JPH10319384A

JPH10319384A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH10319384A
Application number: JP9131514A
Authority: JP
Inventors: Kunifumi Nakanishi; 邦文中西
Original assignee: Advanced Display Inc
Current assignee: Advanced Display Inc
Priority date: 1997-05-21
Filing date: 1997-05-21
Publication date: 1998-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の液晶表示装置は、視野角を狭くも広く
もできることの必要性を考慮していなかった。【解決手段】２枚のガラス基板と、それらに挟持され
た液晶層を有し、外部の信号源からの信号に応じた画像
を表示する液晶表示パネル１の背面に、電圧の印加によ
って光の散乱と透過を制御することができる散乱性液晶
層２を配置し、さらに散乱性液晶層２の背面にレンズシ
ート３を配置して光を集光すると共に、その背面に導光
板４を配置して、ランプ管５によって導光板４に光を照
射することで、液晶表示パネル１を背面から照射するよ
うにし、散乱性液晶層２への電圧の印加によって液晶表
示パネル１の視野角を広くも狭くもできるようにしたも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は液晶表示装置とく
に、液晶表示パネルを背面から照射する背面光源に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置の液晶表示パネルは、通常
２枚の偏光板間に液晶を挟持して、液晶の旋光性を利用
して光変調を行い表示画像を得る。液晶分子の配置角度
と視認角度の相対的角度によって、液晶の旋光性、複屈
折性は異なる。したがって、液晶表示装置では、視角依
存性が大きく、視角による輝度、コントラスト比の変化
及び、多階調表示の際に反転現象も発生するという問題
点がある。従って、このような視角依存性に起因したユ
ーザサイドの問題点（視野角範囲が狭いという問題点）
を改善する多くの提案がなされている。

【０００３】その例として、特開昭６３−１０６６２４
号公報、特開平４−２１２９２８号公報、特開平５−２
７２４２号公報などに記載されているように、ＴＮ型液
晶の配向を画素内で異ならせた液晶表示装置がある。ま
た、特開昭６０−２９１８号公報には、ＴＮ型液晶にお
いて、光散乱粒子を散在させた層を設置する液晶表示装
置が記載されている。さらに、特開昭６２−５５６２４
号公報には、前面基板の偏光板側に薄膜の光散乱層を形
成したり、光散乱板を密着設置することにより、視野角
範囲を拡大した液晶表示装置が記載されている。

【０００４】しかしこれらの特許公開公報においては、
視野角を広くする利点と視野角を狭くする利点との峻別
を怠り、即ち、視野角を広げる点（より見えやすくする
点）に開発の力点をおき、視野角を狭くも広くもできる
液晶表示装置の必要性を教示も示唆もしていない。例え
ば、液晶表示装置を搭載した携帯用のパーソナルコンピ
ュータを使用する場合、液晶表示装置が広視野角を有し
ていると、隣席の他人に表示内容を知られる危険性を伴
う。従って、使用状況に応じて、隣席の他人に表示内容
を秘匿したり又は開示したりするように、視野角を狭く
も広くもできる液晶表示装置があれば、便利である。

【０００５】そこで、特開平５−７２５２９号公報で
は、図１６に示すように、視野角依存性のある液晶表示
パネルの上部に、外部からの電気信号により光の透過、
散乱を制御する散乱型液晶層を備えた液晶表示装置が記
載されている。特開平５−７２５２９号公報によれば、
散乱型液晶層の散乱の度合を大きくしたときには、全視
角方向の輝度を平均化することができ、広範囲の視角方
向にわたって輝度、コントラスト比がほぼ一定に保たれ
る一方、散乱型液晶層の散乱の度合を小さくしたときに
は、必要な一定の視角範囲において、良好な表示を得る
ことができる点が言及されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
５−７２５２９号公報にあっては、図１６に示すとお
り、画像の表示を行う液晶表示パネルの上に散乱型液晶
層を設置しているので、散乱型液晶層の散乱の度合を大
きくした場合に、全視角方向の輝度を平均化し、これに
より、隣接する画素あるいは、近傍の画素間で混色が起
きるという問題を有する。これは視認上は画像の“ぼ
け”となって現われ、画像の輪郭のシャープさが損なわ
れることになる。なお、特開平５−７２５２９号公報の
請求項には、散乱型液晶層を液晶表示パネルの下に設け
た構成をも包含させている。この構成であれば、“ぼ
け”という問題を解消できるが、面光源から発した光の
散乱性の影響を直接的に受けて、散乱型液晶層の視野角
制御が制約されるといった別の問題が発生する。

【０００７】この発明は、このような課題を解決するた
めになされたものであり、視野角範囲の広狭を、使用状
況に応じて効果的に変更することができる液晶表示装置
を得ることを第一の目的としている。また、画像の“ぼ
け”のない良好な画質の得られる液晶表示装置を得るこ
とを第二の目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係わる液晶表
示装置においては、外部信号に応じた画像を表示する液
晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面に配置され
た光源と、液晶表示パネルと光源との間の光路上に配置
され、背面から入射される光の散乱と透過を制御できる
光散乱層と、液晶表示パネルと光源の間の光路上に配置
され、背面から入射される光を集光して前面に出射する
集光層を備えたものである。また、光散乱層と集光層と
の間には、光拡散度の低い光拡散シートが配置されてい
るものである。また、外部信号に応じた画像を表示する
液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面に配置さ
れた光源と、液晶表示パネルと光源との間に配置され、
背面から入射される光の散乱と透過を制御できる光散乱
層を備え、光源の発光面には、この発光面に垂直にかつ
互いに平行に配置されている複数の平板からなる遮光板
が設けられているものである。

【０００９】また、遮光板を形成する複数の平板は、発
光面の中央付近で狭く、端部にいくほど広い間隔に配置
されているものである。さらに、光散乱層は、集光層と
液晶表示パネルとの間に配置されているものである。ま
た、液晶表示パネルは、第一及び第二の基板とこの第一
及び第二の基板の間に挟持された液晶層を有すると共
に、光散乱層は、第一及び第二の基板と、この第一及び
第二の基板の間に挟持されている光散乱部材を有し、液
晶表示パネルの第二の基板と光散乱層の第一の基板とは
共用されているものである。また、光散乱層と液晶表示
パネルとの間には、光拡散度の低い光拡散シートが配置
されているものである。

【００１０】さらにまた、光散乱層と液晶表示パネルと
の間には、光散乱層の光射出面及び液晶表示パネルの光
入射面の屈折率とほぼ同一の屈折率を有する接着層が設
けられているものである。また、集光層は、光散乱層と
液晶表示パネルとの間に配置されているものである。ま
た、光散乱層と光源との間には、光源の発光面及び光散
乱層の光入射面の屈折率とほぼ同一の屈折率を有する接
着層が設けられているものである。

【００１１】加えて、光散乱層は、電圧の印加によって
光の散乱と透過が制御され、印加される電圧が高いほど
光の透過率が高くなる特性を有するものである。また、
光散乱層は、散乱型液晶層を有するものである。また、
散乱型液晶層は、高分子中に液晶分子を多数分散したも
のである。

【００１２】さらにまた、散乱型液晶層は、網目状高分
子中に液晶を含ませたものである。また、光源は、電圧
の印加によって散乱光を発光するエレクトロルミネッセ
ンスパネルであるものである。また、光源は、ランプ管
とこのランプ管からの光を拡散する導光板を有するもの
である。

【００１３】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１は、この発明の実施の形態１による
液晶表示装置を示す図で、図１（ａ）は斜視図、図１
（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ´断面図である。図におい
て、１は２枚のガラス基板と、それらに挟持された液晶
層を有し、外部の信号源からの信号に応じた画像を表示
する液晶表示パネル、２は液晶表示パネル１の下部（光
源側）に配置された散乱性液晶層、３は散乱性液晶層２
の下部に配置されたレンズシート、４はレンズシート３
の下部に配置された導光板、５はランプ管で、導光板４
に光を照射することで、液晶表示パネル１を背面から照
射する。６はランプ管５をおおうよう配置された光反射
フィルム、７は導光板４の背面に設けられた光拡散層で
あり、４〜７は光源を形成している。なお、図におい
て、１〜４は分離して示されているが、実際は密着して
いる。

【００１４】散乱型液晶層２は、２枚のガラス基板と、
それに挟持された散乱型液晶からなり、２枚のガラス基
板の内側には透明電極が形成され、それぞれの透明電極
は導線によって外部から電圧が印加される。散乱型液晶
は高分子中に数μｍの液晶分子を多数分散したものや、
網目状高分子中に液晶を含ませたものなどがある。製作
法としては、高分子と液晶を共通溶媒に溶解し、面状の
透明電極が形成されたガラス基板上に塗布し、溶媒を蒸
発させた後、もう１枚の透明電極付ガラス基板を重ねあ
わせ、周囲を樹脂などで封止する方法、面状の透明電極
が形成された一対のガラス基板を十数μｍの間隙をもっ
て重ね合せ、周囲を樹脂などで封止したセル状のパネル
に、液晶と重合成モノマの混合溶液を注入し、紫外線の
照射などにより、モノマを重合させる方法などがある。

【００１５】図２は、この発明の実施の形態１による液
晶表示装置の散乱型液晶の動作原理を示す図である。図
３は、この発明の実施の形態１による液晶表示装置のレ
ンズシートの斜視図である。図において、３は図１にお
けるものと同じものである。図４は、レンズシートの断
面図である。図５は、この発明の実施の形態１による液
晶表示装置のランプ管から導光板に進行する光の光路図
である。図において、４は図１におけるものと同じもの
である。図６は、この発明の実施の形態１による液晶表
示装置の輝度の視野角特性図である。

【００１６】以下、実施の形態１の動作について説明す
る。図２に示す散乱型液晶の動作原理では、電極間に電
圧を印加しないときは図２（ａ）のように液晶分子はラ
ンダムな向きで、周囲の高分子との屈折率が異なり、界
面で散乱を起こす。電圧を印加したときは、図２（ｂ）
のように液晶の向きがそろい、周囲の高分子との屈折率
が同一になり透過状態となる。なお、透過、散乱の程度
は、印加する電圧の大きさに依存し、印加電圧が大きい
ほど、透過率は高くなる。図３、図４に示すレンズシー
ト３は、表面に微小なレンズやプリズムが形成された透
明シートであり、レンズシート３の下面から斜め方向に
入射した光を屈折させ、上面から法線方向に射出させる
もので、散乱光に対しては、集光作用を有する。図４の
頂角αの大きさによって集光度は制御でき、例えば、α
＝１００度に対して、α＝９０度とすると、集光作用は
より強くできる。このような集光作用をもつレンズシー
ト３としては、例えば、住友スリーエム製のＢＥＦII９
０／５０などが使用できる。

【００１７】レンズシート３と散乱型液晶層２との組み
合わせによって、実施の形態１にあっては、以下の具体
的な効果を有する。まず、導光板４の液晶表示パネル１
側の表面から散乱光が発せられる動作について説明す
る。ランプ管５から発せられた光は、導光板４の端面か
ら入射し、導光板４内の全体に導かれる。図５は、ラン
プ管５からの光の光路図で、空気の屈折率をｎ、導光板
４の屈折率をｎ´、空気層から導光板４への光に入射角
をｉ、射出角をｉ´、導光板４から空気層への射出角を
ｉ”とする。スネルの法則より、ｓｉｎｉ”＝（（ｎ´
／ｎ）²ｓｉｎｉ）^1/2であり、一般にｎ´／ｎ＞１で
あるので、これを満たすｉ”は存在しない。すなわち導
光板４の光は、空気層との界面で全反射し、導光板４内
からは射出せず、導光板４内の全体で反射が繰り返され
る。このような、導光板４内部から空気層への光の入射
角は臨界角とよばれる。ここで、図１（ｂ）のように導
光板４の下面に光拡散層７が形成されている場合、この
界面で光が屈折し、導光板４内から空気層界面への入射
角が小さくなり、すなわち臨界角以下になり、導光板４
から光が射出される。この射出角は０度〜９０度の任意
の角度であり、散乱光となる。

【００１８】この散乱光は、レンズシート３に達する
と、レンズシート３の表面に形成された光屈折層によっ
て、表面に対し法線方向に屈折する。これは散乱光が集
光され、表面に対し法線方向に進む光が多くなることを
意味する。この集光された光は、散乱型液晶層２に入射
し、散乱型液晶層２を透過する間に、再び散乱し、液晶
表示パネル１に入射、透過し、最終的に観測者に視認さ
れる。液晶表示パネル１から発する光は、散乱型液晶層
２に印加する電圧が大きいほど、散乱成分が少なく、画
面の正面方向に集光され、散乱型液晶層２に印加する電
圧が小さいと、散乱成分が多く、画面の正面以外の方向
に発せられる。

【００１９】図６には、実施の形態１による液晶表示装
置の輝度の視野角特性が示されている。細線は、散乱型
液晶層２に十分大きい電圧を印加し、透過状態にしたと
きの視野角特性である。レンズシート３としては、集光
性の十分高いものを用いており、視野角範囲は狭く、例
えばθの角度方向では輝度が極めて低く、表示画像を視
認することは困難である。太線は、散乱型液晶層２に印
加する電圧を小さくし、散乱状態にしたときの視野角特
性である。集光性の高いレンズシート３を用いている
が、散乱型液晶層２が集光された光を散乱させるため、
正面方向以外の視野角方向にも光が射出し、視野角は広
くなる。なお、レンズシート３は導光板４からの光を平
行光にして、これによって、散乱型液晶層２の制御を容
易にすることができるという効果も兼ね備えている。即
ち、収束光または発散光を入射光に用いると、電圧が印
加された場合（図２（ｂ）の場合）でも、視野角の大き
い方向に進行する光が存在し、視認者に観測されるた
め、視野角を狭めることに限界がある。さらに、散乱型
液晶層２内で、電界方向（画面に対して法線方向）以外
の方向に進行する光は、液晶層と高分子層の境界面で、
僅かに光拡散が生じるので、やはり視野角を狭めること
に限界がある。

【００２０】また、レンズシート３は複数枚重ね、集光
性をさらに高めておくこともできる。また、導光板４の
光拡散層７は、導光板４の裏面に形成したが、液晶表示
パネル１側に形成することもできる。さらに、ランプ管
５からの光は、導光板４の端面から入射するようにした
が、光拡散層７の下に、一本または複数本のランプ管を
配置した構成にすることもできる。さらに、レンズシー
ト３と散乱型液晶層２との間または、散乱型液晶層２と
液晶表示パネル１との間に拡散度の弱い光拡散シートを
設けておくこともできる。これは、レンズシート３の表
面に形成されている微細なレンズやプリズムの連続構造
と、液晶表示パネル１の画素の連続構造との干渉による
縞模様（一般にモワレ縞と呼ばれる）の発生を防ぐもの
である。

【００２１】以上のように特開平５−７２５２９号公報
では、散乱型液晶層による散乱度合が、液晶表示装置の
視野角特性に直接影響を与えるのに対して、実施の形態
１によれば、散乱型液晶層２による輝度の変化を介して
間接的に視角特性に影響を与えることになる。さらに、
レンズシート３によって平行光を作り出し、これにより
視角制御特性を高めている。従って、（１）散乱型液晶
層２に印加する電圧に依存して変化する輝度を介して、
視野角特性を自在に調整することができる。（２）視認
者は液晶表示パネル１の表示面から射出された光を直接
観測するので、隣接する画素あるいは、近傍の画素間で
光が混じり合うことによる“ぼけ”のないシャープな画
像が得られる。

【００２２】実施の形態２．図７は、この発明の実施の
形態２による液晶表示装置の構成を示す断面図である。
図７において、１〜６は図１に示すものと同一のもので
ある。実施の形態１との主な差異点は、導光板４に光拡
散層を設けていない点と、散乱型液晶層２の上にレンズ
シート３を配置した点にあり、その作用については、後
で詳しく述べる。８は透明接着剤であり、導光板４や散
乱型液晶層２を構成しているガラス基板と屈折率が実質
的に同一のもので、導光板４と散乱型液晶層２とを空気
層なく密着させている。なお、ここで実質的に同一と
は、実施の形態２の作用、効果を奏する限り、近似値を
も含むことを意味し、後に述べる理由により、同一に近
いほど好ましい。図８は、図７のうち導光板４、透明接
着剤８、散乱型液晶層２の構成を詳細に示したものであ
る。散乱型液晶層２は２枚のガラス基板９、１０と、そ
れらに挟持された散乱型液晶１１を有している。

【００２３】まず、図７及び図８に示す液晶表示装置の
製造方法について、詳細に説明する。第一に、導光板４
上に透明接着剤８を塗布する。（以下、塗布法とい
う）。なお、透明接着剤８の粘度を適切に調整すること
によって、スキージ法のような印刷方式でも、ロールコ
ート法のような転写方式でも、スピンコート法のような
遠心力を利用した膜形成法でも、塗布することが可能で
ある。透明接着剤８の材質は、その屈折率がガラス基板
の屈折率と同程度のものであれば、有機材料でも無機材
料でもよい。また、塗布法によって透明接着剤８の層を
形成する方式の他、例えば、フィルム状の透明接着シー
トを別途用意して、そのシートを貼り付けるという方法
を採用することも可能である（以下、貼り付け法とい
う）。

【００２４】塗布法では、塗布液中のエアーの混入と、
塗布時のエアーの巻き込みを管理すれば、空気層のない
理想的な膜形成を行えるという利点がある反面、ガラス
基板と同程度の屈折率を有する材料の選定に制限があ
り、かつ、均一な膜を得ることが難しいという欠点も併
せ持つ。一方、貼り付け法では、材料の選定は比較的容
易で、均一な膜を得やすいものの、貼り付け時のエアー
の噛みこみを防止する必要がある。さらに、一対のガラ
ス基板９、１０に挟まれた散乱型液晶１１を有する散乱
型液晶層２を別途、製造する。そして、透明接着剤８の
層を介して、導光板４と、散乱型液晶層２とを結合した
後、散乱型液晶層２上にレンズシート３と、液晶表示パ
ネル１とを設置する。

【００２５】つぎに、動作について説明する。ランプ管
５から発せられた光は、導光板４内の全体に導かれ、透
明接着剤８、下側ガラス基板９内を直進し、散乱型液晶
１１表面に達する。ここで、透明接着剤８の屈折率は、
導光板４及び、散乱型液晶層２を構成しているガラス基
板９の屈折率と実質的に同一であるため、それぞれの界
面でほぼ直進する。これらの屈折率は同一に近いほど、
それぞれの界面での反射、屈折が少なく効率よく直進で
きる。散乱型液晶１１が完全な透過状態（電圧印加の状
態）である場合、導光板４からの光は、散乱型液晶１１
内を屈折せずに進行し、上側のガラス基板１０に達す
る。ここで、実施の形態１と同様の原理により、このガ
ラス基板１０と空気層の界面への光入射角は臨界角以上
であるので、光は射出されない。散乱型液晶層２への印
加電圧をやや弱くすると、導光板４からの光が散乱型液
晶１１面に達したとき、光は屈折され、上側のガラス基
板１０と空気層の界面の臨界角以下となり、散乱型液晶
層２から射出される。この散乱光は、レンズシート３に
より、正面方向に集光され、液晶表示パネル１通過後、
観測者に視認される。

【００２６】次に、散乱型液晶層２への印加電圧がさら
に弱いとき、導光板４から散乱型液晶層２を通過してレ
ンズシート３に入射する散乱光はさらに多くなる。この
散乱光はレンズシート３により、正面方向に集光される
が、集光されずに液晶表示パネル１に入射する光も多く
存在する。この場合は、正面方向に対し、視角が大きい
方向にも光が発するため、視野角範囲は広くなる。以上
にように、散乱型液晶層２に印加する電圧が大きい場合
は、液晶表示パネル１から発し、視野角の大きい方向へ
進む光は少なく、視野角範囲が狭くなると共に、散乱型
液晶層２に印加する電圧が小さい場合は、液晶表示パネ
ル１から発し、視野角の大きい方向へ進む光は多く、視
野角範囲が大きくなり、散乱型液晶層２に印加する電圧
の大きさによって輝度の視野角特性を自在に調整するこ
とができる。なお、視認者は液晶表示パネル１の表示面
から射出された光を直接観測する点での効果は、実施の
形態１と同じである。実施の形態２では、光拡散層を必
要としないので、コストの面で、実施の形態１よりも有
利と言える。

【００２７】実施の形態３．図９は、この発明の実施の
形態３による液晶表示装置の構成を示す断面図である。
図において１〜６、８は図７におけるものと同じもので
あるが、透明接着剤８は液晶表示パネル１と散乱型液晶
層２を接着する。７は図１におけるものと同様の光拡散
層である。図１０は、図９のうち散乱型液晶層２、透明
接着剤８、液晶表示パネル１の構成を詳細に示したもの
である。図において、１、２、８〜１１は実施の形態２
に示すものと同一である。１２は液晶表示パネル１の下
側ガラス基板、１３は上側ガラス基板、１４は下側ガラ
ス基板１２と上側ガラス基板１３により挟持された液晶
層である。液晶表示パネル１と散乱型液晶層２は、実施
の形態２と同様の塗布法または貼り付け法により、接続
が可能である。

【００２８】このように構成された液晶表示装置におい
て、導光板４から発した光は、実施の形態１と同様の動
作により集光され、散乱型液晶１１に達する。この光は
散乱型液晶層２への印加電圧の大きさにより、散乱の度
合が制御され、そのまま角度を変えることなく、液晶表
示パネル１へ入射し、上側ガラス基板１３から発し、観
測者に視認される。輝度の視野角特性は、実施の形態１
と同様に、散乱型液晶層２に印加する電圧の大きさによ
って制御できる。実施の形態３では、散乱型液晶層２と
液晶表示パネル１が空気層なく密着しているので、液晶
表示パネル１に入射する光が、液晶表示パネル１の下側
ガラス基板１２で反射されることなく、散乱光が効率よ
く液晶表示パネル１に入射し、観測者に視認される光量
が大きくなる。以上では、散乱型液晶層２の上側ガラス
基板１０と液晶表示パネル１の下側ガラス基板１２を、
透明接着剤８で接合したが、散乱型液晶層２の上側ガラ
ス基板１０と液晶表示パネル１の下側ガラス基板１２を
一枚のガラス基板で兼用することもできる。

【００２９】この場合の製作方法を以下に説明する。ま
ず、電極が形成された一対のガラス基板１２、１３間に
液晶が封入された液晶表示パネル１を作製する。なお、
偏光板は、上側ガラス基板１３にのみ貼付しておく。こ
の工程までは通常の液晶表示パネルと同様の方法によ
る。次に、液晶表示パネル１の下側ガラス基板１２に透
明電極付偏光板を貼付する。なお、透明電極付偏光板
は、偏光板の表面（液晶表示パネル１との貼付面でない
面）に蒸着などにより透明電極を面状に形成したもので
ある。さらに、高分子と液晶と共通溶媒の溶液を、この
透明電極面に塗布し、溶媒を蒸発させた後、もう一枚の
透明電極付ガラス基板を重ねあわせ、周囲を樹脂などで
封止する。以上にように、散乱型液晶層２の上側ガラス
基板１０と液晶表示パネル１の下側ガラス基板１２を一
枚のガラス基板で兼用した場合は、部品点数、製作工程
数が削減できる。

【００３０】実施の形態４．図１１は、この発明の実施
の形態４による液晶表示装置の構成を示す断面図であ
る。図において、１〜３は図１に示すものと同一のもの
である。１５はエレクトロルミネッセント（以下「Ｅ
Ｌ」とする）パネルである。図１２は、エレクトロルミ
ネッセントパネルの構成を示す断面図である。図におい
て、１８はガラス基板、１９はガラス基板１８上に形成
された透明電極、２０は発光層、２１は誘電体層、２２
はアルミ背面電極、２３はアルミ背面電極２２をおおう
樹脂コーティング層である。発光層２０は、活性剤を添
加したＺｎＳなどの蛍光体粉末を誘電体の中に分散さ
せ、透明電極１９上に塗布する。このＥＬパネルの両電
極間に、交流電圧を印加すると、発光層２０から散乱光
が発せられる。活性剤としてＰｒＦ３を用いた場合に
は、ＥＬの発光色は白色となる。図１２ではガラス基板
１８が最下層にあるが、図１１の構成中では、上下を反
転させ、光が発せられるガラス基板１８が上側になるよ
うに設置する。なお、実施の形態４の他の構成は、実施
の形態１〜３と同様に構成できる。

【００３１】ＥＬパネル１５から発せられた散乱光は、
レンズシート３により集光され、散乱型液晶層２に達す
る。この光は散乱型液晶層２への印加電圧の大きさによ
り、散乱の度合が制御され、液晶表示パネル１へ入射
し、観測者に視認される。輝度の視野角特性は、実施の
形態１と同様に、散乱型液晶層２に印加する電圧の大き
さによって制御できる。

【００３２】実施の形態５．図１３は、この発明の実施
の形態５による液晶表示装置の構成を示す断面図であ
る。図において、１〜７は図１に示すものと同一のもの
である。１６は導光板４に設けられた視野角制限用の遮
光ユニットである。図１４は、視野角制限用の遮光ユニ
ットを示す斜視図である。図において、１７はつや消し
の黒などの光吸収性の塗料が塗布された方形の薄板の遮
光板である。遮光ユニット１６は、遮光板１７を一定間
隔で平行に配置したものである。一つの遮光板１７の長
さは、液晶表示パネル１の表示領域の縦辺よりもやや大
きい程度で、高さおよび、隣り合う遮光板１７間の距離
は、以下に述べる動作の説明での計算に従い、所望の視
野角範囲に合わせ、あらかじめ決定しておく。遮光板１
７の厚さは表示画像に支障をもたらさないだけ、十分薄
いことが望ましい。なお、各遮光板１７は細い連結棒に
よって、表示画像の領域の外側で連結されている。

【００３３】図１５は、実施の形態５による液晶表示装
置の動作を示したものである。図において、１〜７、１
７は図１３におけるものと同一のものである。実線の矢
印は、散乱型液晶層２への印加電圧が十分大きいときの
導光板４からの散乱光の光路である。この光路よりも、
視野角の大きい方向に進む光は、遮光板１７により遮光
され、液晶表示パネル１には入射されず、観測者には視
認されない。すなわち、表示画像が視認可能な視野角特
性範囲は０〜θ０の範囲に制限される。次に散乱型液晶
層２への印加電圧が小さいとき、導光板４からの光は、
散乱型液晶層２に到達したときに、屈折され、破線の方
向に進む光が生じる。この場合表示画像が視認可能な視
野角範囲は０〜θ１の範囲に拡大する。

【００３４】散乱型液晶層２への印加電圧を十分大きく
し、視野角を最小にしたときの範囲は、遮光板１７の高
さと配列の間隔により適当な値に設定することが可能で
ある。すなわち遮光板１７の高さが大きく、配列の間隔
を小さくするほど視野角範囲は狭く、遮光板１７の高さ
が小さく、配列の間隔を大きくするほど視野角範囲は広
くなる。例えば、遮光板１７の高さをｈ、隣り合う遮光
板１７間の距離をｗとしたとき、ｗ／ｈ＝ｔａｎθ０の
関係があるので、所望の視野角特性範囲の値θ０によっ
て、ｗとｈの比が決定できる。液晶表示装置の薄型性を
損なわないためには、ｈはできるだけ小さいことが望ま
しいため、ｗも小さくし、従って、多くの遮光板１７を
設置する。また、複数の遮光板１７の間隔は一定であっ
ても、一定でなくてもよく、例えば、画面の中央付近で
は狭く、端の方ほど広くすることもできる。この場合
は、液晶の透過率の視野角特性の関係で、液晶表示画面
を中央の正面から見たときに、端の方ほど暗くなるとい
う輝度むらを解消することができる。

【００３５】また、液晶表示パネル１と散乱型液晶層２
とは、実施の形態１または実施の形態３のいずれの構成
によってもよい。以上のように実施の形態５によれば、
輝度の視野角範囲は、散乱型液晶層２への印加電圧の大
きさにより、自在に制御できるうえ、視野角を最小にし
たときの範囲をあらかじめ適当な値に設定することが可
能となる。

【００３６】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。外部信
号に応じた画像を表示する液晶表示パネルと、この液晶
表示パネルの背面に配置された光源と、液晶表示パネル
と光源との間の光路上に配置され、背面から入射される
光の散乱と透過を制御できる光散乱層と、液晶表示パネ
ルと光源の間の光路上に配置され、背面から入射される
光を集光して前面に出射する集光層を備えたので、光散
乱層を制御することにより、視野角特性を調節すること
ができると共に、集光層を用いたことにより、隣接する
画素あるいは近傍の画素間でぼけのない画像が得られ
る。また、光散乱層と集光層との間には、光拡散度の低
い光拡散シートが配置されているので、光散乱層と集光
層との干渉による縞模様の発生を防止することができ
る。

【００３７】また、外部信号に応じた画像を表示する液
晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面に配置され
た光源と、液晶表示パネルと光源との間に配置され、背
面から入射される光の散乱と透過を制御できる光散乱層
を備え、光源の発光面には、この発光面に垂直にかつ互
いに平行に配置されている複数の平板からなる遮光板が
設けられているので、光散乱層を制御することにより、
視野角特性を調節することができると共に、遮光板によ
って視野角を最小にしたときの範囲をあらかじめ適当な
値に設定することが可能である。また、遮光板を形成す
る複数の平板は、発光面の中央付近で狭く、端部にいく
ほど広い間隔に配置されているので、液晶表示パネルの
輝度むらを防ぐことができる。

【００３８】さらに、光散乱層は、集光層と液晶表示パ
ネルとの間に配置されているので、光散乱層と液晶表示
パネルとの間に接着層を設けたり、基板を共用させたり
することができる。また、液晶表示パネルは、第一及び
第二の基板とこの第一及び第二の基板の間に挟持された
液晶層を有すると共に、光散乱層は、第一及び第二の基
板と、この第一及び第二の基板の間に挟持されている光
散乱部材を有し、液晶表示パネルの第二の基板と光散乱
層の第一の基板とは共用されているので、部品点数や製
造工程の削減が可能である。また、光散乱層と液晶表示
パネルとの間には、光拡散度の低い光拡散シートが配置
されているので、光散乱層と液晶表示パネルとの干渉に
よる縞模様の発生を防止することができる。

【００３９】さらにまた、光散乱層と液晶表示パネルと
の間には、光散乱層の光射出面及び液晶表示パネルの光
入射面の屈折率とほぼ同一の屈折率を有する接着層が設
けられているので、光散乱層と液晶表示パネルとを空気
層の介在なく密着させることができ、効率よく光路を形
成することができる。また、集光層は、光散乱層と液晶
表示パネルとの間に配置されているので、光散乱層と光
源との間に接着層を設けることができる。

【００４０】また、光散乱層と光源との間には、光源の
発光面及び光散乱層の光入射面の屈折率とほぼ同一の屈
折率を有する接着層が設けられているので、光散乱層と
光源とを空気層の介在なく密着させることができ、効率
よく光路を形成することができる。また、光散乱層は、
散乱型液晶層を有するので、電圧の印加によって光の散
乱と透過を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１による液晶表示装置
の構成を示す図である。

【図２】この発明の実施の形態１による液晶表示装置
の散乱型液晶の動作原理を示す図である。

【図３】この発明の実施の形態１による液晶表示装置
のレンズシートの斜視図である。

【図４】この発明の実施の形態１による液晶表示装置
のレンズシートの断面図である。

【図５】この発明の実施の形態１による液晶表示装置
のランプ管から導光板に進行する光の光路図である。

【図６】この発明の実施の形態１による液晶表示装置
の輝度の視野角特性図である。

【図７】この発明の実施の形態２による液晶表示装置
の構成を示す断面図である。

【図８】この発明の実施の形態２による液晶表示装置
における導光板と透明接着剤と散乱型液晶層の構成を示
す断面図である。

【図９】この発明の実施の形態３による液晶表示装置
の構成を示す断面図である。

【図１０】この発明の実施の形態３による液晶表示装
置における散乱型液晶層と透明接着剤と液晶表示パネル
の構成を示す断面図である。

【図１１】この発明の実施の形態４による液晶表示装
置の構成を示す断面図である。

【図１２】この発明の実施の形態４で用いるＥＬパネ
ルの構成を示す断面図である。

【図１３】この発明の実施の形態５による液晶表示装
置の構成を示す断面図である。

【図１４】この発明の実施の形態５による液晶表示装
置の遮光ユニットを示す斜視図である。

【図１５】この発明の実施の形態５による液晶表示装
置の動作を示す図である。

【図１６】従来の液晶表示装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１液晶表示パネル、２散乱型液晶層、３レンズシ
ート、４導光板、５ランプ管、６光反射フィル
ム、７光拡散層、８透明接着剤、９，１０ガラス
基板、１１散乱型液晶、１５エレクトロルミネッセ
ントパネル、１７遮光板。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外部信号に応じた画像を表示する液晶表
示パネル、この液晶表示パネルの背面に配置された光
源、上記液晶表示パネルと光源との間の光路上に配置さ
れ、背面から入射される光の散乱と透過を制御できる光
散乱層、上記液晶表示パネルと光源の間の光路上に配置
され、背面から入射される光を集光して前面に出射する
集光層を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】光散乱層と集光層との間には、光拡散度
の低い光拡散シートが配置されていることを特徴とする
請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】外部信号に応じた画像を表示する液晶表
示パネル、この液晶表示パネルの背面に配置された光
源、上記液晶表示パネルと光源との間に配置され、背面
から入射される光の散乱と透過を制御できる光散乱層を
備え、上記光源の発光面には、この発光面に垂直にかつ
互いに平行に配置されている複数の平板からなる遮光板
が設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】遮光板を形成する複数の平板は、発光面
の中央付近で狭く、端部にいくほど広い間隔に配置され
ていることを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
【請求項５】光散乱層は、集光層と液晶表示パネルと
の間に配置されていることを特徴とする請求項１または
請求項２記載の液晶表示装置。
【請求項６】液晶表示パネルは、第一及び第二の基板
とこの第一及び第二の基板の間に挟持された液晶層を有
すると共に、光散乱層は、第一及び第二の基板と、この
第一及び第二の基板の間に挟持されている光散乱部材を
有し、液晶表示パネルの第二の基板と光散乱層の第一の
基板とは共用されていることを特徴とする請求項３〜請
求項５のいずれか一項記載の液晶表示装置。
【請求項７】光散乱層と液晶表示パネルとの間には、
光拡散度の低い光拡散シートが配置されていることを特
徴とする請求項３〜請求項５のいずれか一項記載の液晶
表示装置。
【請求項８】光散乱層と液晶表示パネルとの間には、
光散乱層の光射出面及び液晶表示パネルの光入射面の屈
折率とほぼ同一の屈折率を有する接着層が設けられてい
ることを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれか一項
記載の液晶表示装置。
【請求項９】集光層は、光散乱層と液晶表示パネルと
の間に配置されていることを特徴とする請求項１または
請求項２記載の液晶表示装置。
【請求項１０】光散乱層と光源との間には、光源の発
光面及び光散乱層の光入射面の屈折率とほぼ同一の屈折
率を有する接着層が設けられていることを特徴とする請
求項９記載の液晶表示装置。
【請求項１１】光散乱層は、電圧の印加によって光の
散乱と透過が制御され、印加される電圧が高いほど光の
透過率が高くなる特性を有することを特徴とする請求項
１〜請求項１０のいずれか一項記載の液晶表示装置。
【請求項１２】光散乱層は、散乱型液晶層を有するこ
とを特徴とする請求項１１記載の液晶表示装置。
【請求項１３】散乱型液晶層は、高分子中に液晶分子
を多数分散したものであることを特徴とする請求項１２
記載の液晶表示装置。
【請求項１４】散乱型液晶層は、網目状高分子中に液
晶を含ませたものであることを特徴とする請求項１２記
載の液晶表示装置。
【請求項１５】光源は、電圧の印加によって散乱光を
発光するエレクトロルミネッセンスパネルであることを
特徴とする請求項１〜請求項１４のいずれか一項記載の
液晶表示装置。
【請求項１６】光源は、ランプ管とこのランプ管から
の光を拡散する導光板を有することを特徴とする請求項
１〜請求項１４のいずれか一項記載の液晶表示装置。