JP2004102003A

JP2004102003A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2004102003A
Application number: JP2002265211A
Authority: JP
Inventors: Masao Ozeki; 尾関　正雄
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd; Kyocera Display Corp
Current assignee: Kyocera Display Corp; AGC Inc
Priority date: 2002-09-11
Filing date: 2002-09-11
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】外光の照射条件に依らず常に良好な表示が可能な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶パネル１とこれを固定する固定手段を有する液晶表示装置において、液晶表示パネル１の背面に拡散層２を配置し、前記固定手段の拡散層２に対向する面に相当する部分の少なくとも一部を透光性にして、拡散層２の背面に外光が入り込むようにする。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外光の照射条件に依らず常に良好な表示が可能な液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の外光を利用する液晶表示装置で、もっとも一般的なのは、図８に示すような反射型液晶表示装置である。これは液晶パネル１の裏面側に拡散反射層１４を設けた構造をしている。この反射型液晶表示装置では、観察者３の反対側から入射される外光は拡散反射層１４で遮断され利用できず、観察者３側から入射される光しか利用することができない。
【０００３】
また、完全な反射層の代わりにスリットを設けた反射層や半透過の反射層を用い、図９に示すように、拡散半透過層１５として裏面からのバックライトの光を補助的に利用する半透過型液晶表示装置も知られている。この場合も、バックライトの導光板７の裏面に設けられた反射層１６により、観察者３の反対側からの外光を利用することはできない。
【０００４】
さらに、透過型の液晶表示装置の上端部を開閉可能として、外光を取り入れる機能を持たせたデジタルカメラが販売されたことがあった。これも上端部方向から入射される外光を利用するだけであり、液晶表示装置の背後より入射される多くの外光を利用することはできないので効率が悪い欠点を有している。
【０００５】
また、反射層もバックライトも持たない液晶パネルのみで表示をする装置が市販されている。この場合、背後の景色に対して黒表示をする使い方となり、背景の状態により見え方が大きく変わるという問題がある。また、観察者側からの光は利用できないという問題を有している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決し、あらゆる方向からの外光を有効に利用し、明るくコントラストの高い良好な表示を実現する液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、液晶層を挟持した一対の基板の外側に一対の偏光板を配置してなる液晶パネルとそれを固定する固定手段とを有する液晶表示装置において、上記液晶パネルの反観察者側に拡散層が配置され、上記固定手段の上記拡散層に対向する面に相当する部分の少なくとも一部が透光性とされ、上記拡散層の反液晶パネル側の面に外光が入り込む構造とされていることを特徴としている。
【０００８】
本発明の好ましい態様として、上記拡散層の反液晶パネル側に拡散層に入射する光源が配置されていてもよいし、上記拡散層の反液晶パネル側に透明樹脂層を配置し、この透明樹脂層の側部に光源を配置し、この光源から上記透明樹脂層に導入された光が透明樹脂層内部を全反射を繰り返して導光される間に、該透明樹脂層の表面または内部に設けられた全反射条件を破る拡散機能により拡散層側に出射するようにされていてもよい。
【０００９】
いずれの場合においても、上記拡散層の前方散乱量と後方散乱量の割合が、
０．９５≧（後方散乱量）／（前方散乱量＋後方散乱量）≧０．０５
であることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
つぎに、図１ないし図７により、本発明の実施形態について説明する。まず、図１において、液晶パネル１の観察者３と反対側に拡散層２が配置され、固定手段（図示せず）の拡散層２に対向する面に相当する部分の透光性部分から、拡散層２の反液晶パネル１側の面に外光４が入り込む構造とされている。
【００１１】
ここで、固定手段の拡散層２に対向する面に相当する部分の少なくとも一部を透光性にする方法としては、特に限定されず、固定手段として枠体を用い、拡散層２の背面が外部に露出するようにさせたり、固定手段として筐体を用い、その拡散層２に対向する面の少なくとも一部を透明材料で形成させたり、開口させたり、あるいは透光性の織布もしくは網で形成させる等種々の方法が採用可能である。
【００１２】
本発明の液晶表示装置を車載用の表示装置として、図４に示すようなダッシュボード上に載置するセンターメーターやＥＴＣ表示用等の表示体として使用する場合には、液晶パネルと拡散層との積層体を剥き出しにすれば、運転席側からの光とフロントガラスの外からの光の両方を利用することが可能となって、視認性の高い表示が達成されるとともに、従来の同用途向けの表示装置では外光による表面反射等により表示が見えなくならないように、遮光フードを設けていたがその必要も無くなって、開放感溢れる表示が可能となる。
【００１３】
また、本発明の液晶表示装置を電子機器に組み込む場合には、上記筐体全体を透明材料で形成させて、電子機器をスケルトン構造にすれば背部からの外光利用が可能となる。
【００１４】
外光を利用する場合ばかりではなく、夜間の使用を考えると、照明できるようにしておくことが好ましい。図１に示した液晶表示装置では、観察者側および反観察者側のいずれから照明光を入れてもよいが、見映えの点で、表面反射の影響を受けにくい反観察者側から照明する方が望ましい。
【００１５】
この場合、照明部材により外光の利用が妨げられ無いように工夫することが必要で、スポット的な照明としてもよいが、図２に示すような照明を用いれば、液晶表示装置と一体にすることができ、コンパクトな構造とすることができるので好ましい。
【００１６】
図２において、透明樹脂層の側部に配置された光源６から透明樹脂層である導光板７に入射された光は全反射を繰り返して導光していく。導光板７の表面に施された白色網点印刷、または凹凸形状処理、あるいは導光板７に混入された異屈折材料の存在により全反射条件は破られ、拡散層２側に光は出射される。出射された光は拡散層２と液晶パネル１を通過し、観察者３に到達する。ここで、導光板７の背面には反射層が配置されていないので、導光板７は光を透過することができ、反観察者側からの外光も利用できるとともに、照明としても利用することができる。
【００１７】
導光板７の表面処理法としては、白色網点印刷では後方散乱量が多いので、光利用効率の面から凹凸形状処理の方が望ましい。導光板を表面処理して拡散性を持たせることにより、導光板に拡散層２の機能を持たせ、拡散層２を省略させることも可能である。この場合は、拡散層が導光板として機能したと見ることができる。導光板の厚みとしては、０．５ｍｍから１０ｍｍ程度が照明の機能として、また軽量化の観点から適している。
【００１８】
本発明に用いられる液晶パネルの構造を図３に例示する。基板（ガラスまたは透明樹脂等）１０２，１０９はそれぞれ、パターニングされた透明電極（ＩＴＯなど）１０３，１０８、ラビングされた配向膜１０４，１０７、シール材１０６を介して重ね合わされ、液晶層１０５を挟持している。基板の両側には偏光板１０１，１１０が配置されている。
【００１９】
液晶モードとしては、ＴＮモード、ＳＴＮモード、ＥＣＢモード、垂直配向モード、インプレーンモードなどがある。図３には図示していないが位相差板、視野角拡大フイルム、拡散板等を用いる場合もある。電圧無印加時に、透明（ノーマリーホワイトモード）か、遮光（ノーマリーブラックモード）かはどちらでもよい。用途、デザインにより適宜選択すればよい。
【００２０】
液晶パネル形状も、四角形に限らず、円形や楕円形であってもよく、角にＲを付けたり等してもよい。液晶パネル形状と、拡散層の形状は一致していても部分的に違っていてもよい。液晶パネルの駆動としては、スタティック駆動、マルチプレックス駆動、アクティブ駆動のどれを用いてもよい。また、液晶パネルとしては、カラーフイルターを用いたカラー液晶パネルであってもよい。
【００２１】
拡散層は一般に前方散乱と後方散乱を有する。図５に示すように、光が拡散層のある面側より垂直に入射し、別の面側より出射する光が前方散乱１１とされ、同じ面側より出射する光が後方散乱１０とされている。入射光に対して前方散乱される光の量を前方散乱量、後方散乱される量を後方散乱量とする。
【００２２】
本発明で用いる拡散層には、後方散乱の機能と、前方散乱の機能の両方が求められる。図１において観察者３とは反対側より液晶表示装置に光が入射される場合、拡散層２には前方散乱の機能が必要であり、後方散乱の機能は必要無い。しかしながら、観察者３側より液晶表示装置に光が入射される場合、拡散層２は後方散乱の機能が必要である。つまりこの場合は反射に相当する機能としての後方散乱が必要となるのである。
【００２３】
様々な方向から入射される光を利用するためには、前方散乱量と後方散乱量が最適な拡散層を選択する必要がある。また用途に応じて最適な選択をする必要がある。観察者側からの光を利用する機会が多い場合は、拡散層の後方散乱量を増やす必要があり、また、同ように観察者とは反対側からの光を利用する機会が多い場合は、前方散乱量を増やす必要がある。
【００２４】
本発明においては、
０．９５≧（後方散乱量）／（前方散乱量＋後方散乱量）≧０．０５を満足する拡散層を用いることが好ましい。
【００２５】
拡散層の種類には、エンボスタイプ、樹脂ビーズタイプ、白色印刷タイプ等がある。エンボスタイプは、表面に凹凸があり凹凸面で光が屈折し拡散する。樹脂ビーズタイプは、樹脂の屈折率に対して異なる屈折率を有するビーズを樹脂中に分散させた構造で、樹脂とビーズ界面で光が屈折し拡散する。また、白色印刷タイプは、樹脂の表面に白色印刷を施すものである。
【００２６】
本発明においては、これらのどのタイプ拡散層を用いてもよく、また、併用も可能である。なお、白色印刷による場合には他の方法に比べて前方散乱量が少なくなるが、塗布膜厚を薄くするとか、部分的に施すとかすればよい。液晶パネルと拡散層の相互の配置は平行に限らず斜めでもよく、観察者と液晶パネルの延長線上に拡散層が有ればよい。
【００２７】
外光の利用効率を高めるために、拡散層の背後に光路変更部材を配置してもよい。例えば、図６に示すような三角プリズムシート１２は、入射光の光路を観察者側に変更させる機能を有している。また、図７に示すように拡散層の背後に、白色反射板１３、反射層等を配置し、外光の利用効率を高めてもよい。
【００２８】
【実施例】
〔例１〕
図１に示す基本構成を有する液晶表示装置を作成した。まず、液晶パネル１は図３の基本構成を有するもので、以下のようにして作成した。パターンニングしたＩＴＯ透明電極１０３，１０８とラビングした配向膜１０４，１０７を有する一対のガラス基板１０２，１０９を、シール材１０６とスペーサー（図示せず）を介して貼り合わせ、液晶を真空注入して液晶層１０５とした。液晶層１０５は９０度ツイストのＴＮとした。一対の偏光板をガラス基板の外側にそれぞれ配置し、相近接する液晶の長軸方向（屈折率が高い方向）と偏光板の吸収軸方向が同じとなるように配置した。モードとしては、電圧が印加されていない場合に白となるポジモード（ノーマリーホワイトモード）とした。　また、拡散層２としては、樹脂中に樹脂と屈折率が異なる粒子が入った構造を有し、（後方散乱量）／（前方散乱量＋後方散乱量）の値が０．２のものを使用した。
【００２９】
このようにして得られた液晶表示装置を、図４に示すように車のダッシュボード上に載置すると、フロントガラスより入射される光により、非常に明るい表示を得ることができた。さらに、運転者の背後から光が来た場合も、ウオッシュアウトすることなく良好な表示を視認することができ、ＥＴＣの表示部として用いた場合も明るく視認性の高い表示を実現できた。また、図４に示すように液晶表示装置の角にＲを付けることによりデザイン性が増した。
【００３０】
上記のような車載用途においては、衝突時等に乗員が搭載機器の端面や、破断面で被傷しないようにする必要が有るが、表示装置の周縁に透明樹脂製の枠体を設けたり、表示装置全体を透明樹脂筐体で囲う等により、表示特性を損なわずに安全性を増加できることを確認した。
【００３１】
また、図７に示すように背景に白色反射板１３を置くと、外光の取り込み効率が上がり明るい表示が可能となった。さらに、本発明の液晶表示装置は傾けて使うと、外光の取り込み効率が低下するが、図６に示すようにプリズム面に対する頂角が上側に非対称構造となっているプリズムシート１２を置くことにより外光の取り込み効率が上がり明るい表示が可能となった。
【００３２】
〔例２〕
例１と同じ液晶パネルと拡散層を用い、その背後に照明が配置された図２に示す構造の液晶表示装置を作成した。ＬＥＤを線状に並べた光源６を用意し、光源６から導光板７に光が入射するように配置する。導光板の厚みは５ｍｍとした。光源６の周りには導光板７に光が入射しやすいように光源反射板５を配置した。導光板７に入った光は全反射を繰り返して導光していく。導光板７の表面は凹凸形状に加工されており全反射条件は破られ、導光板外部に光は出射される。出射された光は拡散層２と液晶パネル１を通過し、観察者に到達する。
【００３３】
このようにして得られた液晶表示装置を、例１と同様に車のダッシュボード上に載置する使い方をしたときに、外光が弱い時は、照明により表示を認識することができるようになり、日中も夜も使えて大変便利となった。
【００３４】
〔例３〕
例２と同じ構成で、液晶モードとしてＴＮではなく２４０°ツイストのＳＴＮを用いた。これにより、高精細表示が可能となり、情報量が増え視認性が上がった。
【００３５】
〔例４〕
例３と同じ構成で、ＲＧＢのカラーフィルターを組み合わせたカラー表示を実現した。色表示が可能となり格段に情報量が増え視認性が上がった。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の液晶表示装置は、外光の照射条件に依らず常に良好な表示が可能で、観察者の前方からや背後から光が来ても充分明るく良好な表示を視認することができる。そのため、特に様々な方向より光が入り込む車載用の表示装置として有用である。また、屋外での使用を前提とする携帯用の電子機器、例えば、携帯電話、電子手帳、電子ブック、電子辞書、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ぺージャー、携帯位置検出装置（ＧＰＳ）、携帯魚群探知機、携帯ゲーム機、などに用いても良好な視認性を発揮する。また、カラーフイルターを組み合わせたカラー表示においても、明るく良好な視認性を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の構成を説明する模式的断面図。
【図２】本発明の別の実施例の構成を説明する模式的断面図。
【図３】本発明に用いた液晶パネルの構成を示す模式的断面図。
【図４】本発明を設置する場所を示す模式図。
【図５】拡散層の前方散乱と後方散乱を示す模式図。
【図６】本発明の実施例を説明する模式的断面図。
【図７】本発明の実施例を説明する模式的断面図。
【図８】従来例である反射型液晶表示装置を説明する模式的断面図。
【図９】従来例である半透過型液晶表示装置を説明する模式的断面図。
【符号の説明】
１　液晶パネル
２　拡散層
３　観察者
４　外光
５　光源反射板
６　光源
７　導光板
８　インスツルメントパネル
９　ハンドル
１０　後方散乱
１１　前方散乱
１２　光路変更部材（三角プリズムシート）
１３　白色反射板
１４　拡散反射層
１５　拡散半透過層
１６　反射層
１０１、１１０　偏光板
１０２、１０９　基板
１０３、１０８　透明電極
１０４、１０７　配向膜
１０５　液晶層
１０６　シール材

Claims

液晶層を挟持した一対の基板の外側に一対の偏光板を配置してなる液晶パネルとそれを固定する固定手段とを有する液晶表示装置において、上記液晶パネルの反観察者側に拡散層が配置され、上記固定手段の上記拡散層に対向する面に相当する部分の少なくとも一部が透光性とされ、上記拡散層の反液晶パネル側の面に外光が入り込む構造とされていることを特徴とする液晶表示装置。
上記拡散層の反液晶パネル側に拡散層に入射する光源が配置されている請求項１に記載の液晶表示装置。
上記拡散層の反液晶パネル側に透明樹脂層を配置し、この透明樹脂層の側部に光源を配置し、この光源から上記透明樹脂層に導入された光が透明樹脂層内部を全反射を繰り返して導光される間に、該透明樹脂層の表面または内部に設けられた全反射条件を破る拡散機能により拡散層側に出射するようにされている請求項１に記載の液晶表示装置。
上記拡散層の前方散乱量と後方散乱量の割合が、
０．９５≧（後方散乱量）／（前方散乱量＋後方散乱量）≧０．０５
である請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。