JP2001215494A - Liquid crystal display, and method for making the display high in contrast and wide in veiwing angle - Google Patents
Liquid crystal display, and method for making the display high in contrast and wide in veiwing angleInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶ディスプレイ
の技術分野に属し、詳しくは、液晶ディスプレイの広視
野角化および高コントラスト化に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention belongs to the technical field of liquid crystal displays, and more particularly, to a wide viewing angle and a high contrast of a liquid crystal display.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、ワードプロセッサやパーソナルコ
ンピュータのディスプレイとして、小型化が容易であ
り、薄く、軽量である等の利点により、液晶ディスプレ
イ(LCD)の使用頻度が大幅に増大している。またL
CDは、超音波診断装置、CT診断装置、MRI診断装
置等の、従来はCRT(Cathode Ray Tube)が主流であっ
た医療用測定装置のモニタとしても利用され始めてい
る。2. Description of the Related Art In recent years, as a display of a word processor or a personal computer, the frequency of use of a liquid crystal display (LCD) has been greatly increased due to advantages such as easy miniaturization, thinness and light weight. Also L
The CD has begun to be used as a monitor of a medical measuring device such as an ultrasonic diagnostic device, a CT diagnostic device, and an MRI diagnostic device, which has conventionally been mainly a CRT (Cathode Ray Tube).
【0003】LCDにはいろいろな表示モードがある
が、代表的な表示モードとしてTNモードが知られてい
る。これは図11(A)に示すように、2枚のガラス基
板100、102を対向させ、その間に配向の方向が9
0°捩じれたネマティック液晶104を封入したTN型
液晶セルと、その両側に透過軸が互いに直交するように
配置した二枚の偏光板(偏光子106、検光子108)
とから構成される。一方のガラス基板には走査電極と信
号電極とがマトリクス状に配置され、その交点に薄膜ト
ランジスタが接続されており、一画素ごとに独立して電
圧が印加できるようになっている。図11(A)に示す
ように、偏光子106を通って直線偏光となった入射光
は、液晶セルに電圧が印加されていない場合には、液晶
分子の捩じれに沿って進み、偏光方向が90°回転する
ため、検光子108を通り抜けることができる(白表
示)。一方、液晶セルに閾値より高い電圧を印加する
と、電極付近を除き、大部分の液晶分子は電界方向に並
んだホメオトロピック配向をとるため、捩じれが解消さ
れ、入射光は液晶セルを通過しても偏光方向が回転せ
ず、検光子108を通り抜けることができない(黒表
示)。このようにして、TNモードでは印加電圧により
液晶の捩じれ配向を変化させ、透過率をコントロールす
ることを表示の原理としている。The LCD has various display modes, and a TN mode is known as a typical display mode. As shown in FIG. 11A, two glass substrates 100 and 102 are opposed to each other, and the orientation direction is 9 between them.
A TN type liquid crystal cell in which a nematic liquid crystal 104 twisted by 0 ° is sealed, and two polarizing plates (polarizer 106 and analyzer 108) arranged on both sides of the TN type liquid crystal so that transmission axes are orthogonal to each other.
It is composed of On one glass substrate, scanning electrodes and signal electrodes are arranged in a matrix, and a thin film transistor is connected to the intersection thereof, so that a voltage can be applied independently for each pixel. As shown in FIG. 11A, the incident light that has become linearly polarized light through the polarizer 106 proceeds along the twist of the liquid crystal molecules when no voltage is applied to the liquid crystal cell, and the polarization direction is changed. Since it is rotated by 90 °, it can pass through the analyzer 108 (white display). On the other hand, when a voltage higher than the threshold is applied to the liquid crystal cell, most of the liquid crystal molecules take homeotropic alignment arranged in the direction of the electric field, except for the vicinity of the electrodes, so that the twist is eliminated and the incident light passes through the liquid crystal cell. Also, the polarization direction does not rotate and cannot pass through the analyzer 108 (black display). In this manner, in the TN mode, the display principle is to change the twist alignment of the liquid crystal by the applied voltage and control the transmittance.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、LCD
には、表示画面を見る位置によって、輝度やコントラス
ト、あるいは色等が変化し、また、階調の反転も生じ、
画像の見え方が変化するいわゆる視角依存性を有すると
いう問題がある。とくに、前記TNモードのLCDは、
この視角依存性が大きく、視野角特性が悪い。図12
(A)にTNモードLCDの視野角特性を示す。この図
で、同心円は視野角を示し、放射状の直線は見る方向を
示す。また、斜線部Cは、階調反転領域を示している。
このように、TNモードの場合、コントラスト比(C
R)が100以上の高コントラスト比領域は中心より少
し下側に存在している。However, LCDs
Changes the brightness, contrast, color, etc., depending on the position where the display screen is viewed, and also causes inversion of the gradation.
There is a problem that the image has a so-called viewing angle dependency in which the appearance of the image changes. In particular, the LCD in the TN mode is
This viewing angle dependency is large, and the viewing angle characteristics are poor. FIG.
(A) shows the viewing angle characteristics of the TN mode LCD. In this figure, concentric circles indicate viewing angles, and radial straight lines indicate viewing directions. A hatched portion C indicates a grayscale inversion area.
Thus, in the case of the TN mode, the contrast ratio (C
The high contrast ratio region where R) is 100 or more exists slightly below the center.
【0005】角度を傾けることにより、色が薄くなった
り、コントラストが低下するという視角依存性が生じる
原因は、黒表示部での光漏れに起因すると考えられる。
すなわち、液晶セルに使用されているネマティック液晶
は光学的に正の一軸性であり、光軸に平行に入射された
光に対しては何ら影響を与えないが、光軸に対し斜めに
入射された場合は、入射角に応じて一方向の屈折率が増
加することによる複屈折が現れる。したがって、光軸に
対し斜めに入射された直線偏光は、複屈折により楕円偏
光となり、一部が検光子108を通過するため、黒表示
部での光漏れとなる。このため色が薄くなり、コントラ
ストが低下したり、階調反転が起こる等の視野角特性の
原因となるのである。[0005] It is considered that the cause of the viewing angle dependency that the color becomes lighter or the contrast is lowered by inclining the angle is caused by light leakage in the black display portion.
That is, the nematic liquid crystal used in the liquid crystal cell is optically positive uniaxial and has no effect on light incident parallel to the optical axis, but is obliquely incident on the optical axis. In this case, birefringence appears due to an increase in the refractive index in one direction according to the incident angle. Therefore, the linearly polarized light obliquely incident on the optical axis becomes elliptically polarized light due to birefringence, and a part of the light passes through the analyzer 108, resulting in light leakage at the black display portion. For this reason, the color becomes pale, the contrast is reduced, and the viewing angle characteristics such as the inversion of gradation are caused.
【0006】また、これに対して、視野角が広く、コン
トラスト比の高いLCDとして、IPSモード、MVA
モード等の動作モードを用いるLCDも知られている。
しかし、MVAモードLCDの場合、その視野角特性
は、図12(B)に示すように、確かにコントラストは
高くなるが、高コントラスト比(例えばCR=100以
上)の領域は中央のみにしか存在しない。また、これら
のLCDにおいてもTNモードと同様に、バックライト
光が拡散していると、各方向の光成分が混じるため、真
っ直ぐ見ていても、斜めからの光が漏れる光漏れが発生
し、コントラストが低下する。On the other hand, an LCD having a wide viewing angle and a high contrast ratio has an IPS mode and an MVA.
An LCD using an operation mode such as a mode is also known.
However, in the case of the MVA mode LCD, as shown in FIG. 12 (B), the viewing angle characteristic certainly has a high contrast, but a region having a high contrast ratio (for example, CR = 100 or more) exists only in the center. do not do. Also, in these LCDs, similarly to the TN mode, when the backlight light is diffused, light components in each direction are mixed, so that even when viewed straight, light leakage occurs in which light is obliquely leaked, The contrast decreases.
【0007】特に医療用の用途では、画像の濃淡で診断
を行うため、コントラスト比の高い画像が求められてい
るが、特に視野角が広くかつ広い視野角にわたってコン
トラスト比が高いことが要求される。しかも、医療用の
場合、モニタに表示される画像は通常はモノクロ画像で
あるため、視野角に依存する画像コントラストの低下が
激しいため、より問題となる。すなわち、複数の医師が
同じLCDを見ながら診断をする場合に、LCDを見る
方向や角度によって画像のコントラスト比が急激に低下
してしまい、また、階調の反転も生じ、画像の見え方が
異なると、観察者の位置等によっては、画像を適正に観
察することができないことがあり、誤診や診断結果の食
い違い等の原因となるからである。このように、医療用
の分野では、モノクロ画像の濃淡により診断するため、
広視野角化および高コントラスト化に対する要求が厳し
く、現状のLCDでは医療の要求を満たす充分な性能を
得るに至っていない。Particularly, in medical applications, an image having a high contrast ratio is required to make a diagnosis based on the density of the image. However, it is particularly required that the viewing angle is wide and the contrast ratio is high over a wide viewing angle. . In addition, in the case of medical use, the image displayed on the monitor is usually a monochrome image, and the image contrast greatly depends on the viewing angle. That is, when a plurality of doctors make a diagnosis while looking at the same LCD, the contrast ratio of the image sharply decreases depending on the direction and angle at which the LCD is viewed. If different, depending on the position of the observer, it may not be possible to properly observe the image, which may cause erroneous diagnosis or discrepancy in the diagnosis result. As described above, in the medical field, since the diagnosis is made based on the density of a monochrome image,
The demands for widening the viewing angle and increasing the contrast are severe, and current LCDs have not yet achieved sufficient performance to meet medical needs.
【0008】本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされ
たものであり、広い視野角に渡って良好なコントラスト
比を有し、広視野角化と高コントラスト化の両立を実現
した液晶ディスプレイ、および液晶ディスプレイの高コ
ントラスト化及び広視野角化方法を提供することを課題
とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has a liquid crystal display having a good contrast ratio over a wide viewing angle and realizing both a wide viewing angle and a high contrast. It is another object of the present invention to provide a method for increasing a contrast and a wide viewing angle of a liquid crystal display.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の液晶ディスプレイは、液晶ディスプレイの
バックライト光をコリメート光とするコリメート手段
と、前記コリメートされたバックライト光が入射される
液晶パネルと、前記コリメートされたバックライト光の
進行方向を、前記液晶パネルの視角特性における高コン
トラスト比領域の略中心に合わせて、前記液晶パネルに
入射させるバックライト光入射手段と前記液晶パネルを
透過した光を拡散する拡散手段と、を有することを特徴
とする液晶ディスプレイを提供する。In order to solve the above-mentioned problems, a liquid crystal display according to the present invention comprises: a collimating means for using collimated light from a backlight of the liquid crystal display; and the collimated backlight is incident. A liquid crystal panel, and a backlight light incident unit and the liquid crystal panel, which are incident on the liquid crystal panel, with a traveling direction of the collimated backlight light substantially aligned with a center of a high contrast ratio region in a viewing angle characteristic of the liquid crystal panel. There is provided a liquid crystal display comprising: a diffusing unit for diffusing transmitted light.
【0010】また、前記高コントラスト比領域とは、最
大輝度と最小輝度の比が100以上の領域であるのが好
ましい。Preferably, the high contrast ratio region is a region where the ratio of the maximum luminance to the minimum luminance is 100 or more.
【0011】また、前記コリメート手段は、透明な支持
体と、前記支持体に一部を接触して固定される多数の光
透過性の球体と、前記支持体と球体との接触部あるいは
さらにこの接触部の近傍以外の領域における光の通過を
阻害する阻害部とを有するコリメート板、もしくは、レ
ンズ基板と、前記レンズ基板の一面に二次元的に配列さ
れるマイクロレンズと、前記マイクロレンズの光軸に一
致する光入射部以外を覆って形成される遮光層と、前記
遮光層よりも光入射側に形成される前記光入射部以外を
覆って形成される拡散反射層とを有するコリメート板で
あるのが好ましい。The collimating means may include a transparent support, a plurality of light-transmitting spheres partially fixed to the support, and a contact portion between the support and the sphere or a light-transmitting sphere. A collimating plate or a lens substrate having an obstruction for obstructing the passage of light in a region other than the vicinity of the contact portion; a microlens arranged two-dimensionally on one surface of the microlens; A collimating plate having a light-shielding layer formed so as to cover portions other than the light-incident portion coinciding with the axis, and a diffuse reflection layer formed to cover portions other than the light-incident portion formed closer to the light-incident side than the light-shielding layer. Preferably it is.
【0012】また、前記拡散手段は、光透過性の支持体
と、光透過性の球体を光吸収性を有するバインダに固定
してなる拡散層とを有し、かつ、前記拡散層が、視認不
可能な構造で、さらに、前記構造側から入射するコリメ
ート光が主に通過する通過領域に比して、それ以外の領
域である非通過領域の方が光透過性が相対的に低い光拡
散板、もしくは、レンズ基板と、前記レンズ基板の一面
に二次元的に配列されるマイクロレンズと、前記マイク
ロレンズの光軸に一致する光出射部以外を覆って形成さ
れる遮光層とを有する光拡散板であるのが好ましい。Further, the diffusing means has a light-transmitting support and a diffusion layer in which a light-transmitting sphere is fixed to a light-absorbing binder, and the diffusion layer is visually recognizable. Light diffusion having an impossible structure, and further having a relatively low light transmittance in the non-passing region, which is the other region, compared with the passing region where the collimated light incident from the structure side mainly passes. Light having a plate or a lens substrate, microlenses arranged two-dimensionally on one surface of the lens substrate, and a light-shielding layer formed so as to cover portions other than a light emitting portion coinciding with the optical axis of the microlens. It is preferably a diffusion plate.
【0013】また、前記液晶パネルが、捩じれネマティ
ックモード液晶パネルであり、前記バックライト光入射
手段が、前記コリメートされたバックライト光を前記捩
じれネマティックモード液晶パネルに対し所定量下向き
に入射させるのが好ましい。Further, the liquid crystal panel is a twisted nematic mode liquid crystal panel, and the backlight light incidence means causes the collimated backlight light to enter the twisted nematic mode liquid crystal panel downward by a predetermined amount. preferable.
【0014】さらに、前記液晶パネルが、光学補償フィ
ルムを付設した捩れネマティックモード液晶パネル、横
電界駆動モード液晶パネル、マルチドメイン垂直配向モ
ード液晶パネル軸対称配向モード液晶パネルのいずれか
であるのが好ましい。Further, it is preferable that the liquid crystal panel is any one of a twisted nematic mode liquid crystal panel provided with an optical compensation film, a lateral electric field driving mode liquid crystal panel, and a multi-domain vertical alignment mode liquid crystal panel axisymmetric alignment mode liquid crystal panel. .
【0015】また、同様に前記課題を解決するために、
本発明の液晶ディスプレイの高コントラスト化及び広視
野角化方法は、液晶ディスプレイのバックライト光をコ
リメート光とし、前記コリメートされたバックライト光
の進行方向を、液晶パネルの視角特性における高コント
ラスト比領域の略中心に合わせて、該液晶パネルに入射
させ、該液晶パネルを透過した光を拡散させることを特
徴とする液晶ディスプレイの高コントラスト化及び広視
野角化方法を提供する。[0015] Similarly, in order to solve the above-mentioned problems,
The method for increasing the contrast and widening the viewing angle of a liquid crystal display according to the present invention is characterized in that the backlight of the liquid crystal display is used as collimated light, and the traveling direction of the collimated backlight is changed to a high contrast ratio region in the viewing angle characteristics of the liquid crystal panel. The present invention provides a method for increasing the contrast and widening the viewing angle of a liquid crystal display, wherein light is incident on the liquid crystal panel so as to be substantially aligned with the center of the liquid crystal and light transmitted through the liquid crystal panel is diffused.
【0016】また、前記液晶パネルが、捩じれネマティ
ックモード液晶パネルであり、前記コリメートされたバ
ックライト光の進行方向を、前記捩じれネマティック液
晶パネルに対し、所定量下向きに入射させるのが好まし
い。Preferably, the liquid crystal panel is a twisted nematic mode liquid crystal panel, and the traveling direction of the collimated backlight light is directed downward by a predetermined amount to the twisted nematic liquid crystal panel.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の液晶ディスプレ
イ、および液晶ディスプレイの高コントラスト化及び広
視野角化方法について、添付の図面に示される好適実施
例を基に、詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a liquid crystal display and a method of increasing a contrast and a wide viewing angle of the liquid crystal display according to the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
【0018】図1に、本発明の液晶ディスプレイの一例
を概念的に示す。図1に示される液晶ディスプレイ(以
下、LCDとする)10は、液晶パネル12と、バック
ライト光として平行光線束(コリメート光)を液晶パネ
ル12に入射するバックライト部14と、液晶パネル1
2を通過した画像を担持する光を拡散する光拡散板16
とを有して構成される。また、液晶パネル12には、こ
れを駆動するドライバ(図示省略)が接続され、さら
に、LCD10には、公知のLCDが有する各種の部材
が、必要に応じて配置される。本発明のLCD10は、
広い視野角に渡って、高いコントラストを実現できるの
で、医療用測定装置のモニタ等に好適に利用可能であ
る。FIG. 1 conceptually shows an example of the liquid crystal display of the present invention. A liquid crystal display (hereinafter, referred to as an LCD) 10 shown in FIG. 1 includes a liquid crystal panel 12, a backlight unit 14 for entering a parallel light beam (collimated light) as backlight light into the liquid crystal panel 12, and a liquid crystal panel 1
Light diffusion plate 16 for diffusing the light carrying the image passing through 2
And is configured. A driver (not shown) for driving the liquid crystal panel 12 is connected to the liquid crystal panel 12, and various members of the known LCD are arranged on the LCD 10 as necessary. The LCD 10 of the present invention
Since high contrast can be realized over a wide viewing angle, it can be suitably used as a monitor of a medical measurement device.
【0019】このLCD10に利用される液晶パネル1
2としては、TN(Twisted Nematic・・・捩れネマテ
ィック) モードのものに液晶による複屈折を精度良く補
償する光学補償フィルムを付設したものや、IPS(In
Plane Switching ・・・横電界駆動) モード、MVAモ
ード(Multidomain Vertical Alignment ・・・マルチド
メイン垂直配向) モードおよびASM(Axially Symmet
ric Aligned Microcell ・・・軸対称配向)モードのも
のが好適に例示される。A liquid crystal panel 1 used for the LCD 10
Examples of the second type include a TN (Twisted Nematic: twisted nematic) mode provided with an optical compensation film for accurately compensating for birefringence due to liquid crystal, and IPS (Instant Nematic).
Plane Switching: Horizontal electric field drive mode, MVA mode (Multidomain Vertical Alignment: Multidomain vertical alignment) mode and ASM (Axially Symmet)
The ric Aligned Microcell (axially symmetric alignment) mode is preferably exemplified.
【0020】バックライト部14は、バックライト光と
して、画像の観察に十分な光量の平行光線束(コリメー
ト光)を射出可能なものであれば、各種の光源装置(例
えばオーバーヘッドプロジェクタの光源等)が全て利用
可能である。本発明は、コリメートされたバックライト
光を液晶パネルの視角特性における高コントラスト比領
域の略中心に向けて入射することを特徴とするものであ
り、バックライト部14については、後述する。The backlight unit 14 can be any of various light source devices (for example, a light source of an overhead projector, etc.) as long as it can emit a parallel light beam (collimated light) having a sufficient light amount for observing an image as backlight light. Are all available. The present invention is characterized in that the collimated backlight light is incident substantially toward the center of the high contrast ratio region in the viewing angle characteristics of the liquid crystal panel. The backlight unit 14 will be described later.
【0021】光拡散板16は、公知の光拡散板が各種利
用可能である。好適な一例として、光透過性の支持体
と、光透過性の球体を光吸収性を有するバインダに固定
してなる拡散層とを有し、かつ、拡散層が、視認不可能
な構造で、さらに、この構造側から入射するコリメート
光が主に通過する通過領域に比して、それ以外の領域で
ある非通過領域の方が光透過性が相対的に低い光拡散板
が例示される。また、この光拡散板においては、非通過
領域が光吸収性(ブラックマスクとなっている)のが好
ましく、さらに、この非通過領域の作用によって、反射
率が10%以下であるであるのが好ましい。Various known light diffusing plates can be used as the light diffusing plate 16. As a preferred example, a light-transmitting support, having a light-transmitting sphere and a diffusion layer formed by fixing the light-transmitting sphere to a light-absorbing binder, and having a structure in which the diffusion layer is invisible, Further, a light diffusion plate having a relatively low light transmittance in a non-passing region, which is a region other than the passing region where the collimated light incident from the structure side mainly passes, is exemplified. Further, in this light diffusion plate, the non-passing region is preferably light-absorbing (a black mask), and the reflectance is preferably 10% or less due to the function of the non-passing region. preferable.
【0022】図2(a)に、このような光拡散板の一例
の概念図を示す。図2(a)に示される光拡散板16a
は、光透過性の支持シート18に、光透過性の球体(以
下、ビーズ20とする)を光吸収性を有するバインダ2
2によって固定してなる構成を有する。また、ビーズ2
0は、一部が支持シート18に接触している。FIG. 2A shows a conceptual diagram of an example of such a light diffusion plate. The light diffusion plate 16a shown in FIG.
A light-transmitting support sheet 18 is provided with a light-transmitting sphere (hereinafter, referred to as a bead 20) and a light-absorbing binder 2.
2 has a configuration fixed. In addition, beads 2
0 is partially in contact with the support sheet 18.
【0023】従って、図2(A)に示されるように、液
晶パネル12を通過した、画像を担持するコリメート光
(一点鎖線)は、球形のビーズ20によって屈折され
て、ビーズ20と支持シート18との接触部を通過し
て、十分に拡散される。しかも、バインダ22は、光吸
収性を有するので、ビーズ20と支持シート18との接
触部以外はブラックマスクとなり、観察者側からの外光
が光拡散板16によって反射、散乱されることがなく、
これによるコントラストの低下もない。そのため、広い
視野角に渡って良好なコントラスト比を得られるLCD
10が実現できる。Accordingly, as shown in FIG. 2A, the collimated light (single-dot chain line) carrying the image, which has passed through the liquid crystal panel 12, is refracted by the spherical beads 20, and the beads 20 and the support sheet 18 are refracted. Is sufficiently diffused through the contact portion with the substrate. Moreover, since the binder 22 has a light absorbing property, the portion other than the contact portion between the beads 20 and the support sheet 18 becomes a black mask, and external light from the observer side is not reflected and scattered by the light diffusion plate 16. ,
There is no reduction in contrast due to this. Therefore, an LCD that can obtain a good contrast ratio over a wide viewing angle
10 can be realized.
【0024】支持シート18には特に限定はなく、十分
な光透過性を有し、かつ、用途に応じた十分な機械的強
度を有するものであれば、各種の材料が利用可能であ
る。具体的には、各種のガラス、ポリエステル、ポリオ
レフィン、ポリアミド、ポリエーテル、ポリスチレン、
ポリエステルアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレ
ンスルフィド、ポリエーテルエステル、ポリ塩化ビニ
ル、ポリメタクリル酸エステルなどの各種の樹脂材料が
好適に例示される。なお、この光拡散板16aを初めと
して、本発明に用いられる光拡散板(コリメート板)
は、剛性を有する板状であってもよく、可撓性を有する
シート状あるいはフィルム状であってもよいので、要求
される機械的強度や用途によって、支持シート18の材
料や厚さ等を選択してもよい。The support sheet 18 is not particularly limited, and various materials can be used as long as the support sheet 18 has a sufficient light transmittance and a sufficient mechanical strength according to the application. Specifically, various types of glass, polyester, polyolefin, polyamide, polyether, polystyrene,
Various resin materials such as polyesteramide, polycarbonate, polyphenylene sulfide, polyetherester, polyvinyl chloride, and polymethacrylic acid ester are preferably exemplified. The light diffusing plate (collimating plate) used in the present invention including the light diffusing plate 16a
May be in the form of a rigid plate, or may be in the form of a flexible sheet or film. Therefore, depending on the required mechanical strength and application, the material and thickness of the support sheet 18 may be adjusted. You may choose.
【0025】また、LCD10の観察性をより良好にす
るために、支持シート18の観察面(ビーズ20と逆
面)には、反射防止(AR)コート等の公知の光非反射
処理を施すのが好ましい。Further, in order to improve the observability of the LCD 10, the observation surface (the surface opposite to the beads 20) of the support sheet 18 is subjected to a known light non-reflection treatment such as an anti-reflection (AR) coat. Is preferred.
【0026】ビーズ20は、光透過性で、かつ観察者が
視認できないサイズの(略)球体で、一部を支持シート
18に接触した状態で、バインダ22によって支持シー
ト18に固定される。この光拡散板16aは、ビーズ2
0側を液晶パネル12に向けて配置、保持される。The beads 20 are light-transmissive and (substantially) spheres of a size that cannot be visually recognized by an observer. The beads 20 are fixed to the support sheet 18 by a binder 22 while partially contacting the support sheet 18. The light diffusing plate 16a is
The liquid crystal panel 12 is arranged and held with the 0 side facing the liquid crystal panel 12.
【0027】ビーズ20の材料には特に限定はなく、透
明であれば各種の材料が利用可能であり、例えば、前述
のシート材18の材料が各種例示され、特に、光学特性
が良好である等の点で、(メタ)アクリル系の樹脂やガ
ラスが好適に利用される。また、ビーズ20のサイズに
も特に限定はなく、LCD10の用途等に応じて、観察
者が視認できないサイズであればよいが、好ましくは、
重量平均粒子径で、10μm〜21μmであるのが好ま
しい。The material of the beads 20 is not particularly limited, and various materials can be used as long as they are transparent. For example, the above-mentioned materials of the sheet material 18 are variously exemplified, and particularly, the optical characteristics are good. In this respect, a (meth) acrylic resin or glass is preferably used. The size of the beads 20 is not particularly limited, and may be any size that cannot be visually recognized by an observer, depending on the use of the LCD 10 or the like.
The weight average particle diameter is preferably from 10 μm to 21 μm.
【0028】バインダ22には特に限定はなく、ビーズ
20を支持シート18に固定できるものであれば、各種
の接着剤が利用可能であり、例えば、酢酸ビニル樹脂、
エチレン−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル樹脂、塩化
ビニル−塩化ビニリデン共重合体、(メタ)アクリル酸
エステル樹脂、ブチラール樹脂、シリコン樹脂、ポリエ
ステル、フッ化ビニリデン樹脂、ニトロセルロース樹
脂、ポリスチレン、スチレン−アクリル共重合体、ウレ
タン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ポリエ
チレン、ロジン誘導体、およびこれらの混合物が好適に
例示される。The binder 22 is not particularly limited, and various adhesives can be used as long as the beads 20 can be fixed to the support sheet 18, for example, vinyl acetate resin,
Ethylene-vinyl acetate copolymer, vinyl chloride resin, vinyl chloride-vinylidene chloride copolymer, (meth) acrylate resin, butyral resin, silicone resin, polyester, vinylidene fluoride resin, nitrocellulose resin, polystyrene, styrene Acrylic copolymers, urethane resins, polyethylene, polypropylene, polyethylene chloride, rosin derivatives, and mixtures thereof are preferably exemplified.
【0029】本態様においては、バインダ22は光吸収
性を有する。この際においては、光吸収性を有する材料
をバインダ22として用いてもよく、バインダにカーボ
ンブラック等の光吸収剤を分散して、バインダ22に光
吸収性を付与してもよい。In this embodiment, the binder 22 has a light absorbing property. In this case, a light-absorbing material may be used as the binder 22, or a light-absorbing agent such as carbon black may be dispersed in the binder to give the binder 22 a light-absorbing property.
【0030】このような光拡散板16aの作製方法には
特に限定はないが、例えば、バインダ22にビーズ20
を分散して塗料を調整し、この塗料を支持シート18に
塗布して乾燥(硬化)してもよく、あるいは、バインダ
22を支持シート18に塗布し、その上にビーズ20を
全面的に散布して、その後、バインダ22を乾燥しても
よい。なお、本態様においては、バインダ22が光吸収
性を有するので、ビーズ20を支持シート18に対して
全面的に均一に固定できると共に、ビーズ20がバイン
ダ22に埋没しないように、好ましくはビーズ20が半
分以上バインダ22から露出するように、バインダの量
を調整する必要がある。また、必要に応じてビーズ20
を押圧して、あるいは重力で沈降させて、ビーズ20を
支持シート18に接触させた後に、バインダ22を乾燥
してもよい。なお、前述したように、光拡散板16a
は、例えば光吸収性のあるバインダを用いたもののよう
なブラックマスクを有するほうが、外光の反射の観点か
らは好ましいが、ブラックマスクがないものであっても
よい。The method of manufacturing the light diffusion plate 16a is not particularly limited.
May be dispersed to adjust the paint, and the paint may be applied to the support sheet 18 and dried (cured), or the binder 22 may be applied to the support sheet 18 and the beads 20 may be spread over the entire surface. Then, the binder 22 may be dried. In this embodiment, since the binder 22 has a light absorbing property, the beads 20 can be uniformly fixed to the support sheet 18 over the entire surface, and the beads 20 are preferably not buried in the binder 22. It is necessary to adjust the amount of the binder so that more than half is exposed from the binder 22. If necessary, bead 20
The binder 22 may be dried after the beads 20 are brought into contact with the support sheet 18 by pressing or by settling by gravity. Note that, as described above, the light diffusion plate 16a
For example, it is preferable to have a black mask such as one using a light-absorbing binder from the viewpoint of reflection of external light, but it may be one without a black mask.
【0031】図2(b)に、好ましい光拡散板16の別
の例を示す。この光拡散板16bは、板状のレンズ基板
26の一面に、半球形のマイクロレンズ28aを2次元
的に多数配列してなるマイクロレンズアレイ28(以
下、レンズアレイ28とする)が形成されている。レン
ズ基板26のレンズアレイ28と逆側の面には、各マイ
クロレンズ28aの光軸と一致(on-axis)して設定され
る光出射部30以外を全面的に覆って、遮光層32が形
成されている。さらに、遮光層32よりも観察側(図示
例においては、レンズ基板26をベースとして、遮光層
32の上層)に、同様に光入射部30以外を全面的に覆
って、反射防止層(AR層)34が形成されている。FIG. 2B shows another preferred example of the light diffusing plate 16. The light diffusion plate 16b has a microlens array 28 (hereinafter, referred to as a lens array 28) formed by two-dimensionally arranging a large number of hemispherical microlenses 28a on one surface of a plate-shaped lens substrate 26. I have. On the surface of the lens substrate 26 on the side opposite to the lens array 28, a light shielding layer 32 is entirely covered except for the light emitting portion 30 that is set to coincide with the optical axis of each micro lens 28a (on-axis). Is formed. Further, on the observation side (the upper layer of the light-shielding layer 32 based on the lens substrate 26 in the illustrated example) than the light-shielding layer 32, similarly except for the light incident portion 30, the anti-reflection layer (AR layer) is covered. ) 34 are formed.
【0032】この光拡散板16bは、レンズアレイ28
側を液晶パネル12に向けて配置される。液晶パネル1
2を通過した画像を担持するコリメート光は、図2
(B)に模式的に示されるように、各マイクロレンズ2
8aに入射し、屈折されて、レンズ基板26を通過し
て、光出射部30から拡散光として射出される。光入射
部30以外に入射した光は(迷光)は、遮光層32で遮
光されるので、観察の妨害にはならない。なお、遮光層
32には特に限定はなく、公知のものが各種利用可能で
あり、一例として、液晶パネル12のBMに用いられる
クロム(Cr)等が例示される。また、好ましい態様と
して、観察面側に反射防止層34が形成されているの
で、良好な画像の観察が可能である。なお、反射防止層
34にも特に限定はなく、公知のものが各種利用可能で
ある。The light diffusing plate 16b is connected to the lens array 28
It is arranged with the side facing the liquid crystal panel 12. LCD panel 1
The collimated light carrying the image passing through 2 is shown in FIG.
As schematically shown in (B), each micro lens 2
8a, is refracted, passes through the lens substrate 26, and is emitted from the light emitting unit 30 as diffused light. Light (stray light) incident on the light incident part 30 other than the light incident part 30 is shielded by the light shielding layer 32 and does not hinder observation. The light-shielding layer 32 is not particularly limited, and various known ones can be used. As an example, chromium (Cr) used for the BM of the liquid crystal panel 12 is exemplified. In a preferred embodiment, the antireflection layer 34 is formed on the observation surface side, so that good image observation is possible. The antireflection layer 34 is not particularly limited, and various known ones can be used.
【0033】このような光拡散板16bにおいて、レン
ズ基板26およびレンズアレイ28の材料には、特に限
定はなく、ガラス、各種の光学樹脂等、レンズで用いら
れている材料が各種利用可能である。なお、レンズ基板
26とレンズアレイ28とは、一体成形でも別体のもの
を組み合わせて固定したものであってもよい。さらに、
マイクロレンズ28aとしては、半球形以外にも、楕円
体(回転楕円体)を長軸と直交する平面で切断した形状
も、好適に利用可能である。In the light diffusing plate 16b, the material of the lens substrate 26 and the lens array 28 is not particularly limited, and various materials used for the lens, such as glass and various optical resins, can be used. . In addition, the lens substrate 26 and the lens array 28 may be integrally formed or fixed by combining separate members. further,
As the micro lens 28a, a shape obtained by cutting an ellipsoid (a spheroid) by a plane orthogonal to the long axis can be suitably used in addition to the hemisphere.
【0034】図3に、LCD10のバックライト部14
を概念的に示す。バックライト部14は、高輝度ランプ
38、反射板40およびコリメート板42とからなって
いる。高輝度ランプ38から発せられた光は、直接、あ
るいは反射板40で反射されてコリメート板42に入射
され、コリメートされたバックライト光となり、液晶パ
ネル12に入射される。コリメート板42は、遮光性の
バインダ22を、光拡散反射性のバインダ44に換えた
以外は、基本的に、上述した光拡散板16aと同様の構
成を有するものであり、支持シート18を高輝度ランプ
38側へ向け、ビーズ20を液晶パネル12側へ向けて
配置される。FIG. 3 shows the backlight unit 14 of the LCD 10.
Is shown conceptually. The backlight unit 14 includes a high-intensity lamp 38, a reflector 40, and a collimator 42. The light emitted from the high-intensity lamp 38 is directly or reflected by the reflection plate 40 and is incident on the collimating plate 42, becomes collimated backlight light, and is incident on the liquid crystal panel 12. The collimating plate 42 basically has the same configuration as the light diffusing plate 16a except that the light-shielding binder 22 is replaced with a light-diffusing and reflecting binder 44. The beads 20 are arranged toward the liquid crystal panel 12 toward the luminance lamp 38.
【0035】なお、光拡散反射性のバインダ44として
は、前述のバインダ22を形成する接着剤(好ましく
は、透明な接着剤)に、光拡散物質の微粒子を分散した
ものが好適に例示される。光拡散物質としては、酸化イ
ットリウム(Y2O3)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化ガド
リニウム(Gd2O3) 、酸化ランタン(La2O3) 、酸化ハフニ
ウム(HfO2)、硫酸バリウム(BaSO4) 、アルミナ(Al2O3)
、および酸化チタン(TiO2)等の微粒子の1以上が好適
に例示される。As the light-diffusing and reflecting binder 44, a material in which fine particles of a light-diffusing substance are dispersed in an adhesive (preferably, a transparent adhesive) for forming the above-mentioned binder 22 is preferably exemplified. . Light diffusing materials include yttrium oxide (Y 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ), lanthanum oxide (La 2 O 3 ), hafnium oxide (HfO 2 ), and barium sulfate ( BaSO 4 ), alumina (Al 2 O 3 )
And at least one of fine particles such as titanium oxide (TiO 2 ).
【0036】このコリメート板42においては、前述の
光拡散板16aとは逆に、高輝度ランプ38から射出さ
れ、直接あるいは光反射板40で反射されてコリメート
板42に入射した光は、図3に模式的に示されるよう
に、ビーズ20と支持シート18との接触点に入射した
光のみがビーズ20に入射し、屈折されて、コリメート
光として射出される。また、前記接触点以外すなわちバ
インダ44に入射した光は、バインダ44によって拡散
されて反射されて、光反射板40に入射して反射され、
再度、コリメート板42に入射する。In the collimating plate 42, the light emitted from the high-intensity lamp 38 and reflected on the light reflecting plate 40 and incident on the collimating plate 42 is opposite to the light diffusing plate 16a described above. As schematically shown in FIG. 2, only light incident on the contact point between the bead 20 and the support sheet 18 is incident on the bead 20, is refracted, and is emitted as collimated light. Further, the light other than the contact point, that is, the light incident on the binder 44, is diffused and reflected by the binder 44, is incident on the light reflection plate 40 and is reflected,
The light again enters the collimator plate 42.
【0037】コリメートされたバックライト光は、その
進行方向が、液晶パネル12の視野角特性における高コ
ントラスト比領域の略中心、好ましくは、コントラスト
比(RC)が100以上の高コントラスト比領域の略中
心に向くようにして射出される。バックライト光の向き
は、コリメート板42の向きによって調整される。例え
ば、液晶パネル12が、MVAモードで、その視野角特
性が図12(B)に示すような場合には、その高コント
ラスト比領域の略中心部に向けて、コリメート光である
バックライト光を入射させるようにする。このように中
心部に向けてバックライト光を入射させるには、コリメ
ート板42を液晶パネル12に平行になるように配置す
ればよい。The traveling direction of the collimated backlight light is approximately at the center of the high contrast ratio region in the viewing angle characteristics of the liquid crystal panel 12, preferably, approximately at the high contrast ratio region having a contrast ratio (RC) of 100 or more. It is injected to face the center. The direction of the backlight light is adjusted by the direction of the collimating plate 42. For example, in the case where the liquid crystal panel 12 is in the MVA mode and its viewing angle characteristics are as shown in FIG. 12B, the backlight light, which is collimated light, is directed toward substantially the center of the high contrast ratio region. Make it incident. In order to make the backlight light incident toward the center in this way, the collimating plate 42 may be arranged so as to be parallel to the liquid crystal panel 12.
【0038】コリメートされたバックライト光を液晶パ
ネル12の高コントラスト比領域の略中心に合わせて入
射させることにより、液晶分子の光軸方向に対し真っ直
ぐコリメート光が入射することとなり、液晶分子におい
て複屈折が抑制される。その結果、光漏れが防止され、
高コントラスト化が達成される。そして、液晶パネル1
2を透過した、高コントラスト化されたコリメート光は
光拡散板16によって拡散される。本態様の光拡散板1
6は、前述したように外光の反射もなく広視野角化が達
成される。By making the collimated backlight light incident substantially at the center of the high contrast ratio region of the liquid crystal panel 12, the collimated light is incident straight on the optical axis direction of the liquid crystal molecules. Refraction is suppressed. As a result, light leakage is prevented,
High contrast is achieved. And the liquid crystal panel 1
The high-contrast collimated light transmitted through 2 is diffused by the light diffusion plate 16. Light diffusion plate 1 of this embodiment
No. 6, as described above, achieves a wide viewing angle without reflection of external light.
【0039】図4に、好ましいコリメート板の別の例を
示す。このコリメート板48は、板状のレンズ基板50
の一面に、半球形のマイクロレンズ52aを2次元的に
多数配列したマイクロレンズアレイ52(以下、レンズ
アレイ52とする)が形成され、レンズ基板50のレン
ズアレイ52と逆面には、各マイクロレンズ52aの光
軸と一致して設定される光入射部54以外を全面的に覆
って遮光層56が形成され、さらに遮光層56より光入
射側に同様に拡散反射層58が形成されている。図2
(B)および図4より明らかなように、このコリメート
板48は、反射防止層34に換えて、拡散反射層58を
形成した以外は、基本的に、前述の光反射板16bと同
様の構成を有するものである。FIG. 4 shows another example of a preferred collimating plate. This collimating plate 48 is a plate-shaped lens substrate 50.
On one surface, a microlens array 52 (hereinafter, referred to as a lens array 52) in which a large number of hemispherical microlenses 52a are two-dimensionally arranged is formed. A light-shielding layer 56 is formed so as to entirely cover the part other than the light incident part 54 set to coincide with the optical axis of the lens 52a, and a diffuse reflection layer 58 is similarly formed on the light incident side of the light-shielding layer 56. . FIG.
4 (B) and FIG. 4, this collimating plate 48 has basically the same configuration as the above-described light reflecting plate 16b, except that a diffusion reflecting layer 58 is formed instead of the antireflection layer 34. It has.
【0040】このコリメート板42は、レンズアレイ5
2側を液晶パネル12に向けて配置される。高輝度ラン
プ38から射出され、直接あるいは光反射板40で反射
されてコリメート板42に入射した光は、前述の光拡散
板16bとは逆に、図4に模式的に示されるように、光
入射部54からレンズ基板50に入射、通過して、各マ
イクロレンズ52aに入射し、屈折されて、コリメート
光として射出される。コリメート板48の向きを調整す
ることにより、コリメートされたバックライト光の進行
方向を調整して、液晶パネル12の高コントラスト比領
域の略中心に合わせて入射することにより、先と同様の
効果が得られる。The collimating plate 42 is used for the lens array 5
The two sides are arranged facing the liquid crystal panel 12. The light emitted from the high-intensity lamp 38 and directly or reflected by the light reflecting plate 40 and incident on the collimating plate 42 is opposite to the light diffusing plate 16b, as shown schematically in FIG. The light enters the lens substrate 50 from the incident portion 54, passes through, enters each micro lens 52a, is refracted, and is emitted as collimated light. By adjusting the direction of the collimating plate 48, the traveling direction of the collimated backlight light is adjusted, and the collimated light is incident substantially at the center of the high contrast ratio region of the liquid crystal panel 12, whereby the same effect as described above is obtained. can get.
【0041】光入射部54以外に入射した光は、拡散反
射層58によって拡散反射されて、光反射板40に入射
して反射され、再度光コリメート板48に入射するの
で、光の利用効率が高い。また、拡散反射層58を通過
した光は、遮光層56で遮光されるので、コリメート光
の指向性低下の原因となる迷光とはならない。なお、拡
散反射層58の形成方法には特に限定はなく、公知の方
法が各種利用可能である。例えば、前述の光拡散物質の
微粒子を分散してなる塗料等で形成する方法が例示され
る。The light incident to portions other than the light incident portion 54 is diffusely reflected by the diffuse reflection layer 58, is incident on the light reflection plate 40 and is reflected, and is incident again on the light collimation plate 48. high. Further, since the light that has passed through the diffuse reflection layer 58 is shielded by the light shielding layer 56, the light does not become stray light that causes a decrease in directivity of the collimated light. The method for forming the diffuse reflection layer 58 is not particularly limited, and various known methods can be used. For example, there is exemplified a method of forming the above-mentioned light-diffusing substance with a paint or the like in which fine particles of the light-diffusing substance are dispersed.
【0042】図5に、好ましいコリメート板の別の例を
示す。なお、図5において、(A)は正面図を、(B)
および(C)は斜視図を、それぞれ示す。図5に示すよ
うに、このコリメート板62は、2枚のプリズムシート
64を、そのプリズムの長手方向が直交するようにし
て、向かい合わせて平行に配置したものである。図5
(A)にpで示すプリズムのピッチは50μである。プ
リズムシート64は、図5(C)に矢印qで示す方向に
は光を集め、矢印rで示すプリズム長手方向には光を広
がったままとする。そこで、図5(A)、図5(B)に
示すように、2枚のプリズムシート64をそのプリズム
長手方向が直交するように平行に向かい合わせること
で、コリメート光を得ることができる。FIG. 5 shows another example of a preferred collimating plate. In FIG. 5, (A) shows a front view, and (B)
And (C) show perspective views, respectively. As shown in FIG. 5, the collimating plate 62 is configured by arranging two prism sheets 64 face to face in parallel so that the longitudinal directions of the prisms are orthogonal to each other. FIG.
The pitch of the prism indicated by p in FIG. The prism sheet 64 collects light in the direction indicated by the arrow q in FIG. 5C and keeps the light spread in the longitudinal direction of the prism indicated by the arrow r. Therefore, as shown in FIGS. 5A and 5B, collimated light can be obtained by facing the two prism sheets 64 in parallel so that the longitudinal directions of the prisms are orthogonal to each other.
【0043】コリメート板62の向きを調整することに
より、コリメートされたバックライト光の進行方向を調
整して、液晶パネル12の高コントラスト比領域の略中
心に合わせて入射することにより、先と同様の効果が得
られる。By adjusting the direction of the collimating plate 62, the traveling direction of the collimated backlight is adjusted, and the collimated light is incident on the liquid crystal panel 12 so as to be substantially aligned with the center of the high contrast ratio region. The effect of is obtained.
【0044】図6に、本発明に用いられる好ましいコリ
メート板の別の例を示す。なお、図6において、(A)
は正面図を、(B)は平面図を、それぞれ示す。このコ
リメート板68は、プリズムシート70とルーバ72を
その方向が直交するようにして向かい合わせて平行に配
置したものである。これにより、コリメート光を得るこ
とができ、コリメートされたバックライト光の進行方向
を液晶パネル12の高コントラスト比領域の略中心に合
わせることで、同様の効果を得ることができる。FIG. 6 shows another example of a preferred collimating plate used in the present invention. In FIG. 6, (A)
Shows a front view, and (B) shows a plan view. The collimating plate 68 has a prism sheet 70 and a louver 72 arranged in parallel so that the directions thereof are orthogonal to each other. Thereby, collimated light can be obtained, and the same effect can be obtained by adjusting the traveling direction of the collimated backlight light to approximately the center of the high contrast ratio region of the liquid crystal panel 12.
【0045】なお、組み合わせプリズムシートでは、角
型のマトリクス構造が発生するため、LCDの高精細化
(ピクセルサイズ200μ以下)には、先に説明したビ
ーズやレンズアレイを用いたコリメート板の方が、より
効果が大きい。In the combination prism sheet, since a square matrix structure is generated, the collimating plate using the beads or the lens array described above is more suitable for high definition LCD (pixel size 200 μm or less). , More effective.
【0046】図7に、本発明の別の例を示す。この例
は、TNモードの液晶パネルを用いる例である。TNモ
ードの場合、図12(A)に示すように、コントラスト
比が100以上の高コントラスト比領域は、中心より少
し下側に存在しているため、以下の実施形態では、コリ
メートされたバックライト光の進行方向は、この高コン
トラスト領域の略中心に合わて、少し下向きに設定され
る。すなわち、高コントラスト比領域の中心が水平方向
より下に向いている角度に略合わせて、コリメートされ
たバックライト光の進行方向を所定角だけ下に傾けて液
晶パネルに入射させる。これにより、バックライト光が
液晶分子の光軸に対し真っ直ぐ入射することとなるた
め、複屈折が抑制される。その結果、光漏れが防止さ
れ、コントラスト比が向上し、これを光拡散板16で拡
散させることにより、視野角特性が良好に改善される。FIG. 7 shows another example of the present invention. In this example, a TN mode liquid crystal panel is used. In the case of the TN mode, as shown in FIG. 12A, a high contrast ratio region having a contrast ratio of 100 or more exists slightly below the center. The traveling direction of the light is set slightly downward to match the approximate center of the high contrast area. That is, the traveling direction of the collimated backlight light is inclined downward by a predetermined angle so as to be incident on the liquid crystal panel substantially in accordance with the angle at which the center of the high contrast ratio region faces downward from the horizontal direction. As a result, the backlight light is incident straight on the optical axis of the liquid crystal molecules, thereby suppressing birefringence. As a result, light leakage is prevented, the contrast ratio is improved, and the light is diffused by the light diffusion plate 16, whereby the viewing angle characteristics are improved satisfactorily.
【0047】図7に示される例においては、液晶パネル
はTNモード液晶パネル76であり、コリメート板とし
て、前述のビーズ20を利用するコリメート板42を用
いている。また、本態様においても、前述の例と同様に
光拡散板16が用いられているが、図7では図示を省略
している(以下の例も同様)。図7に示すように、コリ
メート板42は、TNモード液晶パネル76の高コント
ラスト比領域の中心が水平方向より下にずれている角度
に合わせて、所定角度下の方へ傾けてある。そして、コ
リメートされたバックライト光が、TNモード液晶パネ
ル76に所定の角度を持って斜め下方に入射するように
設置される。In the example shown in FIG. 7, the liquid crystal panel is a TN mode liquid crystal panel 76, and the collimating plate 42 using the beads 20 is used as the collimating plate. Also in this embodiment, the light diffusing plate 16 is used as in the above-described example, but is not shown in FIG. 7 (the same applies to the following examples). As shown in FIG. 7, the collimating plate 42 is inclined downward by a predetermined angle in accordance with the angle at which the center of the high contrast ratio region of the TN mode liquid crystal panel 76 is shifted downward from the horizontal direction. Then, the collimated backlight light is set to enter the TN mode liquid crystal panel 76 obliquely downward at a predetermined angle.
【0048】このように、コリメートされたバックライ
ト光の進行方向を液晶パネルの高コントラスト比領域の
中心に合わせたことにより、液晶分子の光軸に対しバッ
クライト光が真っ直ぐ入射することとなり、液晶分子の
複屈折を抑えて黒表示部における光漏れが防止されるた
め、コントラスト比が向上される。また、この高コント
ラスト化された画像を担持するコリメート光を光拡散板
16で拡散することにより広視野角化が達成される。As described above, by aligning the traveling direction of the collimated backlight light with the center of the high contrast ratio region of the liquid crystal panel, the backlight light is incident straight on the optical axis of the liquid crystal molecules. Since the birefringence of molecules is suppressed to prevent light leakage in the black display portion, the contrast ratio is improved. In addition, a wide viewing angle is achieved by diffusing the collimated light carrying the high-contrast image with the light diffusion plate 16.
【0049】図8に、別の例を示す。この例は、前述の
図7に示される例のコリメート板42を、前述の図4に
示される(マイクロ)レンズアレイ52を利用するコリ
メート板48に置き換えたものである。この場合にも、
コリメート板48を、コリメート光がTNモード液晶パ
ネル76に対して斜め下向きに入射するように設定する
ことにより、同様の効果をあげることができる。FIG. 8 shows another example. In this example, the collimating plate 42 of the example shown in FIG. 7 is replaced with a collimating plate 48 using the (micro) lens array 52 shown in FIG. Again, in this case,
The same effect can be obtained by setting the collimating plate 48 so that the collimated light is incident obliquely downward on the TN mode liquid crystal panel 76.
【0050】図9に、別の例を示す。この例は、前述の
図7に示される例のコリメート板42を、前述の図6に
示されるプリズムシート70とルーバ72から成るコリ
メート板68に置き換えたものである。この場合にも、
コリメート板68を、コリメート光がTNモード液晶パ
ネル76に対して斜め下向きに入射するように設定する
ことにより、同様の効果をあげることができる。FIG. 9 shows another example. In this example, the collimating plate 42 of the example shown in FIG. 7 is replaced with the collimating plate 68 composed of the prism sheet 70 and the louver 72 shown in FIG. Again, in this case,
The same effect can be obtained by setting the collimating plate 68 so that the collimated light enters the TN mode liquid crystal panel 76 obliquely downward.
【0051】図10に、別の例を示す。この例は、前述
の図7に示される例のコリメート板42を、非対称プリ
ズムシート78とルーバ44から成るものに置き換えた
ものである。このとき、ルーバ44は、図6(B)に示
すように非対称プリズムの方向と直交するように配置さ
れる。またこの場合、非対称プリズムシート78によっ
て、光の向きを一定方向に変えることができるので、図
10に示すように、非対称プリズムによる屈折光の方向
がTNモード液晶パネル76に対し前述の例と同様の所
定角を有していれば非対称プリズムシート78とルーバ
44は、TNモード液晶パネル76と平行に配置すれば
よく、前述の例のようにコリメート板を下向きに傾ける
必要はない。FIG. 10 shows another example. In this example, the collimator plate 42 of the example shown in FIG. 7 is replaced with a plate having an asymmetric prism sheet 78 and a louver 44. At this time, the louver 44 is arranged so as to be orthogonal to the direction of the asymmetric prism, as shown in FIG. Further, in this case, the direction of light can be changed in a fixed direction by the asymmetric prism sheet 78. Therefore, as shown in FIG. If the predetermined angle is provided, the asymmetric prism sheet 78 and the louver 44 may be arranged in parallel with the TN mode liquid crystal panel 76, and it is not necessary to tilt the collimating plate downward as in the above-described example.
【0052】以上、本発明の液晶ディスプレイ、および
その高コントラスト化及び広視野角化方法について詳細
に説明したが、本発明は上述の例には限定されず、本発
明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および
変更を行ってもよいのはもちろんである。Although the liquid crystal display of the present invention and the method for increasing the contrast and widening the viewing angle of the present invention have been described in detail, the present invention is not limited to the above-described examples, and is within the scope of the present invention. Of course, various improvements and changes may be made.
【0053】[0053]
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、液
晶ディスプレイの視野角特性を改善するとともにコント
ラスト比を向上させ、広視野角化および高コントラスト
化の両立を図ることが可能となった。As described above, according to the present invention, it is possible to improve the viewing angle characteristics of a liquid crystal display, improve the contrast ratio, and achieve both a wide viewing angle and a high contrast. .
【図1】 本発明の液晶ディスプレイの一例を概念的に
示す図である。FIG. 1 is a view conceptually showing one example of a liquid crystal display of the present invention.
【図2】 (A)および(B)は、図1の液晶ディスプ
レイにおいて用いられる光拡散板の一例を示す概念図で
ある。FIGS. 2A and 2B are conceptual diagrams showing an example of a light diffusing plate used in the liquid crystal display of FIG.
【図3】 図1に示される液晶ディスプレイのバックラ
イト部の一例を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a backlight unit of the liquid crystal display shown in FIG.
【図4】 本発明に用いられるコリメート板の別の例を
概念的に示す図である。FIG. 4 is a view conceptually showing another example of a collimating plate used in the present invention.
【図5】 本発明に用いられるコリメート板の別の例を
概念的に示す図で、(A)は正面図を、(B)は斜視図
を、(C)は、このコリメート板に用いられるプリズム
シートの斜視図を、それぞれ示す。5A and 5B are diagrams conceptually illustrating another example of the collimating plate used in the present invention, wherein FIG. 5A is a front view, FIG. 5B is a perspective view, and FIG. The perspective view of a prism sheet is each shown.
【図6】 本発明に用いられるコリメート板の別の例を
概念的に示す図で、(A)は正面図を、(B)は平面図
を,それぞれ示す。6A and 6B are diagrams conceptually illustrating another example of the collimating plate used in the present invention, wherein FIG. 6A is a front view, and FIG. 6B is a plan view.
【図7】 本発明の液晶ディスプレイの別の例を概念的
に示す図である。FIG. 7 is a view conceptually showing another example of the liquid crystal display of the present invention.
【図8】 本発明の液晶ディスプレイの別の例を概念的
に示す図である。FIG. 8 is a view conceptually showing another example of the liquid crystal display of the present invention.
【図9】 本発明の液晶ディスプレイの別の例を概念的
に示す図である。FIG. 9 is a view conceptually showing another example of the liquid crystal display of the present invention.
【図10】 本発明の液晶ディスプレイの別の例を概念
的に示す図である。FIG. 10 is a view conceptually showing another example of the liquid crystal display of the present invention.
【図11】 TNモード液晶ディスプレイの作動原理を
示す説明図であり、(A)は電圧無印加の場合を、
(B)は電圧印加の場合を、それぞれ示す。11A and 11B are explanatory diagrams showing the operation principle of a TN mode liquid crystal display. FIG. 11A shows a case where no voltage is applied.
(B) shows the case of voltage application.
【図12】 従来の液晶ディスプレイの視野角特性を示
す線図であり、(A)はTNモードの場合を、(B)は
MVAモードの場合を、それぞれ示す。12A and 12B are diagrams showing viewing angle characteristics of a conventional liquid crystal display, wherein FIG. 12A shows a case of a TN mode, and FIG. 12B shows a case of an MVA mode.
10 液晶ディスプレイ(LCD) 12 液晶パネル 14 バックライト部 16(16a,16b) 光拡散板 18 支持シート 20 ビーズ 22,44 バインダ 26,50 レンズ基板 28,52 (マイクロ)レンズアレイ 30 光出射部 32,56 遮光層 34 反射防止層 38 高輝度ランプ 40 反射板 42,48,62,68 コリメート板 54 光入射部 58 拡散反射層 64,70 プリズムシート 72 ルーバ 76 TNモード液晶パネル 78 非対称プリズムシート 100,102 ガラス基板 104 液晶分子 106 偏光子 108 検光子 Reference Signs List 10 liquid crystal display (LCD) 12 liquid crystal panel 14 backlight unit 16 (16a, 16b) light diffusion plate 18 support sheet 20 beads 22, 44 binder 26, 50 lens substrate 28, 52 (micro) lens array 30 light emitting unit 32, 56 light-shielding layer 34 anti-reflection layer 38 high-intensity lamp 40 reflecting plate 42, 48, 62, 68 collimating plate 54 light incident part 58 diffuse reflection layer 64, 70 prism sheet 72 louver 76 TN mode liquid crystal panel 78 asymmetric prism sheet 100, 102 Glass substrate 104 liquid crystal molecules 106 polarizer 108 analyzer
Claims (11)
メート光とするコリメート手段と、 前記コリメートされたバックライト光が入射される液晶
パネルと、 前記コリメートされたバックライト光の進行方向を、前
記液晶パネルの視角特性における高コントラスト比領域
の略中心に合わせて、前記液晶パネルに入射させるバッ
クライト光入射手段と、 前記液晶パネルを透過した光を拡散する拡散手段と、 を有することを特徴とする液晶ディスプレイ。1. A collimating means for using collimated backlight light of a liquid crystal display, a liquid crystal panel on which the collimated backlight light is incident, and a liquid crystal panel on which the traveling direction of the collimated backlight light is adjusted. A liquid crystal panel, comprising: a backlight light incident means for entering the liquid crystal panel in accordance with substantially the center of the high contrast ratio region in the viewing angle characteristic; and a diffusing means for diffusing light transmitted through the liquid crystal panel. display.
と最小輝度の比が100以上の領域である請求項1に記
載の液晶ディスプレイ。2. The liquid crystal display according to claim 1, wherein the high contrast ratio region is a region where the ratio of the maximum luminance to the minimum luminance is 100 or more.
前記支持体に一部を接触して固定される多数の光透過性
の球体と、前記支持体と球体との接触部あるいはさらに
この接触部の近傍以外の領域における光の通過を阻害す
る阻害部とを有するコリメート板、もしくは、レンズ基
板と、前記レンズ基板の一面に二次元的に配列されるマ
イクロレンズと、前記マイクロレンズの光軸に一致する
光入射部以外を覆って形成される遮光層と、前記遮光層
よりも光入射側に形成される前記光入射部以外を覆って
形成される拡散反射層とを有するコリメート板である請
求項1または2に記載の液晶ディスプレイ。3. The collimating means comprises: a transparent support;
A large number of light-transmitting spheres that are fixed by partially contacting the support, and an inhibition portion that inhibits light from passing through a contact portion between the support and the sphere or a region other than the vicinity of the contact portion. A collimating plate or a lens substrate, a microlens two-dimensionally arranged on one surface of the lens substrate, and a light-shielding layer formed so as to cover portions other than a light incident portion coinciding with an optical axis of the microlens. 3. The liquid crystal display according to claim 1, wherein the liquid crystal display is a collimating plate including: a collimating plate; and a diffuse reflection layer formed to cover a part other than the light incident part formed on the light incident side of the light shielding layer.
透過性の球体を光吸収性を有するバインダに固定してな
る拡散層とを有し、かつ、前記拡散層が、視認不可能な
構造で、さらに、前記構造側から入射するコリメート光
が主に通過する通過領域に比して、それ以外の領域であ
る非通過領域の方が光透過性が相対的に低い光拡散板、
もしくは、レンズ基板と、前記レンズ基板の一面に二次
元的に配列されるマイクロレンズと、前記マイクロレン
ズの光軸に一致する光出射部以外を覆って形成される遮
光層とを有する光拡散板である請求項1〜3のいずれか
に記載の液晶ディスプレイ。4. The diffusing means has a light-transmitting support and a diffusion layer formed by fixing a light-transmitting sphere to a light-absorbing binder, and the diffusion layer is visible. Light diffusion having an impossible structure, and further having a relatively low light transmittance in the non-passing region, which is the other region, compared with the passing region where the collimated light incident from the structure side mainly passes. Board,
Alternatively, a light diffusing plate having a lens substrate, microlenses arranged two-dimensionally on one surface of the lens substrate, and a light shielding layer formed so as to cover portions other than a light emitting portion coinciding with an optical axis of the microlens. The liquid crystal display according to any one of claims 1 to 3, wherein
ード液晶パネルであり、前記バックライト光入射手段
が、前記コリメートされたバックライト光を前記捩じれ
ネマティックモード液晶パネルに対し所定量下向きに入
射させる請求項1〜4のいずれかに記載の液晶ディスプ
レイ。5. The liquid crystal panel is a twisted nematic mode liquid crystal panel, and the backlight light incidence means causes the collimated backlight light to enter the twisted nematic mode liquid crystal panel downward by a predetermined amount. The liquid crystal display according to any one of claims 1 to 4.
設した捩れネマティックモード液晶パネルである請求項
1〜4のいずれかに記載の液晶ディスプレイ。6. The liquid crystal display according to claim 1, wherein said liquid crystal panel is a twisted nematic mode liquid crystal panel provided with an optical compensation film.
パネルである請求項1〜4のいずれかに記載の液晶ディ
スプレイ。7. The liquid crystal display according to claim 1, wherein said liquid crystal panel is a horizontal electric field drive mode liquid crystal panel.
向モード液晶パネルである請求項1〜4のいずれかに記
載の液晶ディスプレイ。8. The liquid crystal display according to claim 1, wherein said liquid crystal panel is a multi-domain vertical alignment mode liquid crystal panel.
パネルである請求項1〜4のいずれかに記載の液晶ディ
スプレイ。9. The liquid crystal display according to claim 1, wherein said liquid crystal panel is an axially symmetric alignment mode liquid crystal panel.
リメート光とし、 前記コリメートされたバックライト光の進行方向を、液
晶パネルの視角特性における高コントラスト比領域の略
中心に合わせて、該液晶パネルに入射させ、 該液晶パネルを透過した光を拡散させることを特徴とす
る液晶ディスプレイの高コントラスト化及び広視野角化
方法。10. The backlight light of a liquid crystal display is used as collimated light, and the traveling direction of the collimated backlight light is incident on the liquid crystal panel such that the traveling direction of the collimated backlight light is substantially at the center of a high contrast ratio region in the viewing angle characteristics of the liquid crystal panel. A method of increasing the contrast and widening the viewing angle of a liquid crystal display, wherein light transmitted through the liquid crystal panel is diffused.
モード液晶パネルであり、前記コリメートされたバック
ライト光の進行方向を、前記捩じれネマティック液晶パ
ネルに対し、所定量下向きに入射させる請求項10に記
載の液晶ディスプレイの高コントラスト化及び広視野角
化方法。11. The liquid crystal panel according to claim 10, wherein the liquid crystal panel is a twisted nematic mode liquid crystal panel, and the traveling direction of the collimated backlight light is made to enter the twisted nematic liquid crystal panel downward by a predetermined amount. A method for increasing the contrast and widening the viewing angle of a liquid crystal display.
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- 2000-01-31 JP JP2000022633A patent/JP2001215494A/en not_active Withdrawn
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