JP2009192954A - 反射型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反射型液晶表示装置の輝度向上と輝度ムラの低減を図る。
【解決手段】回路基板上に反射型液晶表示パネルと発光源を隣接して配置し、前記発光源の上部に導光板を配置して面光源を構成し、該面光源からの出射光をビームスプリッターにより反射し、該反射光を前記反射型液晶表示パネルに照射する反射型液晶表示装置において、該導光板は主面の一方が反射面であり他方の面が出射面である略矩形状であり、該反射面は導光板の下面から入射した光を屈折反射するプリズム反射面であり、出射面から光の主光軸が斜め上方に出射され、前記ビームスプッリターで反射されて前記反射型液晶表示パネルの中心に入る方向に出射するプリズム反射面である反射型液晶表示装置とする。
【選択図】図１

Description

本発明は反射型液晶表示装置に関するものである。

電子カメラやビデオカメラには小型の液晶表示装置が使用されている。 図４は従来技術による反射型液晶表示装置の正面断面図である。回路基板１の上面に反射型液晶表示パネル２と発光源３が隣接して搭載されている。発光源３の上部に位置する筐体５の部分は凹部になっており、筐体５の内側からみて、偏光板６、プリズムシート８、拡散板９、導光板１０、反射部材１１が組み込まれている。導光板１０は回路基板１に立てるように組み込まれ、反射型液晶表示パネル２の上部にはビームスプリッター１２が左下がりの平面状に配置されている。

発光源３は通常発光ダイオード（以下、ＬＥＤ）であり、回路基板１側から導光板１０の下面１０Ｃに向けて出射する配置となっている。小型の反射型液晶表示装置（例えば表示画素領域が０．２〜０．３インチ）では使用するＬＥＤは１個である。

導光板１０に入射した光は導光板の反射面１０Ｂ、反射板１１で反射され導光板１０の出射面１０Ａから図の左側（−Ｘ軸方向）に出射する。出射した光は拡散板９で拡散され、プリズムシート８で集光され、偏光板６を透過した直線偏光光（以下Ｐ波という）だけが回路基板に平行に進む。ビームスプリッター（半透過反射シート）１２はＰ波を反射するものであり、ビームスプリッター１２で反射されたＰ波が反射型液晶表示パネル２の方向（−Ｙ軸方向）に進み反射型液晶表示パネル２に入射するように配置されている。

反射型液晶表示パネル２は電源オフ状態でＰ波がそのまま液晶を通過するように配置してあり、反射型液晶表示パネル２で反射されたＰ波はＹ軸方向に進む。ビームスプリッター１２はＰ波を反射する（透過しない）状態に配置してあるので、電源オフ状態では観察者には光が到達せず、黒表示状態となっている。

反射型液晶表示パネル２の電源オン状態ではＰ波は液晶で偏光され、反射型液晶表示パネル２で偏光されて反射された偏光光はＹ軸方向に進む。ビームスプリッター１２は電源オン状態で反射された光を透過するので、電源オン状態では白表示状態となっている。このような反射型液晶表示装置は特許文献１に記載されている。

特開２００１−１４２０６９号公報

導光板からの出射光の主光軸が反射型液晶表示パネル面に平行であると、ビームスプリッターを出射光に対して４５度傾けて配置することになり、出射面と反射型液晶表示パネル面が１対１で対向するので設計の自由度が無くなり、反射型液晶表示パネルが大きくなると導光板も大きくなり、反射型液晶表示装置が大型化する。本発明に係る反射型液晶表示装置は電子カメラやビデオカメラ等の電子ビューファインダーとして使用されるため、小型で且つ軽量でありながら、画像は大きいことが望まれている。

図４に示す従来技術による反射型液晶表示装置では、ビームスプリッターが平面のため、観察者が画像を確認できる視野角は狭いものであった。ビューファインダーとして視野角を確保するために、ビームスプリッターを湾曲した形状にすることで対処する案があるが、導光板面に対して垂直に光が出射するように設計された面光源を使用すると、反射型液晶表示パネルへ入射する光の明るさにムラができてしまい、反射型液晶表示装置として輝度ムラができてしまっていた。

拡散板からプリズムシートを透過した光を反射型液晶表示パネルに照射するとモアレが発生する。

反射型液晶表示パネルに均一な光を入射するためには、ビームスプリッターと反射型液晶表示パネル及び、導光板の位置から導き出される、導光板の最適な光の出射方向が必要になる。

回路基板上に反射型液晶表示パネルと発光源を隣接して配置し、前記発光源の上部に導光板を配置して面光源を構成し、該面光源からの出射光をビームスプリッターにより反射し、該反射光を前記反射型液晶表示パネルに照射する反射型液晶表示装置において、該導光板は主面の一方が反射面であり他方の面が出射面である略矩形状であり、該反射面は導光板の下面から入射した光を屈折反射するプリズム反射面であり、出射面から光の主光軸が斜め上方に出射され、前記ビームスプッリターで反射されて前記反射型液晶表示パネルの中心に入る方向に出射するプリズム反射面である反射型液晶表示装置とする。

前記導光板の反射面は前記回路基板に平行な複数の溝で形成されたプリズム面であり、出射面は前記回路基板平面と垂直なシリンドリカルレンズ面である反射型液晶表示装置とする。

前記プリズムの反射面角度を前記導光板の出射面から出射する光の主光軸が広がるように変化させる反射型液晶表示装置とする。

前記導光板の反射面側には反射部材を配置し、出射面側には第１拡散板、プリズムシート、第２拡散板、偏光板の順に配置する反射型液晶表示装置とする。

前記ビームスプリッターが筒状湾曲面を有するワイヤーグリッドアレイである反射型液晶表示装置とする。

前記発光源は点発光源と柱状導光体を組み合わせた線状発光源である反射型液晶表示装置とする。

請求項１の発明によると、光の主光軸を反射型液晶表示パネルの中心に向けることで、光の使用効率を上げるとともに、反射型液晶表示パネル面での輝度ムラを軽減できる。最適な方向に光を出射させるために、その出射方向に合わせたプリズム形状を有した導光板を面光源に使用することで、反射型液晶表示パネルに明るさが均一な光が入射でき、反射型液晶表示装置として輝度ムラが解消する。

請求項２の発明によると、導光板から出射される光をシリンドリカルレンズの軸方向と垂直な方向に拡散して、出射光の均一化を図れる。

請求項３の発明によると、導光板から出射される光の主光軸を広げられるので、導光板を小さくでき、反射型液晶表示装置を薄型化できる。

請求項４の発明によると、第１拡散板で拡散され、プリズムシートで集光された光を再度第２拡散板で拡散することによりモアレの発生を防止できる。

請求項５の発明によると、ビームスプリッターを筒状湾曲面にすることによりさらに視野角を広げることができる。

請求項６の発明によると、発光源を線状光源化することにより、輝度の均一化をすることができる。

回路基板上に反射型液晶表示パネルと発光源を隣接して配置し、前記発光源の上部に導光板を配置して面光源を構成し、該面光源からの出射光をビームスプリッターにより反射し、該反射光を前記反射型液晶表示パネルに照射する反射型液晶表示装置において、該導光板は主面の一方が反射面であり他方の面が出射面である略矩形状であり、該反射面は導光板の下面から入射した光を屈折反射するプリズム反射面であり、出射面から光の主光軸が斜め上方に出射され、前記ビームスプッリターで反射されて前記反射型液晶表示パネルの中心に入る方向に出射するプリズム反射面である反射型液晶表示装置とする。

図１は本発明による反射型液晶表示装置の正面断面図であり、図５は外観斜視図である。
回路基板１の上面に反射型液晶表示パネル２と発光源３が隣接して搭載されている。発光源３の上部に位置する筐体５の部分は凹部になっており、該凹部に、筐体５の内側からみて、偏光板６、第２拡散板７、プリズムシート８、第１拡散板９、導光板２０、反射部材１１が組み込まれている。導光板２０は回路基板１に立てるように組み込まれ、反射型液晶表示パネル２の上部にはビームスプリッター１３が左下がりの湾曲斜面状に配置されている。

発光源３は通常発光ダイオード（以下、ＬＥＤ）であり、回路基板１側から導光板２０の下面２０Ｃに向けて出射する配置となっている。発光源３は回路基板１の上面に配置するとしているが、導光板２０との関係で高さを調整するための台座を設けてその上に配置するのも上面に配置することに含まれる。

導光板２０に入射した光は、導光板の反射面２０Ｂ、反射部材１１で反射され導光板２０出射面２０Ａから図の左側（−Ｘ軸方向）に出射する。出射した光は第１拡散板９で拡散され、プリズムシート８で集光され、第２拡散板で拡散され、偏光板６を透過した直線偏光光（以下Ｐ波という）の主光軸は従来技術であれば回路基板１に平行に進む（本発明では異なることは後述する）。ビームスプリッター（半透過反射シート）１３はＰ波を反射するものであり、ビームスプリッター１３で反射されたＰ波が反射型液晶表示パネル２の方向（−Ｙ軸方向）に進み反射型液晶表示パネル２に入射するように配置されている。

本発明において、導光板２０の出射面側に第１拡散板９、プリズムシート８、第２拡散板７、偏光板６と第２拡散板７をプリズムシート８の次に配置しているのは、プリズムシート８で集光された光をそのまま使用するとモアレが発生するのを防止するためであり、集光した光を再度拡散することで、集光して得た輝度を下げずにモアレの発生を防止できている。

図２は本発明で使用する導光板であり、（Ａ）は外観斜視図、（Ｂ）は矢印ａから見た上面図、（Ｃ）は矢印ｂから見たプリズム形状を示す側面図、（Ｄ）、（Ｅ）は他のプリズム形状の例を示す。導光板２０の出射面２０Ａはシリンドリカルレンズ面であり、反射面２０Ｂはプリズム面であり、夫々のピッチは、例えば５μｍとする。プリズム面２０Ｂは２０Ｂ１と２０Ｂ２で形成されており、夫々水平線に対してθ１、θ２の角度で形成される。反射面２０Ｂをこのように形成することにより、出射面２０Ａから出射する光の主光軸は図２に示すθ１の角度で出射する。

図１において、面光源（導光板２０）の中心点Ｏから出射する光の主光軸が反射型液晶表示パネル２の面に平行ということは、光の強度の一番高いものが平行ということであり、点Ｏから出射する光は三次元方向に分布（点Ｏを頂点とする円錐形）している。面光源の中心点Ｏから出射する光の主光軸が反射型液晶表示パネル２の面に平行な光をＬ０とすると、ビームスプリッター１３で反射した主光軸は同図において反射型液晶パネル２の表示部（斜線部）の左端Ｑ０に到達している。面光源の中心点Ｏから出射する光の主光軸がＬ０からθ１傾いて出射する（Ｌ１）と、ビームスプリッター１３で反射した主光軸は同図において反射型液晶パネル２の表示部の中心Ｑ１に到達している。面光源の中心点Ｏから出射する光の主光軸がさらに傾いて出射する（Ｌ２）と、ビームスプリッター１３で反射した主光軸は同図において反射型液晶パネル２の表示部の右端Ｑ２に到達している。

反射型液晶表示パネル２の位置とビームスプリッター１３の湾曲形状と位置が決まれば、面光源から出射する光の主光軸が反射型液晶表示パネル２の中心に入るようにすることは、導光板２０の反射面２０Ｂのプリズム面２０Ｂ１で調整が可能となる。以上は、導光板２０の中心点Ｏから出射した光の主光軸の反射型液晶表示パネル２への入光位置について説明したが、導光板２０と反射液晶表示パネル２の表示部を夫々対応して同様にすることは言うまでもない。

さらに、導光板のＹ軸方向において、θ１を漸次変化させることにより、出射光を反射型液晶パネル２の表示部に集光することができる。例えば導光板２０の下部から出射する光は表示部の左端側に、上部から出射する光は表示部の右端側に集光するような主光軸方向になるようにプリズム角θ１を位置により変える事で、尚一層輝度の向上と輝度ムラの解消ができる。

出射面２０Ａに形成されたシリンドリカルレンズは図２（Ｂ）に示す平面において、出射光を水平方向に放射（矢印で示す）するので、出射面２０Ａから出射する光の均一化に効果がある。

本発明による斜め出射は光の有効使用が可能となり、図４で示した平面状のビームスプリッター１２でも同様に応用できることは言うまでもない。ビームスプリッター１３が筒状湾曲面を有するワイヤーグリッドアレイであると、反射型液晶表示パネル２から反射した光がビームスプリッター１３を透過する際の屈折による光路変化が少なくなる。

図３は柱状導光体の側面に点発光源をつけた線状発光源の正面断面図（Ａ）と側面断面図である。３方向に反射部材３２設けた柱状導光体３１の長手方向側面に点発光源３０を組み込み線状光源としたもので、このような線状光源を使用することにより、導光板２０の下面２０Ｃから入射する光が全面で均一化されているため、より輝度分布が均一な反射型液晶表示装置を得ることができる。

本発明による反射型液晶表示装置の正面断面図 本発明で使用する導光板であり、（Ａ）は外観斜視図、（Ｂ）は矢印ａから見た上面図、（Ｃ）は矢印ｂから見たプリズム形状を示す側面図、（Ｄ）、（Ｅ）は他のプリズム形状の例 柱状導光体の側面に点発光源をつけた線状発光源の正面断面図（Ａ）と側面断面図 従来技術による反射型液晶表示装置の正面断面図 本発明による反射型液晶表示装置の外観斜視図

符号の説明

１ 回路基板
２ 反射型液晶表示パネル
３ 発光源
５ 筐体
６ 偏光板
７ 第２拡散板
８ プリズムシート
９ 拡散板（第１拡散板）
１０ 導光板
１０Ａ 導光板の出射面
１０Ｂ 導光板の反射面
１０Ｃ 導光板の下面
１１ 反射部材
１２ ビームスプリッター
１３ ビームスプリッター
２０ 導光板
２０Ａ 導光板の出射面
２０Ｂ 導光板の反射面
２０Ｂ１ プリズム面
２０Ｂ２ プリズム面
２０Ｃ 導光板の下面
３０ 点発光源
３１ 柱状導光体
３２ 反射部材

Claims (6)

1. 回路基板上に反射型液晶表示パネルと発光源を隣接して配置し、前記発光源の上部に導光板を配置して面光源を構成し、該面光源からの出射光をビームスプリッターにより反射し、該反射光を前記反射型液晶表示パネルに照射する反射型液晶表示装置において、該導光板は主面の一方が反射面であり他方の面が出射面である略矩形状であり、該反射面は導光板の下面から入射した光を屈折反射するプリズム反射面であり、出射面から光の主光軸が斜め上方に出射され、前記ビームスプッリターで反射されて前記反射型液晶表示パネルの中心に入る方向に出射するプリズム反射面であることを特徴とする反射型液晶表示装置。
2. 前記導光板の反射面は前記回路基板に平行な複数の溝で形成されたプリズム面であり、出射面は前記回路基板平面と垂直なシリンドリカルレンズ面であることを特徴とする請求項１記載の反射型液晶表示装置。
3. 前記プリズムの反射面角度を前記導光板の出射面から出射する光の主光軸が広がるように変化させることを特徴とする請求項２記載の反射型液晶表示装置。
4. 前記導光板の反射面側には反射部材を配置し、出射面側には第１拡散板、プリズムシート、第２拡散板、偏光板の順に配置することを特徴とする請求項１記載の反射型液晶表示装置。
5. 前記ビームスプリッターが筒状湾曲面を有するワイヤーグリッドアレイであることを特徴とする請求項１記載の反射型液晶表示装置。
6. 前記発光源は点発光源と柱状導光体を組み合わせた線状発光源であることを特徴とする請求項１記載の反射型液晶表示装置。

Images