JP2008058682A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外光が反射することによる影響を最小限にした表示装置を提供する。
【解決手段】表示装置は、表示パネルの観察者に最も近い面に、観察者の側から入射した光を入射方向と同じ方向に反射させる光学部材１３を有する。光学部材１３は、３つの三角形１５を互いに直交して形成される三角錐状の凹部を細密充填した構造を有している。三角形１５の一辺の長さは、表示パネルのマトリクス配置された単位画素のピッチ以下であることが好ましい。また、表示パネルにおいて、単位構造がマトリクス配置されたカラーフィルタが設けられている場合には、三角形１５の一辺の長さは、カラーフィルタを構成する単位構造のピッチ以下であることが好ましい。
【選択図】図２

Description

本発明は、表示装置に関し、より詳しくは、複数の画素を有する表示パネルを備えた表示装置に関する。

一般に、透過型の液晶表示装置は、所定の方向に配向した数μｍ程度の極薄い液晶層と、この液晶層を挟持する透明な一対の薄い基板と、さらに、この基板を挟持して偏光子および検光子を構成する一対の偏光板とを有する。液晶層が設けられる側の基板面には、所定の形状にパターニングされた電極が形成されている。そして、この電極を介して液晶層に電圧を印加すると、液晶の配向が変化して、液晶表示装置を透過する光の量または波長が変わる。これにより、所望の表示を行うことが可能となる。

このように、液晶表示装置は、比較的単純な構造からなっている。また、構成部材の選択によって薄型化および軽量化が容易であり、また、低電圧での駆動も可能であることから、近年では、車両用の表示装置としても盛んに利用されている。

しかし、透過型の液晶表示装置を屋外で使用する場合、太陽光などが反射することによって、コントラストが低下したり、像が映り込んだりするといった問題が生じる。そこで、従来より、液晶パネルの最も外側の面に反射防止膜を設けることが行われている。しかしながら、反射防止膜は、反射率を低減することはできるものの、反射による影響を完全になくすまでには至らない。

一方、特許文献１には、マイクロコーナーキューブを利用した表示装置が開示されている。この表示装置では、透明基板の一方の面に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、絶縁層、無機ＥＬ（Electro Luminescence）層、絶縁層およびＡｌ（アルミニウム）電極が、この順に形成されている。また、透明基板の他方の面には、マイクロコーナーキューブアレイが設けられている。

図３は、特許文献１に記載されているマイクロコーナーキューブアレイの部分平面図である。この図に示すように、マイクロコーナーキューブアレイ１０１は、石英ガラス１０２の片側の面に、互いに直交する３面からなる三角錐状の突起（マイクロコーナーキューブ１０３）を２次元的に配列した構造を有している。これにより、マイクロコーナーキューブアレイ１０１に入射した外光は、これらの入射方向へ反射されるので、観察者は、外光による妨げを受けずに表示面を観察できるとされる。

特開平７−２０５３２２号公報

図３に示すように、マイクロコーナーキューブ１０３は、石英ガラス１０２の表面に直交する方向から見て三角形を呈している。そして、特許文献１では、マイクロコーナーキューブ１０３を、三角形の各頂点に接する外接円１０４が互いに接するようにして配置している。このため、隣接するマイクロコーナーキューブ１０３の間には、平坦な部分（平坦部１０５）が形成される。

特許文献１において、平坦部１０５に入射した外光は、マイクロコーナーキューブ１０３に入射した場合と異なり入射方向へ反射されない。すなわち、観察者に届くおそれがある。それ故、特許文献１によっても、外光によるコントラスト低下や像の映り込みといった問題を解消できないおそれがあった。

本発明は、こうした問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、外光が反射することによる影響を最小限にした表示装置を提供することにある。

本発明の他の目的および利点は以下の記載から明らかとなるであろう。

本発明の第１の態様は、複数の画素を有する透過型の液晶表示パネルを備えた表示装置において、
前記液晶表示パネルの観察者に最も近い面には、該観察者の側から入射した光を入射方向と同じ方向に反射させる光学部材が設けられていて、
前記光学部材は、３つの三角形を互いに直交して形成される三角錐状の凹部を細密充填した構造を有していることを特徴とするものである。

本発明の第１の態様において、前記三角形の一辺の長さは、マトリクス配置された単位画素のピッチ以下であることが好ましい。ここで、単位画素とは、前記画素を構成する単位成分のことである。

本発明の第１の態様において、前記液晶表示パネルは、単位構造がマトリクス配置されたカラーフィルタを有することができる。この場合、前記三角形の一辺の長さは、前記単位構造のピッチ以下であることが好ましい。

本発明の第２の態様は、複数の画素を有する表示パネルを備えた表示装置において、
前記表示パネルは、発光部を有する構造であって、
前記表示パネルの観察者に最も近い面には、該観察者の側から入射した光を入射方向と同じ方向に反射させる光学部材が設けられており、
前記光学部材は、３つの三角形を互いに直交して形成される三角錐状の凹部を細密充填した構造を有していることを特徴とするものである。

本発明の第２の態様において、前記三角形の一辺の長さは、マトリクス配置された単位画素のピッチ以下であることが好ましい。ここで、単位画素とは、前記画素を構成する単位成分のことである。

本発明の第２の態様において、前記表示パネルは、単位構造がマトリクス配置されたカラーフィルタを有することができる。この場合、前記三角形の一辺の長さは、前記単位構造のピッチ以下であることが好ましい。

本発明の第２の態様において、前記表示パネルは、ＬＥＤ表示パネルとすることができる。

本発明の第１の態様によれば、液晶表示パネルの観察者に最も近い面に、観察者の側から入射した光を入射方向と同じ方向に反射させる光学部材が設けられていて、この光学部材は、３つの三角形を互いに直交して形成される三角錐状の凹部を細密充填した構造を有しているので、外光が反射することによる影響を最小限にした表示装置とすることができる。

本発明の第２の態様によれば、表示パネルの観察者に最も近い面に、観察者の側から入射した光を入射方向と同じ方向に反射させる光学部材が設けられていて、この光学部材は、３つの三角形を互いに直交して形成される三角錐状の凹部を細密充填した構造を有しているので、外光が反射することによる影響を最小限にした表示装置とすることができる。

図１は、本実施の形態における透過型の液晶表示装置の断面模式図である。

図１において、液晶表示装置１は、第１の基板２と第２の基板３の間に液晶層４が挟持された液晶表示パネル５を有する。第１の基板２の液晶層４と接する側には、第１の透明電極６と第１の配向膜７がこの順に設けられている。また、第２の基板３の液晶層４と接する側には、カラーフィルタ８、第２の透明電極９および第２の配向膜１０がこの順に設けられている。そして、第１の基板２および第２の基板３の上記と反対側の面には、液晶表示パネル５を挟持するようにして、第１の偏光板１１と第２の偏光板１２とが設けられている。これらの偏光板によって、偏向子および検光子を構成している。

第１の基板２および第２の基板３には、可視光に対する透過率が高い材料が用いられる。具体的には、アルカリガラス、無アルカリガラスおよび石英ガラスなどの無機ガラスの他に、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリビニルアルコール並びにポリフッ化ビニリデンおよびポリフッ化ビニルなどのフッ素含有ポリマーなどの透明材料が挙げられる。

第１の透明電極６および第２の透明電極９には、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などを用いることができる。また、第１の配向膜７および第２の配向膜１０には、例えば、ポリイミドなどを用いることができる。

第１の透明電極６と第２の透明電極９を介して液晶層４に電圧を印加すると、液晶の配向が変化して、照明装置１６から出射されて液晶層４を透過する光の量または波長が変化する。液晶表示装置１では、これを利用して所望とする表示を行うことができる。

本実施の形態は、液晶表示パネル５の観察者に最も近い面、すなわち、第２の偏光板１２の上に光学部材１３が設けられていることを特徴としている。

図２は、液晶表示パネル５に垂直な方向から見た光学部材１３の部分拡大平面図である。尚、実線は山線を表しており、点線は谷線を表している。また、説明のために、マイクロコーナーキューブの１つを太線で示している。

図２に示すように、光学部材１３は、複数のマイクロコーナーキューブ１４が細密充填された構造を有しており、それぞれのマイクロコーナーキューブ１４は隙間なく配置されている。ここで、マイクロコーナーキューブ１４は、３つの三角形１５を互いに直交して形成される三角錐状の凹部である。

光学部材１３を設けると、観察者の側から入射した光Ｌ_１は、マイクロコーナーキューブ１４の内部で反射を繰り返す。一般に、マイクロコーナーキューブでは、３回の反射を起こした後に入射方向へと戻る。その後、光Ｌ_１は、入射方向と同じ方向に反射される。つまり、反射した光Ｌ_１は観察者に届かないので、液晶表示装置１のコントラストの低下や、周囲の景色の映り込みなどを防ぐことができる。

一方、液晶表示パネル５を透過してきた光Ｌ_２は、光学部材１３に入射した後にこれを透過する。したがって、観察者は、太陽光などの外光による反射の影響を防ぎつつ液晶表示パネル５に表示された画像を見ることができるので、視認性に優れた液晶表示装置とすることができる。

マイクロコーナーキューブ１４のピッチは、３ｍｍ以下であることが好ましく、瞳孔の大きさ以下であることがより好ましい。瞳孔は実質的に黒色を呈するので、マイクロコーナーキューブ１４のピッチを瞳孔の大きさ以下とすることによって、観察者の瞼や頬などが映り込むのを防いで、良好な黒表示を得ることができる。尚、マイクロコーナーキューブのピッチとは、隣接するマイクロコーナーキューブ１４における対応する位置間の最短距離を言い、具体的には、三角錐を形成する三角形１５の一辺の長さとすることができる。

さらに、本発明においては、マイクロコーナーキューブのピッチは、液晶表示パネルにおけるマトリクス配置された単位画素のピッチ以下とすることが好ましい。これは、次の理由による。

マイクロコーナーキューブのピッチが、単位画素のピッチより大きい場合には、複数の画素を透過してきた光が、１つのマイクロコーナーキューブに入射することになる。入射した光は、マイクロコーナーキューブ内で屈折した後に出射するので、各画素を透過する光が干渉し合って、表示に悪影響を及ぼすおそれがある。したがって、マイクロコーナーキューブのピッチは、マトリクス配置された単位画素のピッチ以下とすることが好ましい。

また、液晶表示パネルにおいて、単位構造がマトリクス配置されたカラーフィルタが設けられている場合には、マイクロコーナーキューブのピッチは、カラーフィルタを構成する単位構造のピッチ以下とすることが好ましい。ここで、カラーフィルタを構成する単位構造とは、例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）のいずれかに対応している。

図１では、カラーフィルタ８であるＲ８０１、Ｇ８０２およびＢ８０３のそれぞれに対応した３つの単位構造によって、１つのＲ／Ｇ／Ｂが構成される。そして、マイクロコーナーキューブ１４のピッチＰ_１は、これらの単位構造のピッチＰ_２に等しい。このように、マイクロコーナーキューブのピッチを、カラーフィルタを構成する単位構造のピッチと等しいか、または、これより小さい値とすることによって、カラーフィルタの各単位構造を透過した光同士が干渉し合うのを防いで、良好な表示特性を得ることができる。

一般に、カラーフィルタを構成する単位構造のピッチは１００μｍ程度であるので、マイクロコーナーキューブのピッチは１００μｍ以下とすることが好ましい。

本実施の形態における光学部材１３は、例えば、アルカリガラス、無アルカリガラスおよび石英ガラスなどの無機ガラスの他に、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリビニルアルコール並びにポリフッ化ビニリデンおよびポリフッ化ビニルなどのフッ素含有ポリマーなどの透明材料を用いて作製することができる。作製方法としては、例えば、金型を用いる方法などが挙げられる。

以上述べたように、本実施の形態によれば、液晶表示パネル５の観察者に最も近い面に光学部材１３を設け、光学部材１３を、３つの三角形１５を互いに直交して形成される三角錐状の凹部を細密充填した構造とすることによって、外光が反射することによる影響を最小限にした表示装置とすることができる。

尚、本発明は上記各実施の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内で種々変形して実施することができる。

例えば、上記実施の形態では、透過型の液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、本発明における表示パネルは、透過型の液晶表示パネルに限られるものではない。

具体的には、有機ＬＥＤ（Light-Emitting Diode）表示パネル、無機ＬＥＤ表示パネル、プラズマ表示パネル、発光ダイオード表示パネル、または、蛍光表示管を用いた表示パネルなどが挙げられる。これらの表示パネルを供えた表示装置においても、表示パネルの観察者に最も近い面に、観察者の側から入射した光を入射方向と同じ方向に反射させる光学部材を設け、この光学部材を、３つの三角形を互いに直交して形成される三角錐状の凹部を細密充填した構造とすることによって、上記と同様の効果を得ることができる。この場合、三角形の一辺の長さは、マトリクス配置された画素のピッチ以下であることが好ましい。特に、表示パネルにおいて、単位構造がマトリクス配置されたカラーフィルタが設けられている場合には、三角形の一辺の長さは、カラーフィルタを構成する単位構造のピッチ以下であることが好ましい。

本実施の形態における透過型の液晶表示装置の断面模式図である。 本実施の形態における光学部材の部分拡大平面図である。 従来のマイクロコーナーキューブアレイの部分平面図である。

符号の説明

１ 液晶表示装置
２ 第１の基板
３ 第２の基板
４ 液晶層
５ 液晶表示パネル
６ 第１の透明電極
７ 第１の配向膜
８ カラーフィルタ
９ 第２の透明電極
１０ 第２の配向膜
１１ 第１の偏光板
１２ 第２偏光板
１３ 光学部材
１４，１０３ マイクロコーナーキューブ
１５ 三角形
１６ 照明装置
１０１ マイクロコーナーキューブアレイ
１０２ 石英ガラス
１０４ 外接円
１０５ 平坦部

Claims (7)

1. 複数の画素を有する透過型の液晶表示パネルを備えた表示装置において、
   前記液晶表示パネルの観察者に最も近い面には、該観察者の側から入射した光を入射方向と同じ方向に反射させる光学部材が設けられていて、
   前記光学部材は、３つの三角形を互いに直交して形成される三角錐状の凹部を細密充填した構造を有していることを特徴とする表示装置。
2. 前記三角形の一辺の長さは、マトリクス配置された単位画素のピッチ以下であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記液晶表示パネルは、単位構造がマトリクス配置されたカラーフィルタを有しており、
   前記三角形の一辺の長さは、前記単位構造のピッチ以下であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 複数の画素を有する表示パネルを備えた表示装置において、
   前記表示パネルは、発光部を有する構造であって、
   前記表示パネルの観察者に最も近い面には、該観察者の側から入射した光を入射方向と同じ方向に反射させる光学部材が設けられており、
   前記光学部材は、３つの三角形を互いに直交して形成される三角錐状の凹部を細密充填した構造を有していることを特徴とする表示装置。
5. 前記三角形の一辺の長さは、マトリクス配置された単位画素のピッチ以下であることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
6. 前記表示パネルは、単位構造がマトリクス配置されたカラーフィルタを有しており、
   前記三角形の一辺の長さは、前記単位構造のピッチ以下であることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
7. 前記表示パネルは、ＬＥＤ表示パネルであることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の表示装置。
   

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