JPH0922012A - バックライトおよびそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents
バックライトおよびそれを用いた液晶表示装置Info
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Abstract
の変化や中間色での輝度反転による色調変化が少なく、
画面サイズの大型化、複数人での観察等の種々の用途に
使用できる液晶表示装置を提供する。 【構成】 光源と、該光源に対向する少なくとも一つの
入射面および出射面を有する導光体と、該導光体上に配
置された液晶表示素子から構成され、前記導光体の出射
面が光源と平行に形成された凸状部と平坦部とが交互に
配置された凹凸面からなり、該凸状部が対向する二つの
立ち上がり面からなり、少なくとも光源から離れたに位
置する立ち上がり面が平坦部に対して50〜70゜の傾
斜角を有する液晶表示装置。
Description
携帯用液晶TV等に使用される液晶表示装置に関するも
のであり、さらに詳しくは、出射光線の分布角度が狭
く、ピーク光の出射面の法線方向に出射する優れた指向
性を有し、構造の簡略化およびコンパクト化を図ること
のきるバックライト、および、指向性に優れ、視野角が
広く、コントラストが良好で、中間色の輝度反転のない
液晶表示装置に関するものである。
ートパソコンや、カラー液晶パネルを使った携帯用液晶
TVあるいはビデオ一体型液晶TV等として種々の分野
で広く使用されてきている。また、情報処理量の増大
化、ニーズの多様化、マルチメディア対応等に伴って、
液晶表示装置の大画面化、高精細化が盛んに進められて
いる。液晶表示装置は、基本的にバックライト部と液晶
表示素子部とから構成されている。バックライト部とし
ては、液晶表示素子の直下に光源を設けた直下方式や導
光体の側面に光源を設けたエッジライト方式があり、液
晶表示装置のコンパクト化からエッジライト方式が多用
されてきている。このエッジライト方式は、板状の導光
体の側面部に光源を配置して、導光体の表面全体を発光
させる方式のバックライトである。
よって薄膜トランジスタ駆動のティン・フィルム・トラ
ンジスタ型(TFT)とスパー・ツイスティッド・ネマ
ティック型(STN)に大別される。TFT型液晶表示
素子は、薄膜トランジスタが形成され電気的なスイッチ
の役割をするTFT基板と、カラーフィルターが設けら
れ発色の役目をするカラーフィルター基板との間に、液
晶が90゜捻られて封入された構造を有している。さら
に、基板の前後には偏光板が載置されており、偏光板で
偏光された光が液晶層に入射すると液晶分子に沿って9
0゜回転し、出射側の偏光板の軸が90゜回転されてい
ることによって光が透過して出射してくるようになって
いる。一方、TFT基板のスイッチがオンになると液晶
分子が立ち上がり、液晶層に入射した光は回転すること
ができず、出射側の偏光板を透過することができなくな
る。このように、TFT基板のスイッチの状態に対応し
た画像情報が表示されるようになっている。このような
TFT型液晶表示素子は、高速のスイッチングが可能で
あり、フルカラーに対応する中間調の色の表示に適して
いるとされている。
うな液晶表示装置においては、見る角度によって画質が
大きく変化し、例えば、画面を見る角度によって、コン
トラスト、明るさが変化したり、中間調の色の光度が反
転して色調が変化したりして正常な画像が得られない等
の問題を有している。これは、TFT型液晶表示素子に
おいては、中間調の色の表示は液晶分子が完全に立ち上
がらない状態にあり、液晶分子が傾いた方向で見た光は
液晶分子中を垂直に近い角度で通過した光となり、光が
回転する確率が高くなり偏光板を透過する光が多くなっ
て白っぽい表示となるためである。また、液晶分子が傾
いてない方向から見た場合には、液晶層を通過する光は
液晶分子の影響が低くなり光が回転せずに暗い表示とな
るためである。このような問題は、液晶表示装置の画面
サイズの大型化、用途の拡大による複数人での観察等の
要求によって、より大きな問題となってきている。
は、バッテリーによって駆動製品されるため、液晶表示
装置の消費電力がバッテリー駆動時間を伸ばすための障
害になっている。中でも、液晶表示装置に使われている
バックライトの消費電力の割合は大きく、この消費電力
をできる限り低く抑えることがバッテリー駆動時間を伸
ばし、上記製品の実用価値を高める上で重要な課題とさ
れている。しかし、バックライトの消費電力を抑えるこ
とによって、バックライトの光度を低下させたのでは液
晶表示が見難くなり好ましくない。
消費電力を抑えるために、バックライトの光学的な効率
を改善することが望まれている。これを実現する手段と
して、片面にプリズム列やレンチキュラー列等のプリズ
ム列を多数形成したプリズムシートを、導光体の出射面
側に載置したバックライトが提案されている。このよう
なバックライトでは、プリズムシートによってバックラ
イトの光度を向上させるものであるが、プリズムシート
の使用によりバックライトユニットの構造が複雑になる
とともに、厚さの点でコンパクト化の障害ともなってい
た。
品を使用することなく、出射光線の分布角度が狭く、ピ
ーク光(出射光線の光度分布において、最も光度の高い
光線をいう。)の出射面の法線方向に出射する優れた指
向性を有し、正面での光度を最も高くできる優れた指向
性を有するとともに、構造の簡略化およびコンパクト化
を図ることのきるバックライトを提供するとともに、視
野角が広く、コントラストが良好で、中間色での輝度反
転が少なく、画面サイズの大型化、複数人での観察等の
種々の用途に適応できる液晶表示装置を提供することを
目的とする。
して特定の構造を有するものを使用することによって、
バックライトの出射光線の分布角度が狭く、ピーク光の
出射面の法線方向に出射する優れた指向性を有し、正面
での光度を最も高くできる優れた指向性を有することを
見出すとともに、従来の液晶表示装置における見る方向
による画面のコントラストや色調の変化が、バックライ
ト部からの出射光の角度分布が広く、液晶表示素子に種
々の方向から入射することによる液晶分子の傾き方向の
影響に起因することに注目し、液晶表示素子に入射する
光を角度分布の狭い疑似平行光とし、液晶表示素子を透
過した後で光を拡散させることによって、見る角度によ
るコントラストや中間色での輝度反転による色調の変化
が少なく、広視野角の液晶表示装置が得られることを見
出し、本発明に至ったものである。
と、該光源に対向する少なくとも一つの入射面および出
射面を有する導光体から構成され、前記導光体の出射面
が光源と平行に形成された凸状部と平坦部とが交互に配
置された凹凸面からなり、該凸状部が対向する二つの立
ち上がり面からなり、少なくとも光源から離れた側に位
置する立ち上がり面が平坦部に対して50〜70゜の傾
斜角を有することを特徴とするものである。また、本発
明の液晶表示装置は、向する少なくとも一つの入射面お
よび出射面を有する導光体と、該導光体上に配置された
液晶表示素子から構成され、前記導光体の出射面が光源
と平行に形成された凸状部と平坦部とが交互に配置され
た凹凸面からなり、該凸状部が対向する二つの立ち上が
り面からなり、少なくとも光源から離れたに位置する立
ち上がり面が平坦部に対して50〜70゜の傾斜角を有
することを特徴とするものである。
示したように、光源3と導光体2から構成されており、
導光体2は少なくとも一つの側面を入射面とし、これと
略直交する一つの面を出射面4とし、出射面4が光源と
平行に形成された凸状部8と平坦部11とが交互に形成
された凹凸面から構成されている。また、この凸状部8
は、図2に示したように、対向する二つの立ち上がり面
9、10からなり、少なくとも光源から離れた側に位置
する立ち上がり面9が平坦部11に対して50〜70゜
の傾斜角(α)を有する。これら立ち上がり面9、10
は、平面であっても所定の曲率の曲面であってもよく、
曲面とした場合には出射光線の角度分布を幾分大きくす
ることができる。本発明の導光体2では、導光体2中を
伝搬する光線が凸状部8に入射すると、立ち上がり面
9、10で反射され指向性が出射面に対して法線方向と
なる出射光線となって出射する。本発明においては、こ
のような特定の凹凸面からなる出射面4から構成された
導光体2を用いることによって、バックライトからの出
射光線を分布角度の狭い疑似平行光とすることができる
とともに、ピーク光の指向性が出射面に対して法線方向
となる出射光線とすることができる。好ましくは、凸状
部8を構成する光源から離れた側に位置する立ち上がり
面9の傾斜角(α)が平坦部11に対して55〜65゜
の範囲である。
平坦部11から立ち上がる平面部12と、平面部12に
連続して形成される外側に凸の曲面部13から構成され
ることが、バックライトからの出射光線のピーク光の分
布角度をより狭くでき、出射光線の指向性をより出射面
に対して法線方向とさせることができる点で好ましい。
この場合、平坦部11に対する平面部12の傾斜角
(β)はβ≦αの範囲であり、凸状部8の成形時の型抜
き性等の生産性を考慮するとα−β≦1〜5゜程度とす
ることが好ましい。また、平面部12に連続して形成さ
れる曲面部13は曲率半径(R)を0.1〜2mmの範
囲とすることが、バックライトからの出射光線の分布角
度をより狭くする点で好ましい。さらに、凸状部8の底
辺部(a)の長さを1としたときに、光源側の立ち上が
り面10を構成する平面部12の高さ(b)は、1〜2
の範囲とすることが好ましく、さらに好ましくは1.2
〜1.5の範囲である。凸状部8の幅(c)および高さ
(d)、平坦部11の幅(a)は、特に限定されるもの
ではないが、好ましくは幅(c)が0.05〜1.5m
m、高さが(d)0.07〜2mm、平坦部11の幅
(a)が0.05〜1.5mmの範囲である。
出射光線の角度分布(光源3と垂直方向)は、半値幅が
40゜以下であることが好ましく、さらに好ましくは2
0゜以下である。この半値幅が40゜を超えると、液晶
表示装置におけるコントラストが低下したり、階調反転
が起こりやすくなる傾向にある。また、導光体2から出
射する出射光線のピーク光が、出射面の法線方向に対し
て15゜以内の範囲にあることが好ましく、さらに好ま
しくは10゜以内の範囲である。
は、導光体2の裏面を熱プレス法等によって加工して形
成してもよいし、押出成形や射出成形等によって導光体
2を製造する際に同時に加工して形成してもよい。ま
た、熱あるいは光硬化性樹脂等を用いて一体に形成して
もよい。熱あるいは光硬化性樹脂等を用いて導光体2の
出射面に凸状部8を一体に形成する方法では、導光体2
と凸状部8の屈折率が異なるものを製造することもでき
る。さらに、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポ
リカーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリメタク
リルイミド系樹脂等からなる透明フィルムあるいはシー
ト等の透明基材上に、活性エネルギー線硬化型樹脂によ
って凸状部8を形成した凹凸シートを、導光体2に接
着、融着等の方法によって一体化させてもよい。
部8を形成する場合には、所定の凹凸パターンを形成し
た型に活性エネルギー線硬化型樹脂液を注入し、導光体
2あるいは透明フィルムを重ね合わせる。次いで、導光
体2を通して紫外線、電子線等の活性エネルギー線を照
射し、活性エネルギー線硬化型樹脂液を重合硬化して、
型から剥離することによって製造することができる。凸
状部8を構成する活性エネルギー線硬化型樹脂として
は、多官能(メタ)アクリル化合物、ビニル化合物、
(メタ)アクリル酸エステル類、アリル化合物、(メ
タ)アクリル酸の金属塩等を使用することができる。
状等の種々の形状のものが使用でき、光線透過率の高い
合成樹脂から構成される。光源3から導光体2へ有効に
光を導入するために、光源3および導光体2の光入射面
を内側に反射剤を塗布したケースやフィルムで覆うよう
に構成することが好ましい。導光体2の裏面は、反射面
を構成するために金属蒸着等によって反射層7が形成さ
れる。
タクリル樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹
脂、塩化ビニル系樹脂等の高透明性の種々の合成樹脂を
使用して、押出成形、射出成形等の通常の成形方法で製
造することができる。特に、メタクリル樹脂が、その光
線透過率の高さ、耐熱性、力学的特性、成形加工性にも
優れており、導光体用材料として最適である。このよう
なメタクリル樹脂とは、メタクリル酸メチルを主成分と
する樹脂であり、メタクリル酸メチルが80重量%以上
であることが好ましい。
ように、光源3と上記のような構成からなる導光体2か
ら構成されるバックライト部と液晶表示素子5からな
る。上記のような特定の凹凸面を有する出射面4から構
成される導光体2を用いることによって、導光体2から
の出射光線は液晶表示素子5を通過する際には角度分布
の小さい疑似平行光となり、液晶分子の傾き方向の影響
を最小限とできるため、見る角度によるコントランスや
中間色の輝度反転による色調の変化が少ない液晶表示装
置を得ることができる。液晶表示素子5としては、特に
限定されるものではなく、アクティブマトリックス駆動
のTFT型液晶表示素子、単純マトリックス駆動のST
N型液晶表示素子のいずれでも使用することができる。
また、TFT型液晶表示素子では、その素子そしてポリ
シリコン、アモルファスシリコン、メタル・インシュレ
ータ・メタル等の種々のアクティブ素子を用いることが
できる。
5の上に少なくとも一方の面に多数のレンチキュラーレ
ンズが平行に形成されたレンチキュラーレンズシート6
を載置してもよい。このようにレンチキュラーレンズシ
ート6を液晶表示素子5上に載置することによって、液
晶表示素子5を透過した疑似平行光がレンチキュラーレ
ンズシート6に入射し、入射光はレンチキュラーレンズ
の焦点に一旦集束した後に拡散されるため、液晶表示装
置の視野角を広くことができる。すなわち、特定の凹凸
面を有する出射面から構成される導光体2によって、液
晶表示素子5を通過する際には角度分布の小さい疑似平
行光で液晶分子の傾き方向の影響を最小限とでき、液晶
表示素子5を透過した後にレンチキュラーレンズシート
6によって光の拡散を行うため、見る角度によるコント
ランスや中間色の輝度反転による色調の変化が少なく、
かつ広い視野角の液晶表示装置を提供できる。
ュラーレンズシート6は、液晶表示素子5を透過した光
を拡散させることによって視野角を広げる機能を有する
部材である。レンチキュラーレンズシート6は、少なく
とも一方の面に、半円柱状、半楕円柱状あるいはこれら
と類似の形状を有するレンチキュラーレンズを平行に多
数形成してなるものであり、厚さ0.1〜10mm程
度、レンズピッチが10〜800μm程度であることが
好ましい。また、レンチキュラーレンズシート6は、可
視光透過率が高い材料を用いて製造することが好まし
く、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹
脂、塩化ビニル系樹脂、活性エネルギー線硬化型樹脂等
が挙げられる。本発明においては、レンチキュラーレン
ズシート6に、必要に応じて、酸化防止剤、紫外線吸収
剤、黄変防止剤、ブルーイング剤、顔料、拡散剤等の添
加剤を添加することもできる。レンチキュラーレンズシ
ート6の製造は、押し出し成形、射出成形、活性エンル
ギー線硬化型樹脂を使用する方法等の通常の成形方法が
使用できる。
る。光度の測定 導光体の冷陰極管にインバーター(TDK社製CXA−
M10L)を介して直流電源に接続し、DC12Vを印
加して点灯させた。液晶表示装置を測定台に載置し、そ
の中央で冷陰極管軸と平行な回転軸で回転するように調
節した。次いで、3mmφのピンホールを有する黒色の
紙を、ピンホールが導光体の中央に位置するように導光
体上に固定し、輝度計(ミノルタ社製nt−1゜)を用
いて測定円が8〜9mmとなるように距離を調整した。
冷陰極管のエイジング時間が30分以上経過後に、回転
軸を80゜〜−80゜まで5゜間隔で回転させながら、
出射光の光度の角度分布を測定した。
に、一方の表面に傾斜角(α)が60゜の立ち上がり面
9と、傾斜角(β)が58゜、高さ1.33mmの平面
部12と曲率半径1.33mmの曲面部13から構成さ
れた立ち上がり面10の二つの立ち上がり面から構成さ
れる幅1mmの凸状部8と幅1mmの平坦部11とを、
光源に対して平行にして交互に配置した凹凸面を形成し
た導光体を作製した。得られた導光体の90mmの二つ
の端面に銀蒸着したPETフィルムを粘着加工して貼り
付け、凹凸面あるいはマット加工面の反対側の表面に銀
蒸着したPETフィルムをテープ止めして反射面を形成
した。アクリル板の100mmの二つの端面に、銀蒸着
したPETフィルムで冷陰極管(松下電器社製KC13
0T4E72、4mmφ×130mm)を巻き付けて、
光源ランプとして設置しバックライトとした。なお、傾
斜角58゜の立ち上がり面が光源側となるように、光源
ランプを導光体端面に設置した。
表示素子を載置して、液晶表示装置組み立てた。得られ
た液晶表示装置を用いて、出射光の光度の角度分布を測
定した。その結果を、最大ピークの光度を1とした場合
の光度比率で図4に示した。また、出射光線のピーク光
は出射面の法線方向に対して10゜の方向にあり、出射
光線の半値幅は±15゜であった。さらに、約30゜斜
め方向から観察した場合でも、コントラスト、色調、明
るさ等の変化は殆ど認められなかった。
子上に、厚さ2mmのアクリル系樹脂板にピッチ0.2
2mmのレンチキュラーレンズを形成したレンチキュラ
ーレンズシートを載置した。得られた液晶表示装置を用
いて、出射光の光度の角度分布を測定した。その結果
を、最大ピークの光度を1とした場合の光度比率で図5
に示した。また、出射光線のピーク光は光出射面の法線
方向に対して10゜の方向にあり、出射光線の半値幅は
60゜以上であった。さらに、約30゜斜め方向から観
察した場合でも、コントラスト、色調、明るさ等の変化
は殆ど認められなかった。
(三菱レイヨン社製アクリライト001)を準備し、そ
の一方の表面にスクリーン印刷によってマット形状を印
刷し導光体を作製した。得られた導光体の90mmの二
つの端面に銀蒸着したPETフィルムを粘着加工して貼
り付け、マット加工面の反対側の表面に銀蒸着したPE
Tフィルムをテープ止めして反射面を形成した。アクリ
ル板の100mmの二つの端面に、銀蒸着したPETフ
ィルムで冷陰極管(松下電器社製KC130T4E7
2、4mmφ×130mm)を巻き付けて、光源ランプ
として設置しバックライトとした。一方、プリズム頂角
90゜、ピッチ50μmのプリズムパターンを形成した
金型に、アクリル系紫外線硬化型樹脂液を注入し、厚さ
150μmのPETフィルムをロールを用いて重ね合わ
せた。次いで、PETフィルムを通して570mJの紫
外線を照射して、アクリル系紫外線硬化型樹脂を重合硬
化させ、金型から剥離して屈折率1.59、頂角90゜
のプリズムシートを得た。
゜のプリズムシートをプリズム列が導光体側となるよう
に載置して液晶表示装置を得た。得られた導光体の光出
射面上に、頂角90゜のプリズムシートをプリズム列が
導光体側となるように載置し、さらにTFT型液晶表示
素子を載置して液晶表示装置を組み立てた。得られた液
晶表示装置を用いて、出射光の光度の角度分布を測定し
た。その結果を、最大ピークの光度を1とした場合の光
度比率で図6に示した。また、出射光線のピーク光は光
出射面の法線方向に対して10゜の方向にあり、出射光
線の半値幅35゜であった。さらに、約30゜斜め方向
から観察した場合でも、コントラスト、色調、明るさ等
の変化は殆ど認められなかった。
子上に、厚さ2mmのアクリル系樹脂板にピッチ0.2
2mmのレンチキュラーレンズを形成したレンチキュラ
ーレンズシートを載置した。得られた液晶表示装置を用
いて、出射光の光度の角度分布を測定した。その結果
を、最大ピークの光度を1とした場合の光度比率で図7
に示した。また、出射光線のピーク光は光出射面の法線
方向に対して10゜の方向にあり、出射光線の半値幅は
60゜以上であった。さらに、約30゜斜め方向から観
察した場合に、コントラスト、色調、明るさ等の変化が
認められた。
凸状部を多数形成することにより、プリズムシート等の
部品を使用することなく、出射光線の角度分布が狭く、
ピーク光が出射面の法線方向に出射する優れた指向性を
有し、構造の簡略化およびコンパクト化を図ることのき
るバックライトを提供することができる。また、このよ
うなバックライトを用いて、さらに液晶表示素子の上に
レンチキュラーレンズシートを載置することによって、
視野角が広く、見る角度によるコントラストの変化や中
間色での輝度反転による色調変化がなく、画面サイズの
大型化、複数人での観察等の種々の用途に使用できる。
ある。
図である。
ラフである。
ラフである。
ラフである。
ラフである。
Claims (3)
- 【請求項1】 光源と、該光源に対向する少なくとも一
つの入射面および出射面を有する導光体から構成され、
前記導光体の出射面が光源と平行に形成された凸状部と
平坦部とが交互に配置された凹凸面からなり、該凸状部
が対向する二つの立ち上がり面からなり、少なくとも光
源から離れた側に位置する立ち上がり面が平坦部に対し
て50〜70゜の傾斜角を有することを特徴とするバッ
クライト。 - 【請求項2】 光源と、該光源に対向する少なくとも一
つの入射面および出射面を有する導光体と、該導光体上
に配置された液晶表示素子から構成され、前記導光体の
出射面が光源と平行に形成された凸状部と平坦部とが交
互に配置された凹凸面からなり、該凸状部が対向する二
つの立ち上がり面からなり、少なくとも光源から離れた
に位置する立ち上がり面が平坦部に対して50〜70゜
の傾斜角を有することを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項3】 液晶表示素子上に少なくとも一方の面に
多数のレンチキュラーレンズが平行に形成されたレンチ
キュラーレンズシートを載置することを特徴とする請求
項2記載の液晶表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17122995A JP3540444B2 (ja) | 1995-07-06 | 1995-07-06 | バックライトおよびそれを用いた液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP17122995A JP3540444B2 (ja) | 1995-07-06 | 1995-07-06 | バックライトおよびそれを用いた液晶表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0922012A true JPH0922012A (ja) | 1997-01-21 |
| JP3540444B2 JP3540444B2 (ja) | 2004-07-07 |
Family
ID=15919445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17122995A Expired - Fee Related JP3540444B2 (ja) | 1995-07-06 | 1995-07-06 | バックライトおよびそれを用いた液晶表示装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3540444B2 (ja) |
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-
1995
- 1995-07-06 JP JP17122995A patent/JP3540444B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3540444B2 (ja) | 2004-07-07 |
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