한, 표 2와 마찬가지로 비교예의 패널에 대한 상대적인 효율도 병기하였다.

표 3에 도시하는 바와 같이, 본 고안에 따른 프리즘 시트의 구성에 의하면, 프리즘 시트를 종래 구성으로 한 경우에 비해, 약 50%나 반사율을 향상시킬 수 있다.

(옥외에서의 시인성)

다음에, 본 고안의 구성에 의해, 투과형 액정 표시 장치가 밝은 옥외에 있어서의 시인성이 개선되는 것을 검증하기 위해서, 상기에서 제작한 실시예 1 및 비교예의 액정 표시 장치를 암소 및 밝은 옥외(10만 럭스)에서 동작시켜, 휘도 및 콘트라스트를 측정하였다. 측정 결과를 표 4에 나타낸다.

표 4에 도시하는 바와 같이, 본 고안에 따른 액정 표시 장치는, 암소에 있어서 양호한 휘도, 콘트라스트가 얻어지고, 또한, 밝은 옥외에 있어서의 휘도, 콘트라스트를, 비교예의 액정 표시 장치에 비해 대폭 향상시킬 수 있다. 특히 콘트라스트에 대해서는 10배 이상의 값으로 되어 있고, 밝은 옥외에 있어서도 시인성이 높은 표시가 가능한 것이 확인되었다.

(광 산란층)

다음에, 본 고안에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 실질적인 휘도를 향상시키는 데 기여하는 구성 요소인 광 산란층에 대하여, 그 헤이즈 값에 의한 효과를 검증하였다.

본 예에서는, 상기 실시예 1에 이용한 액정 패널과 마찬가지의 기본 구성을 구비한 액정 패널에 있어서, 광 산란층의 헤이즈 값을 여러번 변경한 것을 제작하여, 그들의 액정 패널의 배면측에, 프리즘면의 돌출부의 꼭지각이 66°인 3M사 제품의 프리즘 시트를 구비한 백라이트를 배치하여 액정 표시 장치를 제작하였다.

다음에, 상기에서 제작한 각 액정 표시 장치에 대하여, 링 형상 광원을 이용하여 조명했을 때의 패널 정면 방향의 반사율의 측정을 행하였다. 측정 결과를 표 5에 나타낸다.

표 5에 도시하는 바와 같이, 액정 패널의 광 산란층을 60%∼85%로 하면, 표시에 기여하지 않는 액정 패널 표면의 반사 4%에 비교하여, 50% 이상 밝은 6% 이상의 반사율을 얻을 수 있다.

(프리즘 시트의 배치)

다음에, 본 고안에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 외광의 입사 방향에 대한 프리즘 시트의 배치를 적절화하는 것에 의해, 실질적인 표시 휘도의 향상 효과가 얻어지는 것을 검증하기 위해서, 전번의 실시예 1 및 실시예 2의 액정 표시 장치에 대하여, 프리즘 시트의 돌출부의 연장 방향을 외광의 입사 방향과 평행하게 한 경우와, 양자가 직교하는 방향으로 한 경우의 각각에 대하여, 반사광 강도의 측정을 행하였다.

본 예에서는, 반사광 강도의 측정시에, 측정 광원을 스포트 광으로 하여, 입사각을 -30°로 하였다. 또한, 반사광의 검출은 검출기를 0°∼60°의 범위에서 주사하는 것에 의해, 반사광의 출사각 의존성도 검증하였다. 측정 결과를 도 6에 나타낸다. 도 6에 나타내는 그래프에 있어서, 횡축은 검출기의 각도, 종축은 반사광의 강도를 나타내고 있다. 또한, 그래프의 각 곡선은 실선(실시예 1(⊥)) 및 점선(실시예 2(⊥))이, 각각 실시예 1, 2의 액정 표시 장치의 프리즘 시트의 돌출부의 연장 방향과 직교하도록 외광을 입사시킨 경우를 나타내며, 2점 쇄선(실시예 1(//)) 및 1점 쇄선(실시예 2(//))은, 각각 실시예 1, 2의 액정 표시 장치의 프리즘 시트의 돌출부의 연장 방향과 평행하게 외광을 입사시킨 경우를 나타내고 있다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 외광의 입사 방향에 대하여, 프리즘 시트의 돌출부의 연장 방향을 직교하는 방향으로 배치한 경우, 실시예 1의 액정 표시 장치(돌출부의 꼭지각 66°)에서는, 약 10°의 위치에 반사광 강도의 피크가 확인되고, 실시예 2의 액정 표시 장치(돌출부의 꼭지각 63°)에서는, 약 20°의 위치에서 반사광 강도의 피크가 확인되었다. 이로부터, 프리즘 시트의 돌출부의 연장 방향을 외광의 입사 방향에 대하여 직교하는 방향으로 배치하면, 표시광으로서 바람직한 정면 방향에 가까운 광이 얻어져, 실질적인 표시 휘도를 높일 수 있는 것이 나타난다. 또한, 상기 반사광 강도의 피크 위치는 도 2에 나타낸 모델로부터 계산에 의해 구한 Off-axis 반사된 광의 출사 방향과 거의 일치하고 있다. 따라서, 외광의 입사각이 30°인 경우에는, 프리즘 시트의 꼭지각을 68°로 하면, 액정 패널거의 정면 방향의 반사광 강도를 높인 것이 시사된다.

(전자 기기)

다음에, 상기 실시예의 액정 장치를 구비한 전자 기기의 구체예에 대하여 설명한다.

도 7(a)은, 휴대 전화의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 7(a)에 있어서, 500은 휴대 전화 본체를 나타내며, 501는 도 1에 나타낸 실시예의 액정 표시 장치(10)를 표시 수단으로서 구비한 표시부를 나타내고 있다.

도 7(b)는, 손목 시계형 전자 기기의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 7(b)에 있어서, 600은 시계 본체를 나타내며, 601은 상기 도 1에 나타낸 실시예의 액정 표시 장치(10)를 표시 수단으로서 구비한 표시부를 나타내고 있다.

도 7(c)는, 워드 프로세서, 퍼스널 컴퓨터 등의 휴대형 정보 처리 장치의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 7(c)에 있어서, 700는 정보 처리 장치, 701는 키보드 등의 입력부, 703는 정보 처리 장치 본체, 702는 상기의 도 1에 나타낸 실시예의 액정 표시 장치(10)를 표시 수단으로서 구비한 표시부를 나타내고 있다.

도 7(a)∼(c)에 나타내는 전자 기기는, 상기 실시예의 액정 장치(10)가 표시부에 구비된 것이기 때문에, 외광이 표시부에 입사하는 환경에 있어서도 밝은 표시가 얻어져, 우수한 표시 품질이 얻어지는 전자 기기로 되어 있다.

이상, 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안의 액정 표시 장치는, 대향하여 배치된 상부 기판 및 하부 기판과, 상기 양 기판사이에 유지된 액정층과, 상기 액정층의 상하에 배치된 상부 편광판 및 하부 편광판을 갖는 액정 패널과, 상기 액정 패널의 배면측에 배치된 조명 장치를 구비한 액정 표시 장치에 있어서, 조명 장치의 액정 패널측에, 단면이 삼각형인 복수의 돌출부가 배열 형성된 프리즘면을 갖는 프리즘 시트가, 상기 프리즘면을 상기 액정 패널과 반대 방향으로 하여 배치되고, 상기 하부 편광판의 외측에, 광 산란층과 반사 편광판이 순서대로 적층된 구성을구비한 것으로, 프리즘 시트의 Off-axis 반사에 의해 액정 패널이 실질적인 휘도를 높일 수 있어, 반사 편광판과 광 산란층에 의해 액정 패널 배면측으로부터 입사되는 광의 이용 효율을 높일 수 있기 때문에, 외광이 액정 패널에 입사하는 환경에 있어서도 양호한 시인성을 얻을 수 있다.

Claims

대향하여 배치된 상부 기판 및 하부 기판과,

상기 양 기판 사이에 유지된 액정층과,

상기 액정층의 상하에 배치된 상부 편광판 및 하부 편광판을 갖는 액정 패널과,

상기 액정 패널의 배면측에 배치된 조명 장치를 구비하되,

상기 조명 장치의 액정 패널측에, 단면이 대략 삼각형 형상인 복수의 리브(rib)가 배열 형성된 프리즘 면을 갖는 프리즘 시트가, 상기 프리즘 면을 상기 액정 패널과 반대 방향으로 하여 배치되고,

상기 하부 편광판의 외측에, 광 산란층과 반사 편광판이 순서대로 적층된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 프리즘 시트의 리브의 꼭지각이, 63도 이상 68도 이하로 된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 액정층이 TN 액정으로 구성되어 있고,

상기 액정 패널의 명시(明視) 방향이, 거의 6시 방향으로 되도록 배치된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 프리즘 시트의 리브의 연장 방향이, 사용시의 외광의 입사 방향에 대하여 거의 직교하는 방향으로 된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 조명 장치가, 광원과 도광판을 구비하여 구성되어 있고, 상기 프리즘 시트의 리브의 폭 방향의 도광판 단면에, 상기 광원이 배치된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 하부 편광판의 투과축과, 상기 반사 편광판의 투과축이 거의 평행하게 배치된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 하부 편광판의 투과축과, 상기 반사 편광판의 투과축이 이루는 각도가 -30도 이상 30도 이하로 된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 광 산란층의 헤이즈(haze) 값이, 60% 이상 85% 이하로 된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
청구항 1에 기재된 액정 표시 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 전자 기기.