JP2007148081A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】逆プリズム方式のバックライトを採用した液晶表示装置において、表示画像に着色が発生するのを防止し、かつ、高輝度化を達成する。
【解決手段】 第１の基板と、前記第１の基板よりも観察者側に配置された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持された液晶と、前記第１の基板よりも背面側に配置された導光板と、前記第１の基板と前記導光板との間に配置された偏光板と、前記導光板と前記偏光板との間に配置され、前記導光板側にプリズムを有するプリズムシートと、前記プリズムシートと前記偏光板との間に配置された拡散層と、前記拡散層と前記偏光板との間に配置された光制御シートとを有し、前記光制御シートは、前記拡散層から出射された光の偏りを旋回させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶表示装置に係り、特に、逆プリズム方式のバックライトに適用して有効な技術に関する。

サブピクセル数が、カラー表示で２４０×３２０×３程度の小型の液晶表示パネルを有するＴＦＴ（Thin Film Transistor）方式の液晶表示モジュールは、携帯電話機などの携帯機器の表示部として広く使用されている。
携帯電話機用の液晶表示モジュールにおいて、逆プリズム方式のバックライトを採用することにより、高輝度化を図ることができる。
図５は、逆プリズム方式のバックライトを採用した、従来の携帯電話機用の液晶表示モジュールの概略構成を示す要部断面図である。
図５に示すように、従来の携帯電話機用の液晶表示モジュールは、液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルに照射する逆プリズム方式のバックライトとを備える。
バックライトは、液晶表示パネルの平面形状と同様の略矩形形状である導光板６と、この導光板６の一側面（入射面）に配置された白色発光ダイオード８と、導光板６の下面（液晶表示パネルに反対側の面）側に配置される反射シート７と、導光板６の上面（液晶表示パネル側の面）に配置される逆プリズムシート５と、逆プリズムシート５の上面に配置される拡散シート４とを有する。尚、逆プリズムシート５は、導光板６側にプリズムを有するプリズムシートである。
また、液晶表示パネルは、液晶セル２と、液晶セル２の上面（表示面）に貼り付けられた上偏光板１と、液晶セル２の下面（バックライト側の面）に貼り付けられた下偏光板３とを有する。

なお、本願発明に関連する先行技術文献としては以下のものがある。
特開２００１−１６６１１６号公報 特開２００１−１６６３０２号公報

逆プリズム方式のバックライトは、通常のドットによる拡散とは異なり、プリズムの屈折性を利用することで効率よく正面輝度が得られるが、その出射光は偏光特性を持っている。
この偏光特性ために、バックライト側に配置される下偏光板３の透過軸角度が合わない場合には、バックライトから照射される出射光が、下偏光板３に吸収されて液晶表示パネル１の透過率が低下してしまうという問題点があった。
前述した問題点を解決するために、光の偏りの最大強度方向を旋回させる光制御シートを使用することが、前述の特許文献１、２に記載されている。
しかしながら、前述の特許文献１、２に記載されている従来の技術では、以下の問題点があった。
（１）特許文献２では、拡散シートを使用していないので、プリズムシートのシートうねりによる光の面内方向の不均一性や、プリズムシートのプリズムと画素の配列方向との間のなす角に起因するモアレの発生を抑制することが困難である。
（２）特許文献１では、プリズムのベースシートに光制御シートの機能を持たせているが、拡散シートを追加した場合には、拡散シートの複屈折性が考慮されていないため、光制御シートの効果が低下していた。拡散シートは複屈折性を有しており、Ｒ、Ｇ、Ｂの各波長ごとに通過する光の偏光軸をそれぞれ異なる角度で旋回させたり、各波長ごとに偏光の楕円率を異ならせたりする。したがって、光制御シートと下偏光板との間に拡散シートが存在するため、光制御シートによって偏光を制御しても、下偏光板に入る前に拡散シートによって偏光が乱され、効率が低下していた。
（３）光制御シートに入る前の光の波長依存性が考慮されていないため、液晶表示パネルに表示される表示画像に着色が発生してしまうという問題もあった。
（４）光制御シートの固定方法について考慮されていないため、光制御シートのうねりが発生する可能性がある。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、逆プリズム方式のバックライトを採用した液晶表示装置において、表示画像に着色が発生するのを防止し、かつ、高輝度化を達成することが可能な技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
（１）本発明の液晶表示装置は、例えば、第１の基板と、前記第１の基板よりも観察者側に配置された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持された液晶と、前記第１の基板よりも背面側に配置された導光板と、前記第１の基板と前記導光板との間に配置された偏光板と、前記導光板と前記偏光板との間に配置され、前記導光板側にプリズムを有するプリズムシートと、前記プリズムシートと前記偏光板との間に配置された拡散層と、前記拡散層と前記偏光板との間に配置された光制御シートとを有し、前記光制御シートは、前記拡散層から出射された光の偏りを旋回させる。
（２）（１）において、前記光制御シートは、前記拡散層から出射されたＲ・Ｇ・Ｂのそれぞれの光の偏光特性においてＲ・Ｇ・Ｂのそれぞれの光の振幅がほぼ一致する点を結ぶ直線と、前記偏光板の透過軸との間のなす角が±１０°の範囲になるように、前記光の偏りを旋回させる。
（３）（２）において、前記Ｒ・Ｇ・Ｂのそれぞれの光の振幅がほぼ一致する点を結ぶ前記直線上において、Ｒ・Ｇ・Ｂの中の任意の一つの光の振幅をＡ１、残りの２つの光の振幅をＡ２、Ａ３とするとき、−０．０３≦（Ａ２−Ａ１）／Ａ１≦０．０３、−０．０３≦（Ａ３−Ａ１）／Ａ１≦０．０３である。
（４）（１）ないし（３）の何れかにおいて、前記光制御シートは、λ／２位相差板である。
（５）（１）ないし（４）の何れかにおいて、前記光制御シートは、前記偏光板に密着して配置されている。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、逆プリズム方式のバックライトを採用した液晶表示装置において、表示画像に着色が発生するのを防止し、かつ、高輝度化を達成することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
[実施例]
図１は、本発明の実施例の携帯電話機用の液晶表示モジュールの概略構成を示す分解斜視図である。また、図２は、本発明の実施例の携帯電話機用の液晶表示モジュールの概略構成を示す要部断面図である。
図１、図２に示すように、本実施例の液晶表示モジュールも、前述の従来の液晶表示モジュールと同様、液晶表示パネル１０と、前記液晶表示パネル１０を照射する逆プリズム方式のバックライト（Ｂ／Ｌ）とを備える。
バックライト（Ｂ／Ｌ）は、液晶表示パネル１０の平面形状と同様の略矩形形状である導光板６と、この導光板６の一側面（入射面）に配置された白色発光ダイオード（光源）８と、導光板６の下面（液晶表示パネル１０とは反対側の面）側に配置される反射シート７と、導光板６の上面（液晶表示パネル側の面）に配置される逆プリズムシート５と、逆プリズムシート５の上面に配置される拡散シート（拡散層）４と、樹脂フレーム２０とを有する。尚、逆プリズムシート５は、導光板６側にプリズムを有するプリズムシートである。本実施例では、拡散層として、拡散シート４を用いた例を説明しているが、拡散シート４に代えて、逆プリズムシート５の上面側に塗布により形成された拡散層を用いても良い。

図１に示すように、本実施例の液晶表示モジュールは、拡散シート４、逆プリズムシート５、導光板６、および、白色発光ダイオード８が、図１に示す順序で、樹脂フレーム２０の内部に配置され、反射シート７は、樹脂フレーム２０の下側に配置される。
また、液晶表示パネル１０は、液晶セル２と、液晶セル２の上面（表示面）に貼り付けられた上偏光板１と、液晶セル２の下面（バックライト側の面）に貼り付けられた下偏光板３とを有する。尚、上偏光板１と液晶セル２との間に図示しない位相差板を有していても良い。また、下偏光板３と液晶セル２との図示しない位相差板を有していても良い。
液晶セル２は、画素電極、薄膜トランジスタ等が設けられたガラス基板（ＴＦＴ基板ともいう）２ｂと、カラーフィルタ等が形成されるガラス基板（対向基板ともいう）２ａとを、所定の間隙を隔てて重ね合わせ、該両基板間の周縁部近傍に枠状に設けたシール材により、両基板を貼り合わせると共に、シール材の一部に設けた液晶封入口から両基板間のシール材の内側に液晶を封入、封止して構成される。また、ガラス基板２ｂ上には、ドライバ等を構成する半導体チップ（ＤＲＶ）が実装される。
なお、図２、図５では、樹脂フレーム２０と、半導体チップ（ＤＲＶ）の図示は省略している。さらに、ガラス基板２ｂには、半導体チップ（ＤＲＶ）に制御信号などを供給するフレキシブル配線基板も実装されているが、図２、図５では、当該フレキシブル配線基板の図示も省略している。

本実施例では、下偏光板３と、拡散シート４との間に、光制御シート９を配置した点で、前述の従来の液晶表示モジュールと相違する。本実施例では、この光制御シート９は、下偏光板３に密着して配置することが望ましいが、これに限定されるものではない。光制御シート９を下偏光板３に密着して配置する方法としては、粘着剤または接着剤を用いることが望ましい。
光制御シート９は、バックライト（Ｂ／Ｌ）からの出射光（即ち、下偏光板３へ入射する直前の光）の偏り（偏光の方向）を旋回させる。
図３は、本実施例の液晶表示モジュールにおいて、拡散シート４から出射されたＲ・Ｇ・Ｂそれぞれの光の偏光特性のバラツキ（所謂、光の偏り）を示す模式図である。
図３では、画面の水平方向（紙面の左右方向）を基準（０°）とし、反時計回りに角度を測っている。
図３において、Ｒは赤色（Ｒ）の光の偏光特性を、Ｇは緑色（Ｇ）の光の偏光特性を、Ｂは青色（Ｂ）の光の偏光特性を示す。
この図３から分かるように、拡散シート４から出射されたＲ・Ｇ・Ｂそれぞれの光の偏光特性は、略楕円形状になっていることが分かる。
光制御シート９は、拡散シート４から出射された光の偏りを旋回させる。
しかしながら、拡散シート４は複屈折性を持っており、波長依存性を有する。したがって、拡散シート４から出射されたＲ・Ｇ・Ｂそれぞれの光の偏りの最大振幅方向（図３に示すＲ・Ｇ・Ｂそれぞれの楕円の長軸方向）は、各光毎に異なっており、旋回角度を適正に設定しないと、液晶表示パネル１０の表示面に表示される画像に着色が生じることになる。

本実施例では、光制御シート９は、拡散シート４から出射されたＲ・Ｇ・Ｂのそれぞれの光の偏光特性においてＲ・Ｇ・Ｂのそれぞれの光の振幅が一致する点を結ぶ直線（図３のＰ−Ｐ’線）が、下偏光板３の透過軸と一致するように、拡散シート４から出射されたＲ・Ｇ・Ｂのそれぞれの光の偏りを旋回させる。例えば、下偏光板３の透過軸が、図３における１６５°の方向だと仮定すると、光制御シート９は、図３のθだけ、拡散シート４から出射された光の偏りを旋回させることなる。
これにより、液晶表示パネル１０に入射されるＲ・Ｇ・Ｂのそれぞれの光の振幅が一致するので、液晶表示パネル１０の表示面に表示される画像に着色が生じるのを防止することができる。
なお、前述の説明は、最も最良の実施例の場合の説明であり、実際の製品では、完全に一致させることは困難である。そこで、光制御シート９は、拡散シート４から出射されたＲ・Ｇ・Ｂのそれぞれの光の偏光特性においてＲ・Ｇ・Ｂのそれぞれの光の振幅がほぼ一致する点を結ぶ直線（図３のＰ−Ｐ’線）と、下偏光板３の透過軸との間のなす角（狭角）が±１０°（望ましくは±５°、さらに望ましくは±２．５°）の範囲になるように、拡散シート４から出射された光の偏りを旋回させてもよい。
尚、この場合に、拡散シート４から出射されたＲ・Ｇ・Ｂのそれぞれの光の偏光特性においてＲ・Ｇ・Ｂのそれぞれの光の振幅が完全に一致する点があるとは限らないので、ある程度の誤差を許容し、ほぼ一致する点を利用する。例えば、Ｒ・Ｇ・Ｂのそれぞれの光の振幅がほぼ一致する点を結ぶ直線（図３のＰ−Ｐ’線）上において、Ｒ・Ｇ・Ｂの中の任意の一つの光の振幅をＡ１、残りの２つの光の振幅をＡ２、Ａ３とするとき、−０．０３≦（Ａ２−Ａ１）／Ａ１≦０．０３、−０．０３≦（Ａ３−Ａ１）／Ａ１≦０．０３であれば、許容範囲である。
光制御シート９は、例えば、シクロオレフィン系のλ／２位相差板で構成される。光制御シート９を、λ／２位相差板で構成し、λ／２位相差板の遅相軸角度（θｄ）を変化させたときの、下偏光板３の透過率（Ｆ）の関係を図４のグラフに示す。尚、θｄの測り方は図３に示したとおりである。
このグラフより、λ／２位相差板の遅相軸角度（θｄ）が、７．５°≦θｄ≦２７．５°のときに、下偏光板３の透過率（Ｆ）として、高い透過率を得ることができることがわかる。これは、光制御シート９によって図３のＰ−Ｐ’線の方向を旋回させて、旋回後に下偏光板３の透過軸との間のなす角が±１０°の範囲になるようにしたことに相当する。また、図４では１５°≦θｄ≦２０°のときに、ピーク値を示している。これは、光制御シート９によって図３のＰ−Ｐ’線の方向を旋回させて、旋回後に下偏光板３の透過軸との間のなす角が±２．５°の範囲になるようにしたことに相当する。

前述の特許文献１には、逆プリズムのべースシート（３２Ａ）に複屈折性を有する延伸フィルムを配置し、ベースシート（３２Ａ）を通過した光の偏光方向を下偏光板の偏光軸と略一致するようにベースシート（３２Ａ）の偏光軸方向を設定すること、および、拡散シート（４０）を必要に応じて付加することが記載されている。
しかしながら、この特許文献１に記載されているものでは、拡散シート（４０）がベースシート（３２Ａ）よりも上に配置されており、拡散シート（４０）の複屈折性により、偏光が乱されるため、ベースシート（３２Ａ）の効果が低下する。
また、前述の特許文献２には、プリズムシート（１２）自体が一軸延伸または二軸延伸で、導光板（４）から出射した光の最大強度方向を偏光板（１４）の透過軸方向へ旋回させ、偏光板を透過する偏光成分の光量を多くすること、および、プリズムシート自体ではなく、旋光性を有する光制御シートを別途設けることが記載されている。
しかしながら、この引用文献２に記載されているものは、バックライト（Ｂ／Ｌ）と、液晶表示パネル１０との間に、光学干渉を防ぐために拡散シートを用いるものではない。
引用文献２のように、拡散シートを使用しない構成では、光学干渉（モアレ）が発生し、面内方向に均一な効果を得ることができない恐れがある。
これに対して、本実施例では、拡散シート４と、下偏光板３との間に光制御シート９を配置するようにしたので、拡散シート（４０）の複屈折性をも加味して、下偏光板３に入射される光の旋回を行える。したがって、拡散シート４の複屈折性により偏光が乱されたとしても、光制御シート９の効果が低下することがない。さらに、拡散シート４により、モアレの発生を抑制できる。

さらに、特許文献１、２に記載されているものは、下偏光板と、光制御シートとは個別に配置されており、組立てズレの影響により、最大光強度を得られる条件を安定的に得られない恐れがある。
また、特許文献１、２に記載されているものは、光制御シートを面で固定していないため、光制御シートにうねりの発生が懸念されるが、うねり防止のために、その他のシートで光制御シートを押さえつけると、そのシートとの間でモアレが発生する恐れがある。
モアレ防止のために、光制御シートの上に拡散シートを追加すると光制御シートの制御性能が低下してしまうことになる。いずれにせよ面内方向に均一な効果は望むことができない。
しかしながら、本実施例では、光制御シート９が、下偏光板３に密着して配置されているので、下偏光板３と光制御シート９の組み立てズレの影響を少なくすることができるとともに、光制御シート９にうねりが発生するのを防止することができる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

本発明の実施例の携帯電話機用の液晶表示モジュールの概略構成を示す分解斜視図である。 本発明の実施例の携帯電話機用の液晶表示モジュールの概略構成を示す要部断面図である。 本発明の実施例の液晶表示モジュールにおいて、拡散シートから出射されたＲ・Ｇ・Ｂそれぞれの光の偏光特性のバラツキ（所謂、光の偏り）を示す模式図である。 図２に示す光制御シートを、λ／２位相差板で構成し、λ／２位相差板の遅相軸角度（θｄ）を変化させたときの、下偏光板透過率（Ｆ）の関係を示すグラフである。 逆プリズム方式のバックライトを採用した、従来の携帯電話機用の液晶表示モジュールの概略構成を示す要部断面図である。

符号の説明

１ 上偏光板
２ 液晶セル
２ａ，２ｂ ガラス基板
３ 下偏光板
４ 拡散シート（拡散層）
５ 逆プリズムシート
６ 導光板
７ 反射シート
８ 白色発光ダイオード（光源）
９ 光制御シート
１０ 液晶表示パネル
２０ 樹脂フレーム
Ｂ／Ｌ 逆プリズム方式のバックライト
ＤＲＶ 半導体チップ（ＤＲＶ）

Claims (10)

1. 第１の基板と、
   前記第１の基板よりも観察者側に配置された第２の基板と、
   前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持された液晶と、
   前記第１の基板よりも背面側に配置された導光板と、
   前記第１の基板と前記導光板との間に配置された偏光板と、
   前記導光板と前記偏光板との間に配置され、前記導光板側にプリズムを有するプリズムシートと、
   前記プリズムシートと前記偏光板との間に配置された拡散層と、
   前記拡散層と前記偏光板との間に配置された光制御シートとを有し、
   前記光制御シートは、前記拡散層から出射された光の偏りを旋回させることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記光制御シートは、前記拡散層から出射されたＲ・Ｇ・Ｂのそれぞれの光の偏光特性においてＲ・Ｇ・Ｂのそれぞれの光の振幅がほぼ一致する点を結ぶ直線と、前記偏光板の透過軸との間のなす角が±１０°の範囲になるように、前記光の偏りを旋回させることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記Ｒ・Ｇ・Ｂのそれぞれの光の振幅がほぼ一致する点を結ぶ前記直線上において、Ｒ・Ｇ・Ｂの中の任意の一つの光の振幅をＡ１、残りの２つの光の振幅をＡ２、Ａ３とするとき、−０．０３≦（Ａ２−Ａ１）／Ａ１≦０．０３、−０．０３≦（Ａ３−Ａ１）／Ａ１≦０．０３であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記光制御シートは、λ／２位相差板であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
5. 前記光制御シートは、前記偏光板に密着して配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
6. 第１の基板と、
   前記第１の基板よりも観察者側に配置された第２の基板と、
   前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持された液晶と、
   前記第１の基板よりも背面側に配置された導光板と、
   前記第１の基板と前記導光板との間に配置された偏光板と、
   前記導光板と前記偏光板との間に配置され、前記導光板側にプリズムを有するプリズムシートと、
   前記プリズムシートと前記偏光板との間に配置された拡散層と、
   前記拡散層と前記偏光板との間に配置された光制御シートとを有し、
   前記光制御シートは、前記拡散層から出射されたＲ・Ｇ・Ｂのそれぞれの光の偏光特性においてＲ・Ｇ・Ｂのそれぞれの光の振幅がほぼ一致する点を結ぶ直線と、前記偏光板の透過軸との間のなす角が±１０°の範囲になるように、前記拡散層から出射された光の偏りを旋回させることを特徴とする液晶表示装置。
7. 前記Ｒ・Ｇ・Ｂのそれぞれの光の振幅がほぼ一致する点を結ぶ前記直線上において、Ｒ・Ｇ・Ｂの中の任意の一つの光の振幅をＡ１、残りの２つの光の振幅をＡ２、Ａ３とするとき、−０．０３≦（Ａ２−Ａ１）／Ａ１≦０．０３、−０．０３≦（Ａ３−Ａ１）／Ａ１≦０．０３であることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
8. 前記光制御シートは、λ／２位相差板であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 前記光制御シートは、前記偏光板に密着して配置されていることを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
10. 第１の基板と、
    前記第１の基板よりも観察者側に配置された第２の基板と、
    前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持された液晶と、
    前記第１の基板よりも背面側に配置された導光板と、
    前記第１の基板と前記導光板との間に配置された偏光板と、
    前記導光板と前記偏光板との間に配置され、前記導光板側にプリズムを有するプリズムシートと、
    前記プリズムシートと前記偏光板との間に配置された拡散層と、
    前記拡散層と前記偏光板との間に配置された光制御シートとを有し、
    前記光制御シートは、前記偏光板に密着して配置され、前記拡散層から出射された光の偏りを旋回させることを特徴とする液晶表示装置。
    
    

Images