JP2004013059A - 液晶表示装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】バックライトの光利用効率が高く、かつ広い視野角で明るい透過表示が可能な液晶表示装置及び電子機器を提供する。
【解決手段】本発明の表示装置は、対向配置された上基板３及び下基板２間に液晶層２３が挟持された液晶パネル５０と、前記液晶パネル５０に光を入射させる照明手段５１とが設けられ、前記照明装置５１からの光が前記下基板２から入射し、前記液晶層２３を経て前記上基板３から出射する液晶表示装置であって、前記照明装置５１から液晶パネル５０へ入射する光の強度の角度分布の半値幅が６０°以下となるように構成され、かつ前記上基板３の内面側、前記上基板３の外面側、前記下基板２の内面側のうち少なくとも一面には拡散手段が設けられる構成とする。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置および電子機器に関し、特に照明装置を備えた透過型又は半透過反射型の液晶表示装置の構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、薄型、軽量であり、特にモバイル型電子機器の表示装置として広く利用されている。なかでも透過型や半透過反射型の液晶表示装置は、様々な環境下で最適な明るい表示を得るために照明装置が備えられている。図８は、従来の透過型液晶表示装置の一例を示した概略断面図である。図８に示される液晶表示装置１０１は、液晶パネル１５０と照明装置１５１とを備えて構成されている。
【０００３】
液晶パネル１５０は、互いに対向配置された一対の基板１０３，１０２間に液晶層１２３が挟持され、この両基板には偏光板１２４，１２５が設けられており、バックライト１３０から出射された光を利用して透過表示を行うようになっている。照明装置１５１は、液晶パネル１５０の背面側に重ねて設けられており、光源１３２、導光板１３１、リフレクタ１３３、反射シート１３４と、導光板１３１上に拡散シート１４２、２枚のプリズムシート１４０が配置されている。
【０００４】
この照明装置１５１では、光源１３２から出射された光は、導光板１３１内を伝搬し、導光板１３１の上面から液晶パネル１５０側へ出射される。一般に導光板は、図８に示したように、断面視三角形状の溝状切り欠きが設けられ、光源からの光を拡散させ、上面より均一な面発光として出射させる。そして、導光板１３１の上面から出射された光は、拡散シート１４２に入射して拡散されたのち、プリズムシート１４０に入射し、プリズムシート１４０の山形状（のこぎり刃状）のプリズム面１４１により法線方向に屈折されて照明装置１５１から出射され、液晶パネル１５０を照明する。
【０００５】
このような照明装置１５１では、プリズムシート１４０が備えられているので、プリズムシート１４０に入射した光のうち入射角がプリズム面１４１によって屈折しうる角度範囲内にある光ａは照明装置１５１の法線方向に屈折される。このため、照明装置１５１から出射される光の輝度は、液晶表示装置１０１の正面方向である下基板１０２の法線方向で最大となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
液晶表示装置１０１は、液晶分子の配向により通過する光を旋光させ、出射側の偏光板１２４にて光を通過又は遮断し、表示画面を表示するものである。特に液晶層１２３は、法線方向に入射した光に対して、偏波面が所定の角度回転するように設定されている。このため法線方向以外の角度から入射する光は、液晶のΔｎとセル厚ｄの積で表されるΔｎｄが角度により異なるため、色調に変化が生じる等の問題がある。このように法線方向以外の角度から入射する光は、画面の色調変化を生じさせコントラスト低下の原因となるため、入射する光としては、法線方向に指向性を持った光を用いることが望ましい。
【０００７】
しかし従来の液晶表示装置の構成では、広い視野角での明るい表示を実現するために、ある程度光を拡散させて液晶パネルに入射させる必要があり、具体的には下基板の主面に対して法線方向を０°とした光強度の角度分布にて半値幅が６０°よりも大きい光を入射光として利用する。しかし拡散された光を入射させると前述したようにコントラストの低下や正面輝度の低下を伴ってしまい、視野角とコントラスト特性とを両立できない問題がある。
【０００８】
また図８に示すように、この従来の液晶表示装置１０１の構成では、プリズムシート１４０に入射する光のうち、例えば法線方向の光ｂのように全反射される角度範囲にある光は全反射され、拡散シート１４２を通り、最下層の反射シート１３４で反射され、再度拡散シート１４２を通り、再びプリズムシート１４０に到達し、リサイクル光として利用される。このリサイクル光は吸収や散乱を繰り返すうちに光強度が低減し、正面輝度が低減してしまう。このようにリサイクル光のうち光吸収によって損失した光や拡散した光は、正面輝度に寄与できず、光源からの光の利用効率を低減する要因となる問題がある。
【０００９】
更に従来の液晶表示装置１０１の構成では、表示画面の視野角を設定するためには、液晶パネル１５０に入射させる光の光強度の角度分布を調整しなければならず、目的とする視野角を実現することが難しい問題がある。
【００１０】
また半透過反射型の液晶表示装置では、透過表示時には透過開口部以外の領域は反射電極によって反射されてしまうため、レンズを用いて開口部へ集光することが提案されている。しかしレンズを用いて集光する場合、開口部を透過した光の出射角は非常に狭いものとなり、液晶パネルの視角特性が狭くなる問題がある。
【００１１】
更に半透過反射型の液晶表示装置では、反射電極の下側に拡散層が設けられており、反射表示時の鏡面反射を防ぎ、反射光を任意の方向に出射させることができる。しかしこの拡散層は反射光の出射形状を制御するものであり、照明装置からの光を拡散する機能は付与されていない。
【００１２】
従って本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、コントラストに優れ、かつ広い視野角で明るい表示が得られ、またバックライト光の利用効率、入射効率に優れ、表面輝度の高い液晶表示装置を提供することを目的とする。更に上記の液晶表示装置を搭載することで、優れた液晶表示部を有する電子機器を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、対向配置された上基板及び下基板間に液晶層が挟持された液晶パネルと、前記液晶パネルに光を入射させる照明手段とが設けられ、前記照明装置からの光が前記下基板から入射し、前記液晶層を経て前記上基板から出射する液晶表示装置であって、前記照明装置から液晶パネルへ入射する光の強度の角度分布の半値幅が６０°以下となるように構成され、かつ前記上基板の内面側、前記上基板の外面側、前記下基板の内面側のうち少なくとも一面には拡散手段が設けられたことを特徴とする。ただし液晶パネルへ入射する前記光の半値幅は、図４に示したように、下基板の主面に対して法線方向を０°とした光の相対強度の角度分布にて、法線方向の光強度に対して光強度が半分となる角度分布の幅Ｌを示す。また液晶パネルを構成する上基板、下基板の液晶層側の面を「内面」、反対側の面を「外面」とする。
【００１４】
本発明では、照明装置から液晶パネルへ入射する光として、光強度の角度分布の半値幅が６０°以下の法線方向に指向性を持った光を利用し、かつ液晶表示装置の上基板の内面側及び／又は外面側に拡散手段を設けた構成とすることによって、法線方向に指向性を持った光を液晶層へ入射することができ、このため法線方向以外の角度から入射する光が少なくなり、画面の色調変化が抑えられ、優れたコントラストが実現でき、更に拡散手段によって広い視野角が実現できる。このように本発明では、優れたコントラストと広い視野角での明るい表示とを両立できる。また本発明では、下基板の内面側に拡散手段を設けても構わない。これにより視野角を制御良く調整でき、広い視野角が実現できる。
【００１５】
更に本発明では液晶パネルに入射する光は、法線方向を０°とした光強度の角度分布の半値幅が６０°以下とする。このとき液晶パネルに入射する光は正面輝度に優れた光として利用でき、かつ光源からの光の利用効率を向上させることができる。また正面輝度に優れた光を入射光として利用できるため、光の入射効率を向上させることができる。その結果、ある一定の表示の明るさを得るために要する照明装置の消費電力を低減することができる。
【００１６】
パネルを透過した光の半値幅が２０°未満では左右の眼に入射する光の強度が異なり観察者に違和感が生じるため好ましくない。また半値幅が６０°よりも大きい場合、広い視角特性が得られるが、入射効率が低減し好ましくない。
【００１７】
本発明では、上基板の内面側、上基板の外面側、下基板の反射電極よりも内面側のうちいずれかの箇所に拡散手段を設けることによって、半透過反射型の液晶表示装置の場合、照明装置からの光だけでなく、外光も拡散できるため、鏡面反射による写り込みを防止でき、目的とする視角特性が得られる。
【００１８】
また液晶表示装置の上基板の内面側及び／又は外面側に拡散手段を設けることによって、例えば液晶層から出射した光の強度の角度分布を測定し、この角度分布をもとに拡散手段を設定することで、目的とする視野角を容易に実現できる。更に上基板の内面側及び／又は外面側に拡散手段を設けることによって、例えばレンズを用いて集光し、液晶パネルへ入射させる構成の液晶表示装置の場合、優れたコントラストと広い視野角での明るい表示とを両立できる。
【００１９】
本発明の液晶表示装置は、前記照明手段は光源と導光板と有し、前記導光板は、２つの主面を有する透光性の板状であり、前記光源の発する光を端面から入射し、一方の主面から出射するものであって、前記導光板は、複数の微細な凹凸面が設けられたものであることが好ましい。これにより端面より入射した光は、目的とする法線方向に指向性を持った光として一方の主面から出射することができる。このため集光手段を導光板上面に設ける必要が無く簡単な構造で、光源からの光を集光し液晶パネルに入射できる。特に従来のようにプリズムシートを使用する必要が無く、リサイクル光が発生せず光源からの光の利用効率に優れる。更に集光した光であるため入射効率に優れ、また高い表面輝度が実現できる。
【００２０】
更に本発明の液晶表示装置は、複数のマイクロレンズが配列されてなるマイクロレンズアレイが、前記下基板の外面側に設けられたことが好ましい。これにより導光板から出射した光を所定の位置に集光できる。例えば半透過反射型の液晶表示装置の場合、レンズを用いて透過用のスリットへ焦点を合わせ、集光することで優れた光の入射効率を実現できる。また透過型の液晶表示装置の場合、透光性の画素電極に焦点を合わせて集光することで同様に優れた光の入射効率を実現できる。
【００２１】
また本発明の液晶表示装置は、前記拡散手段は前方散乱フィルムであることが好ましい。これによりパネル内部に散乱用の構造を作り込む必要が無く視角特性を簡便に設定でき、目的とする広い視野角が実現できる。
【００２２】
更に本発明の液晶表示装置は、前記前方散乱フィルムはホログラム又はアンチグレア処理されたフィルムであることが好ましい。また前記前方散乱フィルムは樹脂中に、前記樹脂とは屈折率が異なる粒子を分散させた構造であることが好ましい。これにより簡便に視野角が設定でき、かつ目的とする広い視野角を実現できる。
【００２３】
また本発明の液晶表示装置は、前記拡散手段は、表面がアンチグレア処理又はホログラム処理された偏光板であり、前記上基板の外面側に設けられたことが好ましい。これにより偏光板を透過した光は偏光板の表面にて拡散されるため、新たに拡散手段を設ける必要が無く、装置構成を簡略化できる。
【００２４】
更に本発明の液晶表示装置は、前記拡散手段は、前記上基板又は下基板の内面側に設けられたカラーフィルタであり、前記カラーフィルタは樹脂中に、前記樹脂とは屈折率が異なる粒子を分散させた構造であることが好ましい。これによりカラーフィルタ自体が拡散手段として機能し、新たに拡散手段を設ける必要が無く、装置構成を簡略化できる。
【００２５】
また本発明の液晶表示装置は、前記拡散手段は、前記上基板又は下基板の内面側に設けられた平坦化層であり、前記平坦化層は、無機化合物又は高分子化合物中に、前記無機化合物又は高分子化合物とは屈折率が異なる粒子を分散させた構造であることが好ましい。これにより平坦化層が拡散手段として機能するため、新たに拡散手段を設ける必要が無く、装置構成を簡略化できる。
【００２６】
更に本発明の液晶表示装置は、前記拡散手段は、前記上基板の外面側に光学部材を貼付するための粘着層であり、前記粘着層は、粘着剤中に前記粘着剤とは屈折率が異なる粒子を分散させた構造であることが好ましい。この構成によれば、粘着剤が光学部材を接着する粘着層となるのと同時に、その粘着層自身が光を散乱させる機能を有するので、装置構成を簡略化することができる。なお光学部材とは、偏光板、位相差板、カラーフィルタ等のことである。
【００２７】
また本発明の液晶表示装置は、前記拡散手段のヘイズは１０〜３０％であることが好ましい。これにより、表示がぼけることなく、目的とする視野角が得られる。ここで用いる「ヘイズ」とは、光学の分野において一般にヘイズ（Ｈａｚｅ）と称される透過率の尺度であり、拡散透過率を全光線透過率で除算して％表示した値である。ヘイズの値が大きいほど散乱光が多く、ヘイズの値が小さいほど散乱光が少ないことを示す。
【００２８】
本発明の電子機器は、上記本発明の液晶表示装置を備えてなることを特徴とする。この構成によれば、上記本発明の液晶表示装置を備えたことによって、利用効率に優れ表面輝度が高く、かつ広い視野角で明るい表示が得られる液晶表示画面を備えた電子機器を実現することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態を図面を参照して説明する。
本実施の形態の液晶表示装置は、パッシブマトリクス方式の半透過反射型カラー液晶表示装置の例である。図１は、液晶表示装置の全体構成を示す平面図である。なお、以下の図面においては図面を見やすくするため、各構成部材の寸法、膜厚などの比率を変更して記載しており、実際とは一致していない。
【００３０】
液晶表示装置１は、図１に示すように、平面視長方形状の下基板２と、シール材４を介して下基板２と対向配置された上基板３とを有している。シール材４の一部は、各基板２，３の一辺（図１における上辺）側で開口して液晶注入口５となっている。また、基板２，３とシール材４とに囲まれた空間内には、液晶が封入され、液晶注入口５が封止材６によって封止されている。シール材４には、異方性導電粒子等の上下導通材が混入されており、液晶封止の機能の他に上下導通部としても機能させることで一辺側に端子部を引き出している。
【００３１】
また下基板２の下辺側の端部には、上基板３および下基板２の電極を駆動するための駆動用半導体素子７が実装されている。なお、符号８は、有効表示領域の周囲を遮光するための遮光層（周辺見切り）であり、矩形環状の遮光層８の内縁よりも内側の領域が実際の画像表示に寄与する有効表示領域となる。
【００３２】
本実施形態の液晶表示装置１では、図１に示すように、上基板３上に、図中縦方向に延在する複数の信号電極１１がストライプ状に形成されている。一方、下基板２上には、信号電極１１と直交するように図中横方向に延在する複数の走査電極１０がストライプ状に形成されている。
【００３３】
図１に示すように、複数の走査電極１０（図１では１０本のみ図示する）のうち、図１の上側半分（図１では５本）の走査電極１０については、走査電極１０の右端から走査電極用引き廻し配線１４が引き出され、電気的に接続されている。同様に、図１の下側半分（図１では５本）の走査電極については、走査電極１０の左端から走査電極用引き廻し配線１４が引き出され、電気的に接続されている。これら走査電極用引き廻し配線１４は、屈曲して下基板２の左右の辺に沿って延在し、駆動用半導体素子７の出力端子に接続されている。
【００３４】
一方、信号電極１１については、信号電極用引き廻し配線１５が信号電極１１の下端からシール材４に向けて引き出され、そのまま駆動用半導体素子７の出力端子に接続されている。また駆動用半導体素子７に各種信号を供給するための入力用配線１６が、下基板２の下辺から駆動用半導体素子７の入力端子（図示省略）に向けて設けられている。
【００３５】
図２は、表示領域を拡大視した平面図を示す。カラーフィルタ１３のＲ、Ｇ、Ｂの各色素層１３ｒ，１３ｇ，１３ｂが、各信号電極１１の方向に対応して配置（縦ストライプ／Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれがストライプ状に縦に同色で形成配置）され、図２に示す横方向に並んだＲ、Ｇ、Ｂの３個のドットで画面上の１個の画素が構成されている。
【００３６】
本実施の形態では、半透過反射型表示装置として機能するように、下基板の内面側に半透過反射膜が形成される。ここで本明細書では液晶表示装置１を構成する上基板、下基板の液晶層側の面を「内面」、反対側の面を「外面」とする。この半透過反射膜は、図２に示すように、各ドット毎に１個ずつ、透過表示モード時に照明装置から出射される光を透過させるための光透過領域としてスリット１２を有している。スリット１２は、図２において縦長の画素の略中央に縦長に形成されている。なお、ここで言う「ドット」とは、図２に示すように、信号電極１１と走査電極１０とが平面的に見て重なり合った各領域のことである。
【００３７】
図３は、図２のＡ−Ａ’線に沿う液晶表示装置１の断面図を示す。本実施形態の液晶表示装置１は、液晶パネル５０と照明装置５１とを備えて構成されている。図３に示すように、ガラス、プラスチック等の透明基板からなる下基板２の内面上には、半透過反射膜１８が設けられている。半透過反射膜１８は、アルミニウムや銀などの反射率が高い金属膜からなり、各画素毎に光透過用のスリット（光透過領域）１２が形成されている。この半透過反射膜１８は、下基板２上に蒸着法あるいはスパッタリング法などにより形成される。半透過反射膜１８上には、絶縁層１９が設けられ、次にＩＴＯ等の透明導電膜からなるストライプ状の走査電極１０が紙面に平行な方向に形成され、更にその上に、表面にラビング処理が施されたポリイミド等からなる配向膜２０が順次形成されている。
【００３８】
一方、ガラス、プラスチック等の透明基板からなる上基板３の内面には、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色素層１３ｒ，１３ｇ，１３ｂとブラックマトリックス１３ｍとからなるカラーフィルタ１３が形成されている。本実施形態では、カラーフィルタ１３には、樹脂中に、この樹脂と異なる屈折率を有する透明ビーズ１７が分散されたものが用いられる。樹脂には一般に屈折率がｎ＝１．５〜１．６程度のアクリル樹脂ベースの材料等が使用できる。透明ビーズ１７は、使用する樹脂に応じて適宜決定でき、例えば樹脂ビーズ等が使用できる。透明ビーズを分散させる樹脂の屈折率に比べて、透明ビーズの屈折率が大きくなるように、樹脂と透明ビーズの材料を選択することが好ましい。これにより入射した光を効率良く分散させることができる。また透明ビーズ１７の粒径や密度を適宜変更することでヘイズを調整することができる。
【００３９】
このカラーフィルタ１３上には、各色素層間の段差を平坦化すると同時に各色素層の表面を保護するための平坦化層２１が形成されている。平坦化層２１は、アクリル、ポリイミド等の樹脂膜でもよいし、シリコン酸化膜等の無機膜でもよい。さらに、平坦化層２１上には、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）の単層膜からなる信号電極１１が紙面を貫通する方向にストライプ状に形成されている。さらに、信号電極１１の上には、例えば表面にラビング処理が施されたポリイミド等からなる配向膜２２が形成されている。
【００４０】
また、上基板３と下基板２との間には、液晶層２３が挟持され液晶パネル５０が形成されている。上基板３の外面には、上偏光板２４が配置され、下基板２の外面には、下偏光板２５が配置されている。そして、液晶層２３を挟持する上基板３および下基板２と、上下の偏光板２４，２５とによって液晶パネル５０が構成されている。なお、偏光板と基板との間には図示されない位相差板が配設されていても良い。
【００４１】
カラーフィルタ１３のブラックマトリクス１３ｍは、例えばスパッタリング法、真空蒸着法等により厚さ１００〜２００ｎｍ程度のクロム等の金属薄膜をパターンニングして形成される。また、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色素層１３ｒ，１３ｇ，１３ｂは、例えば所定の着色材を含有する感光性樹脂を使用した顔料分散法、各種印刷法、電着法、転写法、染色法等の種々の方法で、適宜のパターン配列に形成されている。
【００４２】
本実施形態の液晶表示装置１では、図３に示すように、照明装置５１は、導光板３１と、光源３２と、離間して光源３２を包むような形状で導光板３１端部と対向して配置され光源３２からの光を導光板３１の端部側に反射させるリフレクタ３３と、導光板３１の外面側（図示下面とした背面側）に配設された反射シート３４とから構成されている。照明装置５１は、液晶パネル５０を構成する下基板２の外面側に、液晶パネル５０と平行するように重ねて設けられる。
【００４３】
照明装置５１に備えられている導光板３１は、光源３２から出射された光を水平方向に導くことにより液晶パネル５０の裏面に均一に導くものである。特に本実施形態では、導光板３１は外面側に複数の微細な凹凸面３５が設けられている。この微細な凹凸面３５の形状は、光源３２からの光を効率よく法線方向に出射できるように微細な凹凸面３５が形成されており、各凹凸面から全反射された光が導光板３１表面に向けて出射することで指向性の高い出射形状を得ている。これにより光源３２からの光は、集光した光として液晶パネル５０の裏面に出射される。本実施の形態では、照明装置５１から出射し液晶パネル５０に入射する光は、下基板２の基板面に対して法線方向を０°とした光強度の角度分布の半値幅が６０°以下とする。このとき液晶パネル５０に入射する光は正面輝度に優れた光として利用でき、かつ光源３２からの光の利用効率を向上させることができる。
【００４４】
反射シート３４は、光源３２から出射された光を効率よく導光板３１に入射させるものである。また光源３２としては、一般にＬＥＤや冷陰極管などが使用される。
【００４５】
本実施形態の照明装置５１では、光源３２から出射された光は、導光板３１の内部に入射し導光板３１内を伝搬し、導光板３１表面に形成された微細な凹凸形状による全反射作用により、導光板３１の上面から法線方向に指向性を持った光として液晶パネル５０側へ出射される。この際、導光板３１からの漏れ光を導光板３１の下面側に配置される反射シート３４で上面側に反射させることで、輝度向上を図っている。本実施形態は、従来のようにプリズムシートにより法線方向の出射光を回帰反射させてリサイクル光として利用せず、微細な凹凸面３５により出射光の形状を制御することで、より指向性の高い光にできるため、光の利用効率を高くできる。また法線方向に集光した光を液晶パネルへの入射光として用いるため、入射効率に優れ、かつ優れた表面輝度が実現できる。更にプリズムシート等の集光手段を新たに設ける必要が無く、装置構成を簡略化できる。
【００４６】
また、本実施形態の液晶表示装置は、下基板２の内面側に半透過反射膜１８が設けられ、透過モードと反射モードの切り換えにより表示を行う半透過反射型の液晶表示装置であり、半透過反射膜１８には、光透過用のスリット（光透過領域）１２が設けられている。そして、導光板を構成する微細な凹凸面３５により、法線方向に全反射させ指向性を持った光として、光透過用のスリット１２に入射するため、スリット１２に効率よく透過して透過表示モードの表示に寄与するものとなる。よって、光源３２から出射された光を液晶表示装置の表示面の明るさに寄与する光として効率よく利用することができ、入射効率に優れた半透過反射型の液晶表示装置を実現することができる。
【００４７】
照明装置５１から液晶パネル５０に入射した光は、液晶パネル５０を経て上基板３側から出射する。本実施形態では、カラーフィルタ１３には透明ビーズ１７が分散されており、光はカラーフィルタ１３を通過する際に、拡散され、所望の広い視野角で明るい表示画像として視認者に観察される。透明ビーズ１７の材質、粒径、密度を決定することにより、簡便にカラーフィルタ１３のヘイズ値を任意に設定することができ、これにより視野角を簡便に調整できる。また視認側で拡散するため法線方向に集光した光を入射光に利用できるため、優れたコントラストと広い視野角での明るい表示とを両立できる。更にカラーフィルタ１３が拡散層として機能するため、新たに拡散手段を設ける必要が無く、装置構成を簡略化でき、また従来の製造プロセスを用いて製造できる。
【００４８】
［第２の実施の形態］
本実施形態の液晶表示装置の全体構成は、上述した第１の実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
本実施形態の液晶表示装置が、第１の実施形態において説明した液晶表示装置と異なる点は、拡散手段がカラーフィルタ１３に代えて上偏光板２４を貼付する粘着層にあることのみである。第１の実施形態では、カラーフィルタ１３中に光拡散用の透明ビーズ１７が分散され、拡散層として機能していたが、本実施形態の液晶表示装置では、上偏光板２４を貼付する粘着層中に、粘着剤とは屈折率が異なる光拡散用の透明ビーズが分散され、粘着層が拡散層として機能する構成とする。
【００４９】
本実施形態では、光源３２から出射された光は、第１の実施形態と同様に、導光板３１表面に形成された微細な凹凸面３５による全反射の作用により、導光板３１の上面から法線方向に指向性を持った光として液晶パネル５０側へ出射される。液晶層２３を通過し、粘着層にて拡散されたのち、所望の広い視野角で明るい表示画像として視認者に観察される。透明ビーズの材質、粒径、密度を決定することにより、簡便に粘着層のヘイズ値を任意に設定することができ、これにより視野角を簡便に調整できる。また視認側で拡散するため法線方向に集光した光を入射光に利用でき、優れたコントラストと広い視野角での明るい表示とを両立できる。更に粘着層が拡散層として機能するため、新たに拡散手段を設ける必要が無く、装置構成を簡略化でき、また従来の製造プロセスを用いて製造できる。
【００５０】
［第３の実施の形態］
本実施形態の液晶表示装置の全体構成は、上述した第１の実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
本実施形態の液晶表示装置が、第１の実施形態において説明した液晶表示装置と異なる点は、拡散手段がカラーフィルタ１３に代えて上偏光板２４にあることのみである。第１の実施形態では、カラーフィルタ１３中に光拡散用の透明ビーズ１７が分散され、拡散層として機能していたが、本実施形態の液晶表示装置では、上偏光板２４の表面にアンチグレア処理がなされ、上偏光板２４が拡散層として機能する構成とする。
【００５１】
本実施形態では、光源３２から出射された光は、第１の実施形態と同様に、導光板３１表面に形成された微細な凹凸面３５による全反射の作用により、導光板３１の上面から法線方向に指向性を持った光として液晶パネル５０側へ出射される。液晶層２３を通過し、上偏光板２４の表面にて拡散されたのち、所望の広い視野角で明るい表示画像として視認者に観察される。アンチグレア処理によって形成される表面の凹凸の形状や大きさ等を適宜決定することにより、簡便に偏光板２４のヘイズ値を任意に設定することができ、これにより視野角を簡便に調整できる。また視認側で拡散するため法線方向に指向性を持った光を入射光に利用でき、優れたコントラストと広い視野角での明るい表示とを両立できる。更に偏光板２４が拡散層として機能するため、新たに拡散手段を設ける必要が無く、装置構成を簡略化でき、また従来の製造プロセスを用いて製造できる。
【００５２】
［第４の実施の形態］
本実施形態の液晶表示装置の全体構成は、上述した第１の実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
本実施形態の液晶表示装置が、第１の実施形態において説明した液晶表示装置と異なる点は、拡散手段がカラーフィルタ１３に代えて偏光板２４表面に貼付したホログラム層にあることのみである。第１の実施形態では、カラーフィルタ１３中に光拡散用の透明ビーズ１７が分散され、拡散層として機能していたが、本実施形態の液晶表示装置では、上偏光板２４の表面にホログラム層が貼付され、このホログラム層が拡散層として機能する構成とする。
【００５３】
本実施形態では、光源３２から出射された光は、第１の実施形態と同様に、導光板３１表面に形成された微細な凹凸面３５による全反射の作用により、導光板３１の上面から法線方向に指向性を持った光として液晶パネル５０側へ出射される。液晶層２３を通過し、上偏光板２４に貼付されたホログラム層にて拡散されたのち、所望の広い視野角で明るい表示画像として視認者に観察される。ホログラム層に記録された回折パターンにより、任意に出射特性を設定することができ、これにより視野角を簡便に調整できる。また視認側で拡散するため法線方向に集光した光を入射光に利用でき、優れたコントラストと広い視野角での明るい表示とを両立できる。
【００５４】
なお、本発明の技術範囲は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記第１の実施の形態や第２の実施形態では、カラーフィルタ１３又は粘着層中に、光拡散用のビーズ１７を分散させ拡散層として機能する例を挙げたが、平坦化層２１中に光拡散用のビーズを分散させて光拡散層として機能する構成としても構わない。また第３の実施の形態では、偏光板２４表面にアンチグレア処理した例を挙げたが、アンチグレア処理されたフィルムを偏光板２４に貼付して拡散層として機能するようにしても構わない。更に第４の実施の形態では、ホログラム層を偏光板２４表面に貼付して拡散層として機能する例を挙げたが、ホログラム層と偏光板２４とを一体成形した構成としても構わない。またホログラム層の拡散パターンは、目的とする視野角が得られるように光を拡散させるよう形成してもよく、明視方向にのみ集光するように指向性を持たせた回折像として形成してもよい。更に照明装置５１は、上記の実施の形態では導光板３１に微細な凹凸面３５を設けた構成を例に挙げたが、光を集光するために複数のマイクロレンズが配列されてなるマイクロレンズアレイを設ける構成としても構わない。
【００５５】
また本実施の形態では、半透過反射型の液晶表示装置の一例として、走査電極１０とは別に半透過反射膜１８を設けた構成例を挙げたが、走査電極１０が半透過反射膜を兼ねた構成としてもよい。またパッシブマトリクス方式の液晶表示装置に限らず、アクティブマトリクス方式の液晶表示装置に本発明を適用してもよい。
【００５６】
［電子機器］
上記実施の形態の液晶表示装置を備えた電子機器の例について説明する。図５は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図５において、符号２００は携帯電話本体を示し、符号２０１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００５７】
図６は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図６において、符号３００は時計本体を示し、符号３０１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００５８】
図７は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図９において、符号４００は情報処理装置、符号４０２はキーボードなどの入力部、符号４０３は情報処理装置本体、符号４０１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００５９】
図５〜図７に示す電子機器は、上記の実施形態の液晶表示装置を用いた液晶表示部を備えているので、表示品位に優れた液晶表示部を有する電子機器を実現することができる。
【００６０】
【実施例】
〔実施例１〕
第１の実施の形態を基本構成とした液晶表示装置を試作し、光学特性を評価した。拡散用ビーズの材質、大きさ、密度等の条件を適宜決定し、カラーフィルタのヘイズ値を２０％とした。またバックライト（照明装置）の導光板の微小な凹凸面を所望の形状とすることで、液晶パネルに入射する光の半値幅を２０°とした。このとき液晶パネルから出射された光は、半値幅が４０°程度となり、視野角特性に優れ、かつ優れた表面輝度が実現できた。
【００６１】
〔実施例２〕
カラーフィルタのヘイズ値を３０％とする以外は、実施例１と同様にして液晶表示装置を試作した。液晶パネルから出射された光は、半値幅が５０°程度となり、視野角特性に優れ、かつ優れた表面輝度が実現できた。
【００６２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、照明装置から液晶パネルに入射する光として、半値幅が６０°以下の法線方向に指向性を持った光を用い、かつ視認側となる上基板側に拡散手段が設けられる構成とすることによって、コントラストを損なうことなく広い視野角での明るい表示が実現できる。また法線方向に指向性を持った光を用いるため入射効率に優れ、かつ高い表面輝度が実現できる。更に拡散手段が視認側に設けられており、拡散手段を簡便に設定することができ、目的とする視野角を簡便に実現できる。またプリズムシートを用いない構成とすることで回帰反射によるリサイクルロスが発生せず、光源からの光の利用効率に優れた液晶表示装置が実現できる。このためコントラストに優れると共に広い視野角での表示が可能であり、かつ入射効率、光の利用効率に優れ、かつ高い表面輝度を有する液晶表示装置が実現できる。またこの液晶表示装置を用いることによって優れた表示特性を有する電子機器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶表示装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】表示領域を拡大視した平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図４】法線方向を０°とした場合の光強度の角度分布を示した模式図である。
【図５】本発明の電子機器の一例を示す斜視図である。
【図６】本発明の電子機器の他の例を示す斜視図である。
【図７】本発明の電子機器のさらに他の例を示す斜視図である。
【図８】従来の液晶表示装置の一例を示した概略断面図である。
【符号の説明】
１，１０１・・・液晶表示装置
２，１０２・・・下基板
３，１０３・・・上基板
１３・・・カラーフィルタ
１７・・・光拡散用ビーズ
２１・・・平坦化層
２３，１２３・・・液晶層
２４，１２４・・・上偏光板
２５，１２５・・・下偏光板
３１，１３１・・・導光板
３２，１３２・・・光源
３５・・・微細な凹凸面
５０，１５０・・・液晶パネル
５１，１５１・・・照明装置
２００・・・携帯電話本体
３００・・・時計本体
４００・・・情報処理装置

Claims (12)

1. 対向配置された上基板及び下基板間に液晶層が挟持された液晶パネルと、前記液晶パネルに光を入射させる照明手段とが設けられ、前記照明装置からの光が前記下基板から入射し、前記液晶層を経て前記上基板から出射する液晶表示装置であって、
   前記照明装置から液晶パネルへ入射する光の強度の角度分布の半値幅が６０°以下となるように構成され、かつ前記上基板の内面側、前記上基板の外面側、前記下基板の内面側のうち少なくとも一面には拡散手段が設けられたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記照明手段は光源と導光板と有し、前記導光板は、２つの主面を有する透光性の板状であり、前記光源の発する光を端面から入射し、一方の主面から出射するものであって、
   前記導光板は、複数の微細な凹凸面が設けられたものであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 複数のマイクロレンズが配列されてなるマイクロレンズアレイが、前記下基板の外面側に設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 前記拡散手段は、前方散乱フィルムであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
5. 前記前方散乱フィルムは、ホログラム又はアンチグレア処理されたフィルムであることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記前方散乱フィルムは、樹脂中に、前記樹脂とは屈折率が異なる粒子を分散させた構造であることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
7. 前記拡散手段は、表面がアンチグレア処理又はホログラム処理された偏光板であり、前記上基板の外面側に設けられたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
8. 前記拡散手段は、前記上基板又は下基板の内面側に設けられたカラーフィルタであり、前記カラーフィルタは樹脂中に、前記樹脂とは屈折率が異なる粒子を分散させた構造であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
9. 前記拡散手段は、前記上基板又は下基板の内面側に設けられた平坦化層であり、前記平坦化層は、無機化合物又は高分子化合物中に、前記無機化合物又は高分子化合物とは屈折率が異なる粒子を分散させた構造であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
10. 前記拡散手段は、前記上基板の外面側に光学部材を貼付するための粘着層であり、前記粘着層は、粘着剤中に前記粘着剤とは屈折率が異なる粒子を分散させた構造であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
11. 前記拡散手段のヘイズは１０〜３０％であることを特徴とする請求項４乃至１０のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の液晶表示装置を備えてなることを特徴とする電子機器。

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