JP2010217906A - Liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動画ボケを改善する表示パネルの照明装置とそれを用いた映像表示装置、直視型でも反射型でも良好な画像を表示できる表示パネルおよびこれらを用いた直視型表示装置、携帯端末、ビューファインダ、ビデオカメラおよび投射型表示装置等に関するものである。 The present invention relates to a display panel illumination device for improving moving image blur and a video display device using the same, a display panel capable of displaying a good image both in direct view and in a reflective type, a direct view display device using these, a portable terminal, The present invention relates to a viewfinder, a video camera, a projection display device, and the like.
液晶表示パネルを用いた表示装置は、小型，軽量でかつ消費電力が少ないため、携帯用機器等に多く採用されている。近年では、液晶表示モニターにも採用されその市場は拡大しつつある。また、液晶表示パネルの画質改善が進み、静止画では実用上問題ないレベルまで向上してきている。 Display devices using a liquid crystal display panel are small, light and have low power consumption, and are therefore widely used in portable devices and the like. In recent years, it has been adopted for liquid crystal display monitors and its market is expanding. In addition, the image quality of liquid crystal display panels has been improved, and has been improved to a level where there is no practical problem with still images.
液晶表示パネルに動画を表示させると、画像の尾ひきがあらわれる。この尾ひきとは、たとえば黒バック画面に白いボールが動くと、白いボールのうしろに灰色の影があらわれる現象を言う。本明細書ではこのように尾ひきが発生している状態を動画ボケと呼ぶ。 When a moving image is displayed on the liquid crystal display panel, the tail of the image appears. This tail is a phenomenon in which, for example, when a white ball moves on a black back screen, a gray shadow appears behind the white ball. In this specification, such a state where the tail is generated is called moving image blur.
動画ボケが発生する原因は大きくわけて２つあると考える。第１番目の原因は液晶の応答性である。ツイストネマティック（ＴＮ）液晶の場合、立ちあがり時間（透過率が０％から最大を１００％として９０％になるのに要する時間）と立ちさがり時間（最大透過率１００％から１０％の透過率になるのに要する時間）とを加えた時間（以後、この立ちあがり時間＋立ちさがり時間を応答時間と呼ぶ）は５０〜８０ｍｓｅｃである。 There are two main causes of motion blur. The first cause is the response of the liquid crystal. In the case of twisted nematic (TN) liquid crystal, the rise time (the time required for the transmittance to reach 90% from 0% to 100%) and the rise time (the maximum transmittance of 100% to 10% transmittance) (The time required for the above) (hereinafter, this rise time + rise time is referred to as response time) is 50 to 80 msec.
応答時間が速い液晶モードもある。強誘電液晶である。ただし、この液晶は階調表示ができない。その他、反強誘電液晶，ＯＣＢモードの液晶の応答は高速である。これらの高速の液晶材料あるいはモードを用いれば第１番目の原因の対策とすることができる。 There is also a liquid crystal mode with a quick response time. It is a ferroelectric liquid crystal. However, this liquid crystal cannot display gradation. In addition, the response of antiferroelectric liquid crystal and OCB mode liquid crystal is high speed. If these high-speed liquid crystal materials or modes are used, the first cause can be taken as a countermeasure.
第２番目の原因は、各画素の透過率がフィールドあるいはフレームに同期して変化することである。たとえば、ある画素の透過率は第１のフィールド（フレーム）の間は固定値である。つまり、フィールド（フレーム）ごとに画素電極の電位は書きかえられ液晶層の透過率が変化する。そのため、人間が液晶表示パネルの画像をみると眼の残光特性により、表示画像がゆっくりと変化しているように見え、動画ボケが発生する。なお、本明細書では１画面が書きかわる時間つまり、任意の一画素の電位がつぎに書きかえられるまでの時間をフィールドあるいはフレームと呼ぶ。 The second cause is that the transmittance of each pixel changes in synchronization with the field or frame. For example, the transmittance of a certain pixel is a fixed value during the first field (frame). That is, the potential of the pixel electrode is rewritten for each field (frame), and the transmittance of the liquid crystal layer changes. For this reason, when a human views the image on the liquid crystal display panel, the display image appears to change slowly due to the afterglow characteristics of the eyes, resulting in motion blur. In this specification, the time required for rewriting one screen, that is, the time until the potential of any one pixel is rewritten next is called a field or a frame.
ＣＲＴなどの表示装置は、蛍光体面を電子銃で走査して画像を表示する。そのため、１フィールド（１フレーム）の期間において、各画素はμｓｅｃオーダーの時間しか表示されない。 A display device such as a CRT displays an image by scanning the phosphor surface with an electron gun. Therefore, each pixel is displayed only on the order of μsec in one field (one frame) period.
１フィールド（フレーム）の期間つまり連続して画像が表示されているように見えるのは人間の眼の残光特性によるものである。つまり、ＣＲＴでは、各画素はほとんどの時間が黒表示で、μｓｅｃのオーダーの時間にだけ点灯（表示）されている。このＣＲＴの表示状態は動画表示を良好にする。ほとんどの時間が黒表示のため、画像が飛び飛びに見え、動画ボケが発生しないからである。しかし、液晶表示パネルでは、１フィールドの期間、画像を保持しているため、動画ボケが発生する。 It seems that the image is displayed for a period of one field (frame), that is, continuously, due to the afterglow characteristics of the human eye. That is, in the CRT, each pixel is displayed in black for most of the time, and is lit (displayed) only in the order of μsec. The display state of this CRT improves the moving image display. This is because most of the time is displayed in black, so the image appears to fly out and there is no motion blur. However, since the liquid crystal display panel holds an image for a period of one field, motion blur occurs.
本発明の照明装置あるいは表示装置は、動画ボケを解決するため、表示パネルの各画素の電圧を書きかえるタイミングと、バックライトを駆動する駆動回路の動作とを同期をとって画像表示を行う。バックライトユニット（照明装置）は複数の導光板を並列にならべて配置する。導光板のエッジには白色ＬＥＤを取り付ける。この白色ＬＥＤは３〜４本を組みとして順次点灯させ、あるいは１つずつ順次点灯させる。一方、液晶表示パネルの各画素行に印加する（画素電極の電圧を書きかえる）位置も走査する。この走査と白色ＬＥＤの点灯とは同期をとる。また蛍光管は、画素に電圧を印加され書きかえられた画素上の液晶層の液晶が十分変化した後に、その画素行に対応する導光板のＬＥＤを点灯するようにする。 In order to solve the moving image blur, the lighting device or the display device of the present invention performs image display by synchronizing the timing of rewriting the voltage of each pixel of the display panel and the operation of the driving circuit for driving the backlight. A backlight unit (illumination device) arranges a plurality of light guide plates in parallel. A white LED is attached to the edge of the light guide plate. The white LEDs are sequentially turned on in groups of 3 to 4, or sequentially turned on one by one. On the other hand, the position to be applied to each pixel row of the liquid crystal display panel (rewriting the voltage of the pixel electrode) is also scanned. This scanning and white LED lighting are synchronized. In addition, the fluorescent tube turns on the LED of the light guide plate corresponding to the pixel row after the liquid crystal in the liquid crystal layer on the pixel which has been rewritten by applying a voltage to the pixel is sufficiently changed.
このようにＬＥＤの点灯タイミングと液晶表示パネルへ印加する電圧のタイミングとの同期を取る。つまり、液晶の変化が十分変化した領域にのみバックライトから光を照射し、画素を表示するのである。一方で、画素が表示されない時間（黒表示）が生じる。このためＣＲＴの表示状態と同様の表示状態が実現できる。したがって、動画ボケが改善されるのである。 In this way, the lighting timing of the LED and the timing of the voltage applied to the liquid crystal display panel are synchronized. That is, light is emitted from the backlight only to a region where the change of the liquid crystal is sufficiently changed, and the pixel is displayed. On the other hand, there is a time (black display) when no pixels are displayed. For this reason, a display state similar to the display state of the CRT can be realized. Therefore, the moving image blur is improved.
本発明の表示パネル、表示装置は動画ボケの改善，低コスト化，高輝度化等のそれぞれの構成に応じて特徴ある効果を発揮する。 The display panel and the display device of the present invention exhibit distinctive effects according to respective configurations such as improvement of moving image blur, cost reduction, and increase in luminance.
本明細書において各図面は理解を容易にまたは／および作図を容易にするため、省略または／および拡大縮小した箇所がある。たとえば、（図５７）の投射型表示装置では冷却装置（部）等を省略している。以上のことはその他の図面に対しても同様である。また、同一番号または、記号等を付した箇所は同一もしくは類似の形態もしくは材料であるか、あるいは同一の機能を有するもの、もしくは同一の動作を行うものである。 In the present specification, each drawing is omitted or / and enlarged or reduced for easy understanding and / or drawing. For example, in the projection display device shown in FIG. 57, the cooling device (part) and the like are omitted. The same applies to the other drawings. Further, the portions with the same numbers or symbols are the same or similar forms or materials, or have the same function or perform the same operation.
なお、各図面等で説明した内容は特に断りがなくとも、他の実施例等と組みあわせることができる。たとえば、（図１）の照明装置に（図６０）の外光取り込み部６０１を付加することができるし、（図３９）の表示パネルと（図１）の照明装置を組み合わせて表示装置を構成することができる。また、（図１）の照明装置を（図５１）の表示装置に採用することもできる。（図４２）のＰＢＳ４３２を（図５１）の表示装置に付加することもできる。つまり、本発明書の表示パネル等について各図面および明細書で説明した事項は、個別に説明することなく相互に組み合わせて、実施の形態の表示装置等を構成できる。
It should be noted that the contents described in the drawings and the like can be combined with other embodiments and the like without particular notice. For example, the external
このように特に明細書中に例示されていなくとも、明細書、図面中で記載あるいは説明した事項、内容、仕様は、互いに組み合わせて請求項化することができる。すべての組み合わせについて明細書などで記述することは不可能であるからである。 In this way, even if not specifically exemplified in the specification, matters, contents, and specifications described or explained in the specification and drawings can be claimed in combination with each other. This is because it is impossible to describe all combinations in the specification.
以下、図面等を参照しながら本発明の表示装置等について順次説明していく。 Hereinafter, the display device and the like of the present invention will be sequentially described with reference to the drawings and the like.
（図１）は本発明の照明装置１６の平面図を示したものである。導光板（導光部材）１４はアクリル樹脂，ポリカーボネート樹脂などの有機樹脂あるいはガラス基板等から構成される。
(FIG. 1) is a plan view of the
導光板１４の本数は表示パネル２１（図２）の大きさに左右されるが、一般的に表示画面を少なくとも３等分、好ましくは８等分以上に分割して表示する必要性があるから３本以上好ましくは８本以上の蛍光管を採用する。また、蛍光管の本数をｎ（本）とし、表示パネルの有効表示領域の縦幅をＨ（ｃｍ）としたとき、次式（数１）を満足するようにする。
Although the number of the
（数１）
５（ｃｍ）≦Ｈ／ｎ≦２０（ｃｍ）
さらに好ましくは（数２）の関係を満足するようにする。
(Equation 1)
5 (cm) ≦ H / n ≦ 20 (cm)
More preferably, the relationship of (Expression 2) is satisfied.
（数２）
８（ｃｍ）≦Ｈ／ｎ≦１５（ｃｍ）
Ｈ／ｎが小さすぎると発光素子１１が多くなり高コストになる。一方、Ｈ／ｎが大きすぎると表示画面が暗くなり、また動画ボケが改善されにくくなる。
(Equation 2)
8 (cm) ≦ H / n ≦ 15 (cm)
If H / n is too small, the number of
また、表示パネルの有効表示領域の横幅をＷ（ｃｍ）としたとき、次式（数３）を満足させるように構成することが好ましい。 Further, it is preferable that the following expression (Equation 3) is satisfied when the width of the effective display area of the display panel is W (cm).
（数３）
０．０７≦Ｗ／（Ｈ・ｎ）≦０．５
さらに好ましくは（数４）の関係を満足させることが好ましい。
(Equation 3)
0.07 ≦ W / (H · n) ≦ 0.5
More preferably, it is preferable to satisfy the relationship of (Equation 4).
（数４）
０．１０≦Ｗ／（Ｈ・ｎ）≦０．３５
なお、１１はＬＥＤ等とし、（図１４）で１４１を蛍光管としているが、これらは相互に置き換えてもよい。たとえば、ＬＥＤ１１をリニア状に多数個ならべれば発光管の形状となるし、棒状の発光管１４１を短くすれば、点状のＬＥＤと同様になる。その他、光源（１１、１４１等）は、ドーナツ状にしてもよいし、円板状でもよい。また、面光源状であってもよい。また、外光（太陽光）を取りこんで導光板１４等に導入するものであってもよい。
(Equation 4)
0.10 ≦ W / (H · n) ≦ 0.35
In addition, although 11 is LED etc. and 141 is a fluorescent tube in (FIG. 14), these may be mutually replaced. For example, if a large number of
（図１）において、導光板１４の端部には白色ＬＥＤ１１が取り付けられている。白色ＬＥＤ１１は日亜化学（株）等が製造，販売を行っている。白色ＬＥＤ１１は（図６１）に示すように背面に放熱板５８５が取り付けられている。これは白色ＬＥＤの発光効率が悪くまた発熱が大きいためである。
In FIG. 1, a
白色ＬＥＤはそれ自身の温度が高くなると流れる電流量が変化し、発光輝度が変化する。この対策として放熱板５８５は有効に寄与する。なお、白色ＬＥＤ１１は定電流駆動を行うことが好ましい。また、白色ＬＥＤ１１の温度を検出し、検出されたデータに基づき、白色ＬＥＤ１１に流れる電流量を制御するように構成しておくことが好ましい。
When the temperature of the white LED increases, the amount of current flowing changes, and the light emission luminance changes. The
白色ＬＥＤ１１の光出射面には（図２）に示すように光拡散出段としての拡散板（シート）２２を配置する。これは、白色ＬＥＤ１１の発光体に色ムラがあるためである。白色ＬＥＤ１１から発生した光は拡散板２２で散乱され、色ムラのない均一な微小面光源が形成される。
As shown in FIG. 2, a diffusion plate (sheet) 22 serving as a light diffusion step is disposed on the light emitting surface of the
白色ＬＥＤ１１の裏面には（図６１）に示すように放熱板５８５を配置している。ＬＥＤ１１の発光効率が悪いため、投入電力の大部分は熱となる。この熱は放物板５８５に伝達され、効率よく空気中に発散され放熱される。
On the back surface of the
白色ＬＥＤ１１から出射する光には色むら／輝度ムラがあるため、（図６１）に示すように出射側に拡散シート（拡散板）２２を配置または形成する。拡散板２２としてはフロスト加工したガラス板，チタンなどの拡散粒子を含有する樹脂板あるいはオパールガラスが該当する。また、キモト（株）が発売している拡散シート（ライトアップシリーズ）を用いてもよい。拡散板２２により色むらがなくなり、また、拡散板２２の面積が発光領域となるため、拡散板２２の大きさを変更することにより発光面積を自由に設定することができる。拡散板２２により発光領域を大きくすれば輝度は低下するが導光板１４等を均一に照明できる。
Since the light emitted from the
拡散板は板状のものの他、樹脂中に拡散剤を添加した接着剤であってもよく、その他、蛍光体を厚く積層したものでもよい。蛍光体は光散乱性が高いからである。これらを含めて拡散板２２とよぶ。拡散部は半球状あるいは円柱状もしくは円すい状に形成することにより指向性が広がり、また表示領域の周辺部まで均一に照明できるので好ましい。この拡散板（拡散シート）がないと、表示画像に色むらが生じるので配置することは重要である。また白色ＬＥＤの色温度は６５００ケルビン（Ｋ）以上と９０００（Ｋ）とのものを用いることが好ましい。
The diffuser plate may be a plate-like material, an adhesive obtained by adding a diffusing agent in a resin, or a thick phosphor layered. This is because the phosphor has a high light scattering property. These are referred to as the
また、白色ＬＥＤ１１の光出射側に色フィルタ（図示せず）を配置または形成することにより発光色の色温度を改善することができる。特に発光素子１１が白色ＬＥＤの場合、青色に強いピークの光がでる帯域があり、また、このピークはＬＥＤによってバラツキが大きい。そのため、表示パネル２１の表示画像の色温度バラツキが大きくなる。色フィルタを配置することにより、表示画像の色温度のバラツキを少なくすることができる。特に発光素子１１として白色ＬＥＤを用いる場合、青色光の割合が多いので表示パネル２１のカラーフィルタの色にあわせて、重点的に対策する。
Further, the color temperature of the emission color can be improved by arranging or forming a color filter (not shown) on the light emitting side of the
白色ＬＥＤ１１から放射された光が効率よく導光板１４に入射されるように導光板１４とＬＥＤ１１間には光結合剤１２６が塗布または配置される。光結合剤１２６はエチレングリコールなどのゲル，シリコン樹脂，エポキシ樹脂，フェノール樹脂，ポリビニールアルコール（ＰＶＡ）などの主として屈折率が１．４４〜１．５５の範囲のものが例示される。
An
また、（図６１（ｂ））に示すように、白色ＬＥＤ１１の光出射面に色フィルタ６１１を配置してもよい。これは白色ＬＥＤは青色光の割合が強く、またＬＥＤ単体での色のバラツキが大きいためである。色フィルタ６１１を配置または形成することにより発光色の色温度が均一化される。
Further, as shown in FIG. 61 (b), a
なお、光結合剤１２６中にＴｉの微粉末などの拡散剤あるいは染料，顔料を含有させることにより、色フィルタ６１１等を用いずとも色温度調整あるいは、色ムラの低減を行うことができる。
By adding a diffusing agent such as a fine powder of Ti or a dye or pigment in the
白色ＬＥＤ１１は他の単一色のあるいは複合色のＬＥＤに置き換えることができる。たとえば赤（Ｒ）色のＬＥＤ，緑（Ｇ）色のＬＥＤ，あるいは青（Ｂ）色のＬＥＤである。このような色のＬＥＤを用いれば当然のことながら、照明装置の発光色は単一色等となり白色表示は実現できない。しかし、照明装置と伴に用いる表示パネル等がモノクロの場合は実用的な用途としては十分である。
The
もちろん、Ｒ，Ｇ，ＢのＬＥＤを同時に点灯させて白色発光にしてもよい。また、Ｒ，Ｇ，ＢのＬＥＤをフィールドシーケンシャルに点灯させてモノクロの表示パネルでカラー表示を行ってもよい。 Of course, the R, G, and B LEDs may be turned on simultaneously to emit white light. Alternatively, R, G, and B LEDs may be turned on in a field sequential manner to perform color display on a monochrome display panel.
また、白色ＬＥＤ１１はオプトニクス等が製造，販売しているルナシリーズの蛍光発光ランプなどに置き換えることができる。つまり、白色ＬＥＤ１１に限定するものではなく、１１は点減動作のできる発光素子であればいずれのものであってもよい。たとえば、タングステンランプ、クリプトンランプ、小型の水銀灯、ＵＨＰランプであってもよい。
Further, the
なお、（図６１）で説明した内容は、本発明の実施例でも有効である。たとえば（図６０）（図４２）の表示装置が例示される。このように本明細書で記載した事項は、種々の実施例で組み合わせて用いてもよい。 The contents described in FIG. 61 are also effective in the embodiment of the present invention. For example, the display device of (FIG. 60) (FIG. 42) is exemplified. Thus, the matters described in this specification may be used in combination in various embodiments.
また、（図１）に示すように白色ＬＥＤ１１はＬＥＤアレイ１２のように一体として構成してもよい。また、ＬＥＤ１１の光出射面に微小な凸レンズを配置、もしくはＬＥＤ１１の光出射面に凸レンズを形成してもよい。この場合は、ＬＥＤ１１の発光チップから放射される光が効率よく導光板１４に入力される。
Further, as shown in FIG. 1, the
なお、（図１）の実施例では導光板１４を板としたが、これに限定するものではなく、たとえば複数枚のシートあるいは板を重ねた構成でもよい。また、（図７）に示すように多数の光ファイバー７１を接着剤７２で固めて一体としたものを用いてもよい。
In the embodiment shown in FIG. 1, the
（図１）において、発光素子（白色ＬＥＤ）１１から放射された光１８１は導光板１４間に配置された反射板１５（反射シートあるいは反射部材，反射膜）で反射されて伝達される。反射板１５は導光板１４の側面および裏面に形成される。
In FIG. 1, light 181 emitted from the light emitting element (white LED) 11 is reflected and transmitted by a reflection plate 15 (reflection sheet or reflection member, reflection film) disposed between the
発光素子１１から放射された光１８１は個々の導光板１４内を照明する。したがって、発光素子１１ａと１１ｆが点灯すれば導光板１４ａのみが発光部となる。つまり、（図１）の構成を採用することにより横長の自由に点滅できる発光部を複数並列に配置したことになる。かつ、ＬＥＤ１１を順次点灯させれば、導光板１４ａ→１４ｂ→１４ｃ→１４ｄ→１４ｅ→１４ａと順次、点灯または消灯させる（走査）ことができる。
The light 181 emitted from the
反射板１５はフィルム状のものあるいは板状のものを用いる。これらはシートあるいは板等の上にアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）などの金属薄膜を蒸着したものであり、また金属薄膜の酸化を防止するため、金属薄膜の表面にＳｉＯ2などの無機材料からなる蒸着膜が形成されている。また、ラミネートしてもよい。また、反射板１５として光沢性のある塗料を用いてもよい。その他、誘電体多層膜からなる誘電体ミラーを採用してもよい。また、Ａｌなどからなる金属板を切削したものを用いてもよい。
The
ただし、この反射板１５は光を反射するものに限定するものではなく、表面において光拡散する性質のものを用いてもよい。たとえばオパールガラス等の微粉末を塗布したもの、酸化Ｔｉ（チタン）の微粉末を塗布したシートあるいは、板が例示される。また、反射板１５の周囲に光拡散剤を塗布してもよい。
However, the reflecting
（図２）は（図１）の一部断面である。（図２）では金属からなる板を切削加工して凹部２４を形成し、この凹部２４にＡｌなどからなる反射膜１５を形成した実施例である。この凹部２４に導光板１４をはめ込んでいる。
(FIG. 2) is a partial cross section of (FIG. 1). FIG. 2 shows an embodiment in which a metal plate is cut to form a
導光板１４の光出射面にはプリズムシート２３が配置されている。プリズムシート２３は導光板１４から出射する光の強度を強くする機能を有する。プリズムシート２３はスリーエム社などが製造販売している。
A
またプリズム板２３の光出射面には、拡散シート２２が配置されている。拡散シート２２はプリズム板２３の凹凸が表示パネル２１を通して見えないようにするものである。この拡散シート２２としては（株）キモトがライトアップシリーズとして製造販売している。なお、プリズム２３の凹凸のピッチは１ｍｍ以下０．２ｍｍ以上とする。
A
発光素子１１の近傍は光の集中性が高い。そのため発光素子１１の近傍の輝度は高くなり、表示ムラとなる。この対策のため本発明の照明装置では（図３）に示すように発光素子１１の近傍に光拡散部３１を形成もしくは配置している。
The light concentration is high in the vicinity of the
光拡散部３１は（図４）に示すように円形あるいは、四角形の光拡散ドット４１から構成される。光拡散ドット４１は導光板１４の表面等に直接にあるいは、拡散シート２２に形成される。
As shown in FIG. 4, the
導光板１４の表面あるいは表示パネル２１と導光板１４間に配置したシート２２上に、光拡散部３１を形成または配置する。光拡散部とは本来の光を拡散して表示パネル２１に到達する光を減少させる機能を有するものの他、金属膜などで直接光を遮光して表示パネル２１に到達する光を減少させるものが含まれる。
A
光拡散部３１は（図３）に示すようにＬＥＤ１１の近傍に円弧状に大きく形成し、ＬＥＤ１１から離れた位置は小さく形成する。また、光拡散部３１はスモークガラスのように全体にわたり光透過、あるいは光直進率を低下させる構成でもよいが、（図４）に示すように光拡散ドット４１を形成する構成の方が好ましい。光拡散ドット４１はＬＥＤ１１に近いところを大きく、遠いところは小さくする。このように光拡散部３１を形成することにより、バックライト１６の照明光は全領域にわたり均一となる。
As shown in FIG. 3, the
なお、光拡散ドット４１は光を拡散（散乱）させるものに限定するものではなく、光を遮光するものであってもよい。なぜならば、発光素子１１から放射される光の一部を遮光することによっても、輝度低減効果があり、照明装置の照明面を均一にする機能を発揮できるからである。
The
導光板１４の表面から放射される光は、発光素子１１の近傍が多くなり中央部は少なくなる。この課題に対応するため、本発明では（図５）に示すように導光板１４の表面に光拡散部材（光拡散ドット）５１を形成している。なお、光拡散部材５１は（図４）でも説明したように遮光するもの（反射膜）でもよい。
The light emitted from the surface of the
（図５（ａ））の実施例では、導光板１４等に点状の光拡散部材５１を形成もしくは配置している。導光板１４の中央部の光拡散部材５１の面積は大きくし、周辺部（ＬＥＤ近傍）は面積を小さくする。なお、５１が反射膜の場合はこの逆とする。また、（図５（ｂ））に示すように、光拡散部材５１はストライプ状としてもよい。この場合も、導光板１４の中央部の光拡散部材５１の面積は大きくし、周辺部（ＬＥＤ近傍）は面積を小さくする。また（図５（ａ））と同様に５１が反射膜の場合はこの逆とする。
In the embodiment shown in FIG. 5 (a), a dot-shaped
（図６（ａ））では反射板１５に反射機能をもたせていない。反射板１５を単なる導光板１４と保持する筐体として用いる。反射膜６１は導光板１４の側面および裏面に蒸着して形成している。反射膜６１は導光板１４に直接形成する他、アルミニウム（Ａｌ）あるいは、銀（Ａｇ）を蒸着した反射シートを導光板１４にはりつけてもよい。また、導光板１４と筐体１５間に配置してもよい。このような反射シートはスリーエム社がシルバーラックスという商標名で販売している。
In FIG. 6A, the reflecting
（図６（ｂ））は導光板１４の内部を中空とした構成である（中空部６２）。このように導光板１４の内部を中空とすることにより、照明装置を軽量化することができる。その他、中空部６２に液体あるいはゲルを挿入しておいてもよい。これら液体あるいはゲルとして、水、シリコン樹脂あるいはエチレングルコール等が例示される。また、ゲル中などに光拡散剤などを添加したり、紫外線硬化樹脂を添加してもよい。液体あるいはゲルはガラス等よりも比重が小さいため先と同様に照明装置の軽量化を図ることができる。
FIG. 6B shows a configuration in which the inside of the
なお、中空部６２に挿入する水あるいはゲルには水酸化ナトリウムなどを添加しておき、ＰＨを１０以上１３以下、さらに好ましくは１０．５以上１２．５以下としておく。このように挿入する水あるいはゲルをアルカリ性としておくことにより、これらの液体が漏れでたとしても、反射膜６１などを酸化させることが少なくなり、また安定である。
In addition, sodium hydroxide etc. are added to the water or gel inserted in the
（図１）等に示す本発明の照明装置と表示パネル２１とを組み合わせることにより、動画ボケのない表示装置を構成できる。
By combining the illumination device of the present invention shown in FIG. 1 and the like with the
表示パネル２１はＯＣＢモード（Optically compensated Bend Mode）の液晶表示パネルを用いている。他のＴＮモード等の液晶表示パネルも用いることができるが説明を容易にするため、高速応答のＯＣＢモードまたは、メルク社の高速ＴＮ液晶を用いるとして説明をする。その他、強誘電性液晶，反強誘電性液晶等を用いてもよいことは言うまでもない。
The
その他、ＴＮ液晶，高分子分散液晶，ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefigence）モード，垂直配向（ＶＡ：Vertically Aligned）モード，ＩＰＳモード，ＳＴＮ液晶，ＡＳＭ（Axial Symmetric Micro-Cell），ＤＡＰモードなども用いることができることは言うまでもない。その他、複合したものでもよい。たとえばコレステリック・ネマティック相転移型液晶に２色性色素を添加したゲストホスト液晶でもよい。 In addition, TN liquid crystal, polymer dispersed liquid crystal, ECB (Electrically Controlled Birefigence) mode, Vertical Aligned (VA) mode, IPS mode, STN liquid crystal, ASM (Axial Symmetric Micro-Cell), DAP mode, etc. may be used. Needless to say, you can. In addition, a composite may be used. For example, a guest-host liquid crystal in which a dichroic dye is added to a cholesteric-nematic phase transition liquid crystal may be used.
表示パネル２１の光変調層２３６（（図２３）（図３１）参照）がＯＣＢモードの場合、電源投入直後時に矩形あるいは正弦波状の電圧を印加する必要がある。電圧の大きさは±５（Ｖ）以上±１５（Ｖ）以下とすることが好ましい。また、電圧の周波数は４０（Ｈｚ）以上１００（Ｈｚ）以下とすることが好ましい。
When the light modulation layer 236 (see FIGS. 23 and 31) of the
この電圧は、対向電極２３４（（図２３）（図３１）参照）とゲート信号線間に、あるいは対向電極と共通電極間に印加する。この印加および電圧のチェックを容易とするため、本発明の表示パネル２１では、（図５６）に示すように対向に電極引き出しパット５６１および共通電極引き出しパット５６２を設けている。また、各パット５６１，５６２は配線で引き出されており、表示パネル２１のコネクタより前述の電圧が印加できるように構成されている。
This voltage is applied between the counter electrode 234 (see FIGS. 23 and 31) and the gate signal line, or between the counter electrode and the common electrode. In order to facilitate the application and voltage check, the
なお、表示パネル２１は対向基板２３５（（図２７）参照）側を照明装置（バックライト）１６側に向けて配置しても、あるいはアレイ基板２３１（（図２７）参照）側をバックライト１６側に向けて配置してもよい。
Note that the
発光素子１１を順次点灯させて（順次消灯させて）照明装置１６を駆動する。（図８）において、８１は非点灯部（発光素子１１が点灯状態でない導光板１４部）であり、８２は点灯部（発光素子１１が点灯状態である導光板１４部）である。
The
１つの照明装置において非点灯部８１の面積Ｓ1と点灯部８２の面積Ｓ2との関係は次式（数５）の関係を満足させることが好ましい。
Relationship between the area S 1 of the
（数５）
０．０７５≦Ｓ2／Ｓ1≦１．６
さらに好ましくは、次式（数６）の関係を満足させることが好ましい。
(Equation 5)
0.075 ≦ S 2 / S 1 ≦ 1.6
More preferably, it is preferable to satisfy the relationship of the following formula (Formula 6).
（数６）
０．１≦Ｓ2／Ｓ1≦０．７
Ｓ2／Ｓ1の値が小さいほど動画ボケは小さくなり、良好な動画表示を実現できる。しかし、０．０７５より小さいと画面が暗くなりすぎる。一方Ｓ2／Ｓ1の値が大きいほど、動画ボケが大きくなる。
(Equation 6)
0.1 ≦ S 2 / S 1 ≦ 0.7
The smaller the value of S 2 / S 1 is, the smaller the moving image blur becomes and the better moving image display can be realized. However, if it is smaller than 0.075, the screen becomes too dark. On the other hand, the larger the value of S 2 / S 1, the larger the moving image blur.
（図９）に示すように、点灯部８２の位置を画面上から下に順次移動させていく。この移動と同期させて表示パネルの画像表示を変化させる。また、バックライトの点灯は液晶層の液晶の応答性を考慮して行う。つまり、液晶が十分に目標透過率になった後にその位置のバックライトを点灯させる。なお、液晶の応答が十分に速いときは、各画素を書きかえた直後にバックライトを点灯させてもよい。
As shown in FIG. 9, the position of the
一般的に表示パネルを見る環境（室内）が明るいと表示画面を明るくする必要がある。その際は発光素子１１の点灯個数を増加させる。表示画面が明るく、かつ室内が明るい場合、動画ボケは見えにくい。一方、環境（室内）が暗いと表示画面の輝度を低下させないと観察者の眼がつかれる。その際は発光素子１１の点灯個数を減少させる。表示画面が暗くかつ室内が暗い場合、動画ボケが見えやすい。点灯個数を減少させることにより表示画面が黒表示される期間が長くなるため、動画ボケが改善される。
Generally, when the environment (indoor) where the display panel is viewed is bright, the display screen needs to be brightened. At that time, the number of
このように発光素子１１の点灯個数を変更するにはユーザが自由に利用できるリモートコントローラあるいは、切り換えスイッチ等を用いて手動で行う他に、外光（周囲光）の強度をホトセンサ（図示せず）で自動検出し、この検出結果により自動で行ってもよい。ホトセンサとしてはＰＩＮホトダイオード、ホトトランジスタ、ＣｄＳが例示される。つまり外光が明るい時はＬＥＤ１１を多く点灯し、画面を明るくする。
In this way, the number of light-emitting
以下は、特に点灯部８２に注目して説明を行う。（図８）の（ｂ）（ｃ）（ｄ）でもわかるように点灯部８２の走査は画面上部Ｕから画面下部Ｄ方向に行う。この状態を横方向から見た図が（図９）である。また、（図９）において、Ａの範囲がある時刻（時間）で観察者に画像として見えている範囲である。
The following description will be given with particular attention to the
表示パネル２１の液晶層は画素に書き込まれる電圧によって１フレームの期間所定の透過率となっている。そのため、バックライト１６の全体が発光していれば、表示パネル２１の表エリアＡ領域（画像が見えている領域）となる。しかし、本発明のバックライトではある時刻においては一部しか点灯しないため、Ａ領域は限られた範囲となる。
The liquid crystal layer of the
液晶表示パネルは、画素行ごとに画素データを書きかえていく。（図９）において、表示パネル２１に画像を書き込んでいる点（ライン、つまり画素行）をＳで示す。画像を書き込むとは、表示パネル２１が液晶表示パネルの場合、該当ラインのゲート信号線にスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２７１（（図３２）参照）をオンさせる電圧（オン電圧）が印加され、このゲート信号線に接続された画素に電圧が書き込まれることを意味する。書き込まれた電圧は次に書き込まれるまでの間（１フレームもしくは１フィールド）は保持される。
The liquid crystal display panel rewrites pixel data for each pixel row. In FIG. 9, a point (line, that is, pixel row) where an image is written on the
画素上の液晶は画素に電圧が印加されても、すぐに目標の透過率とはならない。ＴＮ液晶では液晶の立ち上り時間は約２５〜４０ｍｓｅｃである。ＯＣＢモードでは２〜５ｍｓｅｃである。この立ち上り時間は透過率が変化している状態（以後、透過率変化状態と呼ぶ）であるので、変化している状態が表示装置の観察者（使用者）に見えることは好ましくない。また、透過率が変化している状態を見えると動画ボケの原因となる。 Even if a voltage is applied to the pixel, the liquid crystal on the pixel does not immediately reach the target transmittance. In the TN liquid crystal, the rise time of the liquid crystal is about 25 to 40 msec. In the OCB mode, it is 2 to 5 msec. Since this rise time is a state in which the transmittance is changing (hereinafter referred to as a transmittance changing state), it is not preferable that the changing state is visible to an observer (user) of the display device. In addition, when the state where the transmittance is changing is seen, it causes motion blur.
本発明ではこの透過率変化状態の部分はバックライトを消灯する。一方、完全に透過率が目標透過率となった状態（以後、透過率目標状態）の部分ではバックライトを点灯させる。そのため、動画ボケ等が発生せず、良好な画像表示を実現できるものである。また、動画ボケが改善されるのは画像表示→黒表示→画像表示→黒表示と表示させる表示方法も多いに寄与していることは言うまでもない。 In the present invention, the backlight is turned off in the transmittance changing state. On the other hand, the backlight is turned on in a state where the transmittance completely reaches the target transmittance (hereinafter referred to as the transmittance target state). Therefore, no moving image blur or the like occurs, and a good image display can be realized. Needless to say, the improvement in moving image blur contributes to a large number of display methods such as image display → black display → image display → black display.
（図９）でも明らかなように、（図９（ａ））の状態では画像が書き込まれている点Ｓより下側Ａの範囲のバックライト１６が点灯（点灯部８２）している。このＡの部分は、電圧が書き込まれる直前であるから、画素に電圧が印加されてから、十分な時間が経過している。そのため、Ａの部分は透過率目標状態である。
As is clear from FIG. 9, in the state of FIG. 9A, the
以後、（図９（ａ））→（図９（ｂ））→（図９（ｃ））→（図９（ｄ））→（図９（ａ））→（図９（ｂ））とくりかえされる。いずれも、画素に電圧が印加されてから十分な期間が経過してから、Ａの領域のバックライト１６が点灯する。そのため良好な画像を表示できる。
Thereafter, (FIG. 9 (a)) → (FIG. 9 (b)) → (FIG. 9 (c)) → (FIG. 9 (d)) → (FIG. 9 (a)) → (FIG. 9 (b)). Repeated. In any case, after a sufficient period has elapsed since the voltage was applied to the pixel, the
なお、（図９）において点Ｓのすぐ下の部分のバックライト１６を点灯（Ａの部分）させるとしたが、これに限定するものではない。Ａの部分は液晶等が透過率目標状態あるいはその類似状態で点灯させることを意味するものである。したがって、画素に電圧を印加してから所定時間経過した後であればいずれの位置でもよい。また、Ａの部分は完全に連続している必要はなく、複数の部分に分割されていてもよい。
In FIG. 9, the
バックライト１６のＡの部分の点灯周期と、表示パネル２１の画面を書きかえる周期（書き換え周期）とは一致させる。通常液晶表示パネルの場合は周期は５０Ｈｚまたは６０Ｈｚである。しかし、５０Ｈｚ〜６０Ｈｚであれば、表示画面がフリッカ状態となることがある。このため、書き換え周期は７０Ｈｚ以上１８０Ｈｚ以下とすることが好ましい。中でも８０Ｈｚ以上１５０Ｈｚ以下とすることが好ましい。この周期を実現するため、液晶表示パネルに印加する映像データは一度、デジタル化してメモリに記憶させる。そして時間軸変換をおこない、目標の書き換え周期で画像を表示する。
The lighting cycle of the portion A of the
このようにフリッカが発生するのは、液晶表示パネルの液晶に正の電圧を印加した状態と負の電圧を印加した状態との異方向特性により、あるいはバックライトの点灯同期と液晶表示パネル２１の書き換え同期とのずれにより、書き換え周期の１／２の周波数があらわれるためと考えられる。つまり、書き換え周期が５０Ｈｚであれば２５Ｈｚ，６０Ｈｚであれば３０Ｈｚの成分があらわれる。この関係を測定したものを（図１１）に示す。（図１１）のグラフは横軸を周波数ｆとしている。この周波数は書き換え周期の１／２の周波数としている。縦軸は表示パネル２１を見たときのちらつき視感度係数Ａｎとしている。
Such flicker is caused by the different direction characteristics between the state in which the positive voltage is applied to the liquid crystal of the liquid crystal display panel and the state in which the negative voltage is applied, or the synchronization of the backlight and the liquid
つまり、（図１１）のグラフは点灯周期と書き換え周期とを一致させた上、これらの周期（周波数ｆの２倍）を変化させた時を示している。最もちらつきが大きく感じられる時を１．０となるように規格化している。 That is, the graph of FIG. 11 shows the time when the lighting cycle and the rewriting cycle are made to coincide with each other and these cycles (twice the frequency f) are changed. The time when flicker is felt most is standardized to be 1.0.
（図１１）のグラフより１０Ｈｚ（書き換え周期は２０Ｈｚ）のとき、最もちらつきが大きいと感じられる。しかし、ちらつきは３０Ｈｚ近傍で急激に少なくなる。４０Ｈｚではほぼちらつきを感じなくなる。この結果より、表示パネルの書き換え周期は７０Ｈｚ以上、好ましくは８０Ｈｚ以上とすることが好ましい。９０Ｈｚ以上とすれば完全である。上限の周波数は表示パネルの駆動回路の処理速度に左右される。６０Ｈｚの３倍の１８０Ｈｚ（３倍速）が技術上の限界であろう。ＮＴＳＣあるいはＶＧＡレベルではそれ以上の４倍速も実現できなくないが、高速部品が必要となるなど、コストが高くなる。好ましくは７５Ｈｚの２倍の１５０Ｈｚ以下とすべきであろう。さらに低コスト化を望むのであれば、６０Ｈｚの２倍の１２０Ｈｚ以下とすべきである。また、回路構成の容易性から通常の駆動周波数の２倍が好ましい。つまり、６０Ｈｚ×２＝１２０Ｈｚ、あるいは７５Ｈｚ×２＝１５０Ｈｚとなる場合が多いであろう。このことから、表示パネルの書き換え速度は通常時（従来時）の２倍の周波数とすべきである。 From the graph of FIG. 11, it is felt that the flicker is the largest when the frequency is 10 Hz (the rewrite cycle is 20 Hz). However, the flicker sharply decreases around 30 Hz. At 40 Hz, almost no flicker is felt. From this result, it is preferable that the rewrite cycle of the display panel is 70 Hz or more, preferably 80 Hz or more. If it is 90 Hz or more, it is complete. The upper limit frequency depends on the processing speed of the display panel drive circuit. The technical limit would be 180 Hz (3 times speed), which is three times 60 Hz. At the NTSC or VGA level, it is impossible to realize a quadruple speed higher than that, but the cost increases because high-speed parts are required. Preferably, it should be 150 Hz or less, which is twice as high as 75 Hz. If further cost reduction is desired, it should be 120 Hz or less, which is twice 60 Hz. Also, twice the normal drive frequency is preferable because of the ease of circuit configuration. That is, there are many cases where 60 Hz × 2 = 120 Hz or 75 Hz × 2 = 150 Hz. For this reason, the rewriting speed of the display panel should be twice as high as that of the normal time (conventional time).
（図１０）は、本発明の表示装置の駆動回路の説明図である。表示パネル２１にはソース信号線に映像信号を印加するソースドライバ１０２および、ゲート信号線に順次オン電圧を印加するゲートドライバ１０１が積載されている。このドライバ１０１，１０２はドライバコントローラ１０３により制御される。つまり、このドライバコントローラ１０３により表示パネル２１の書き換え周期が制御される。
FIG. 10 is an explanatory diagram of a drive circuit of a display device of the present invention. Mounted on the
一方、バックライト１６の端に取り付けられたＬＥＤアレイ１２はＬＥＤドライバ１０４に接続されている。ＬＥＤドライバ１０４はバックライトコントローラ１０５により制御される。したがって、バックライトコントローラ１０５によりバックライト１６の点灯周期が制御される。
On the other hand, the
バックライトコントローラ１０５とドライバコントローラ１０３は映像信号処理回路１０６により同期を取って制御される。そのため、書き換え周期と点灯周期とは同期化される。
The
以上のように同期化することにより、表示パネル２１の画像表示領域１０７には動画ボケのない良好な画像が表示される。しかし、画像は静止画の場合もある。たとえばパーソナルコンピュータの表示パネルは主として静止画を表示する。静止画の場合において前述の駆動方法を行うと、その害としてラインフリッカが表示される。静止画で発生するラインフリッカは画質を劣化させる。その結果、画面が見づらくなる。
By synchronizing as described above, a good image without moving image blur is displayed in the image display area 107 of the
静止画を表示する場合、たとえば、本発明の表示装置をパーソナルコンピュータのモニターとして使用する場合は、バックライトコントローラ１０５を制御して静止画表示モードにする。
When displaying a still image, for example, when the display device of the present invention is used as a monitor of a personal computer, the
この静止画表示モードとは、（図９）で説明したような書き換え周期と点灯周期とを同期をとらずに行う方法である。一般的にＬＥＤの点灯周期を書き換え周期よりも速くする。好ましくは書き換え周期の１．５倍以上１２倍以下にする。さらに好ましくは２倍以上６倍以下にする。この際、（図８）で説明した動画表示時の点灯部８２と非点灯部８１との割合は同一にする。変化させると、動画表示モードから静止画表示モードに切り換えた際、画面の輝度が変化してしまうためである。ただし、ＬＥＤの点灯周期を変化させると、ＬＥＤの点灯に要する時間などにより、画面の輝度が変化する場合があるので、ＬＥＤへの印加電流量を微調整させるユーザスイッチまたはユーザボリウムを設けておくことが好ましい。また、動画表示モードから静止画表示モードに切り換えた時の輝度変化をあらかじめ測定しておき、表示モードを切り換えた際に自動的にセットアップできるように構成しておいてもよい。これらは表示装置に内蔵するマイクロコンピュータのソフトウェアにより容易に実現できる。
The still image display mode is a method in which the rewrite cycle and the lighting cycle as described in FIG. 9 are performed without synchronization. Generally, the lighting cycle of the LED is made faster than the rewriting cycle. Preferably, the rewrite cycle is 1.5 times or more and 12 times or less. More preferably, it is 2 times or more and 6 times or less. At this time, the ratio of the
ただし、ＬＥＤの点灯周期と、表示パネル２１を書き換える周期とは同期をとてもよい。ただし、その際は表示パネル２１を書きかえる周期に対して、バックライト１６の点灯周期を２倍以上にする。しかし、６倍以上にするとＬＥＤの輝度低下が発生するので好ましくない。
However, the LED lighting cycle and the cycle for rewriting the
点灯周期を速くすれば、バックライトが点滅動作していることは観察者から認識されなくなる。かつ、表示画面の書き換え周期と同期を取っていないのでラインフリッカの発生はない。この状態で動画を表示すれば当然に動画ボケ等が発生する。しかし、静止画の表示であるから問題はない。また、同期をとってバックライト１６の点滅周期を高速にすればフリッカの発生は視覚されなくなる。
If the lighting cycle is shortened, the observer cannot recognize that the backlight is blinking. In addition, no line flicker occurs because the display screen is not synchronized with the rewrite cycle. If a moving image is displayed in this state, naturally moving image blur or the like occurs. However, there is no problem because it is a still image display. Further, if the blinking cycle of the
（図９）のような動画表示モードと、先に説明した静止画表示モードはユーザスイッチ１０８（図１０参照）により切り換えできるように構成しておくことが好ましい。また、フレーム間の画像データを演算することにより、動画表示状態か静止画表示状態か、もしくは動画表示状態モードにする方が適切か、静止画表示状態モードにする方が適切かを自動的に判定し、スイッチ１０８をマイクロコンピュータ（図示せず）等が切り換えるように構成しておいてもよい。動画表示か否かの検出はクリアビジョンテレビなどのＩＤ技術として確立している。
It is preferable that the moving image display mode as shown in FIG. 9 and the still image display mode described above can be switched by the user switch 108 (see FIG. 10). Also, by calculating the image data between frames, it is automatically determined whether the video display state or the still image display state, the video display state mode is appropriate, or the still image display state mode is appropriate. The
また、一定時間以上表示装置を使用しない場合は、画面輝度を低下させるように設定しておいてもよい。画面輝度を低下させるには、（図８）に示す点灯部８２の面積を少なくすればよい。これは発光素子１１の点灯個数を減少させることにより容易に実現できる。この制御もマイクロコンピュータのタイマー回路を利用することにより容易に実現できる。また表示パネルを接続したパーソナルコンピュータなどを一定期間使用しない時は、自動的にバックライト１６の電源をオフするか、もしくは滅光するように構成しておくとよい。
In addition, when the display device is not used for a certain period of time, the screen brightness may be set to be lowered. In order to reduce the screen brightness, the area of the
（図１）の実施例は導光板１４の両端に発光素子１１を取りつけたものであった。しかし、この構成に限定するものではなく、（図１２）に示すように導光板１４の片端に発光素子１１を配置してもよい。この際は（図１２）の１１ａと１１ｄとの関係のように、互いに導光板１４の反対面に発光素子１１を配置するとよい。照明装置１６の左右の輝度分布の偏りの発生を抑制するためである。
In the embodiment of FIG. 1, the
（図１２）の構成では、発光素子１１が取り付けられていない導光板１４の反対端にはλ／４板（λ／４フィルム）１２１が取りつけられている。また、λ／４板１２１の裏面には反射膜５１ｂが形成もしくは配置されている。このλ／４のλとは発光素子１１が発生する主波長（ｎｍ）もしくは強度中心波長（ｎｍ）である。たとえば、λ＝５５０ｎｍである。したがってλ／４とはλの１／４の位相差を有するフィルムを意味する。
In the configuration of FIG. 12, a λ / 4 plate (λ / 4 film) 121 is attached to the opposite end of the
λ／４板１２１に入射した光は反射膜５１ｂで反射され、再びλ／４板１２１から出射して導光板１４に入射する。この際入射光の位相は９０度（ＤＥＧ．）回転する。つまり、Ｐ偏光はＳ偏光に、Ｓ偏光はＰ偏光に変化する。また、表示パネルに用いる偏光板は反射タイプのものを用いることが好ましい。この偏光板は透過しない偏光成分を反射するからである。
The light that has entered the λ / 4
本発明の照明装置の前面に偏光方式の表示パネルを用いる場合は、Ｐ偏光もしくはＳ偏光の一方の偏光のみを使用する。（図１２）のように偏光を回転させるλ／４板１２１を配置することにより、表示パネル２１を透過する偏光成分の割合が多くなる。したがって、高輝度表示を実現できる。これは表示パネルの偏光板を通過しない偏光成分の一部が反射されて、導光板１４内に再びもどるためと考えられる。
When a polarization type display panel is used on the front surface of the lighting device of the present invention, only one of P-polarized light and S-polarized light is used. By arranging the λ / 4
もちろん、後に説明するが、（図４２）（図４５）に示すような偏光ビームスプリッタ（以後、ＰＢＳと呼ぶ）４３２を、発光素子１１の光出射面に配置してもよい。導光板１４にはＰ偏光もしくはＳ偏光の一方の偏光成分のみが入射し、さらにλ／４板１２１のＰ偏光とＳ偏光との変換機能により、光利用効率が向上し、画像表示が良好となる。
Of course, as will be described later, a polarizing beam splitter (hereinafter referred to as PBS) 432 as shown in FIGS. 42 and 45 may be disposed on the light emitting surface of the
また、（図６２）のように構成すれば光利用効率は大幅に向上する。ＰＢＳ４３２は導光板１４に光結合材１８５でオプティカルカップリングされている。ＰＢＳ４３２の一面には発光素子１１としての白色ＬＥＤが取り付けられている。また、ＰＢＳ４３２は、光出射面６２１以外には反射膜１５が形成もしくは配置されている。
Further, if configured as shown in FIG. 62, the light utilization efficiency is greatly improved. The
発光素子としての白色ＬＥＤ（light emitting diode）１１は日亜化学（株）がＧａＮ系青色ＬＥＤのチップ表面にＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系の蛍光体を塗布したものを販売している。その他、住友電気工学（株）が、ＺｎＳｅ材料を使って製造した青色ＬＥＤの素子内に黄色に発光する層を設けた白色ＬＥＤを開発している。なお、発光素子として白色ＬＥＤに限定するものではなく、たとえばフィールドシーケンシャルに画像を表示する場合は、Ｒ，Ｇ，Ｂ発光のＬＥＤを１つづつまたは複数用いればよい。また、Ｒ，Ｇ，ＢのＬＥＤを密集あるいは並列に配置し、この３つのＬＥＤを表示パネルの表示と同期させてフィールドシーケンシャルに点灯させる構成でもよい。この場合は、ＬＥＤの光出射側に光拡散板を配置することが好ましい。光拡散板を配置することにより色ムラの発生がなくなる。また、（図５９）に示すような回転フィルタを用いてもカラー表示を実現できる。回転フィルタの回転と同期させて、表示パネル２１の表示画像を書きかえればよい。
A white LED (light emitting diode) 11 as a light emitting element is sold by Nichia Corporation with a YAG (yttrium, aluminum, garnet) phosphor applied to the surface of a GaN blue LED chip. In addition, Sumitomo Electric Engineering Co., Ltd. has developed a white LED in which a yellow light emitting layer is provided in an element of a blue LED manufactured using a ZnSe material. Note that the light emitting element is not limited to a white LED. For example, when displaying an image in a field sequential manner, one or a plurality of R, G, B light emitting LEDs may be used. Alternatively, the R, G, and B LEDs may be arranged densely or in parallel, and the three LEDs may be turned on in a field sequential manner in synchronization with the display on the display panel. In this case, it is preferable to arrange a light diffusing plate on the light emitting side of the LED. By arranging the light diffusion plate, the occurrence of color unevenness is eliminated. Also, color display can be realized using a rotating filter as shown in FIG. The display image on the
光結合材１８５としては、サルチル酸メチル，エチレングリコール等の液体，アルコール，水，フェノール樹脂，アクリル樹脂，エポキシ樹脂，シリコン樹脂，低融点ガラス等の固体が例示される。光結合材１８５はＬＥＤ１１等が発生する光をよりよく導光板１４に導入するためのものである。光結合材１８５の屈折率は１．３８以上１．５５以下の透明材料であればほとんどのものを用いることができる。
Examples of the
白色ＬＥＤ１１には色むらが発生しやすい。その対策として光結合材１８５に光拡散剤を添加することは、色むら発生の抑制に効果がある。拡散剤によってＬＥＤから発生する光が散乱するからである。拡散剤の添加とはＴｉあるいは、酸化Ｔｉの微粉末を添加すること、あるいは、光結合材１８５の屈折率を異なる物質（あるいは液体）を混入させることにより白濁させることを言う。
The
（図６２）に示すように、発光素子１１から放射された光１８１ａはＰＢＳ４３２の光分離面４３４でＰ偏光またはＳ偏光が反射される（反射光１８１ｂ）。反射光１８１ｂは導光板１４に入射する。一方、光分離面４３４を通過した光１８１ｃはλ／４板１２１ａに入射した後反射膜５１ｃで反射されて、偏光変換が行われる。したがって、反射膜５１ｃで反射した光１８１ｄは光分離膜４３４で反射する。光分離膜４３４で反射した光は、λ／４板１２１ｂおよび反射膜５１ｄで再び偏光変換される。そのため、反射光１８１ｅは光分離膜４３４を通過して導光板に入射する。この反射光１８１ｅは光分離膜４３４を透過する。また、λ／４板１２１ｂのかわりに拡散シート２２を配置して、散乱させて、光分離膜４３４で反射した光１８１ｂと偏光成分が一致する光の成分を極力多くなるようにする。
As shown in FIG. 62, the light 181a emitted from the
また、（図６３）のように構成すれば、さらに光利用効率がよくなる。発光素子１１から放射された光１８１ａは、一方の偏光成分は光分離膜４３４で反射され（反射光１８１ｂ）、導光板１４に入射する。一方、光分離膜４３４を通過した光１８１ｃはミラー４３５で反射され、λ／２板４３６で偏光変換される（光１８１ｅ）。したがって、光１８１ｅと１８１ｂとは偏光方向がそろう。
Further, if configured as shown in FIG. 63, the light utilization efficiency is further improved. One polarization component of the light 181 a emitted from the
以上（図６２）（図６３）の構成と（図１２）の構成とを組み合わせることにより、さらに光利用効率が向上する。 Combining the configuration shown in FIG. 62 and FIG. 63 with the configuration shown in FIG. 12 further improves the light utilization efficiency.
なお、（図６３）等の構成を用いた場合、導光板１４内の偏光方向はそろっているため、（図１２）においてλ／４板１２１をとりのぞいて反射膜５１ｂのみとしてもよい。この方が光利用効率が向上する。
When the configuration shown in FIG. 63 or the like is used, the polarization directions in the
以上の実施例は導光板１４間を区切る反射板（又は、遮光板１５）を有する構成であったが、これに限定するものではなく（図１３）に示すように一枚の導光板１４を用いたものでもよい。
In the above embodiment, the
（図１３）において、導光板１４の両端にＬＥＤアレイ１２が配置または形成されている。ＬＥＤアレイ１２はＬＥＤ素子が連続して形成されている。このＬＥＤ素子はＬＥＤドライバにより点灯位置が走査される。この走査により点灯部Ａが矢印方向になめらかに移動する。この構成でも、（図９）の表示方法を実現できる。ただし、（図１３）では反射板１５がないため、どうしてもＬＥＤ素子１２近傍が明るく、中央部が暗くなる。この課題に対応するため、（図４）に示す光拡散ドット４１を形成または配置し、（図５）に示すように導光板１４の中央部と周辺部とでは反射膜５１もしくは光拡散部材の面積を異ならせる。
In FIG. 13,
なお、（図１３）において、ＬＥＤ１１を複数個の組にして点灯すれば、（図１）と同様のバックライト１６の駆動方法を実現できる。また、（図１３）で説明したように各ＬＥＤ１１を順次走査し、この走査周期を表示パネル２１の書き換え周期と同期をとり、（図９）に示す方式を採用すれば、導光板１４の点灯の区切りが視覚されず、良好な画像表示を実現できる。また、ＬＥＤアレイ１２は白色に限定するものではなく、Ｒ、Ｇ、ＢのＬＥＤが交互にアレイ状に形成されたものでもよい。また、複数の同一色のＬＥＤが組として交互に形成されたものでもよい。その他、白色のＬＥＤにＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタが付加されたものでもよい。なお、ＬＥＤ１１、ＬＥＤアレイ１２は、蛍光管１４１等に置きかえることができることは言うまでもない。
In FIG. 13, if the
以上の実施例では白色ＬＥＤ１１を用いて導光板１４を照明するとしたが、これに限定するものではなく、（図１４）に示すように棒状の蛍光管も採用することができる。その他東北電子（株）の微小蛍光ランプやオプトニクス（株）のルナシリーズの蛍光ランプや、双葉電子（株）の蛍光発光素子あるいは、松下電工（株）のネオン管等を発光素子１１として用いてもよい。その他、メタルハライドランプ，ハロゲンランプなどの放電ランプからの光を光ファイバーで導き、これを発光素子（部）としてもよく、太陽光などの外光を発光素子（部）としてもよい。
In the above embodiment, the
（図１４（ａ））は蛍光管１４１を２本用いた構成例である。蛍光管１４１ａと１４１ｂとは交互に点灯させる。（図１４（ｂ））は蛍光管１４１を４本用いた構成例である。発光素子１１としての蛍光ランプは１４１ａ→１４１ｂ→１４１ｃ→１４１ｄ→１４１ａ→と順次点灯させる。また１４１ａ，１４１ｂの組と、１４１ｃ，１４１ｄとの組で交互に点灯させる。その他の点灯方法として１４１ａと１４１ｃの組と、１４１ｂと１４１ｄとの組で交互に点灯させてもよい。以上の事項は（図１）（図６）（図１２）（図１３）の実施例等にも適用される。
(FIG. 14A) is a configuration example in which two
以上の実施例は導光板１４の端に発光素子１１を配置または形成した構成である。（図１５）の構成は導光板１４の裏面に発光素子１１を配置した構成である。なお、（図１５（ｂ））は（図１５（ａ））のａａ’線での断面図である。
In the above embodiment, the
以上のように（図１４（ａ））の構成でも（図８）の点灯方法は実現できる。ただし、（図１４（ａ））は２分割であり、（図１４（ｂ））は４分割である。分割数を増大させることにより、より走査状態に近い点灯方法を実現できる。なお、（図１４）で遮光板１５を配置しているが、なくともよい。
As described above, the lighting method shown in FIG. 8 can be realized with the configuration shown in FIG. However, (FIG. 14 (a)) is divided into two and (FIG. 14 (b)) is divided into four. By increasing the number of divisions, a lighting method closer to the scanning state can be realized. In addition, although the light-shielding
また、蛍光管１４１を用いて（図１）に示すような走査方式のバックライト１６を実現するためには、（図１４）のごとく構成すればよい。
Moreover, what is necessary is just to comprise as shown in (FIG. 14) in order to implement | achieve the
なお、蛍光管１４１は冷陰極方式よりも熱陰極方式を用いることが好ましい。これは、蛍光管の明るさを調整しやすいからである。蛍光管１４１の明るさを調整することにより、バックライト１６の輝度を自由にコントロールできるようになる。たとえば、外光の明るさを検出し、バックライト１６の輝度を変更する。また、導光板の一部を表示パネル２１の映像内容にあわせて明るさの強弱をつけることもできる。たとえば、（図１）において、導光板１４ｃ、１４ｄの位置に該当する表示パネル２１（図示せず）の画像が明るい場合、導光板１４ｃ、１４ｄを他の導光板よりも明るくする。このことはＬＥＤ１１においても同様に各ＬＥＤの発光を強弱することにより実現することができる。
In addition, it is preferable to use a hot cathode system for the
導光板１４の裏面にはＬＥＤ１１を挿入する穴が形成されている。ＬＥＤ１１は（図１６）に示すように、穴の一部に形成された突起１６１によりはさみこまれ、一度挿入されると抜けないように構成されている。また、ＬＥＤ１１の端子電極１５３と導光板１４の裏面に形成された電極パターン１５２とはホンダ線で接続されている。電極パターン１５２はＡｌあるいはＡｇで形成され、導光板１４の裏面の反射膜としても機能する。そのため、導光板１４の裏面の全面にかつ、極力すきまがないように形成されている。ＬＥＤ１１にはこの電極パターン１５２ａ（正極），１５２ｂ（負極）により電流が供給される。また電極パターン１５２を大きくすることにより低抵抗化も望める。電極パターン１５２の表面は酸化を防止するため、表面ＳｉＯ2などの絶縁膜を形成しておくことが望ましい。また、ラミネートしてもよい。また、有機樹脂を塗布してもよい。
A hole for inserting the
なお、電極パターン１５２は透明材料（ＩＴＯ等）で形成してもよい。この場合は（図１５（ｂ））に示すように導光板１４の裏面に反射シート１５を配置する。
The
発光素子１１は光拡散剤１５１（（図１３）参照）を介して導光板１４へ光を入力する。この光拡散剤１５１により発光素子１１の色ムラがなくなり、均一な照明を行うことができる。なお、（図６１）で説明した構成を適用できることは言うまでもない。
The
発光素子はラインごとにあるいは複数ラインごとに点灯させる。つまり（図１５）のＡの範囲の発光素子１１ａが点灯すると、次にＢの範囲の発光素子１１ｂが点灯する。以降、順次、発光素子を点灯させていく。このように駆動することにより（図９）の表示方法を実現できる。
The light-emitting elements are turned on line by line or by a plurality of lines. That is, when the
導光板１４の光出射面には拡散シート２２（拡散部材）が形成または配置される。特に発光素子１１の近傍は輝度が高くなるので、（図１７）に示すように光拡散部３１を形成する。（図３１）の場合も同様であるが、光拡散部３１は導光板１４上に直接あるいはシート２２上に形成する。シート２２自身に光拡散作用をもたせてもよい。また光拡散シート２２上にさらに光を拡散させるための光拡散部３１を形成してもよい。
A diffusion sheet 22 (diffusion member) is formed or disposed on the light exit surface of the
シート２２の光出射面にはプリズムシート２３あるいはプリズム板を一枚または複数枚を配置すればよい。なお、（図２）と同様に導光板１４に直接プリズムを形成してもよい。プリズムシート２３を用いることにより、導光板１４からの出射光の指向性が狭くなり、表示パネル２１の表示画像を高輝度化することができる。
One or a plurality of
照明装置１６からの光の指向性を狭くして表示パネルの表示を高輝度化させる方法として、（図１８）に示すように、マイクロレンズアレイ（マイクロレンズシート）１８３を用いる方法も例示される。
As a method for reducing the directivity of light from the illuminating
マイクロレンズアレイ１８３は周期的な屈折率分布を有するように、微小な凹凸（マイクロレンズ１８６）が形成されている。マイクロレンズ１８６は日本板ガラス（株）が製造しているイオン変換法によっても形成することができる。この場合はマイクロレンズアレイ１８３の表面は平面状となる。また、オムロン（株）あるいはリコー（株）のようにスタンパ技術を用いたものでもよい。その他、周期的な屈折率分布を有する構成として回折格子などがある。これらも、光の強弱を空間的に発生させることができるのでこれも用いることができる。また、マイクロレンズアレイ１８３は樹脂シートを圧延することにより、あるいは、プレス加工することにより形成あるいは作製してもよい。
The
なお、マイクロレンズアレイ１８３の表面には、反射膜あるいは遮光膜１８４が形成されている。この遮光膜１８４はマイクロレンズ１８６の実質上焦点近傍に形成されている。ただし、焦点近傍であり、焦点距離をｆとすると以下の（数７）の条件を満足させればよい。
A reflective film or a
（数７）
（２・ｆ）／３≦ｆ≦（４・ｆ）／３
さらに好ましくは、以下の（数８）の条件を満足させる。
(Equation 7)
(2 · f) / 3 ≦ f ≦ (4 · f) / 3
More preferably, the following condition (Equation 8) is satisfied.
（数８）
（３・ｆ）／４≦ｆ≦（５・ｆ）／４
（図１９（ａ））はマイクロレンズアレイ１８３を表面から見た構成図であり、（図１９（ｂ））は裏面からみた構成図である。なお、遮光膜１８４は照明装置１６の表面に形成してもよい。
(Equation 8)
(3 · f) / 4 ≦ f ≦ (5 · f) / 4
(FIG. 19A) is a configuration diagram of the
マイクロレンズ１８６と表示パネル２１間は適度な空気層を保持するため、ビーズ１８２（（図１８）参照）あるいはファイバー等のスペーサを散布しておく。
In order to maintain an appropriate air layer between the
以上のように構成することにより照明装置１６からの光１８１はマイクロレンズ１８６等の作用により狭指向性の光とすることができる。
With the configuration described above, the light 181 from the
なお、マイクロレンズアレイ１８３は（図２０）に示すようにシリニドルカルレンズ（かまぼこ型レンズ）としてもよい。この場合は、遮光膜１８４はストライプ状とする。
Note that the
また、（図２１）に示すようにマイクロレンズアレイ１８３の裏面に接着剤あるいは、粘着剤を塗布または形成しておいてもよい。このように構成することにより、照明装置１６の導光板等にはりつけ等が容易となる。
Further, as shown in FIG. 21, an adhesive or a pressure-sensitive adhesive may be applied or formed on the back surface of the
ただし、マイクロレンズ１８６の形成ピッチＰrと表示パネル２１の画素の形成ピッチＰdとが特定の関係となるとモアレの発生が激しくなる。そのため以下の関係を満足するように構成することが重要である。
However, if the formation pitch P r of the microlenses 186 and the formation pitch P d of the pixels of the
モアレについては表示パネルの画素ピッチをＰd 、マイクロレンズ１８６の形成のピッチをＰrとすると、発生するモアレのピッチＰは（数９）であらわせる。
About the moire pixel pitch P d of the display panel, the pitch of forming the
（数９）
１／Ｐ＝ｎ／Ｐd−１／Ｐr
最大モアレピッチが最小となるのは、（数１０）のときである。
(Equation 9)
1 / P = n / P d −1 / P r
The maximum moire pitch is minimized when (Equation 10).
（数１０）
Ｐr／Ｐd＝２／（２ｎ＋１）
ｎが大きいほどモアレの変調度が小さくなる。したがって、（数１０）を満たすようにＰr／Ｐdを決めるとよい。（数１０）で求められた（決定した）値の８０％以上１２０％の範囲であれば実用上十分である。まず、ｎを決定すればよい。
(Equation 10)
P r / P d = 2 / (2n + 1)
The greater the n, the smaller the degree of moire modulation. Therefore, P r / P d should be determined so as to satisfy (Equation 10). A range of 80% to 120% of the value obtained (determined) in (Equation 10) is practically sufficient. First, n may be determined.
なお、モアレの発生をさらに低減するにはマイクロレンズアレイ１８３と表示パネル２１間に散乱性能の低い拡散シート２２を配置するとよい。以上の事項は他の実施例についても同様である。
In order to further reduce the occurrence of moire, it is preferable to dispose a
（図２２）は本発明の表示装置の説明のための断面図である。バックライト１６として導光板１４はくさび形に加工され、発光素子１１あるいは蛍光ランプ１４１からの光を導光板１４の端まで良好に伝達する。１８３は（図１８）で説明したようなマイクロレンズアレイ１８３である。マイクロレンズアレイ１８３の光出射面にはモアレを低減するため、あるいはマイクロレンズ１８６による周期的な輝度分布の発生を低減するための光拡散シート２２が配置されている。表示パネル２１は種々のものを用いることができる。（図９）で説明したように動画表示を良好とする時は、ＯＣＢモードあるいは△ｎが大きい超高速ＴＮモード，反強誘電液晶モード，強誘電液晶モードを用いるとよい。また、表示パネルを反射型としても用いる場合には、高分子分散液晶モード，ＥＣＢモード，ＴＮ液晶モード，ＳＴＮ液晶モードを用いるとよい。
FIG. 22 is a cross-sectional view for explaining the display device of the present invention. The
以下、本発明の表示パネルおよび、本発明の照明装置と組み合わせた表示装置等について説明をする。（図２３）は本発明の表示パネルおよび表示装置の説明図である。 Hereinafter, the display panel of the present invention, the display device combined with the illumination device of the present invention, and the like will be described. FIG. 23 is an explanatory diagram of a display panel and a display device of the present invention.
対向基板２３５には対向電極２３４が形成されている。なお、対向電極２３４は日立製作所等が開発した、ＩＰＳ（In Plane Switching）モードの場合は必要がないので形成しなくてもよい。
A
一方、アレイ基板２３１にはスイッチング素子（図示せず）としての薄膜トランジスタ画素としての画素電極２３２，信号線２３３等が形成されている。
On the other hand, the
対向基板２３５とアレイ基板２３１間に液晶層を挟持させる。液晶層２３６として、ＴＮ液晶，ＳＴＮ液晶，強誘電液晶，反強誘電液晶，ゲストホスト液晶，ＯＣＢ液晶，スメクティック液晶，コレステリック液晶，高分子分散液晶（以後、ＰＤ液晶と呼ぶ）が用いられる。特に動画表示を重要としない場合は、光利用効率の観点からＰＤ液晶を用いることが好ましい。
A liquid crystal layer is sandwiched between the
ＰＤ液晶材料としてはネマティック液晶、スメクティック液晶、コレステリック液晶が好ましく、単一もしくは２種類以上の液晶性化合物や液晶性化合物以外の物質も含んだ混合物であってもよい。 The PD liquid crystal material is preferably a nematic liquid crystal, a smectic liquid crystal, or a cholesteric liquid crystal, and may be a single or a mixture of two or more kinds of liquid crystalline compounds or substances other than liquid crystalline compounds.
なお、先に述べた液晶材料のうち、異常光屈折率ｎeと常光屈折率ｎoの差の比較的大きいシアノビフェニル系のネマティック液晶、または、経時変化に安定なトラン系、クロル系のネマティック液晶が好ましく、中でもトラン系のネマティック液晶が散乱特性も良好でかつ、経時変化も生じ難く最も好ましい。 Among the liquid crystal materials mentioned above, a relatively large cyanobiphenyl nematic liquid crystal of the difference in the extraordinary refractive index n e and ordinary index n o or stable tolane to aging, nematic chloro system Liquid crystals are preferred, and among them, tolan-based nematic liquid crystals are most preferred because they have good scattering characteristics and hardly change with time.
樹脂材料としては透明なポリマーが好ましく、ポリマーとしては、製造工程の容易さ、液晶相との分離等の点より光硬化タイプの樹脂を用いる。具体的な例として紫外線硬化性アクリル系樹脂が例示され、特に紫外線照射によって重合硬化するアクリルモノマー、アクリルオリゴマーを含有するものが好ましい。中でもフッ素基を有する光硬化性アクリル樹脂は散乱特性が良好なＰＤ液晶層２３６を作製でき、経時変化も生じ難く好ましい。
As the resin material, a transparent polymer is preferable, and as the polymer, a photo-curing type resin is used from the viewpoint of easy manufacturing process and separation from the liquid crystal phase. Specific examples include ultraviolet curable acrylic resins, and those containing acrylic monomers and acrylic oligomers that are polymerized and cured by ultraviolet irradiation are particularly preferred. Among them, a photocurable acrylic resin having a fluorine group is preferable because it can produce a PD
また、前記液晶材料は、常光屈折率ｎ0が１．４９から１．５４のものを用いることがこのましく、中でも、常光屈折率ｎ0が１．５０から１．５３のものを用いることがこのましい。また、屈折率差△ｎが０．２０以上０．３０以下のものを用いることが好ましい。ｎ0，△ｎが大きくなると耐熱、耐光性が悪くなる。ｎ0，△ｎが小さければ耐熱、耐光性はよくなるが、散乱特性が低くなり、表示コントラストが十分でなくなる。 The liquid crystal material is preferably one having an ordinary light refractive index n 0 of 1.49 to 1.54, and in particular, one having an ordinary light refractive index n 0 of 1.50 to 1.53 is used. Is this. Further, it is preferable to use one having a refractive index difference Δn of 0.20 or more and 0.30 or less. As n 0 and Δn increase, heat resistance and light resistance deteriorate. If n 0 and Δn are small, heat resistance and light resistance are improved, but scattering characteristics are lowered and display contrast is not sufficient.
以上のことおよび検討の結果から、ＰＤ液晶の液晶材料の構成材料として、常光屈折率ｎ0が１．５０から１．５３、かつ、△ｎが０．２０以上０．３０以下のトラン系のネマティック液晶を用い、樹脂材料としてフッ素基を有する光硬化性アクリル樹脂を採用することが好ましい。 From the above and the results of the examination, as a constituent material of the liquid crystal material of the PD liquid crystal, a tolan-based compound having an ordinary light refractive index n 0 of 1.50 to 1.53 and Δn of 0.20 to 0.30. It is preferable to use a nematic liquid crystal and employ a photocurable acrylic resin having a fluorine group as a resin material.
このような高分子形成モノマーとしては、２−エチルヘキシルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、ネオペンチルグリコールドアクリレート、ヘキサンジオールジアクリート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールアクリレート等々が挙げられる。 Examples of such a polymer-forming monomer include 2-ethylhexyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, neopentyl glycolide acrylate, hexanediol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, tripropylene glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate, and trimethylolpropane. And triacrylate, pentaerythritol acrylate, and the like.
オリゴマーもしくはプレポリマーとしては、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、ポリウレタンアクリレート等が挙げられる。 Examples of the oligomer or prepolymer include polyester acrylate, epoxy acrylate, polyurethane acrylate, and the like.
また、重合を速やかに行う為に重合開始剤を用いても良く、この例として、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン（メルク社製「ダロキュア１１７３」）、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン（メルク社製「ダロキュア１１１６」）、１−ビドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（チバガイキー社製「イルガキュア１８４」）、ベンジルメチルケタール（チバガイギー社製「イルガキュア６５１」）等が掲げられる。その他に任意成分として連鎖移動剤、光増感剤、染料、架橋剤等を適宜併用することができる。
Further, a polymerization initiator may be used in order to perform the polymerization quickly. Examples of this include 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one ("Darocur 1173" manufactured by Merck & Co.), 1- (4-Isopropylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one ("Darocur 1116" manufactured by Merck & Co., Inc.), 1-bidoxycyclohexyl phenyl ketone ("
なお、樹脂材料が硬化した時の屈折率ｎpと、液晶材料の常光屈折率ｎoとは実質上一致するようにする。液晶層２３６に電界が印加された時に液晶分子（図示せず）が一方向に配向し、液晶層２３６の屈折率がｎoとなる。したがって、液晶層２３６の屈折率ｎoと樹脂の屈折率ｎpと一致し、液晶層２３６は光透過状態となる。屈折率ｎpとｎoとの差異が大きいと液晶層２３６に電圧を印加しても完全に液晶層２３６が透明状態とならず、表示輝度は低下する。屈折率ｎpとｎoとの屈折率差は０．１以内が好ましく、さらには０．０５以内が好ましい。
Incidentally, the refractive index n p of when the resin material is cured, so as to substantially coincide with the ordinary refractive index n o of the liquid crystal material. Liquid crystal molecules (not shown) is oriented in one direction when an electric field is applied to the
ＰＤ液晶層２３６中の液晶材料の割合はここでは規定していないが、一般には４０重量％〜９５重量％程度がよく、好ましくは６０重量％〜９０重量％程度がよい。４０重量％以下であると液晶滴の量が少なく、散乱の効果が乏しい。また９５重量％以上となると高分子と液晶が上下２層に相分離する傾向が強まり液晶と高分子とが接する界面の割合は小さくなり散乱特性は低下する。
Although the ratio of the liquid crystal material in the PD
ＰＤ液晶の水滴状液晶（図示せず）の平均粒子径または、ポリマーネットワーク（図示せず）の平均孔径は、０．５μｍ以上３．０μｍ以下にすることが好ましい。中でも、０．８μｍ以上１．６μｍ以下が好ましい。ＰＤ液晶表示パネル２１が変調する光が短波長（たとえば、Ｂ光）の場合は小さく、長波長（たとえば、Ｒ光）の場合は大きくする。水滴状液晶の平均粒子径もしくはポリマー・ネットワークの平均孔径が大きいと、透過状態にする電圧は低くなるが散乱特性は低下する。小さいと、散乱特性は向上するが、透過状態にする電圧は高くなる。
The average particle diameter of the water droplet liquid crystal (not shown) of the PD liquid crystal or the average pore diameter of the polymer network (not shown) is preferably 0.5 μm or more and 3.0 μm or less. Among these, 0.8 μm or more and 1.6 μm or less is preferable. The light modulated by the PD liquid
本発明の実施の形態における高分子分散液晶（ＰＤ液晶）とは、液晶が水滴状に樹脂、ゴム、金属粒子もしくはセラミック（チタン酸バリウム等）中に分散されたもの、樹脂等がスポンジ状（ポリマーネットワーク）となり、そのスポンジ状間に液晶が充填されたもの等が該当する。他に特開平６−２０８１２６号公報、特開平６−２０２０８５号公報、特開平６−３４７８１８号公報、特開平６−２５０６００、特開平５−２８４５４２、特開平８−１７９３２０に開示されているような樹脂が層状等となっているのも包含する。また、特願平４−５４３９０号公報のように液晶部とポリマー部とが周期的に形成され。かつ完全に分離させた光変調層を有するもの、特公平３−５２８４３号公報のように液晶成分がカプセル状の収容媒体に封入されているもの（ＮＣＡＰ）も含む。さらには、液晶または樹脂等中に二色性、多色性色素が含有されたものも含む。また、類似の構成として、樹脂壁に沿って液晶分子が配向する構造、特開平６−３４７７６５号公報もある。これらもＰＤ液晶と呼ぶ。また、液晶分子を配向させ、液晶中に樹脂粒子等を含有させたものもＰＤ液晶である。また、樹脂層と液晶層を交互に形成し、誘電体ミラー効果を有するものもＰＤ液晶である。さらに、液晶層は一層ではなく２層以上に多層に構成されたものも含む。 The polymer-dispersed liquid crystal (PD liquid crystal) in the embodiment of the present invention refers to a liquid crystal dispersed in a resin, rubber, metal particles or ceramic (barium titanate, etc.) in the form of water droplets, a resin or the like in a sponge form ( A polymer network) in which liquid crystals are filled between the sponges. As disclosed in JP-A-6-208126, JP-A-6-202085, JP-A-6-347818, JP-A-6-250600, JP-A-5-284542, and JP-A-8-179320. It includes that the resin is layered or the like. Further, as in Japanese Patent Application No. 4-54390, a liquid crystal portion and a polymer portion are periodically formed. In addition, those having a completely separated light modulation layer and those in which a liquid crystal component is encapsulated in a capsule-shaped storage medium (NCAP) as in JP-B-3-52843 are also included. Furthermore, the thing containing the dichroic and polychromatic pigment | dye in the liquid crystal or resin etc. is also included. As a similar configuration, there is also a structure in which liquid crystal molecules are aligned along a resin wall, Japanese Patent Laid-Open No. 6-347765. These are also called PD liquid crystals. A liquid crystal in which liquid crystal molecules are aligned and resin particles are contained in the liquid crystal is also a PD liquid crystal. A PD liquid crystal also has a dielectric mirror effect in which resin layers and liquid crystal layers are alternately formed. Furthermore, the liquid crystal layer includes not only a single layer but also a liquid crystal layer composed of two or more layers.
つまり、ＰＤ液晶とは光変調層が液晶成分と他の材料成分とで構成されたもの全般をいう。光変調方式は主として散乱−透過で光学像を形成するが、他に偏光状態、旋光状態もしくは複屈折状態を変化させるものであってもよい。 That is, PD liquid crystal refers to all liquid crystal layers in which a light modulation layer is composed of a liquid crystal component and other material components. In the light modulation method, an optical image is formed mainly by scattering-transmission, but the polarization state, the optical rotation state, or the birefringence state may be changed.
ＰＤ液晶において、各画素には液晶滴の平均粒子径あるいはポリマーネットワークの平均孔径が異なる部分（領域）を形成することが望ましい。異なる領域は２種類以上にする。平均粒子径などを変化させることによりＴ−Ｖ（散乱状態−印加電圧）特性が異なる。つまり、画素電極に電圧を印加すると、第１の平均粒子径の領域がまず、透過状態となり、次に第２の平均粒子径の領域が透過状態となる。したがって、視野角が広がる。 In the PD liquid crystal, it is desirable to form portions (regions) having different average particle diameters of liquid crystal droplets or average pore diameters of polymer networks in each pixel. There are two or more different areas. The TV (scattering state-applied voltage) characteristics differ by changing the average particle diameter and the like. That is, when a voltage is applied to the pixel electrode, the first average particle size region is first in the transmission state, and then the second average particle size region is in the transmission state. Accordingly, the viewing angle is widened.
画素電極上の平均粒子径などを異ならせるのには、周期的に紫外線の透過率が異なるパターンが形成されたマスクを介して、混合溶液に紫外線を照射することにより行う。 The average particle diameter or the like on the pixel electrode is varied by irradiating the mixed solution with ultraviolet rays through a mask in which patterns having different ultraviolet transmittances are periodically formed.
マスクを用いてパネルに紫外線を照射することにより、画素の部分ごとにあるいはパネルの部分ごとに紫外線の照射強度を異ならせることができる。時間あたりの紫外線照射量が少ないと水滴状液晶の平均粒子径は大きくなり、多いと小さくなる。水滴状液晶の径と光の波長には相関があり、径が小さすぎても大きすぎても散乱特性は低下する。可視光では平均粒子径０．５μｍ以上２．０μｍ以下の範囲がよい。さらに好ましくは０．７μｍ以上１．５μｍ以下の範囲が適切である。 By irradiating the panel with ultraviolet rays using a mask, the irradiation intensity of the ultraviolet rays can be varied for each pixel portion or each panel portion. When the amount of ultraviolet irradiation per hour is small, the average particle size of the water droplet-like liquid crystal is large, and when it is large, the average particle size is small. There is a correlation between the diameter of the water droplet-like liquid crystal and the wavelength of light, and the scattering characteristics are deteriorated if the diameter is too small or too large. For visible light, the average particle size is preferably in the range of 0.5 μm to 2.0 μm. More preferably, the range of 0.7 μm or more and 1.5 μm or less is appropriate.
画素の部分ごとあるいはパネルの部分ごとの平均粒子径はそれぞれ０．１〜０．３μｍ異なるように形成している。なお、照射する紫外線強度は紫外線の波長、液晶溶液の材質、組成あるいはパネル構造により大きく異なるので、実験的に求める。 The average particle diameter of each pixel portion or each panel portion is different from each other by 0.1 to 0.3 μm. It should be noted that the intensity of the irradiated ultraviolet rays varies greatly depending on the wavelength of the ultraviolet rays, the material and composition of the liquid crystal solution, and the panel structure, and thus is determined experimentally.
ＰＤ液晶層の形成方法としては、２枚の基板の周囲を封止樹脂で封止した後、注入穴から混合溶液を加圧注入もしくは真空注入し、紫外線の照射または加熱により樹脂を硬化させ、液晶成分と樹脂成分を相分離する方法がある。その他、基板の上に混合溶液を滴下した後、他の一方の基板で挟持させた後、圧延し、前記混合溶液を均一は膜厚にした後、紫外線の照射または加熱により樹脂を硬化させ、液晶成分と樹脂成分を相分離する方法がある。 As a method for forming the PD liquid crystal layer, the periphery of the two substrates is sealed with a sealing resin, and then the mixed solution is pressure-injected or vacuum-injected from the injection hole, and the resin is cured by ultraviolet irradiation or heating, There is a method of phase-separating a liquid crystal component and a resin component. In addition, after dropping the mixed solution on the substrate, sandwiched between the other one of the substrates, rolled, after the uniform thickness of the mixed solution, the resin is cured by ultraviolet irradiation or heating, There is a method of phase-separating a liquid crystal component and a resin component.
また、基板の上に混合溶液をロールクオータもしくはスピンナーで塗布した後、他の一方の基板で挟持させ、紫外線の照射または加熱により樹脂を硬化させ、液晶成分と樹脂成分を相分離する方法がある。また、基板の上に混合溶液をロールクオータもしくはスピンナーで塗布した後、一度、液晶成分を洗浄し、新たな液晶成分をポリマーネットワークに注入する方法もある。また、基板に混合溶液を塗布し、紫外線などにより相分離させた後、他の基板と液晶層を接着剤ではりつける方法もある。 In addition, there is a method in which a mixed solution is applied on a substrate with a roll quarter or spinner, and then sandwiched between the other substrate, and the resin is cured by ultraviolet irradiation or heating to separate the liquid crystal component and the resin component. . There is also a method in which a mixed solution is applied onto a substrate with a roll quarter or spinner, and then the liquid crystal component is washed once and a new liquid crystal component is injected into the polymer network. There is also a method in which a mixed solution is applied to a substrate, phase-separated by ultraviolet rays or the like, and then another substrate and a liquid crystal layer are bonded with an adhesive.
その他、本発明の液晶表示パネルの光変調層は１種類の光変調層に限定されるものではなく、ＰＤ液晶層とＴＮ液晶層あるいは強誘電液晶層などの複数の層で光変調層が構成されるものでもよい。また、第１の液晶層と第２の液晶層間にガラス基板あるいはフィルムが配置されたものでも良い。光変調層は３層以上で構成されるものでもよい。 In addition, the light modulation layer of the liquid crystal display panel of the present invention is not limited to one type of light modulation layer, and the light modulation layer is composed of a plurality of layers such as a PD liquid crystal layer and a TN liquid crystal layer or a ferroelectric liquid crystal layer. It may be done. Further, a glass substrate or a film may be disposed between the first liquid crystal layer and the second liquid crystal layer. The light modulation layer may be composed of three or more layers.
なお、本明細書では液晶層２３６はＰＤ液晶としたが、表示パネルの構成、機能および使用目的によってはかならずしもこれに限定するものではなく、ＴＮ液晶層あるいはゲストホスト液晶層、ホメオトロピック液晶層、強誘電液晶層、反強誘電液晶層、コレステリック液晶層であってもよい。
Note that although the
液晶層２３６の膜厚は３μｍ以上１２μｍ以下の範囲が好ましく、さらには５μｍ以上１０μｍ以下の範囲が好ましい。膜厚が薄いと散乱特性が悪くコントラストがとれず、逆に厚いと高電圧駆動を行わなければならなくなり、ＴＦＴをオンオフさせる信号を発生するＸドライバ回路（図示せず）、ソース信号線に映像信号を印加するＹドライバ回路（図示せず）の設計などが困難となる。
The film thickness of the
液晶層２３６の膜厚制御としては、黒色のガラスビーズまたは黒色のガラスファイバー、もしくは、黒色の樹脂ビーズまたは黒色の樹脂ファイバーを用いる。特に、黒色のガラスビーズまたは黒色のガラスファイバーは、非常に光吸収性が高く、かつ、硬質のため液晶層２３６に散布する個数が少なくてすむので好ましい。
For controlling the film thickness of the
画素電極２３２と液晶層２３６間および液晶層２３６と対向電極２３４間には絶縁膜２５６を形成することは有効である（（図２５）参照）。絶縁膜２５６としてはＴＮ液晶表示パネル等に用いられるポリイミド等の配向膜、ポリビニールアルコール（ＰＶＡ）等の有機物、ＳｉＯ2、ＳｉＮｘ、Ｔａ2Ｏ3等の無機物が例示される。好ましくは、密着性等の観点からポリイミド等の有機物がよい。絶縁膜を電極上に形成することにより電荷の保持率を向上できる。そのため、高輝度表示および高コントラスト表示を実現できる。
It is effective to form an insulating film 256 between the
絶縁膜２５６は液晶層２３６と電極２３２とが剥離するのを防止する効果もある。前記絶縁膜２５６が接着層および緩衝層としての役割をはたす。
The insulating film 256 also has an effect of preventing the
また、絶縁膜を形成すれば、液晶層２３６のポリマーネットワークの孔径（穴径）あるいは水滴状液晶の粒子径がほぼ均一になるという効果もある。これは対向電極２３４、画素電極２３２上に有機残留物が残っていても絶縁膜２５６で被覆するためと考えられる。被覆の効果はポリイミドよりもＰＶＡの方が良好である。
In addition, if the insulating film is formed, there is an effect that the pore diameter (hole diameter) of the polymer network of the
これはポリイミドよりもＰＶＡの方がぬれ性が高いためと考えられる。しかし、パネルに各種の絶縁膜を作製して実施した信頼性（耐光性、耐熱性など）試験の結果では、ＴＮ液晶の配向膜等に用いるポリイミドを形成した表示パネルは経時変化がほとんど発生せず良好である。ＰＶＡの方は保持率等が低下する傾向にある。 This is presumably because PVA has higher wettability than polyimide. However, according to the results of reliability tests (light resistance, heat resistance, etc.) conducted by producing various insulating films on the panel, the display panel formed with polyimide used for the alignment film of TN liquid crystal hardly changes with time. Good. In the case of PVA, the retention rate and the like tend to decrease.
なお、有機物で絶縁膜を形成する際、その膜厚は０．０２μｍ以上０．１μｍの範囲が好ましく、さらには０．０３μｍ以上０．０８μｍ以下が好ましい。 Note that when the insulating film is formed using an organic material, the film thickness is preferably in the range of 0.02 μm to 0.1 μm, and more preferably 0.03 μm to 0.08 μm.
基板２３５，２３１としてはソーダガラス，石英ガラス基板を用いる。他に金属基板，セラミック基板，シリコン単結晶，シリコン多結晶基板も用いることができる。またポリエステルフィルム，ＰＶＡフィルム等の樹脂フィルムをも用いることができる。つまり、本発明で基板は、板状のものだけではなくシートなどのフィルム状のものでもよい。
As the
カラーフィルタ２３７はゼラチン，アクリル等の樹脂を染色したもの（樹脂カラーフィルタ）が例示される。その他低屈折率の誘電体薄膜と高屈折率の誘電体薄膜とを交互に積層して光学的効果をもたせた誘電体カラーフィルタで形成してもよい（誘電体カラーフィルタと呼ぶ）。特に現在の樹脂カラーフィルタは赤色の純度が悪いため赤色のカラーフィルタを誘電体ミラーで形成することが好ましい。つまり、１または２色を誘電体多層膜からなるカラーフィルタで形成し、他の色を樹脂カラーフィルタで形成すればよい。
The
表示パネル２１が空気と接する面には反射防止膜２３９（ＡＩＲコート）が施される。ＡＩＲコートは３層の構成あるいは２層構成がある。なお、３層の場合は広い可視光の波長帯域での反射を防止するために用いられ、これをマルチコートと呼ぶ。２層の場合は特定の可視光の波長帯域での反射を防止するために用いられ、これをＶコートと呼ぶ。マルチコートとＶコートは液晶表示パネルの用途に応じて使い分ける。
An antireflection film 239 (AIR coat) is applied to the surface of the
マルチコートの場合は酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）を光学的膜厚がｎｄ＝λ／４、ジルコニウム（ＺｒＯ2）をｎｄ1＝λ／２、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）をｎｄ1＝λ／４積層して形成する。通常、λとして５２０ｎｍもしくはその近傍の値として薄膜は形成される。Ｖコートの場合は一酸化シリコン（ＳｉＯ）を光学的膜厚ｎｄ1＝λ／４とフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）をｎｄ1＝λ／４、もしくは酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）とフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）をｎｄ1＝λ／４積層して形成する。ＳｉＯは青色側に吸収帯域があるため青色光を変調する場合はＹ2Ｏ3を用いた方がよい。また、物質の安定性からもＹ2Ｏ3の方が安定しているため好ましい。 In the case of multi-coat, the optical film thickness of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is nd = λ / 4, zirconium (ZrO 2 ) is nd 1 = λ / 2, and magnesium fluoride (MgF 2 ) is nd 1 = λ / 4. Usually, a thin film is formed with λ as 520 nm or a value in the vicinity thereof. In the case of V coat, silicon monoxide (SiO) has an optical film thickness nd 1 = λ / 4 and magnesium fluoride (MgF 2 ) nd 1 = λ / 4, or yttrium oxide (Y 2 O 3 ) and fluoride. Magnesium (MgF 2 ) is formed by stacking nd 1 = λ / 4. Since SiO has an absorption band on the blue side, it is better to use Y 2 O 3 when modulating blue light. Further, Y 2 O 3 is more preferable because of its stability.
画素電極２３２をＩＴＯ等の透明電極で形成する。なお、画素電極２３２を反射型とするためには金属薄膜からなる反射電極を表面にアルミニウム（Ａｌ）であるいは銀（Ａｇ）で形成する。また、プロセス上の課題からＴｉ等を中介させてＡｇなどの反射膜を形成する。なお、反射型の場合は画素電極２３２は、誘電体多層膜からなる反射膜としてもよい。この場合は電極ではないので、電極とするため誘電体多層膜の表面にＩＴＯなる電極もしくは、誘電体多層膜の下層に金属あるいはＩＴＯからなる電極を形成する。
The
本発明の表示パネルの画素電極２３２には微小な凹凸を形成してもよい。凹凸を形成することにより視野角が広くなる。特に反射型の場合には効果がある。ＴＮ液晶表示パネルの場合は微小凹凸の高さは０．３μｍ以上１．５μｍ以下にする。この範囲外だと偏光特性が悪くなる。また微小凹凸は形状をなめらかに形成する。たとえば円弧状、あるいはサインカーブ状である。
Minute unevenness may be formed on the
形成の方法としては、画素となる領域に金属薄膜または絶縁膜により微小な凸部を形成する。または、前記膜をエッチングすることにより微小な凹部を形成する。この凹または凸部に画素電極２３２となるＩＴＯもしくは金属薄膜を蒸着により形成する。もしくは前記凹または凸部上に絶縁膜などを一層または複数層形成し、その上に画素電極２３２などを形成する。以上のように凹または凸部に金属薄膜を形成することにより、凹または凸部の段差が適度な勾配となり、なめらかに変化する凹凸部を形成できる。
As a formation method, minute convex portions are formed by a metal thin film or an insulating film in a region to be a pixel. Alternatively, minute recesses are formed by etching the film. An ITO or metal thin film that becomes the
また、画素電極２３２が透過型の場合であっても、ＩＴＯ膜を重ねて形成し、段差を形成することは効果がある。この段差で入射光が回折し、表示コントラストまたは視野角が向上するからである。
Further, even when the
スイッチング素子は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の他、薄膜ダイオード（ＴＦＤ）、リングダイオード、ＭＩＭ等の２端子素子、あるいはバリキャップ、サイリスタ、ＭＯＳトランジスタ、ＦＥＴ等であってもよい。なお、これらはすべてスイッチング素子または薄膜トランジスタと呼ぶ。さらに、スイッチング素子とはソニー、シャープ等が試作したプラズマにより液晶層に印加する電圧を制御するプラズマアドレッシング液晶（ＰＡＬＣ）のようなものおよび光書き込み方式、熱書き込み方式も含まれる。つまり、スイッチング素子を具備するとはスイッチング可能な構造を示す。 The switching element may be a thin film diode (TFD), a two-terminal element such as a thin film diode (TFD), a ring diode, or an MIM, or a varicap, a thyristor, a MOS transistor, an FET, or the like. These are all called switching elements or thin film transistors. Further, the switching element includes a plasma addressing liquid crystal (PALC) that controls a voltage applied to the liquid crystal layer by plasma prototyped by Sony, Sharp, etc., an optical writing method, and a thermal writing method. That is, having a switching element indicates a switchable structure.
また、主として本発明の表示パネル２１はドライバ回路と画素のスイッチング素子を同時に形成したものであるので、低温ポリシリコン技術で形成したもの他、高温ポリシリコン技術あるいはシリコンウエハなどの単結晶を用いて形成したものも本発明の技術的範囲にはいる。もちろん、アモルファスシリコン表示パネルも技術的範疇である。
Since the
ソース信号線２３３およびゲート信号線は、液晶層２３６の比誘電率よりも低い誘電体膜２３８（以後、低誘電体膜と呼ぶ）で被覆されている。この低誘電体膜２３８により画素電極２３２とソース信号線２３３等が電磁的結合をひきおこすことを防止または制御している。低誘電体膜２３８としては、窒化シリコン（ＳｉＮX）、酸化シリコン（ＳｉＯ2）、ポリイミド、ポリビニィールアルコール（ＰＶＡ）、ゼラチン、アクリルが例示される。
The
低誘電体膜２３８にはカーボン等の光吸収材を添加し、樹脂ブラックマトリックスとすることが好ましい。
It is preferable to add a light absorbing material such as carbon to the
（図２３）は表示パネル２１の画素が透過型の場合を示している。マイクロレンズ１８６の形成ピッチと画素２３２の形成ピッチは１対１対応でも、異なる場合でもどちらでもよいが、モアレの発生を考慮して決定する。また、画素サイズが大きい場合は、マイクロレンズ１８６の形成ピッチと１対１対応させることは容易であるが、画素サイズが１００μｍ以下と小さい場合は困難である。
FIG. 23 shows a case where the pixels of the
（図２３）の実施例では遮光膜１８４は導光板１４側に形成している。また、導光板１４の裏面には反射膜１５を形成している。
In the embodiment of FIG. 23, the
遮光膜１８４の開口部１８７には、カラーフィルタ２３７が形成されている。説明を容易にするためカラーフィルタ２３７Ｒを赤色とし、カラーフィルタ２３７Ｇを緑色とし、カラーフィルタ２３７Ｂを青色とする。なお、カラーフィルタ２３７は誘電体多層膜で形成（構成）してもよい。
A
このように開口部１８７にカラーフィルタ２３７を配置または形成すると、たとえば、カラーフィルタ２３７Ｒを通過する光は赤色光となり、マイクロレンズ１８６で集光され、また、平行光の光となって画素電極２３２ａを照明する。一方、カラーフィルタ２３７Ｇを通過した光は緑光であり、マイクロレンズ１８６で集光されて画素電極２３２ｂを照明し、カラーフィルタ２３７Ｂを通過した光は青色光であり、画素電極２３２ｃを照明する。
When the
以上のように構成すれば、表示パネル２１にカラーフィルタを形成せずとも、カラー表示を実現することができる。したがって、製造歩留まりが向上し、表示パネルの低コスト化を実現できる。
With the above configuration, color display can be realized without forming a color filter on the
（図２３）の実施例ではカラーフィルタ２３７は開口部１８７もしくは、その近傍に形成するとしたが、これに限定するものではなく、マイクロレンズ１８６自身をカラーフィルタ２３７Ｒ，２３７Ｇ，２３７Ｂで形成してもよい。たとえば、マイクロレンズ１８６ａを赤色に着色もしくは、赤色光のみを透過させるようにし、マイクロレンズ１８６ｂを緑色に着色もしくは緑色光のみを透過させるようにする。また、マイクロレンズ１８６ｃを青色に着色もくしは青色光のみを透過させるようにする。このように構成することにより、先の説明と同様に表示パネル２１内あるいは、外面にカラーフィルタを形成せずともフルカラー表示を実現することができる。
In the embodiment shown in FIG. 23, the
なお、（図２３）の実施例ではカラーフィルタ２３７は、赤，緑，青の色光の三原色としたが、これに限定するものではなく、シアン，イエロー，マゼンダなどの三原色でもよい。また、３つの色に限定するものではなく、赤と青の２色でもよく、さらには、バックライト１６からの光の色温度を補正する単色もしくは一定の分光分布を有する色補正フィルタでもよい。
In the embodiment of FIG. 23, the
また開口部１８７あるいはその近傍もしくは、バックライト１６の光出射面に回折効果あるいは回折作用により、色分離を行う回折格子等を配置もしくは形成してもよい。これらも、入射光を色分離するものであるから、カラーフィルタの機能を有すると考えることができる。
Further, a diffraction grating or the like for performing color separation may be arranged or formed on the
なお、本発明の実施例においてマイクロレンズ１８６はマイクロレンズアレイ１８３の片面にのみ形成したかのように図示等しているが、これに限定するものではなく、アレイ１８３の両面に形成してもよい。また、マイクロレンズ１８６は表示パネル２１の表面あるいは内部に、導光板１４の表面あるいは内部に直接形成もしくは配置してもよい。
In the embodiment of the present invention, the
（図２３）の実施例では開口部１８７は導光板１４面に形成したとしたがこれに限定するものではなく、（図２４）に示すようにマイクロレンズアレイ１８３の裏面に形成してもよい。（図２４）の場合はマイクロレンズ１８６の中心と開口部１８７の中心とが完全に一致した状態で形成もしくは構成することができる。また、このアレイ１８３はバックライト１６からの光を狭指向性の光に変換する光学素子として他の表示装置にも用いることができる。
In the embodiment shown in FIG. 23, the
（図２３）の実施例では画素電極２３２はＩＴＯ等で形成した透過型として図示したが、これに限定するものではなく反射型でもよい。
In the embodiment of FIG. 23, the
（図２５）は画素電極２３２が反射型の場合の実施例を示す図である。また、反射画素の一部に開口部２５２を有している。この開口部２５２よりバックライト１６からの光が浸入し、透過型としても用いることもできる。特に液晶層２３６がＰＤ液晶の場合は光変調に偏光板が不要である。そのため、小さな開口部２５２でも十分画像を表示させることができる。また、バックライトを用いずとも外光を反射膜２５１で反射させることにより、反射型の表示装置として用いることができる。カラーフィルタ２３７は画素電極２３２の下層に形成してもよい。たとえば絶縁膜２５３をカラーフィルタにしてもよい。
FIG. 25 is a diagram showing an embodiment in which the
なお、（図２５）ではカラーフィルタ２３７は表示パネル２１の内部に形成しているが、当然のことながら（図２３）に示すように、カラーフィルタ２３７を表示パネル２１の外部に形成もしくは配置してもよい。
In FIG. 25, the
反射膜２５１は表面がアルミニウム（Ａｌ）もしくは、銀（Ａｇ）で形成されている。また、基板２３１との密着性を向上させるため等の理由により、チタン（Ｔｉ），クロム（Ｃｕ）などの複数の金属材料を層状に形成している。
The
反射膜２５１の表面にはＳｉＯ2，ＳｉＮｘなどの絶縁膜２５３が０．１μｍ以上１μｍ以下の膜厚で形成されている。この絶縁膜２５３上にＩＴＯからなる画素電極２３２が形成されている。この画素電極２３２は（図２５（ｂ））に示すようにスイッチング素子２７１としてのＴＦＴのドレイン端子と接続されている。
An insulating
一方、反射膜２５１は共通電極としても機能する。そのため、反射膜２５１は共通電極の電位となるように表示パネル２１の周辺部で電気的に接続されている。この共通電極の電位とは一般的には対向電極２３４の電位である。
On the other hand, the
また、反射電極２５１は開口部２５２以外は実質上均一な膜である。つまり各画素電極２３２に共通に対向するベタ電極状である。もちろん、ベタ電極状に限定するものではなく、一部の接続部を残して、各画素に対応するようにパターニングされていてもよいし、また複数の画素を組として、反射膜２５１がパターニングされた構成でもよい。
The
なお、反射膜２５１あるいは画素電極全体を、透明電極に金属薄膜を薄く形成することにより、ハーフミラー状にしてもよい。この場合は、開口部２５２を別途形成する必要はない。また、反射膜２５１はクロム、チタン、アルミニウムなどの金属を複数層積層することにより構成することが好ましい。
The
また、反射膜２５１あるいは画素電極に金属薄膜または絶縁膜により微小な凸部を形成する。または、前記膜をエッチングすることにより微小な凹部を形成する。この凹または凸部に反射電極となる金属薄膜を蒸着により形成し、反射電極とする。もしくは前記凹または凸部上に絶縁膜などを一層または複数層形成し、その上に反射電極を形成する。以上のように凹または凸部に金属薄膜を形成することにより、凹または凸部の段差が適度な勾配となり、なめらかに変化する凹凸部を形成できる。このように構成することにより表示パネルの視野角を拡大することができる。なお、凹凸の高さは０．２μｍ以上１．５μ以下とすることが好ましい。
Further, a minute convex portion is formed by a metal thin film or an insulating film on the
また、画素電極が透過型の場合であっても、ＩＴＯ膜を重ねて形成し、段差を形成することは効果がある。この段差で入射光が回折し、表示コントラストまたは視野角が向上するからである。 Even when the pixel electrode is a transmissive type, it is effective to form a step by forming the ITO film so as to overlap. This is because the incident light is diffracted by this step and the display contrast or viewing angle is improved.
なお、反射電極２５１に穴２５２を形成する構成は、穴２５２は完全な穴のみを意味するものではなく、光透過性を有する光の穴でもよい。光の穴とは光透過性を有するという意味である。たとえば、ＩＴＯなどの光透過性を有する穴である。ＩＴＯ電極上に金属薄膜を形成し、前記金属薄膜をエッチングして穴２５２を形成する。このＩＴＯの穴２５２からはバックライトからの光が出射される。金属薄膜は外光を反射する。また、ＩＴＯと金属薄膜は、印加された電圧により液晶２３６を光変調する。
In the configuration in which the
以上の構成により画素電極２３２と反射膜２５１を電極として蓄積容量２７３が構成される。したがって、反射膜２５１は画素を反射型にする機能と、蓄積容量としての機能とをあわせて持っている。
With the above configuration, the
（図２５（ｂ））は（図２５（ａ））の等価回路図である。画素電極２３２と対向電極２３４間に液晶が狭持され、１つのコンデンサとなっており、また画素電極と反射膜２５１で蓄積容量（コンデンサ）となっている。
(FIG. 25 (b)) is an equivalent circuit diagram of (FIG. 25 (a)). A liquid crystal is sandwiched between the
なお、ＴＦＴ２７１は、薄膜ダイオード（ＴＦＤ）あるいは、バリスタ等の他のスイッチング素子でもよい。また、スイッチング素子２７１は１つの限定するものではなく、２個以上接続されていてもよい。またＴＦＴはＬＤＤ（ロー，ドーピング，ドレイン）構造を採用することが好ましい。
The
なお、このように、反射方式でも透過方式でも表示パネルを用いることができる構造を半透過方式と呼ぶ。 Note that a structure in which a display panel can be used in either a reflective method or a transmissive method is called a transflective method.
なお、半透過仕様の映像表示装置において、表示パネル２１を反射モードで使用するときと、透過モードで使用するときでは液晶層２３６に印加する電圧を変化させる（液晶層を駆動する電圧（Ｖ）−液晶層透過（ｔ）特性を異ならせる）ことは有効である。液晶表示パネル２１を透過状態として使用するときと反射状態で使用するときとでは入射光の指向性などが異なり表示状態が変化するからである。
Note that in the transflective video display device, the voltage applied to the
一般的に透過状態で使用するときは前方散乱を主として利用するため液晶層の散乱状態などをよくする必要がある。そのため、ノーマリホワイトモードにおいて最大白表示での液晶層に印加する電圧を低くする（立ち上がり電圧以下とする）。たとえば、立ち上がり電圧が２Ｖであれば１．８Ｖなどにする。逆に立ち上がり電圧以上にするとは、２．５Ｖなどにし、液晶層２３６の散乱特性が少し低下した状態を最大白表示としてＶ−Ｔ特性（ガンマカーブ）を設定する。
In general, when used in a transmissive state, forward scattering is mainly used, so that it is necessary to improve the scattering state of the liquid crystal layer. Therefore, the voltage applied to the liquid crystal layer in the maximum white display in the normally white mode is lowered (below the rising voltage). For example, if the rising voltage is 2V, it is set to 1.8V. On the other hand, when the voltage is higher than the rising voltage, the voltage is set to 2.5 V or the like, and the VT characteristic (gamma curve) is set with the maximum white display when the scattering characteristic of the
反射型で利用するときは後方散乱と前方散乱の両方を利用するため、透過状態で利用するときよりも、最大白表示で液晶層に印加する電圧を高くする（液晶層の立ち上がり電圧以上にする）。この切り替えはバックライトの電源オンオフスイッチと連動させて行う。液晶表示パネルの種類、モードによっては最大白表示もしくは最大黒表示での印加電圧は異なる。この設定はノーマリホワイト表示とノーマリブラック表示では逆になる（する）。 When using the reflective type, since both back scattering and forward scattering are used, the voltage applied to the liquid crystal layer at the maximum white display is higher than when using in the transmissive state (the rise voltage of the liquid crystal layer is set to be higher than the rising voltage). ). This switching is performed in conjunction with the backlight power on / off switch. Depending on the type and mode of the liquid crystal display panel, the applied voltage for maximum white display or maximum black display differs. This setting is reversed for normally white display and normally black display.
いずれにせよ、半透過仕様表示パネルを透過状態（透過モード）で使用するときと、反射状態（反射モード）で使用するときではＶ（印加電圧）−Ｔ（透過率）特性を変化させるというのが、本発明の技術的思想である。 In any case, the V (applied voltage) -T (transmittance) characteristics are changed when the transflective display panel is used in the transmissive state (transmissive mode) and when used in the reflective state (reflective mode). This is the technical idea of the present invention.
Ｖ−Ｔ特性の切り替えは透過状態用ＲＯＭと反射状態用ＲＯＭをあらかじめ作成しておき、必要な電圧値をＲＯＭテーブルで変換する（ＲＯＭアドレスを切り換える）ことにより、容易に実現できる。もちろん、このＲＯＭアドレスの切り替えをバックライトの電源オンオフスイッチと連動させてもよい。また、バックライトを補助的に点灯しつつ、表示パネル２１を反射型で用いる場合もあるがそのときは別のＲＯＭを準備して（組み込んで）おいてもよい。また、バックライトの照明強度、外光の照明強度に応じてＶ−Ｔ特性（ガンマカーブ）を変化させることが好ましい。
Switching of the V-T characteristics can be easily realized by creating a transmission state ROM and a reflection state ROM in advance and converting a necessary voltage value with a ROM table (switching ROM addresses). Of course, the switching of the ROM address may be linked with the power on / off switch of the backlight. In addition, the
ガンマカーブの変更は、外光などの強度をホトセンサで検出し、検出されたデータをＣＰＵ、マイコンなどの演算処理手段あるいはＲＯＭテーブルで処理して行えば容易である。また、観察者が変更できるバックライトの明るさボリウムと連動して変更する構成あるいは方式も考えられる。 The gamma curve can be easily changed by detecting the intensity of external light or the like with a photosensor and processing the detected data with an arithmetic processing means such as a CPU or a microcomputer or a ROM table. In addition, a configuration or method of changing in conjunction with the backlight brightness volume that can be changed by the observer is also conceivable.
また、観察者の位置もしくは眼の位置をカメラ、赤外線センサで検出し、最適なコントラスト表示、表示輝度となるようにガンマカーブを変更するようにしてもよい。また、外光の強度などから最適な表示状態を判定し、この判定結果からガンマカーブを動的にまたは静的に切り替えても（変更しても）よい。 Further, the position of the observer or the position of the eyes may be detected by a camera or an infrared sensor, and the gamma curve may be changed so as to obtain optimum contrast display and display luminance. Further, an optimal display state may be determined based on the intensity of outside light, and the gamma curve may be switched (changed) dynamically or statically based on the determination result.
これらの構成も、表示パネル２１に入射する光量あるいは反射光などをホトセンサで検出すれば容易に実現できる。また、表示パネルの駆動方式（１Ｈ反転駆動、１ドット反転駆動、１フィールド反転駆動など）の種類に応じてガンマカーブを変更することも好ましい。これは駆動方式切り替えスイッチと連動させれば容易に実現できる。また、当然のことながらノーマリホワイト表示とノーマリブラック表示でガンマカーブを変更してもよい。
These configurations can also be easily realized by detecting the amount of light incident on the
外光などの強度を表示パネルの表示部に表示することは有効である。外光の強度により、バックライトを使用すべきか否かを判定して観察者に例示する。 It is effective to display the intensity of external light or the like on the display portion of the display panel. Whether or not the backlight should be used is determined based on the intensity of outside light, and is illustrated to the observer.
また、バックライトを点灯中は表示パネルに点灯中と表示させる、あるいはインジケータランプを点灯（表示）させて観察者にわかるようにすることが好ましい。 In addition, it is preferable that the display panel display that the backlight is lit or that the indicator lamp is lit (displayed) so that the observer can understand.
ＰＤ液晶などの光変調層２３６に近接して散乱層を形成することにより、表示パネルの視野角を広く、また、表示コントラストを高くできる。つまり、液晶層２３６に接して常散乱層を形成するのである。
By forming the scattering layer in the vicinity of the
常散乱層とは、液晶層２３６で使用するアクリル樹脂にチタン微粒子を添加したものが例示される。また、エポキシ樹脂に散乱微粒子を添加したもの、ゼラチン樹脂、ウレタン樹脂に散乱微粒子を添加したものなどが例示される。その他、異なる屈折率の材料を混合させて用いてもよい。屈折率が異なる材料を混ぜると白濁するからである。
The ordinary scattering layer is exemplified by a material in which titanium fine particles are added to the acrylic resin used in the
また、常散乱層は固体だけに限定するものではなく、ゲル状、液体でもよい。また、３種類以上の材料を混合させてもよい。また、常散乱層は樹脂単独だけではなく、たとえば液晶を含有させることにより散乱させてもよい。液晶は比誘電率が大きく電圧降下が発生しにくいため好ましい。比誘電率は５以上１０以下の材料を選択するとよい。その他、オパールガラスなどをもちいて常散乱層としてもよい。 The ordinary scattering layer is not limited to a solid, but may be a gel or a liquid. Three or more kinds of materials may be mixed. Further, the normal scattering layer may be scattered not only by the resin alone but also by containing, for example, a liquid crystal. Liquid crystal is preferable because it has a high relative dielectric constant and is unlikely to cause a voltage drop. A material having a relative dielectric constant of 5 or more and 10 or less may be selected. In addition, the normal scattering layer may be formed using opal glass or the like.
これらのガンマカーブに関する事項は（図４１）などに示す表示装置、（図５７）等に示す投射型表示装置、あるいはヘッドマウントディスプレイなどにもてきようすることができることは言うまでもない。また、半透過型の表示パネルに限定されるものではなく、反射型あるいは透過型の表示パネル、表示装置にも適用できることは言うまでもない。 Needless to say, these items relating to the gamma curve can be brought to the display device shown in FIG. 41, the projection display device shown in FIG. Needless to say, the present invention is not limited to a transflective display panel, and can be applied to a reflective or transmissive display panel or display device.
反射膜２５１の開口部２５２は（図２６（ａ））に示すように画素２３２の中央部に形成する他、（図２６（ｂ））のように周辺部に形成してもよい。また（図２６（ｃ））のようにストライプ状に形成してもよい。その他、円形に構成したり、画素２３２の周辺部を開口部２５２としてもよい。また、隣接画素とのすきまを開口部２５２としてもよい。
The
（図２５）の表示パネル２１の裏面に（図２３）に示すマイクロレンズアレイ１８３等を配置すれば、狭指向性の光を液晶層２３６に入射させることができる。これは、マイクロレンズ１８６の作用で狭指向性の光を発生させているのであるが、（図２７）に示すようにバックライト１６と表示パネル２１間を一定の距離はなすことでも実現できる。
If the
バックライト１６の表面には反射膜１８４が形成され、その反射膜１８４の一部に開口部１８７があけられている。２５５はスペーサもしくはスペーサ基板である。
A
スペーサ基板２５５の開口部２５７は、バックライトの開口部１８７と一致させている。スペーサの開口部２５７の直径もしくは、対角の長さｄ（開口部２５７が４角形の場合）は、バックライトから表示パネル２１までの距離ｔ（≒スペーサ２５５の厚み）は以下の（数１１）の関係を満足させる。
The
（数１１）
０．２≦ｄ／ｔ≦４
さらに好ましくは以下の（数１２）の関係を満足させる。
(Equation 11)
0.2 ≦ d / t ≦ 4
More preferably, the following relationship (Equation 12) is satisfied.
（数１２）
０．５≦ｄ／ｔ≦２
上記条件を満足させることにより、表示パネル２１を狭指向性の光で照明することができる。
(Equation 12)
0.5 ≦ d / t ≦ 2
By satisfying the above conditions, the
スペーサ２５５は少なくとも開口部２５７に面する箇所には光を反射しないように構成されている。たとえば黒色の塗料等が塗布されている。もしくは黒色材料でスペーサ２５５が形成されている。またスペーサ２５５が反射膜１８４と面する箇所にも光吸収膜２５４が形成されている。光吸収膜２５４とは顔料を添加したもの、塗料を添加したものなどいずれのものでもよい。なお、スペーサ２５５は光透過性材料で構成してもよい。反射膜２５１等により反射した光１８１ａは、光吸収膜２５４で吸収されるからである（光１８１ｂ）。
The
（図２７）の構成ではバックライトから光を放射する開口部１８７の大きさは画素サイズに比較して小さいため、また、バックライト部の開口部１８７は画素の開口部２５２の直上に配置されているため、開口部１８７から放射され、開口部２５２に入射する光の指向性は極めて狭くなる。そのため、液晶層２３６には平行光に近い光線が入射する。
In the configuration shown in FIG. 27, the size of the
なお、開口部１８７の直径（もしくは対角長）ｄ1と、画素の開口部２５２の直径（もしくは対角長）ｄ2との関係は以下の（数１３）の関係を満足させる。
Incidentally, the diameter (or the diagonal length) d 1 of the
（数１３）
０．５≦ｄ2／ｄ1≦４
さらに好ましくは以下の（数１４）の関係を満足させるとよい。
(Equation 13)
0.5 ≦ d 2 / d 1 ≦ 4
More preferably, the following relationship (Equation 14) should be satisfied.
（数１４）
１．０≦ｄ2／ｄ1≦３
また、開口部１８７から画素２３２までの距離ｔ2と画素サイズの対角長ｄ3とは以下の（数１５）の関係を満足させる。
(Equation 14)
1.0 ≦ d 2 / d 1 ≦ 3
The distance t 2 from the
（数１５）
５≦ｔ2／ｄ3≦３００
なお、これらの関係は他の実施例でも適用される。
(Equation 15)
5 ≦ t 2 / d 3 ≦ 300
These relationships also apply to other embodiments.
（図２８）は（図２７）のスペーサ２５５がない構成である。スペーサ２５５がないが、アレイ基板２３１（もしくは対向基板２３５）の厚みが十分厚く、（数１３）（数１５）等の条件を満足すれば、（図２７）と同様の効果を発揮できる。
(FIG. 28) is a structure without the
表示装置を反射型として用いる場合に、表示パネル２１の表面もしくは画素電極２３２で反射した光が観察者の眼２９１に直接入射するという課題が発生する。特に、ＰＤ液晶を用いた表示パネルでは画像の白黒が反転するという課題が発生する。
When the display device is used as a reflection type, a problem that light reflected by the surface of the
たとえば（図２９）において、入射光１８１ａが画素電極（画素）２３２で反射した光１８１ｂが観察者の眼２９１に入射する場合である。本来ＮＷ表示の表示画像がＮＢ表示となってしまう。これに対して対策するには反射光１８１ｃに示すように表示パネル２１から出射する光の角度を大きくすればよい。
For example, in FIG. 29, the light 181b reflected from the pixel electrode (pixel) 232 by the
ＰＤ液晶表示パネル２１は液晶層２３６が白濁状態（散乱状態）の部分が白表示であり、光透過状態（透過状態：非散乱状態）が黒表示である。たとえば、（図２９）において、液晶層２３６が透明状態の場合、入射光１８１ａは反射電極２３２で反射して対向基板２３５を出射する。この状態で観察者の眼が眼２９１ａの位置であれば、ＮＷモードの時、表示画像の表示は“白”、黒表示は“黒”と正しく表示される。しかし、観察者の眼が眼２９１ｂの位置であれば、眼２９１ｂに直接反射光１８１ｂが入射し、表示画像の白表示は“黒”、黒表示は“白”と反転して表示される（反転して見える）。この白黒反転現象をなくすためには、反射光１８１ｃのように極力反射光の角度θ1を大きくする必要がある。
In the PD liquid
この課題に対応するため、本発明の表示パネルは（図３４）に示すように表示パネル２１の光入射面にノコギリ歯状の透過プリズム板（シート）２３を配置している。プリズム板２３はアレイ基板等の光入射側基板に光結合層１２６で接着しても、また単に積載もしくは配置しても、あるいはアレイ基板上に直接樹脂等を用いて構成（形成）しても、アレイ基板等をプレス加工して構成（形成）してもよい。
In order to cope with this problem, the display panel of the present invention has a sawtooth transmission prism plate (sheet) 23 disposed on the light incident surface of the
傾斜の角度θ1は基板２３の垂直軸に対して以下の（数１６）の条件を満足するようにする。
The inclination angle θ 1 satisfies the following condition (Equation 16) with respect to the vertical axis of the
（数１６）
４０≦θ1≦８５
好ましくは以下の（数１７）の条件を満足するようにする。
(Equation 16)
40 ≦ θ 1 ≦ 85
Preferably, the following condition of (Expression 17) is satisfied.
（数１７）
６０≦θ1≦８０
また、ピッチＰは画素の対角長をｄとするとき、以下の（数１８）の条件を満足させるようにする。
(Equation 17)
60 ≦ θ 1 ≦ 80
The pitch P satisfies the following (Equation 18) when the diagonal length of the pixel is d.
（数１８）
０．８≦Ｐ／ｄ≦１０
さらに好ましくは、以下の（数１９）の条件を満足させるようにする。
(Equation 18)
0.8 ≦ P / d ≦ 10
More preferably, the following condition (Equation 19) is satisfied.
（数１９）
１．５≦Ｐ／ｄ≦６
これらは先に説明したモアレの低減条件を満足させることが好ましい。
(Equation 19)
1.5 ≦ P / d ≦ 6
These preferably satisfy the moire reduction conditions described above.
プリズム板２３は、アクリル，ポリカーボネート，ポリエチレン，プロポリピレン樹脂を加工して形成することにより容易に形成できる。またガラス基板を切削あるいは、プレス加工することによっても形成することができる。プリズム板２３の表面には反射防止膜を形成する。画像表示に有効な光が通過しない領域（無効領域）には吸収膜を配置する。
The
（図３３）に示すようにθ2の角度で入射した入射光１８１ａはプリズム板２３によりθの角度の反射光１８１ｂとなる。つまり、θ2＜θとなるため観察者の眼に反射光が直接入射することはほとんどなくなり、表示画像が白黒することはなくなる。
プリズム板２３において、画像表示に有効な入射光、出射光が通過しない領域（無効領域）には光吸収膜２５４を形成する。また光吸収膜２５４は反射膜のように遮光機能を有するものとしても実効的に用途として十分である。このように光吸収膜２５４を形成（配置）することにより、プリズム板２３内で不要なハレーションの発生を防止でき、表示コントラストの向上が望める。
In the
（図３３）（図３４）において、表示パネル２１の光入射側あるいは光出射側にプリズム板（シート）２３を形成または配置することにより、観察者の眼２９１に直接入射する光を防止するとした。
(FIG. 33) In FIG. 34, the prism plate (sheet) 23 is formed or arranged on the light incident side or the light emitting side of the
他の構成として、（図６５）に示すプリズム板（シート）２３ａと２３ｂとを用いたプリズム板２３Ｃを用いてもよい。たとえば、（図３３）に示すプリズム板２３を（図６５）に示すプリズム板２３Ｃと置き換える。プリズム板２３ａと２３ｂとはわずかな空気ギャップ６５１と介して配置されている。空気ギャップ６５１は空気ギャップ６５１に散布されたビーズで保持されている。なお、空気ギャップ６５１の厚み（間隔）ａは、液晶表示パネル２１の画素の対角長をｄとしたとき、次式を満足させることが好ましい。
As another configuration, a prism plate 23C using prism plates (sheets) 23a and 23b shown in FIG. 65 may be used. For example, the
ｄ／１０ ≦ ａ ≦ １／２・ｄ
さらには、
１／５・ｄ ≦ ａ ≦ １／３・ｄ
の条件を満足させることが好ましい。プリズムの凸部の繰り返しピッチは（数式１８）（数式１９）の条件を満足させることが好ましい。
d / 10 ≦ a ≦ 1/2 · d
Moreover,
1/5 · d ≤ a ≤ 1/3 · d
It is preferable to satisfy the following conditions. The repetitive pitch of the convex portions of the prism preferably satisfies the conditions of (Equation 18) and (Equation 19).
また、プリズムがなす角度θ（ＤＥＧ．）は、
２５度 ≦ θ ≦ ６０度
とすることが好ましく、さらに、
３５度 ≦ θ ≦ ５０度
の関係を満足させることが好ましい。
The angle θ (DEG.) Formed by the prism is
Preferably, 25 degrees ≦ θ ≦ 60 degrees, and
It is preferable to satisfy the relationship of 35 degrees ≦ θ ≦ 50 degrees.
（図６５）のおいて、マイクロレンズ１８１から出射された光１１８は、空気ギャップ６５１との界面でなす角度θ1が臨界角以上の時、全反射する。したがって、光１１８ａは全反射し、光１８１ｂはプリズム板２３Ｃを透過する。つまり、観察者の眼２９１に向かう光は相当量が全反射する。そのため、表示パネルのコントラストは改善される。
In FIG. 65, the light 118 emitted from the
なお、（図６５）は（図３３）のように表示パネル２１とバックライト１６間に配置するとしたがこれに限定するものではなく、（図３４）に示すように表示パネル２１の光出射側に配置してもよい。また、表示パネル２１の光入射側を出射側の両方に配置してもよい。また、プリズムの斜めに形成した部分（凸部）は円弧状であったり、球面であってもよい。
Note that (FIG. 65) is arranged between the
また、（図７１）のような、プリズム板２３を表示パネル２１の入射面に配置してもよい。（図７１）のプリズム板２３は、プリズム板というよりは、透明基板に斜めに細いスリット（これが空気ギャップ６５１となる）を形成したものである。スリット６５１は表示画面に対し左右方向にストライプ状に形成する。
Further, the
（図７２）に示すように、光１８１ａ、１８１ｂはそのまま直進して表示パネル２１に入射する。反射電極で反射し、観察者の眼に直接入射する光１８１ｃは空気ギャップ６５１で全反射し、反射光１８１ｄとなる。したがって、表示パネルの画像が白黒反転するという現象は発生しない。
As shown in FIG. 72, the
空気ギャップ６５１は（図７３（ａ））に示すようにビーズ１８２で確保してもよいし、（図７３（ｂ））のように突起１６１で形成してもよい。また、空気ギャップの代わりに低屈折率材料を用い、（図７３（ｃ））のように低屈折率材料と高屈折率材料とを交互に形成してもよい。高屈折率材料７３２とは、ＩＴＯ、ＴｉＯ2、ＺｎＳ、ＣｅＯ2、ＺｒＴｉＯ4、ＨｆＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＺｒＯ2、あるいは、高屈折率のポリイミド樹脂が例示され、低屈折率材料７３１はＭｇＦ2、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3あるいは水、シリコンゲル、エチレングリコールなどが例示される。
The
また、（図７１）の空気ギャップ６５１の角度θ（ＤＥＧ．）は
４０度 ≦ θ ≦ ８０度
の関係を満足させることが好ましい。さらには、
４５度 ≦ θ ≦ ６５度
の関係を満足させることが好ましい。
Moreover, it is preferable that the angle θ (DEG.) Of the
It is preferable to satisfy the relationship of 45 degrees ≦ θ ≦ 65 degrees.
なお、プリズム板２３の表面には偏光板などの偏光手段を配置してもよい。また、プリズム板２３の表面あるいは前記偏光板の表面には誘電体多層膜あるい低屈折率（屈折率１．３５以上１．４３以下）の樹脂膜からなる反射防止膜２３９を形成しておくとよい。さらには、フリズム２３の表面をエンボス加工などの微小な凹凸を形成しておくとよい。また、画像表示に有効な光が通過しない領域には光吸収膜を形成しておくことが好ましい。
A polarizing means such as a polarizing plate may be disposed on the surface of the
（図３４）の構成等の他に、反射電極２５１をノコギリ歯状とする構成も例示される。（図３０）において反射電極（画素電極）２５１は、円弧状あるいは凹面状に形成されており、反射電極２５１はＡｌ，Ａｇ等の金属反射膜で形成される。また反射電極２５１の表面は図示していないが、反射電極２５１の変質等を防止するために、ＳｉＯ2，ＳｉＮX等の無機材料で被覆されている。ＴＦＴ等のスイッチング素子２７１はアクリル樹脂，ウレタン樹脂等の絶縁膜３０１で被覆され、絶縁膜３０１上に反射電極２５１が形成されている。反射電極２５１とＴＦＴ２７１のドレイン端子とは接続部３０２で接続されている。
In addition to the configuration of FIG. 34 and the like, a configuration in which the
反射電極２５１の形状は（図３０）に示すように円弧状にすることが好ましい。または、平面状とすることが好ましい。なお、反射膜２５１は膜３０１との密着性を良好にするためＴｉ，Ｃｒ，ＡｇあるいはＴｉ，Ｃｒ，Ａｇ等の金属膜の複層構造とすることが好ましい。また、画素に１つの凸部を形成しても複数の凸部を形成してもよい。また、ノコギリ歯状に限定するものではなく、台形状でも円すいあるいは三角すい状等の多形形状でもよい。つまり、凹凸状でありさえすればよい。
The shape of the
（図３０）の構成では課題が発生する。それは（図３０）のＡの部分に電界が印加されにくく、ＰＤ液晶層等が反射電極２５１に電圧が印加されても、白濁状態のままとなる点である。そのため、光反射率が低下する。この現象はＰＤ液晶以外でも発生する。
Problems occur in the configuration of FIG. This is that an electric field is hardly applied to the portion A in FIG. 30 and the PD liquid crystal layer or the like remains in a cloudy state even when a voltage is applied to the
この課題に対処するための構成が（図３１）の構成である。反射膜２５１上にアクリル樹脂等の透明材料からなる平坦化膜３０１ｂを形成し、前記平坦化膜３０１ｂ上にＩＴＯからなる透明画素電極２３２を形成したものである。透明画素電極２３２は複数の反射膜２５１に対して１つでもよく、また１つの反射膜２５１の凸部に対し、１つの画素電極２３２を配置してもよい。この場合は、ＴＦＴ２７１のドレイン端子は画素電極２３２と接続され、反射膜２５１は固定電位にされる。つまり、（図３０等）の反射膜２５１をノコギリ歯状としたものと類似である。
A configuration for dealing with this problem is the configuration shown in FIG. A
なお、（図３０）（図３１）などにおいて、反射膜２５１はノコギリ歯状に限定するものではなく、屋根型に傾斜する構成、円弧状に傾斜する構成、サインカーブ状に傾斜する構成、なめらかに複数のうねりが繰り返す構成、複数の円錐が組み合わされた構成、複数の三角錐あるいは多角錐が組み合わされた構成でもよい。また、（図２５）に示すように反射膜２５１に透過穴２５２を形成することにより、半透過使用の表示パネルを得ることができる。もちろん、（図２５）のように反射膜２５１と透明画素電極２３２間に蓄積容量２７３を構成してもよいことはいうまでもない。
In FIG. 30 and FIG. 31, the
このように、特に複数の技術的思想を組み合わせた実施例の記載がなくとも、本明細書で記載した実施例は互いに組み合わせて他の実施例を構成することができる。すべての組み合わせの実施例を記載することは不可能であり、また、一明細書内で技術的思想を開示しているのであるから、技術的思想を選択して実施例を構成することは発明者の自由であるからである。また、各図面では説明に不要な箇所は省略しているだけだからである。 In this way, even if there is no description of an embodiment in which a plurality of technical ideas are combined, the embodiments described in this specification can be combined with each other to constitute another embodiment. It is impossible to describe all combinations of the embodiments, and since the technical idea is disclosed in one specification, it is an invention to select the technical idea and configure the embodiment. Because it is the freedom of the person. Moreover, it is because only the unnecessary part for description is abbreviate | omitted in each drawing.
（図３１）のように形成することにより、（図３０）のＡで示したように電圧が印加されにくい部分がなくなり良好な光変調が行える。また、平坦化膜３０１ｂを形成しているため画素電極２３２の表面が平滑化され、液晶層２３６のギャップむらも発生しない。
By forming as shown in (FIG. 31), as shown by A in (FIG. 30), there is no portion where voltage is hardly applied, and good light modulation can be performed. In addition, since the
（図３１）に示すように反射膜２５１が基板２３１の法線となす角度θ（ＤＥＧ．）は以下の（数２０）の条件を満足することが好ましい。
As shown in FIG. 31, the angle θ (DEG.) Formed by the
（数２０）
６０≦θ≦８５
さらには、θ（ＤＥＧ．）は以下の（数２１）の条件を満足することが好ましい。
(Equation 20)
60 ≦ θ ≦ 85
Furthermore, it is preferable that θ (DEG.) Satisfies the following condition (Equation 21).
（数２１）
７０≦θ≦８５
反射膜２５１と、画素電極２３２の配置状態は（図３２）に図示する構成が考えられる。（図３２（ａ））はスイッチング素子２７１としてのＴＦＴのドレイン端子と画素電極２３２とが直接に接続部３０２で接続された構成である。反射膜２５１はどの電極とも接続されておらず、フローティング状態である。
(Equation 21)
70 ≦ θ ≦ 85
The arrangement shown in FIG. 32 can be considered as the arrangement state of the
（図３２（ｂ））はＴＦＴ２７１のドレイン端子と反射膜２５１とが接続部３０２ａで接続され、さらに、反射膜２５１と画素電極２３２とが接続部３０２ｂで接続された構成である。ただし、反射膜２５１がアルミニウム（Ａｌ）の場合、ＩＴＯとＡｌとは電池反応するため、Ｃｒ，Ｔｉあるいはカーボン等の導電体物質を介在させて電気的に接続する。
FIG. 32B shows a configuration in which the drain terminal of the
（図３２（ｃ））は変形例であって、反射膜２５１上に直接ＩＴＯ等の透明材料２３７を積層させ、かつ透明材料２３７で反射膜２５１を平滑化したものである。なお、この場合もＩＴＯ２３７と反射膜２５１とが電池となることを防止するため、反射膜２５１と透明導電体（ＩＴＯ）２３７間は絶縁膜等を用いて分離しておく。
FIG. 32C shows a modification in which a
なお、反射膜２５１は導電体材料からなる反射膜とした。しかし（図３２（ａ）あるいは（図３２（ｃ））の場合等は反射膜２５１は導電性である必要ない。たとえば誘電体多層膜からなる誘電体ミラーとしてもよい。また（図３２（ｃ））では２３７をカラーフィルタ２３７としてもよい。
The
（図３３）は（図２３）等において、マイクロレンズアレイ１８３と表示パネル２１間にプリズム板（シート）２３を配置もしくは形成した例である。バックライト１６からの光により（図２９）で説明した白黒反転が発生することを防止する。つまりバックライト１６からの光１８１ａはプリズム板２３で角度θの方向に曲げられ、観察者の眼２９１には直接入射することがなくなる。
FIG. 33 shows an example in which a prism plate (sheet) 23 is arranged or formed between the
なお、実施例において液晶層２３６はＰＤ液晶層としたが、これに限定するものではなく、他の散乱性の光変調として、動的散乱モード（ＤＳＭ），強誘電液晶を厚く形成したもの、ＰＬＺＴでもよい。その他、ＳＴＮ液晶，ＴＮ液晶，ゲストホスト液晶等の他の液晶でもよい。
In the embodiment, the
（図３５）はマイクロレンズ１８６を用いて所定角度以内に入射する光は遮光し、表示画像の白黒反転を防止するものである。携帯型の表示装置（モバイバル（携帯）機器）では、外光で画像を表示する。この外光は非常に平行性が良い場合が多い。たとえば、太陽光は虫メガネで集光できるように平行度が高い光線であり、また、室内光も天井の高い位置に蛍光灯が取りつけられているため平行度が高い。そのためレンズ等を用いて蛍光灯の像を結像させることができる。したがって、マイクロレンズ１８６は外光により焦点を結ばせることができる。
(FIG. 35) uses a
（図３５）においてマイクロレンズ１８６は外光を集光し、集光した光は反射膜２５１で反射して、遮光膜２５４ａで焦点を結ぶように構成されている。遮光膜２５４ａは光吸収膜の他、Ｃｒ，Ａｌなどの金属薄膜あるいは板もしくは光散乱性の物質等で構成される。
In FIG. 35, the
（図３５）において、表示パネル２１に垂直に入射する光１８１ｃは集光され、画素の開口部２５２を通過するから反射されない。一方、表示パネル２１に垂直に近い入射角度θ1で入射する光１８１ｂはマイクロレンズ１８６で集光され、反射膜２５１で反射されて、その焦点は丁度、光吸収膜２５４ａに入射する。そのため、入射光１８１ｂは吸収され表示パネル２１から出射されることはない。したがって、観察者の眼に直接入射せず、画像の白黒反転の現像は発生しない。入射光１８１ａのように所定の角度θ2以上で入射する光は反射膜２５１で反射する。しかしその焦点は光吸収膜２５４ａ以外にところにある。そのため反射光１８１ａは表示パネル２１から出射する。また、ＰＤ液晶層が散乱状態のときは、マイクロレンズ１８６で集光された光はランダムに散乱される。そのため、一部は光吸収膜２５４ａで吸収されるがそのほとんどは表示パネル２１から出射し、観察者の眼に到達する。
In FIG. 35, the light 181c perpendicularly incident on the
なお、（図３７）に示すように、マイクロレンズ１８６の中心位置Ｐ1と画素２３２の中心位置Ｐ2とはＬの距離だけずらせている。このＬの距離はマイクロレンズ１８６の形成位置から反射膜２５１までの距離ｔ2により以下の（数２２）の範囲にする必要がある。
Incidentally, as shown in (FIG. 37), it is shifted by a distance of L from the center position P 2 of the center position P 1 and the
（数２２）
２≦ｔ2／Ｌ≦３０
さらに好ましくは以下の（数２３）の条件を満足する必要がある。
(Equation 22)
2 ≦ t 2 / L ≦ 30
More preferably, it is necessary to satisfy the following condition (Equation 23).
（数２３）
５≦ｔ2／Ｌ≦２０
ＮＷモードにおいて、ＰＤ液晶表示パネル等の散乱−透過状態の変化として光学像を形成する表示パネルの場合、液晶層２３６が透明状態の時、黒表示にする必要がある。この黒表示では反射膜２５１あるいは画素電極２３２等で正反射した光が観察者の眼に直接入射しないようにする必要がある。（図３５）に示す実施例では、直接、眼に入射する光は遮光膜２５４ａで遮光するから表示画像の白黒反転現象は生じない。
(Equation 23)
5 ≦ t 2 / L ≦ 20
In the NW mode, in the case of a display panel that forms an optical image as a scattering-transmission state change such as a PD liquid crystal display panel, it is necessary to display black when the
遮光膜２５４ａは反射光１８１ｂを観察者の眼に直接入射しないようにするものである。したがって、すりガラスあるいはオパールガラス、あるいはＴｉを分散させた膜等の光散乱性を有するものでもよいことは言うまでもない。また、遮光膜２５４ａはマイクロレンズ１８６の焦点位置近傍の光を遮光するようにすればよいのであるから、焦点位置に限定するものではなく、その近傍であればどこでもよい。また、遮光膜２５４ａはマイクロレンズ基板１８３に形成せずともよい。たとえば別の基板に形成し、マイクロレンズ基板１８３あるいは対向基板２３５もしくは、アレイ基板２３１と接着等してもよい。また、遮光膜２５４ａは液晶層２３６が変調する光に対し、補色となる色素、染料を含むものでもよい。したがって、黒色等に限定されるものではない。
The
遮光膜２５４ａは（図３８（ａ））に示すようにマイクロレンズ１８６の一部を帯状に遮光する形成（もしくは配置）をしてもよい。また、（図３８（ｂ））に示すように、マイクロレンズ１８６の光入射領域以外に遮光膜２５４ａを形成（もしくは配置）してもよい。また、（図３８（ｃ））に示すようにマイクロレンズ１８６の中心部を含む領域から遮光膜２５４ａを形成（もしくは配置）してもよい。また、（図３８（ｄ））に示すようにマイクロレンズ１８６の一部に形成（もしくは配置）してもよい。
As shown in FIG. 38A, the
（図３５）の構成はマイクロレンズ１８６は凸レンズの場合であったが、マイクロレンズ１８６は凹レンズ状としてもよい。この場合は、マイクロレンズ１８６の周辺部に光吸収膜２５４ａで光が吸収されるように配置する。
In the configuration of FIG. 35, the
また、マイクロレンズ１８６のかわりに２次元もしくは３次元状の回折格子を形成してもよい。
Further, instead of the
回折格子は三角形状、サインカーブ状、矩形形状のいずれであってもよい。また、一次元回折格子だけでなく、２次元回折格子でも良い。回折格子のピッチの一例として０．５μｍ以上２０μｍ以下の範囲が好ましい。さらには１．５μｍ以上１０μｍ以下の範囲が好ましい。また、高さは０．５μｍ以上８μｍ以下の範囲が好ましく、さらには１μｍ以上５μｍ以下の範囲が好ましい。 The diffraction grating may be triangular, sine curve, or rectangular. Further, not only a one-dimensional diffraction grating but also a two-dimensional diffraction grating may be used. As an example of the pitch of the diffraction grating, a range of 0.5 μm to 20 μm is preferable. Furthermore, the range of 1.5 micrometers or more and 10 micrometers or less is preferable. The height is preferably in the range of 0.5 μm to 8 μm, more preferably in the range of 1 μm to 5 μm.
回折格子の材料としてはＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＴａＯｘ、ガラス系物質などの無機物質、レジストとして用いられる材料、ポリイミド、アクリル系樹脂などの有機物質などが例示される。 Examples of the material for the diffraction grating include inorganic substances such as SiOx, SiNx, TaOx, and glass-based substances, materials used as resists, and organic substances such as polyimide and acrylic resins.
回折格子の形成材料としては、現状の無機材料としては、プロセス上形成・加工が容易ならＳｉＯ2が適していると考えられる。ＳｉＯ2の屈折率は通常１．４５〜１．５０程度である。また、形成方法としてはＳｉＯ2を蒸着後、パターンマスクを形成しエッチングすればよい。あるいはガラス基板２３５等あるいはフォトリソグラフティとドライエッチングの手法を用い直接に回折格子を形成しても良い。また、有機材料としては液晶層２３６に用いるものと同一の透明なポリマーを用いるのが最適である。また、通常の半導体の製造に用いるレジスト材料なども用いることができる。上記のような材料を用いた回折格子の形成方法としては、ロールクォーターあるいはスピンナー等で基板上に塗布し、パターンマスクを用いて必要な部分のみ重合するなどすればよい。また、ポリマー＋ドーパントからなる感光性樹脂を基板にスピンコートし、パターンマスクを介して露光したのち、減圧加熱によりドーパントを昇華させる方式でドライ現像する方法もある。
As a material for forming a diffraction grating, it is considered that SiO 2 is suitable as a current inorganic material if it can be easily formed and processed in the process. The refractive index of SiO 2 is usually about 1.45 to 1.50. As a forming method, after depositing SiO 2 , a pattern mask may be formed and etched. Alternatively, the diffraction grating may be formed directly by using a
回折格子のピッチｐ、高さｄは変調する光の波長λ、液晶層２３６の屈折率及び光学系の光の指向性および必要とする回折効率などによりかなり異なる。従って、ピッチｐ・高さｄは光学系の光の指向性、回折角度θ、波長λにより決定すべきである。しかし、回折格子形成上のプロセス条件などに左右されることも多い。およそピッチｐは１μｍ〜１５μｍであり、中でも１μｍ〜１０μｍが最適である。
The pitch p and height d of the diffraction grating vary considerably depending on the wavelength λ of light to be modulated, the refractive index of the
高さｄは、回折効率に大きく依存する。高さｄは０次光を０にしようとすると１〜４μｍ必要である。しかし、通常、０次光を完全に０にする必要はなく、回折効率が４０〜７０％でよいから高さｄは２〜３μｍでよい。 The height d greatly depends on the diffraction efficiency. The height d needs to be 1 to 4 μm in order to reduce the zero-order light to zero. However, normally, it is not necessary to completely reduce the 0th-order light to zero, and the diffraction efficiency may be 40 to 70%, so that the height d may be 2 to 3 μm.
マイクロレンズ１８６とマイクロレンズ１８６とが接する箇所は集光効率が悪く、また、不適当な光線屈曲をひきおこす。そのため、マイクロレンズ基板１８３内等でハレーション等をひきおこす。この対策のため、（図３５）に示すようにマイクロレンズ１８６間に導電性の光吸収膜２５４ｂを形成する。材料としては樹脂にカーボンを添加したもの等が例示される。その他、Ｃｒなどの金属薄膜で形成してもよい。また、光吸収膜２５４ｂは導電性の反射膜でもよい。たとえばＴｉ，Ａｌ，Ａｇなどの金属性の反射膜が例示される。
A location where the
（図３５）をマイクロレンズ基板１８３側から見た平面図を（図３６）に示す。光吸収膜２５４ｂを導電性とするのはマイクロレンズ１８６の表面に静電気等によるゴミの吸着を防止するためである。したがって、マイクロレンズ基板１８３の表面の全体にＡｕあるいはＩＴＯ等からなる導電膜を形成しておいてもよい。この場合は、光吸収膜２５４ｂは絶縁物であってもよい。
FIG. 36 is a plan view of FIG. 35 viewed from the
（図３５）等に示す構成では、（図３９（ａ））に示すように観察者の眼に直接入射する恐れのある角度の外光１８１ｂは遮光膜２５４ａで吸収もしくは遮光される。もちろん、液晶層２３６が散乱状態の時は、散乱状態の割合に応じて入射光１８１ａは表示パネル２１から出射する。一方、（図３９（ｂ））に示すようにバックライト１６からの光は、画素２３２の開口部２５２を透過して液晶層２３６に入射する。
In the configuration shown in FIG. 35 and the like, as shown in FIG. 39A,
以上のように本発明の表示パネル２１は、反射型でも透過型でも良好な画像表示を行える。なお、以上の説明において液晶層２３６はＰＤ液晶としたがこれに限定するものではなく、ＴＮ液晶などの偏光方式のものでも、あるいはゲストホスト液晶でも適用することができる。
As described above, the
なお、（図３５）において入射光１８１ａは画素２３２に接して（面して）形成された反射膜２５１で反射されるとしたが、これに限定するものではない。たとえば（図４０）に示すように、アレイ基板２３１もしくは、対向基板２３５の表面に形成された反射膜１８４で反射させてもよい。つまり、入射光１８１ａは画素電極２３２を透過した後、反射膜１８４で反射され、光吸収膜２５４ａで吸収される。
In FIG. 35, the
なお、（図４０）の構成の場合、反射膜１８４を形成した基板の厚みｔ4（μｍ）と画素２３２サイズ（画素の対角長）ｄ3（μｍ）とは以下の（数２４）の関係を満足させることが好ましい。
In the case of the configuration of FIG. 40, the thickness t 4 (μm) of the substrate on which the
（数２４）
１≦ｔ4／ｄ3≦２５
さらに、好ましくは以下の（数２５）の関係を満足させる。
(Equation 24)
1 ≦ t 4 / d 3 ≦ 25
Furthermore, the following relationship (Equation 25) is preferably satisfied.
（数２５）
５≦ｔ4／ｄ3≦１５
以上の実施例は外光を前提として、反射方式で表示装置を用いる構成であった。この外光を人為的に発生させる構成が（図４１）の斜視図に示すものである。また（図４２）は（図４１）の断面図である。
(Equation 25)
5 ≦ t 4 / d 3 ≦ 15
The above embodiments are configured to use a display device in a reflective manner, assuming external light. A configuration for artificially generating this external light is shown in the perspective view of FIG. FIG. 42 is a cross-sectional view of FIG.
発光素子１１の一例として白色ＬＥＤを用いる。白色ＬＥＤ１１から放射された光１８１はＰ偏光とＳ偏光に分離するＰＳ分離膜４３４で、Ｐ偏光とＳ偏光に分離される。ＰＳ分離膜４３４で反射された光１８１ｂはミラー４３５で反射され、λ／２板４３６で９０度位相が回転されて出射される。そのため、光１８１ａと１８１ｃとは同一位相の偏光となる。
A white LED is used as an example of the
前記入射光１８１ａおよび１８１ｃは反射型フレネルレンズ４１２に入射する（図４３参照）。反射フレネルレンズ４１２により入射光は平行光に変換され、表示パネル２１を照明する。
The incident lights 181a and 181c enter the reflection type Fresnel lens 412 (see FIG. 43). Incident light is converted into parallel light by the
表示パネル２１は反射型の画素を有する反射型表示パネルである。また、反射フレネルレンズ４１２は反射面鏡をフレネルレンズ状に形成したものである。金属板を切削加工したものが、また、プレス加工したアクリル等の樹脂板に金属薄膜を蒸着したものが例示される。もちろんフレネルレンズでなくても放物面鏡でもよい。また、放物面鏡でなくとも、たとえば、だ円面鏡でもよい。また、透過型のフレネルレンズの裏面にミラーを配置したものでもよい。
The
表示パネル２１と反射フレネルレンズ（放物面鏡）との位置関係は（図４４）のようになる。放物面鏡の焦点位置Ｐに発光素子１１が配置されている。またフレネルレンズは３次元状のものでも２次元状のものでもよい。発光素子１１が点光源の場合は、３次元状のものを採用する。
The positional relationship between the
発光素子１１から放射された光１８１ｄは放物面鏡４４１で平行光１８１ｅに変換される。変換された光１８１ｅは表示パネル２１に角度θで入射する。この角度θは設計の問題であり、反射光１８１ｆが最も観察者に見やすいように（あるいは最も観察者の目に到達しないように）される。また、表示パネル２１の入射側には偏光板４３１を配置する。
The light 181d emitted from the
反射フレネルレンズ４１２は、ふた４１５に取りつけられており、表示パネル２１は本体４１１に取りつけられている。ふた４１５は回転部４１６で自動的に傾きを変更できる。ふた４１５をおりたたむことにより突起４１３と留め部４１４とが結合し、ふた４１５は表示パネル２１および反射フレネルレンズ４１２を保護する。また、留め部４１４にスイッチが構成されており、ふた４１５をあけると自動的に発光素子１１が点灯し、また、表示パネル２１が動作するように構成されている。
The
本体４１１には切り換えスイッチ（ターボスイッチ）４２０が取りつけられている。ターボスイッチ４２０はノーマリブラックモード表示（ＮＢ表示）とノーマリホワイトモード表示（ＮＷ表示）とを切り換える。
A changeover switch (turbo switch) 420 is attached to the
通常の明るさの外光の場合はＮＷモードで画像を表示する。ＮＷモードは広視野角表示を実現できる。非常に外光が弱い場合に用いる。液晶層が透明状態のとき画素電極で反射した光を直接観察者が見ることになるため、表示画像を明るく見ることができる。視野角は極端に狭い。しかし、外光が微弱な場合でも表示画像を良好に見ることができるのでパーソナルユースで使用し、かつ短時間の使用であれば実用上支障がない。一般的にＮＢモード表示は使用することが少ないため、通常はＮＷ表示とし、ターボスイッチ４２０を押さえつづけているときにのみＮＢモード表示となるように構成する。もちろん、外光が弱い場合は発光素子１１を点灯させるか、もしくは外光と発光素子１１とを兼用する。
In the case of outside light of normal brightness, an image is displayed in the NW mode. The NW mode can realize a wide viewing angle display. Used when the outside light is very weak. When the liquid crystal layer is in a transparent state, the viewer directly sees the light reflected by the pixel electrode, so that the display image can be seen brightly. The viewing angle is extremely narrow. However, since the displayed image can be viewed well even when the external light is weak, there is no practical problem if it is used for personal use and used for a short time. In general, since the NB mode display is rarely used, the NB mode display is normally set to the NB mode display only when the
（図４１）の表示装置の特徴としてガンマ切り換えスイッチ４１７を装備している点がある。ガンマ切り換えスイッチ４１７はガンマカーブを１タッチで切り換えできるようにしたものである。これは白熱電球の照明下では表示パネル２１に入射する入射光の色温度は４８００Ｋ程度の赤みの白となり、昼光色の蛍光灯では７０００Ｋ程度の青み白となり、また屋外の太陽光のもとでは６５００Ｋ程度の白となる。したがって、（図４１）の表示装置を用いる場所によって表示パネル２１の表示画像の色が異なる。特にこの違和感は蛍光灯の照明下から白熱電球の照明下に移動した時に大きい。この時にガマン切り換えスイッチ４１７を選択することにより正常に表示画像を見えるようにできる。
As a feature of the display device of FIG. 41, a
ガンマ切り換えスイッチ４１７ａは白熱電球の光で良好な白表示となるように赤のガンマカーブを液晶の透過率（変調率）が小さくなるようにしている。４１７ｂは昼光色の蛍光灯に適用するように青の透過率（変調率）が小さくなるようにしている。４１７ｃは太陽光の下で最も良好な白表示となるようにしている。したがって、ユーザはガンマ切り換えスイッチ４１７を選択することによりどんな照明光のもとでも良好な表示画像を見られる。
The
表示パネル２１への光線の入射角度は、ふた４１５を、回転中心４１６を中心として回転させて調整する。この構成により表示パネル２１に良好な狭指向性の光を入射させることができる。
The incident angle of the light beam on the
ＰＢＳ４３２等の光出射側には（図４５（ｂ））に示すように、凸レンズ４５１を配置してもよい。光１８１ａの光路長と１８１ｂの光路長とは異なるため、凸レンズ４５１ａと４５１ｂとの正のパワーを異ならせている。なお、凸レンズは正弦条件を良好とするため、平面側を発光素子１１側に向ける。また、（図４５（ａ））のように発光素子１１の光出射側にレンズ４５１ａを配置し、ＰＢＳ４３２等の光出射側にレンズ４５１ｂを配置してもよい。また、レンズ４５１は着色し、分光分布を狭帯域としてもよい。また、（図４６）に示すように、ＰＢＳ４３２，４３３等は横方向に配置してもよい。また、（図４７）に示すように、長い発光素子（たとえば蛍光管１４１）を用い、かつ、長いＰＢＳ４３２を用いてもよい。この場合は、フレネルレンズ４１２は二次元状のものでよい。以上の実施例では、表示パネルおよび表示装置は本発明のものを用いる。また、外光だけでなく、（図１）（図１５）（図１８）に示すバックライト１６と兼用して構成することが好ましい。（図８）（図９）に示す駆動方式も適用することが好ましい。
As shown in FIG. 45B, a
（図６０）は発光素子１１のかわりにあるいは、発光素子１１に加えて、外光を集光して照明光とするものである。
In FIG. 60, instead of the
外光取り込み部６０１は扇型をしており、透明樹脂で形成されている。取り込み部６０１の界面６０２と回転部４１６以外は反射膜が形成されており、界面６０２から入射した光は回転部４１６以外から外部に漏れないように構成されている。また、取り込み部６０１は点線で示すように回転部４１６を中心として回転させることができる。取り込み部６０１は扇型状，円すい状等のいずれの形成でもよい。つまり、集光できればいずれの形状でもよい。
The external
集光された光１８１ａはミラー４３５で反射し（１８１ｂ）、ＰＢＳ４３２に入射する。あとは（図４２）と同様である。一方、発光素子１１からの光もＰＢＳ４３２に入射する。
The condensed light 181 a is reflected by the mirror 435 (181 b) and enters the
以上の構成では外光により強く、かつ狭指向性の照明光を発生させることができる。 With the above configuration, it is possible to generate illumination light that is stronger and narrower in direct light than outside light.
（図４８）も本発明の表示装置を用いた映像表示装置である。この構成では表示パネル２１を発した光はミラー４８１（もしくはフレネルレンズ）で反射した後、観察者の眼２９１に到達するように構成している。このように構成することにより構成上、観察者の眼２９１と表示パネル２１間の距離を十分に確保することができる。また、観察者の眼２９１に到達する光の指向性が狭くなり、高コントラストの画像表示を実現できる。
FIG. 48 is also a video display device using the display device of the present invention. In this configuration, the light emitted from the
（図４１）等の表示装置において、表示画像のコントラストを最も良好に見えるように調整するには工夫がいる。なぜならば表示画像を表示した状態では映像の内容によって、良好に見える角度が異なるからである。たとえば黒っぽいシーンの画面ではどうしても黒を中心に表示パネルの角度を調整してしまうし、白っぽいシーンの画面では白表示を中心に表示パネルの角度を調整してしまう。しかし、映像がビデオ画像（動画）である場合、シーンはどんどんかわるからなかなか最適に調整することができない。 In a display device such as (FIG. 41), a device is devised to adjust the contrast of the display image so that it looks best. This is because, in a state where a display image is displayed, a good viewing angle varies depending on the content of the video. For example, in the screen of a blackish scene, the angle of the display panel is inevitably adjusted around black, and in the screen of a whitish scene, the angle of the display panel is adjusted around the white display. However, when the video is a video image (moving image), the scene cannot be adjusted optimally because the scene changes rapidly.
本発明はこの課題を解決するためモニター表示部を設けている。（図４１）は黒表示のモニター表示部４１９ａと白表示のモニター表示部４１９ｂとを設けた一実施例である。ただし、必ず両方のモニター表示部４１９ａ，４１９ｂが必要ではなく、必要に応じて一方だけでもよい。 The present invention is provided with a monitor display unit to solve this problem. FIG. 41 shows an embodiment in which a monitor display unit 419a for black display and a monitor display unit 419b for white display are provided. However, both the monitor display units 419a and 419b are not necessarily required, and only one of them may be used as necessary.
モニター表示部４１９ａは映像の黒表示を示す。モニター表示部４１９ｂは映像の白表示を示す。観察者は、モニター表示部４１９の黒表示と白表示とが最良となるように調整して、表示画面を見る角度を調整する。一般的に室内では照明光が表示画面に入射する方向は固定されているため、一度、表示画面の角度を調整すればよい。 The monitor display unit 419a shows a black display of an image. The monitor display unit 419b shows a white display of the video. The observer adjusts the viewing angle of the display screen by adjusting the monitor display unit 419 so that the black display and the white display are the best. In general, since the direction in which illumination light enters the display screen is fixed indoors, the angle of the display screen may be adjusted once.
モニター表示部４１９は液晶層２３６の光変調状態を示している。つまり、表示パネル２１の周辺部かつ液晶が充填された箇所にモニター表示部４１９が形成されている。
The monitor display unit 419 shows the light modulation state of the
黒表示のモニター表示部４１９ａには、モニター電極（図示せず）が形成されており、たえず、対向電極２３４とモニター電極間の液晶層には交流電圧が印加されている。この交流電圧とは最も画像の黒表示となる電圧である。また、液晶層２３６の部分には電極は形成されておらず、たとえば、ＰＤ液晶の場合は常時散乱状態である（白表示）。
A monitor electrode (not shown) is formed in the monitor display portion 419a for black display, and an AC voltage is constantly applied to the liquid crystal layer between the
以上の構成により常時黒表示部と常時白表示部を作製できる。観察者はこの常時黒表示部（モニター表示部４１９ａ）と常時白表示部部（モニター表示部４１９ｂ）とを見ながら（白表示と黒表示とがベストになるように調整しながら）、表示画面の角度を調整する。したがって、表示画面を見ずとも容易に最良に見えるように角度調整を行うことができる。 With the above configuration, the always black display portion and the always white display portion can be manufactured. The observer always looks at the black display portion (monitor display portion 419a) and the white display portion (monitor display portion 419b) (adjusting the white display and the black display to be the best) while displaying the display screen. Adjust the angle. Therefore, the angle can be adjusted so that it can be easily viewed without looking at the display screen.
（図４１）において、モニター表示部４１９は液晶層２３６を利用して構成あるいは形成するとしたが、これに限定するものではない。たとえばモニター表示部４１９ａは透明基板の裏面に反射膜（反射板等）を形成または配置したものでもよい。つまり疑似的に透明の液晶層２３６を作製するのである。これが黒表示を示すことになる。また、モニター表示部４１９ｂは拡散板（拡散シート）の裏面に反射膜（反射板等）を形成または配置したものでもよい。拡散板の散乱特性は液晶層２３６の特性と同等にする。これが白表示を示すことになる。また、単に反射板あるいは拡散板（シート）で代用することもできる。以上のような疑似的に液晶層２３６と近似させたものを形成または配置することにより、モニター表示部を構成できる。
In FIG. 41, the monitor display portion 419 is configured or formed using the
なお、モニター表示部４１９は表示部と別個にモニター表示部専用のパネルを製造し、これに黒表示４１９ａ，白表示４１９ｂのうち少なくとも一方を形成したものを取りつけてもよい。また、表示パネル２１が透過型表示パネルの場合は、この表示パネルの液晶層、もしくは疑似的に表示部を作製等したものを用いればよいことは言うまでもない。また、モニター表示部４１９は表示領域の周辺部を取り囲むようにして形成または配置してもよい。
Note that the monitor display unit 419 may be a panel dedicated to the monitor display unit separately from the display unit, and may be attached with at least one of the black display 419a and the white display 419b. Needless to say, when the
（図４１）に示すような、モニター表示部４１９は表示パネル２１がＰＤ表示パネルの場合を主として説明したがこれに限定するものではなく、他の表示パネルの場合（ＳＴＮ液晶表示パネル、ＥＣＢ表示パネル、ＤＡＰ表示パネル、ＴＮ液晶表示パネル、強誘電液晶パネル、ＤＳＭ（動的散乱モード）パネル、垂直配向モード表示パネル、ゲストホスト表示パネルなど）にも適用することができる。
As shown in FIG. 41, the monitor display unit 419 is mainly described in the case where the
たとえばＴＮ液晶表示パネルでは、白表示と黒表示のうち少なくとも一方の表示モニター４１９を、実際にモニター用の液晶層を形成し、もしくは疑似的に液晶層と等価の表示モニター部４１９を形成する。反射電極が鏡面の場合も微小な凹凸が形成された場合も同様である。 For example, in a TN liquid crystal display panel, at least one display monitor 419 of white display and black display is actually formed with a liquid crystal layer for monitoring, or a pseudo display monitor unit 419 equivalent to the liquid crystal layer is formed. The same applies to the case where the reflective electrode is a mirror surface and the case where minute irregularities are formed.
モニター表示部４１９を配置する技術的思想は、表示パネル２１が反射型の表示パネルを用いた映像表示装置に限定されるものではなく、透過型の表示パネルを用いた映像表示装置にも適用することができる。白黒の表示状態をモニターするという概念では表示パネルが反射型であろうと透過型であろうと差異はないからである。また、この技術的思想は表示パネルの表示画像を直接観察する表示装置だけでなく、ビューファインダ、投射型表示装置（プロジェクター）、携帯電話のモニター、携帯情報端末、ヘッドマウントディスプレイなどにも適用できることは言うまでもない。
The technical idea of disposing the monitor display unit 419 is not limited to the video display device in which the
以上の実施例は表示モニター等としての応用であったが、その他（図４９）に示すようにビデオカメラ等にも適用することができる。（図４９）はビデオカメラに適用した例である。直視モニターおよびビューファインダ部に本発明が適用されている。 Although the above embodiment is applied as a display monitor or the like, it can be applied to a video camera or the like as shown in FIG. FIG. 49 shows an example applied to a video camera. The present invention is applied to a direct-view monitor and a viewfinder unit.
表示パネル２１はおりたたんでビデオカメラ本体４９２の格納部４９３にしまうことができる。ビデオカメラ本体４９２は撮影レンズ４９１とビューファインダの接眼ゴム４９４が取り付けられている。
The
なお、本明細書では少なくとも発光素子などの光源（光発生手段）と、液晶表示パネルなどの自己発光形でない画像表示装置（光変調手段）を具備し、両者が一体となって構成されたものをビューファインダと呼ぶ。 In the present specification, at least a light source such as a light emitting element (light generating means) and a non-self-luminous image display device (light modulating means) such as a liquid crystal display panel are provided, and both are integrated. Is called a viewfinder.
また、ビデオカメラとはビデオテープを用いるカメラの他に、ＦＤ、ＭＯ、ＭＤなどのディスクに映像を記録するカメラ、電子スチルカメラ、デジタルカメラ、固体メモリに記録する電子カメラも該当する。 In addition to a camera using a video tape, a video camera corresponds to a camera that records video on a disk such as FD, MO, MD, an electronic still camera, a digital camera, and an electronic camera that records in a solid-state memory.
（図５０）は本発明のビューファインダの説明のための断面図である。（図５０）のビューファインダは本発明の表示パネル２１を用いている。特にＰＤ液晶表示パネルを用いることが好ましい。表示パネル２１の出射面にはレンズアレイ１８３および凸レンズ４５１が配置されている。（図３５）に示すように開口部１８７から放射された光は表示パネル２１を照明する。マイクロレンズ１８６は狭指向性の光に変換する。
FIG. 50 is a cross-sectional view for explaining the viewfinder of the present invention. The viewfinder shown in FIG. 50 uses the
凸レンズ４５１は液晶層２３６で変調された光を集光する機能も有する。そのため表示パネル２１の有効径に対して拡大レンズ５０２の有効径が小さくてすむ。したがって、拡大レンズ５０２を小さくすることができビューファインダを低コスト化、および軽量化できる。
The
なお、（図５０）において表示パネル２１はＰＤ液晶表示パネルとして説明したがこれに限定するものではなく、ＴＮ液晶表示パネルのように偏光方式の表示パネルを用いてもよい。
In FIG. 50, the
拡大レンズ５０２は接眼リング５０３に取り付けられている。接眼リング５０３の位置を調整することにより、観察者の眼２９１の視度にあわせてピント調整を行うことができる。また観察者は眼２９１を接眼ゴム４９４に密接させて表示画像を見るため、バックライト１６からの光の指向性が狭くても課題は発生しない。
The magnifying
（図５５）は本発明の第２の実施例におけるビューファインダの説明図（断面図）である。 (FIG. 55) is an explanatory view (sectional view) of a viewfinder in the second embodiment of the present invention.
（図５５）は放物面鏡が形成された透明ブロック５４１で０点に配置された光源部５５１からの光を実質上平行光に変換し、表示パネル２１を照明するものである。表示パネル２１は本発明等の透過型のものを使用する。また、光源部５５１とは（図４５）（図６１）等が該当する。
(FIG. 55) illuminates the
放物面鏡は（図５４）に示すように焦点０を中心とする凹面鏡であり、焦点０から放射された光を反射面１５で反射させることにより平行光に変換するものである。ただし、本発明の使用するものは完全な放物面鏡に限定するものではなく、だ円面鏡等でもよい、つまり、発光源から放射される光を実質上平行光に変換するものであれば何でもよい。また、発光素子は点光源に限定するものではなく、たとえば細い蛍光管のような線状の光源でもよい。この場合は放物面は２次元状の放物面でもよい。
As shown in FIG. 54, the parabolic mirror is a concave mirror centering on the
（図５４）に示すように発光素子が点光源の場合、使用部分５４１は斜線部であるこの使用部５４１の裏面にＡｌなどの膜を蒸着して反射面１５を形成する。反射面１５はＡｌ，Ａｇの金属材料の他、誘電体ミラーあるいは回折効果を用いたものでもよい。また、他の部材に反射面１５を形成して取りつけてもよい。
As shown in FIG. 54, when the light emitting element is a point light source, the
白色ＬＥＤ１１から放射された光は透明ブロック５４１に入射する。入射した光１８１ａは狭い指向性の光１８１ｂに変換され、表示パネル２１に入射し、フィールドレンズ４５１で集光された拡大レンズ５０２に入射する。フィールドレンズ４５１はポリカーボネート樹脂、ゼオネックス樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂等で形成する。透明ブロック５４１も同様の材料で形成する。中でも透明ブロック５４１はポリカーボネートで形成する。ポリカーボネートは波長分散が大きい。しかし、照明系に用いるのであれば色ずれの影響は全く問題がない。したがって、屈折率が高いという特性を生かせるポリカーボネート樹脂で形成すべきである。屈折率が高いため、放物面の曲率をゆるくでき、小型化が可能になる。もちろん、有機あるいは無機からなるガラスで形成してもよい。また、レンズ状（凹面状を有する）のケース内にゲルあるいは液体を充填したものを用いてもよい。また、放物面の一部を加工した凹面のおわん状でもよい（透明部材ではなく、通常の凹面鏡の一部を使用してもよい）。
The light emitted from the
なお、反射面１５をＡｌ等の金属薄膜で形成した場合は、酸化を防止するため、表面をＵＶ樹脂等でコートするか、もしくはＳｉＯ2，フッ化マグネシウム等でコーティングしておく。また、樹脂を塗布しても、樹脂フィルムでラミネートしてもよい。
When the reflecting
なお、反射面１５は、金属薄膜により形成する他、反射シート，金属板をはりつけてもよい。また、あるいはペースト等を塗布して形成してもよい。また、別の透明ブロックなどに反射膜を形成し、透明ブロック５４１に前記反射膜を取り付けてもよい。光学的干渉膜を反射面５４１としてもよい。本発明は（図５４）に示すように発光素子でＣの部分を中心として照明する。
The
発光素子は指向性のあるものを用いることができる。つまり照明範囲Ｃが狭いからである。そのため、光利用効率が良い。狭い照明面積に効率よく光を照明できるからである。この意味で発光部が小さい（白色）ＬＥＤは最適である。なお、発光素子の配置位置は焦点Ｏから前後にずらせても良い。発光素子の発光面積の大きさが見かけ上変化するだけである。焦点距離より長くすれば発光面積は大きくなる。焦点距離より短くすれば通常は照明面積が小さくなる。 A light emitting element having directivity can be used. That is, the illumination range C is narrow. Therefore, the light use efficiency is good. This is because light can be efficiently illuminated over a small illumination area. In this sense, an LED having a small light emitting part (white) is optimal. The arrangement position of the light emitting elements may be shifted back and forth from the focal point O. The size of the light emitting area of the light emitting element only changes apparently. If the distance is longer than the focal length, the light emission area increases. If it is shorter than the focal length, the illumination area is usually reduced.
以上のことから、放物面鏡の中心線より半分のみの部分を用い、さらに発光素子の下面位置は照明光の通過領域として用いないものである。 From the above, only half of the center line of the parabolic mirror is used, and the lower surface position of the light emitting element is not used as the illumination light passing region.
表示パネル２１の有効表示領域の対角長をｍ（ｍｍ）（画素等が形成されており、ビューファインダの画像をみる観察者が画像がみえる領域）とし、放物面鏡の焦点距離をｆ（ｍｍ）としたとき、以下の（数２６）の関係を満足するようにする。
The diagonal length of the effective display area of the
（数２６）
ｍ／２（ｍｍ）≦ｆ（ｍｍ）≦３ｍ／２（ｍｍ）
ｆ（ｍｍ）がｍ／２（ｍｍ）より短かいと放物面の曲率が小さくなり反射面５４１の形成角度が大きくなる。したがって、バックライトの奥ゆきが長くなり好ましくない。また、反射面の角度がきついと表示パネル２１の表示領域の上下あるいは左右で輝度差が発生しやすくなるという課題も発生する。
(Equation 26)
m / 2 (mm) ≦ f (mm) ≦ 3 m / 2 (mm)
If f (mm) is shorter than m / 2 (mm), the curvature of the paraboloid becomes small and the formation angle of the reflecting
一方、ｆ（ｍｍ）が３ｍ／２（ｍｍ）より長いと、放物面の曲率が大きくなり、また発光素子（発光部）の配置位置も高くなる。そのため、先と同様にバックライトの奥ゆきが長くなってしまう。 On the other hand, when f (mm) is longer than 3 m / 2 (mm), the curvature of the paraboloid becomes large, and the arrangement position of the light emitting element (light emitting portion) becomes high. For this reason, the back of the backlight becomes long as before.
白色ＬＥＤがチップタイプの場合、発光領域の直径は１（ｍｍ）程度である。放物面が大きい場合、表示パネルの有効表示領域の対角長が長い場合、直径１（ｍｍ）の対角長では小さい場合がある。つまり、表示パネル２１に入射する光の指向性が狭くなりすぎる。拡大レンズ５０２の設計にもよるが、発光素子の発光領域が小さいと、接眼カバー４９４から少し眼の位置をはなすと表示画像がみえなくなる。したがって、（図６１）に示すように光出射側に拡散板等を配置して、発光面積を大きくするとよい。つまり、光源５５１等の発光素子１１の構成は（図６１）の構成を適用することが好ましい。
When the white LED is a chip type, the diameter of the light emitting region is about 1 (mm). When the paraboloid is large, the diagonal length of the effective display area of the display panel may be long, and the diagonal length with a diameter of 1 (mm) may be small. That is, the directivity of light incident on the
白色ＬＥＤ１１は定電流駆動を行う。定電流駆動を行うことにより温度依存による発光輝度変化が小さくなる。また、ＬＥＤ１１はパルス駆動を行うことにより発光輝度を高くしたまま、消費電力を低減することができる。パルスのデューティ比は１／２〜１／４とし、周期は５０Ｈｚ以上にする。周期が３０Ｈｚとか低いとフリッカが発生する。
The
ＬＥＤ１１の発光領域の対角長ｄ（ｍｍ）は、表示パネル２１の有効表示領域の対角長（観察者が見る画像表示に有効な領域の対角長）をｍ（ｍｍ）としたとき以下の（数２７）の関係を満足させることが好ましい。
The diagonal length d (mm) of the light emitting area of the
（数２７）
（ｍ／２）≦ｄ≦（ｍ／１５）
さらに好ましくは、以下の（数２８）の関係を満足させることが好ましい。
(Equation 27)
(M / 2) ≦ d ≦ (m / 15)
More preferably, the following relationship (Equation 28) is preferably satisfied.
（数２８）
（ｍ／３）≦ｄ≦（ｍ／１０）
ｄが小さすぎると表示パネル２１を照明する光の指向性が狭くなりすぎ、観察者が見る表示画像は暗くなりすぎる。一方、ｄが大きすぎると、表示パネル２１を照明する光の指向性が広くなりすぎ表示画像のコントラストが低下する。一例として表示パネル２１の有効表示領域の対角長が０．５（インチ）（１３（ｍｍ））の場合、ＬＥＤの発光領域は、対角長もしくは直径が２〜３（ｍｍ）となることが適正である。発光領域の大きさはＬＥＤチップの光出射面に拡散シート３１をはりつけるもしくは配置することにより、容易に目標にあった大きさを実現できる。
(Equation 28)
(M / 3) ≦ d ≦ (m / 10)
If d is too small, the directivity of the light that illuminates the
実質上平行光とは指向性の狭い光という意味であり、完全な平行光を意味するものではなく、光軸に対し絞りこむ光線であっても広がる光線であってもよい。つまり面光源のように拡散光源でない光という意味で用いている。 The substantially parallel light means light having a narrow directivity and does not mean perfect parallel light, and may be a light beam narrowed down with respect to the optical axis or a light beam spreading. That is, it is used to mean light that is not a diffuse light source, such as a surface light source.
以上のことは、他の本発明の表示装置にも当然のことながら適用することができる。 The above is naturally applicable to other display devices of the present invention.
液晶層２３６で散乱した光を吸収するため、ボデー５０１の内面を黒色あるいは暗色にしておくことが好ましい。ボデー５０１で散乱光を吸収するためである。表示パネル２１の無効領域（画像表示に有効な光が通過しない領域部分）に黒塗料を塗布しておくことは有効である。
In order to absorb the light scattered by the
液晶層２３６は画素電極２３２に印加された電圧の強弱にもとづいて入射光を散乱もしくは透過させる。透過した光は拡大レンズを通過して観察者の眼２９１に到達する。
The
ビューファインダでは観察者がみる範囲は接眼ゴム等により固定されているため、ごく狭い範囲である。したがって狭指向性の光で表示パネル２１を照明しても十分な視野角（視野範囲）を実現できる。そのため光源１１の消費電力を大幅に削減できる。一例として０．５（インチ）の表示パネル２１を用いたビューファインダにおいて、面光源方式では光源の消費電力は０．３〜０．３５（Ｗ）必要であったが、本発明のビューファインダでは０．０２〜０．０４（Ｗ）で同一の表示画像の明るさを実現することができた。
In the viewfinder, the range seen by the observer is fixed by eyepiece rubber or the like, and is therefore a very narrow range. Therefore, even if the
放物面形成領域（透明ブロック）５４１の反射面１５の形状は（図５４）に示すように焦点位置Ｏによって変化する。つまり焦点距離ｆによって変化する。（図６６（ａ））に示すようにｆが長い場合は反射面１５の曲率は緩くなり、透明ブロック５４１の厚みｔは薄くなる。つまり照明装置（バックライト）１６は薄く小型に形成することができる。
The shape of the reflecting
したがって、焦点距離ｆを大きくすることがビューファインダの小型化に直結し好ましい。しかし、（図６６（ａ））のように構成すると、光源５５１から放射される光１８１ａが表示パネル２１で遮光され、反射面１５に入射させることができない。この課題に対応するため、（図６６（ｂ））に示すように、光源５５１からの光を反射面１５ａで一度反射させ、次に透明ブロック５４１の表面Ａで全反射させた後、反射面１５ｂに反射させて表示パネル２１に入射させる構成が考えられる。
Therefore, it is preferable to increase the focal length f because it directly reduces the size of the viewfinder. However, when configured as shown in FIG. 66A, the light 181 a emitted from the
しかし、（図６６（ｂ））の構成では表面Ａで反射する光の入射角度θは全臨界角以下の角度となってしまう。そのため、表示パネル２１の表示領域は一部を照明することができない。
However, in the configuration shown in FIG. 66 (b), the incident angle θ of the light reflected from the surface A becomes an angle less than the total critical angle. Therefore, a part of the display area of the
（図６７（ａ））はこの対策を行った構成である。透明ブロックは透明ブロック５４１ｂと５４１ａから構成する。透明ブロック５４１ｂはくさび状にする。透明ブロック５４１ａと５４１ｂとは周辺部において保持部６７１で保持させる。
FIG. 67 (a) shows a configuration in which this countermeasure is taken. The transparent block is composed of
空気ギャップａの大きさは、（図６５）と同様の関係を満足させる。
透明ブロック５４１ｂの形成角度θ2（ＤＥＧ．）は
２度 ≦ θ ≦ ２０度
の条件を満足させる。さらに好ましくは、
３度 ≦ θ ≦ １０度
の条件を満足させることが好ましい。
The size of the air gap a satisfies the same relationship as (FIG. 65).
The formation angle θ2 (DEG.) Of the
The condition of 2 degrees ≦ θ ≦ 20 degrees is satisfied. More preferably,
It is preferable to satisfy the condition of 3 degrees ≦ θ ≦ 10 degrees.
（図６７（ａ））のように構成することにより、光源５５１から放射された光１８１ａは反射面１５ａで反射され、空気ギャップ６５１との界面で反射される。この際、光１８１ｂの反射角度はθ3は、くさび状の透明ブロック５４１ｂにより、充分に全反射角度（臨界角）以上となる。そのため、すべての光１８１ｂが反射され、反射膜１５ｂに入射して反射光１８１ｄとなり、表示パネル２１を照明する。
With the configuration as shown in FIG. 67 (a), the light 181a emitted from the
反射光１８１ｄは透明ブロック５４１ａ、５４１ｂ内を直進する。もし、透明ブロック５４１ｂがなければスネルの法則により大きく屈折されるであろう。以上のように光１８１ｄが直進するのは透明ブロック５４１ａと５４１ｂとを組み合わせて用いた効果である。また、空気ギャップ６５１は表示パネル２１の表示領域において均一であるため、画像表示には影響を与えない。
The reflected light 181d travels straight in the
光源５５１が見かけ上高い位置（光路を折り曲げないとき）にあり、光源５５１を反射膜１５までの距離（焦点距離）が所定値以上の場合は、（図７４）に示すように、くさび状の透明ブロック５４１ｂを（図６７（ａ））に比較して逆方向にしてもよい。（図７４）の構成のほうが、（図６７（ａ））よりも透明ブロック５４１の厚みを薄くできる。
When the
（図７４）では、光源５５１から放射された光１８１ａは斜めにカットされた反射面１５ａで反射され、空気ギャップ６５１との界面で反射される。この際、光１８１ｂの反射角度はθ3は、くさび状の透明ブロック５４１ｂを配置されていることにより、充分に全反射角度（臨界角）以上となる。そのため、すべての光１８１ｂが反射され、反射膜１５ｂに入射して反射光１８１ｄとなり、表示パネル２１を照明する。
In FIG. 74, the light 181a emitted from the
反射光１８１ｄは透明ブロック５４１ａ、５４１ｂ内を直進する。表示パネル２１を透過した光１８１ｄは、集光レンズ４５１で集束光１８１ｅとなる。したがって、ビューファインダの拡大レンズ５０２のレンズ径を小さくできる。
The reflected light 181d travels straight in the
なお、レンズ４５１と表示パネル２１間は、透明樹脂、透明液体、透明ゲルなどでオプティカルカップリングすることが好ましい。
Note that the optical coupling between the
また、表示パネル２１が反射タイプ（あるいは半透過仕様）の場合は（図７５）のように構成すればよい。透明ブロック５４１ａと５４１ｂとを用いる。θ（ＤＥＧ．）は、
３５度 ≦ θ ≦ ４５度
にすることが好ましい。
Further, when the
It is preferable that 35 degrees ≦ θ ≦ 45 degrees.
（図７５）では、光源５５１から放射された光１８１ａはレンズ４５１ｂで略平行光の光に変換され、透明ブロック５４１ａに入射する。入射した光１８１ａは、空気ギャップ６５１との界面で反射され、反射光１８１ｂとなり表示パネル２１に入射する。表示パネル２１で変調された光１８１ｃは、透明ブロック５４１ａ、５４１ｂ内を直進する。透明ブロック５４１ｂを透過した光１８１ｃは、集光レンズ４５１で集束光となる。
In FIG. 75, the light 181a emitted from the
なお、レンズ４５１ｂと透明ブロック５４１ｂ間は、透明樹脂、透明液体、透明ゲルなどでオプティカルカップリングしてもよい。また、透明ブロック５４１ｂとレンズ４５１ｂとを一体として形成してもよい。また、表示パネル２１が半透過仕様の場合は表示パネル２１の裏面にバックライト１６を配置してもよい。
The optical coupling between the
なお、（図６７（ｂ））に示すように透明ブロック５４１ｂは円弧状に形成しても、球面状に形成しても、あるいは非球面、多角形に形成してもよい。透明ブロック５４１ａは透明ブロック５４１ｂの形状にあわせて空気ギャップ６５１が一定となるように形成または構成する。ただし、透明ブロック５４１ｂなどにレンズ効果を持たせるため、空気ギャップを表示パネル２１の中央部と周辺部で変化させてもよい。また、反射面１５ａは曲面としてもよい。
As shown in FIG. 67 (b), the
また、透明ブロック５４１ｂと５４１ａの屈折率は色収差を考慮して屈折率が異なるものを用いてもよい。また、透明ブロック５４１は着色させてもよい。他の構成は（図５５）（図５４）の構成が適用されることは言うまでもない。また、透明ブロック５４１は３次元の放物面に限定するものではなく、楕円面であっても、あるいは２次元状であってもよいことも言うまでもない。また、透明ブロック５４１の光出射面に微小な凹凸を形成して、指向性を拡大してもよい。また、画像表示に有効な光が通過しない領域には光吸収膜を形成してもよい。
Further, the
また、（図７０）のように透明ブロック５４１ｂはなくともよい。透明ブロック５４１ａの光出射面に液晶表示パネル２１を配置する。液晶表示パネル２１の配置位置によっては、液晶表示パネル２１に斜めに光１８１ｄが入射することになる。これは、液晶表示パネル２１の表示画像のコントラストを低下させることになる場合もある。しかし、液晶表示パネル２１がノーマリホワイトモードの時は、液晶分子の配向方向と光１８１ｄの入射角度が一致し、コントラストを向上させる。
Further, as shown in FIG. 70, the
観察者は眼２９１を接眼ゴム４９４で固定して表示画像をみる。ピントの調整は接眼リング５０３を移動させて行う。なお、光源部５５１は１つに限定するものではなく、複数であってもよい。
The observer fixes the
以上は表示パネル２１の表示領域が２０インチ以下と比較的小型の場合であるが、３０インチ以上と大型となると表示画面がたわみやすい。その対策のため、本発明では（図５１）に示すように表示パネル２１に外枠５１１をつけ、外枠５１１につりさげられるように固定部材５１２を取り付けている。この固定部材５１２を用いて（図５２）に示すようにネジ５２２等で壁５２１に取りつける。
The above is the case where the display area of the
しかし、表示パネル２１のサイズが大きくなると重量も重たくなる。そのため、表示パネル２１の下側に脚取り付け部５１４を配置し、複数の脚５１３で表示パネル２１の重量を保持できるようにしている。
However, as the size of the
脚５１３はＡに示すように左右に移動でき、また脚５１３はＢに示すように収縮できるように構成されている。そのため、狭い場所であっても表示装置を容易に設置することができる。 The leg 513 can move left and right as shown in A, and the leg 513 can be contracted as shown in B. Therefore, the display device can be easily installed even in a narrow place.
以上の実施例は直視型の表示装置をイメージしているが、本発明はこれに限定するものでなく、（図５７）に示すような投射型表示装置にも適用することができる。つまり、表示パネル２１の照明光としてメタルハライドランプ（ＭＨランプ）や、超高圧水銀灯（ＵＨＰランプ）等の放電ランプ５７１を用いればよいからである。放電ランプ５７１から放射された光はだ円面鏡５７２で集光され、レンズ４５１ａで実質上平行光に変換して表示パネル２１を照明する。表示パネル２１が反射型の場合は、ＰＢＳ４３２を用いるか、もしくは斜め方向から表示パネル２１を照明すればよい。表示パネル２１で変調された光はフィールドレンズ４５１ｂで絞りこまれて投射レンズ５３４に入射し、投射レンズ５３４によりスクリーン（図示せず）に投影される。
Although the above embodiment has imagined a direct-view display device, the present invention is not limited to this and can be applied to a projection display device as shown in FIG. That is, a discharge lamp 571 such as a metal halide lamp (MH lamp) or an ultra high pressure mercury lamp (UHP lamp) may be used as illumination light for the
（図５７）の５７４は回転フィルタである。回転フィルタ５７４はブラシレスＤＣモーター５７３により回転軸５７５を中心として回転する。回転フィルタ５７４は扇型のダイクロイックフィルタが複数組み合わさった形状をしている。（図５９）に示すように円盤５８２の周囲にダイクロイックフィルタが並べられている。回転フィルタ５７４ＲはＲ光を透過するダイクロイックフィルタ、回転フィルタ５７４ＧはＧ光を透過するダイクロイックフィルタ、回転フィルタ５７４ＢはＢ光を透過するダイクロイックフィルタである。回転フィルタ５７４は回転することにより入射光１８１である白色光を時分割でＲ，Ｇ，Ｂ光に変換する。表示パネル２１は光変調層２３６として強誘電液晶モード，ＯＣＢモードもしくは、メルク社が開発した超高速ＴＮモード液晶を用いる。また、ＴＩ社が開発しているＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）を用いる。
（図５８）に示すように、回転フィルタ５７４は筐体５８４中に配置されている。筐体５８４は金属材料、もしくはエンジニアリングプラスティック材料で形成あるいは構成されている。回転フィルタ５７４の表面は空気などとの摩擦を低減するため、微小な凹凸を表面に形成すると良い。たとえば、ゴルフボールのごとくである。モーター５７３も筐体５８４中に配置されている。また、筐体５８４の光入射部には入射光１８１が入出射する透過窓５８３が取り付けられている。
As shown in FIG. 58, the
透過窓５８３には入射光の反射を防止するＡＩＲコート膜（反射防止膜）が形成され、また、必要に応じて紫外線をカットするＵＶカット膜および赤外線をカットするＩＲカット膜が形成されている。表示パネル２１が偏光変調方式の場合は、透過窓５８３に偏光板を貼り付けるかあるいは透明基板に偏光板を取り付けた板を光路に配置する。この際、透過窓５８３あるいは偏光板を取り付けた板はサファイアガラスあるいはダイヤモンド薄膜を形成した基板を用いると良い。これらは熱伝導性が良好だからである。基板筐体５８４の一部には筐体内の熱を放熱する放熱板５８５が取り付けられている。
An AIR coat film (antireflection film) for preventing reflection of incident light is formed on the transmission window 583, and a UV cut film for cutting ultraviolet rays and an IR cut film for cutting infrared rays are formed as necessary. . When the
筐体５８４内は１気圧から３気圧の水素が充填されている。水素は比重が低いため、回転フィルタ５７４が回転することにより発生する風損を減少させることができる。また、比熱が高いため放熱効果が高い。しかし、水素は酸素と混合することにより爆発する危険性がある。そのため、筐体５８４の一部に水素の圧力および輝度を測定するセンサ５８１が取り付けられている。センサ５８１は筐体内の水素の圧力および／または純度を測定し、水素の濃度等が一定値以下となると信号を発する。この信号により“水素濃度をチェックする”という表示灯を点灯させるとともに、ランプ５７１を停止させる。また、水素のかわりに、ヘリウム、窒素などの気体を用いてもよい。
The
回転フィルタ５７４の周囲を完全に、または極力筐体５８４で囲むことにより、騒音を防止する事ができる。ただし、筐体５８４に開口部を有する場合は、水素冷却方式は採用できない。しかし、回転フィルタ５７４の風きり音、モータの電磁音を良好に抑制できるという騒音防止の効果は十分に発揮できる。また、筐体５８４の周囲を水あるいはエチレングリコール液体などで直接冷却しても良い。また、液体のかわりにシリコンゲルなどのゲルでもよい。また筐体５８４の周囲を水素で冷却してもよい。
Noise can be prevented by completely surrounding the
なお、（図５７）はライトバルブがＤＭＤのように反射型の場合を例示している。その他、ライトバルブは、韓国の大宇社が開発しているＴＭＡ、ＩＢＭ社、スリーファイブ社、（株）コピン、ディスプレイテック社、ナショナルセミコンダクター社あるいは日本ビクターが開発しているシリコンベースド液晶表示パネルなどの反射型の表示パネルの場合でも同様に適用できる。また、本発明の表示パネル２１も同様に適用することができる。
FIG. 57 illustrates a case where the light valve is a reflection type like DMD. Other light valves include TMA, IBM, Three Five, Copin, Displaytech, National Semiconductor, or Japan Victor, a silicon-based liquid crystal display panel developed by Korea Daewoo. The same applies to the case of a reflective display panel. Further, the
また、（図５７）の構成はビューファインダにも適用することができる。（図５７）において、投射レンズ５３４を拡大レンズとし、照明光学系５３１をＬＥＤなどで構成すればよい。ＬＥＤはＲ，Ｇ，Ｂの３色を用い、表示パネル２１の表示状態と同期させてフィールドシーケンシャルに駆動すればよい。
The configuration shown in FIG. 57 can also be applied to the viewfinder. In FIG. 57, the
たとえば、（図６４）の実施例が例示される。ＰＢＳ４３２には表示パネル２１ａ，２１ｂが取り付けられる。発光素子１１から放射された光はＰＢＳ４３２の光分離面４３４でＰ偏光１８１ａとＳ偏光１８１ｂに分離される。分離された偏光は、それぞれ表示パネル２１ａ，２１ｂに入射する。表示パネル２１にはθ2の角度で入射するようにする。
For example, the embodiment of FIG. 64 is illustrated.
なお、表示パネルにθ2の角度で入射するとしているが、本発明のビューファインダでは、観察者の眼の軸と照明光の主光線とが所定の角度をなすように構成するという意味である。（図６４）においても表示パネル２１に入射する照明光の主光線の軸と、表示パネル２１の法線とを一致させた構成を採用し、代わりに拡大レンズ５０２の軸を傾かせてもよい。
Although it is assumed that it is incident on the display panel at an angle of θ 2 , this means that the viewfinder of the present invention is configured such that the observer's eye axis and the chief ray of illumination light form a predetermined angle. . In FIG. 64 as well, a configuration in which the principal ray axis of the illumination light incident on the
光分離面４３４は傾いた光線１８１を良好に分離できるように構成する。また、光分離面４３４はＰ偏光とＳ偏光に分離するとしたが、これに限定するものではなく、たとえば赤色光と、青および緑光に分離するものでもよい。この場合は４３２はＰＢＳではなく、単なるビームスプリッタとなる。
The
たとえば、光分離面４３４が赤色光１８１ａと、青および緑光１８１ｂに分離する装置の場合は、表示パネル２１ｂは赤色光１８１ａを変調し、表示パネル２１ａは青および緑光１８１ｂを変調することになる。
For example, when the
したがって、表示パネル２１ａは青色と緑色光を分離して変調するため青と緑色のカラーフィルタを形成しておくことが必要である。カラーフィルタは樹脂または誘電体多層膜からなるものを用いる。表示パネル２１ｂは赤のカラーフィルタを形成する必要は特にないが、色純度の向上のため赤色のカラーフィルタを形成しておくことが好ましい。
Accordingly, since the
また、４３２がＰＢＳの場合は表示パネル２１ｂを輝度（Ｙ）変調用としてもよい。さらに、表示パネル２１ａには赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）のカラーフィルタを形成することにより、色度（Ｃ）変調用の表示パネルとしてもよい。
When 432 is PBS, the
この場合、表示パネル２１ｂにはカラーフィルタを形成する必要はなくモノクロ用でよい。しかし、発光素子１１の色温度を調整するために、帯域制限用のフィルタ（色フィルタ）を形成しておくことが好ましい。色フィルタは、表示パネル２１の光入射面もしくは光出射面に配置してもよい。以上の事項は他の実施例にも当然適用してもよい。また、ＬＥＤ１１の光出射面に光拡散板を配置し、色ムラの発生を抑制することが好ましい。また、（図６４）の点線で示すようにフィールドレンズ４５１を配置することにより、表示パネル２１の周辺まで良好に照明できる。
In this case, it is not necessary to form a color filter on the
また、ＰＢＳ４３２は、３Ｍ社などが販売しているフィルムタイプのＰＢＳを用いてもよい。また、発光素子１１と表示パネル２１間にレンズを配置し、フィルムタイプのＰＢＳをレンズに貼りつけたり、フィルムタイプのＰＢＳ４３２を円弧状に加工してレンズとしての機能を持たせたりしてもよい。以上のことは以下の実施例でも同様である。
減光フィルタを配置する理由は、たとえば、発光素子１１が白色ＬＥＤの場合は、青色光が強く、表示パネルの表示画像が青みがかかったようになってしまうからである。また、輝度成分が大きくなりすぎるのを防止するため、減光フィルタを表示パネル２１ｂの入射面に形成もしくは配置しておくことが好ましい。
The reason why the neutral density filter is arranged is that, for example, when the
表示パネル２１ａ，２１ｂで変調された光は再び光分離面４３４で合成され、レンズ４５１で収束されて拡大レンズ５０２に入射する。（図６４）の実施例では表示パネル２１ａの表示画像と表示パネル２１ｂの表示画像とが重ねあわされるため、見かけ上の解像度が２倍になったのと同等となり、低解像度の表示パネルを用いて高解像度表示を実現できる。
The lights modulated by the
また、Ｒ発光のＬＥＤ１１Ｒ、Ｇ発光のＬＥＤ１１Ｇ、Ｂ発光のＬＥＤ１１Ｂを用い、表示パネル２１の表示状態と同期をとって、フィールドシーケンシャル方式で駆動を行えば、カラーフィルタを用いず、また、１枚の表示パネル２１でカラー表示を実現できる。この場合、ＬＥＤの光出射側に拡散板、拡散フィルムなどの光拡散手段を配置し、面発光としてもよい。また、光出射側にレンズ４５１ｂを配置して平行光としてもよい。
In addition, if the
なお、（図６４）において、表示パネル２１として（図２５）に示すような、半透過型のものを用いる場合は、表示パネル２１の裏面に本発明のバックライト１６を配置してもよい。バックライト１６と発光素子１１の両方から放射される光を用いることによりより明るい画像表示を実現できる。また、バックライト１６だけでも画像表示を行える。この構成は（図６０）（図４２）のような直視モニターなどの映像表示装置にも適用することができる。また、（図５７）に示すように投射型表示装置に採用してもよい。
In FIG. 64, when a transflective type as shown in FIG. 25 is used as the
（図５３）は３枚の表示パネル２１を用いてカラー表示を行う方式である。ここでは説明を容易にするため、２１ＧをＧ光の映像を表示する表示パネル、２１ＲをＲ光の映像を表示する表示パネル、２１ＢをＢ光の映像を表示する表示パネルとする。したがって、各ダイクロイックミラー５３３を透過および反射する波長は次のようになる。すなわち、ダイクロイックミラー５３３ａはＲ光を反射し、Ｇ光とＢ光を透過する。ダイクロイックミラー５３３ｂはＧ光を反射し、Ｒ光を透過させる。ダイクロイックミラー５３３ｃはＲ光を透過し、Ｇ光を反射させる。また、ダイクロイックミラー５３３ｄはＢ光を反射させ、Ｇ光およびＲ光を透過する。
FIG. 53 shows a system for performing color display using three
ランプハウス５３１内のメタルハライドランプ（図示せず）から放射された光は全反射ミラー４８１ａにより反射され、光の進行方向を変化させられる。前記光はダイクロイックミラー５３３ａ，５３３ｂによりＲ・Ｇ・Ｂ光の３原色の光路に分離され、Ｒ光はフィールドレンズ４５１Ｒに、Ｇ光はフィールドレンズ４５１Ｇに、Ｂ光はフィールドレンズ４５１Ｂにそれぞれ入射する。各フィールドレンズ４５１は各光を集光する。表示パネル２１はそれぞれ映像信号に対応して液晶の配向を変化させ、光を変調する。このように変調されたＲ・Ｇ・Ｂ光はダイクロイックミラー５３３ｃ，５３３ｄにより合成され、投写レンズ５３４によりスクリーン（図示せず）に拡大投影される。
The light emitted from the metal halide lamp (not shown) in the
ＵＶＩＲカットフィルタ５３２の帯域は半値の値で４３０ｎｍ〜６９０ｎｍである。Ｒ光の帯域は６００ｎｍ〜６９０ｎｍ、Ｇ光の帯域は５１０〜５７０ｎｍとする。Ｂ光の帯域は４３０ｎｍ〜４９０ｎｍである。各表示パネル２１はそれぞれの映像信号に応じて散乱状態の変化として光学像を形成する。
The band of the UVIR cut
本発明の表示パネル，表示装置等において対向基板２３５、アレイ基板２３１はガラス基板、透明セラミック基板、樹脂基板、単結晶シリコン基板、金属基板などの基板を用いるように主として説明してきた。しかし、対向基板２３５、アレイ基板２３１は樹脂フィルムなどのフィルムあるいはシートを用いてもよい。たとえば、ポリイミド、ＰＶＡ、架橋ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステルシートなどが例示される。また、特開平２−３１７２２２号公報のようにＰＤ液晶の場合は、液晶層に直接対向電極あるいはＴＦＴを形成してもよい。つまり、アレイ基板または対向基板は構成上必要がない。また、日立製作所が開発しているＩＰＳモード（櫛電極方式）の場合は、対向基板には対向電極は必要がない。
In the display panel and display device of the present invention, the
以下、（図６８（ａ））〜（図６９（ｃ））を参照しながら、特に投射型表示装置のライトバルブとして用いる本発明の表示パネルについて説明する。 Hereinafter, the display panel of the present invention used as a light valve of the projection display device will be described with reference to FIGS. 68 (a) to 69 (c).
表示パネル２１には画素間から光漏れが発生しないようにするため、対向基板２３５にはブラックマトリックス（ＢＭ）が形成される。ＢＭの形成材料としては、遮光特性の観点からクロム（Ｃｒ）が用いられる。（図５３）、（図５７）などの投射型表示装置に用いるライトバルブとしての表示パネル２１には強烈な光が入射する。ＢＭに入射した入射光の４０％はＢＭで吸収されるため、表示パネル２１は加熱され、劣化する。
In the
本発明の表示パネルはＢＭ６８２ａの構成材料としてアルミニウム（Ａｌ）を使用している。Ａｌは９０％の光を反射するため、表示パネル２１が加熱され劣化するという問題はなくなる。しかし、Ａｌは遮光特性がＣｒに比較して悪いため膜厚を厚く形成する必要がある。一例として、Ｃｒの膜厚０．１μｍの遮光特性を得るＡｌの膜厚は１μｍである。つまり、１０倍の膜厚に形成する必要がある。
The display panel of the present invention uses aluminum (Al) as a constituent material of BM682a. Since Al reflects 90% of light, there is no problem that the
一方、ＴＮ液晶表示パネル２１などは液晶分子を配向する必要があるため、ラビング処理を行う必要がある。ラビング処理を行う際、凹凸があるとラビング不良が発生する。したがって、対向基板２３５にＡｌを用いてＢＭを形成すると基板２３５に凹凸が発生し、良好なラビングを行うことができない。
On the other hand, the TN liquid
この課題に対処するため、本発明の表示パネル２１は対向基板２３５において、ＢＭを形成する位置に凹部６８３をまず形成し、この凹部６８３を埋めるようにＢＭを形成している。凹部６８３は基板２３５にレジストを塗布し、パターニングを行った後、フッ酸溶液でエッチングすることにより容易に形成できる。凹部の深さは０．６μｍ以上１．６μｍ以下とし、さらに好ましくは０．８μｍ以上１．２μｍ以下にする。この凹部６８３の深さはエッチング時間を調整することにより容易に調整できる。
In order to cope with this problem, in the
なお、形成した凹部６８３は表面があれているため、凹部６８３を形成後、基板２３５にはＳｉＯ２、ＳｉＮｘなどの無機材料を０．０５μｍ以上０．２μｍ以下の膜厚で蒸着しておく。
Since the formed
このように構成された凹部６８３にＡｌ薄膜を蒸着しＢＭ６８２ａを形成する。したがって、対向基板２３５の表面にはＢＭ形成による凸部は発生しない。そのため、良好なラビングを行うことができる。
An Al thin film is deposited on the
必要に応じて、遮光性を向上させるため、Ａｌ薄膜６８２ａに重ねて、Ｃｒあるいはチタン（Ｔｉ）などから金属薄膜６８２ｂを積層する。この金属薄膜６８２ｂはＡｌ薄膜６８２ａが対向電極２３４のＩＴＯと直接接触しないようにする効果もある。Ａｌ薄膜６８２ａとＩＴＯ薄膜２３４が接触すると電池作用により腐食するからである。
If necessary, a metal
なお、積層する薄膜は２層に限定するものではなく、３層以上でもよい。 In addition, the thin film to laminate | stack is not limited to two layers, Three or more layers may be sufficient.
また、積層する薄膜６８２ｂは金属薄膜に限定するものではなく、カーボンを添加されたアクリル樹脂、あるいはカーボン単体などの有機材料からなる薄膜でもよい。例えば、光吸収膜１７２１が例示される。これらのＡｌ膜６８２ａの単層のＢＭの膜厚、あるいはＡｌ膜６８２ａと金属膜６８２ｂ等を積層したＢＭの膜厚は０．４μｍ以上１．４μｍ以下とし、さらに好ましくは０．６μｍ以上１．０μｍ以下にする。尚、（図６８（ａ））、（図６８（ｂ））では、ＢＭ６８２は、ＢＭ６８２ａ及び６８２ｂで構成される場合を示したが、これに限らず例えば、Ａｌ膜の単層で構成しても良く、又、異種の材料を多層に積層して構成しても良い。以後、単層、積層を問わない場合は、単にＢＭ６８２と呼ぶ。
The
凹部６８３に充填されたＢＭ６８２上には、平滑化膜６８１ａを形成する。平滑化膜６８１の形成材料としては、アクリル樹脂、ゼラチン樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニィールアルコール樹脂（ＰＶＡ）などの有機材料あるいは酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）などの無機材料などが例示される。なお、特に、紫外線硬化タイプの樹脂を採用することが好ましい。ただし、ＳｉＯ２などの無機材料は、耐熱性があり、また広い波長帯域において透過率が良好なため、投射型表示装置のライトバルブとして採用する場合は好ましい。
A smoothing
平滑化膜６８１ａの膜厚としては０．２μｍ以上１．４μｍ以下が好ましく、中でも０．５μｍ以上１．０μｍ以下に構成することが好ましい。この平滑化膜６８２ａ上に対向電極２３４としてのＩＴＯを形成する。（図１７４（ｂ））は平滑化膜６８２ａを用いずカラーフィルタ２３７を平滑化膜として用いた構成である。
The thickness of the smoothing
平滑化膜６８１ａ、６８１ｂをＳｉＯ２などの無機材料で形成した場合は、平滑化膜６８１を形成後、表面を研磨して平滑化する。研磨処理は機械的にあるいは化学的に行う。ＳｉＯ２は比較的柔らかいため研磨が容易である。研磨処理を行った後、対向電極２３４を形成する。なお、平滑化膜６８１ａ，６８１ｂが有機材料の場合も、研磨処理を行うことにより良好な平滑化膜６８１ａ，６８１ｂを形成できることは言うまでもない。
When the smoothing
また、他の例として、凹部６８３に凹部６８３の深さよりも厚くＢＭ６８２を形成した後、表面を研磨処理して平滑化してもよい。このようにすることにより凹部６８３に丁度ＢＭ６８２が充填されたような構成とすることができる。平滑化後、表面に対向電極２３４としてのＩＴＯを形成する。従って、平滑化膜６８１ａを形成しなくても良い。もちろん、ＢＭ６８２を研磨後、平滑化機能よりも基板２３５から不純物が溶出するのを防止するという観点から、平滑化膜（絶縁膜）６８１を薄く形成し、その後、対向電極２３４を形成してもよい。この構成の場合は、平滑化膜というよりは、保護膜として機能する。なお、対向電極は、液晶表示パネルがＩＰＳ構造の場合は不要である。したがって、この場合は対向電極２３４を形成せず、平滑化膜６８１ａ上に配向膜を形成すればよい。
As another example, after forming the BM 682 thicker than the depth of the
なお、（図６８（ａ））、（図６８（ｂ））においてＢＭ６８２は、ＡｌあるいはＡｌを含む金属多層膜としたが、これに限定するものではなく、低屈折率の誘電体膜と高屈折率の誘電体膜とを多層に形成した誘電体多層膜（干渉膜）で形成してもよい。 In FIG. 68A and FIG. 68B, BM682 is Al or a metal multilayer film containing Al. However, the present invention is not limited to this. A dielectric multilayer film (interference film) in which a dielectric film having a refractive index is formed in multiple layers may be formed.
誘電体多層膜は光学的干渉作用により特定波長の光を反射し、反射に際し、光の吸収は全くない。したがって、全く入射光の吸収がないＢＭ６８２を構成することができる。 The dielectric multilayer film reflects light of a specific wavelength by optical interference and does not absorb light at the time of reflection. Therefore, the BM 682 having no incident light absorption can be configured.
また、Ａｌの代わりに銀（Ａｇ）を用いてもよい。Ａｇも反射率が高く良好なＢＭ６８２となる。 Further, silver (Ag) may be used instead of Al. Ag is also a good BM682 with high reflectivity.
なお、干渉膜をＢＭ６８２として採用する場合はＢＭ６８２を構成する薄膜の膜厚は１．０μｍ以上１．８μｍ以下とし、さらに好ましくは１．２μｍ以上１．６μｍ以下にする。 When the interference film is employed as BM682, the thickness of the thin film constituting BM682 is set to 1.0 μm to 1.8 μm, and more preferably 1.2 μm to 1.6 μm.
また、凹部６８３の深さは１．２μｍ以上２．２μｍ以下とし、さらに好ましくは１．４μｍ以上１．８μｍ以下にする。
The depth of the
なお、（図６８（ａ））、（図６８（ｂ））の構成では、対向基板２３５に凹部６８３を形成し、この凹部６８３にＢＭ６８２を作製するとしたがこれに限定するものではなく、対向基板２３５に凹部６８３を形成することなく、Ａｌ、Ａｇ、多層の金属薄膜、あるいは干渉膜からなるＢＭ６８２を形成し、このＢＭ６８２上に平滑化膜６８１を形成してもよい。この時は平滑化膜６８１ａの膜厚は１．０μｍ以上３．０μｍ以下とし、さらに好ましくは１．４μｍ以上２．４μｍ以下にする。又、平滑化膜６８１ａを形成後、表面を研磨しても良い。研磨することにより、ＢＭ６８２の凹凸はなくなり、対向基板２３５の表面は平滑化される。
In the configuration shown in FIGS. 68A and 68B, the
また、（図６８（ａ））、（図６８（ｂ））では、対向基板２３５に凹部６８３を形成し、凹部６８３にＢＭ６８２を作製するとしたが、これに限定するものではなく、アレイ基板２３１に凹部６８３を形成し、かつＢＭ６８２を形成してもよい。この場合は、ＢＭ６８２上にソース信号線２３３あるいは、ＴＦＴ２７１等を形成する。この様に、アレイ基板２３１の凹部６８３を形成し、この凹部６８３にＴＦＴ２７１等を形成することにより、アレイ基板２３１の表面も平滑化され、良好なラビングを実施出来る。
Further, in FIG. 68A and FIG. 68B, the
ＢＭ６８２と対向電極２３４とは表示領域の周辺で、あるいは表示領域ないで電気的に接続しておくことが好ましい。これは対向電極２３４はＩＴＯで形成されるため、シート抵抗が高い。そのため、対向電極２３４のＩＴＯと金属材料からなるＢＭ６８２とを接続してシート抵抗を低くするためである。表示領域内で接続する場合は、ＢＭ６８２ｂと対向電極２３４とが接する箇所の平滑化膜６８１ａをエッチングなどにより除去し、ＢＭ６８２ｂと対向電極２３４とが直接接するように構成すればよい。この構成の場合は、ＢＭ６８２ｂはＡｌ以外の材料を選定する。電池による腐食を防止するためである。
The BM 682 and the
一方、アレイ基板２３１側では、ソース信号線２３３上に平滑化膜６８２を形成し、かつ、ソース信号線２３３上で画素電極２３２が隣接するように構成するとよい。このように構成することにより、画素電極２３２の周辺部からの光漏れは全くなくなる。
On the other hand, on the
しかし、この場合、ソース信号線２３３と画素電極との寄生容量が大きくなる。この寄生容量による画像表示への悪影響を回避するためには横方向で隣接する画素間に印加する映像信号の極性を反転させるとよい。なお、（図６８）ではＴＦＴ２０１などの、説明に不要な構成物は省略している。また、ＴＦＴ２０１はＬＤＤ（ロー ドーピング ドレイン）構造にするとよい。
However, in this case, the parasitic capacitance between the
アレイ基板２３１にＴＦＴ２７１などを形成後、無機材料からなる平滑化膜６８１ｂをＳｉＯ２などの無機材料で形成した場合は、平滑化膜６８１ｂを形成後、表面を研磨して平滑化する。研磨処理は平滑化膜６８１ａと同様に機械的にあるいは化学的に行う。特に、ＳｉＯ２で平滑化膜６８１ｂを形成した場合は、ＳｉＯ２は比較的柔らかいため機械的研磨が容易である。研磨処理を行った後、平滑化膜６８１ｂにＴＦＴ２０１と画素電極２３２とを接続するコンタクトホールを形成し、平滑化膜６８１ｂ上に画素電極２３２を形成する。なお、平滑化膜６８１をポリイミドなどの有機材料の場合も研磨処理を行うことにより良好な平滑化膜６８１ｂを形成できることは言うまでもない。又、ＴＦＴ２７１上には、ソース信号線の金属で遮光膜を形成し、ＴＦＴ２７１に光が入射しないように遮光する。
When the smoothing
液晶層２３６を所定膜厚にするために、ＢＭ６８２上あるいはＢＭ６８２と対面するアレイ２３１上に誘電体材料からなる柱を形成する。柱の高さを液晶層２３６の膜厚とする。
In order to make the
なお、表示パネル２１には、（図６９（ａ））に図示したように、反射防止膜２３９を形成した反射防止基板６９１を光結合材１２６でオプティカルカップリングさせるとよい。
Note that, as shown in FIG. 69A, the
このように構成することにより、表示パネル２１と空気との界面で反射する光が抑制され、光利用効率が向上する。
By comprising in this way, the light reflected in the interface of the
また、表示パネル２１の表面にゴミが付着してもスクリーン上では結像しないという利点もある。（図６９（ｂ））は表示パネル２１にマイクロレンズ基板１８３を取り付けた構成であり、（図６９（ｃ））はマイクロレンズ基板１８３に反射防止基板６９１を取り付けた構成である。
In addition, there is an advantage that even if dust adheres to the surface of the
なお、（図６８）において、画素電極２３２は透過型に限定するものではなく、反射型でもよい。また、反射型の場合は（図３０）（図３１）に開示したようにノコギリ歯状にしてもよい。また、（図２５）に開示したように半透過仕様としてもよい。
In FIG. 68, the
また、（図６８（ａ））〜（図６９（ｃ））で説明した本発明の表示パネル２１は、投射型表示装置のライトバルブとしてだけではなく、本発明の（図６４）などのビューファインダのライトバルブ、あるいは、ヘッドマウントディスプレイ、（図４９）のビデオカメラ、（図４８）などの携帯情報端末、（図５１）のパーソナルコンピュータあるいは液晶テレビなどの表示パネルとしても用いることができることは言うまでもない。以上のように、本発明の表示パネルを他の本発明の映像表示装置などに流用して自由に構成できることは言うまでもない。
Further, the
光変調層２３６は液晶だけに限定するものではなく、厚み約１００ミクロンの９／６５／３５ＰＬＺＴあるいは６／６５／３５ＰＬＺＴでもよい。また、光変調層２３６に蛍光体を添加したもの、液晶中にポリマーボール、金属ボールなどを添加したものなどでもよい。
The
なお、２３４、２３２などの透明電極はＩＴＯとして説明したが、これに限定するものではなく、例えばＳｎＯ2、インジウム、酸化インジウムなどの透明電極でもよい。また、金などの金属薄膜を薄く蒸着したものを採用することもできる。また、有機導電膜、超微粒子分散インキあるいはＴＯＲＡＹが商品化している透明導電性コーティング剤「シントロン」などを用いてもよい。 The transparent electrodes such as 234 and 232 have been described as ITO. However, the present invention is not limited to this, and a transparent electrode such as SnO 2 , indium, and indium oxide may be used. Moreover, what thinly vapor-deposited metal thin films, such as gold | metal | money, can also be employ | adopted. Further, an organic conductive film, ultrafine particle dispersed ink, or a transparent conductive coating agent “Syntron” commercialized by TORAY may be used.
光吸収膜２５４等は、アクリル樹脂などにカーボンなどを添加したものの他、六価クロムなどの黒色の金属、塗料、表面に微細な凹凸を形成した薄膜あるいは厚膜もしくは部材、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、オパールガラスなどの光拡散物でもよい。また、黒色でなくとも光変調層２３６が変調する光に対して補色の関係にある染料、顔料などで着色されたものでもよい。また、ホログラムあるいは回折格子でもよい。
The
本発明の実施例では画素電極ごとにＴＦＴ、ＭＩＭ、薄膜ダイオード（ＴＦＤ）などのスイッチング素子を配置したアクティブマトリックス型として説明してきた。このアクティブマトリックス型もしくはドットマトリックス型とは液晶表示パネルの他、微小ミラーも角度の変化により画像を表示するＴＩ社が開発しているＤＭＤ（ＤＬＰ）も含まれる。 The embodiment of the present invention has been described as an active matrix type in which switching elements such as TFTs, MIMs, and thin film diodes (TFDs) are arranged for each pixel electrode. The active matrix type or dot matrix type includes not only a liquid crystal display panel but also a DMD (DLP) developed by TI, which displays an image by changing the angle of a minute mirror.
また、ＴＦＴなどのスイッチング素子は１画素に１個と限定するものではなく、複数個接続してもよい。また、ＴＦＴはＬＤＤ（ロー ドーピング ドレイン）構造を採用することが好ましい。 Further, the number of switching elements such as TFTs is not limited to one per pixel, and a plurality of switching elements may be connected. The TFT preferably adopts an LDD (low doping drain) structure.
本発明の各実施例の技術的思想は、液晶表示パネル他、ＥＬ表示パネル、ＬＥＤ表示パネル、ＦＥＤ（フィールドエミッションディスプレイ）表示パネル、ＰＤＰにも適用することができる。また、アクティブマトリックス型に限定するものではなく、単純マトリックス型でもよい。単純マトリックス型でもその交点に画素（電極）がありドットマトリックス型表示パネルと見なすことができる。もちろん、単純マトリックスパネルの反射型も本発明の技術的範ちゅうである。その他、８セグメントなどの単純な記号、キャラクタ、シンボルなどを表示する表示パネルにも適用することができることはいうまでもない。これらセグメント電極も画素電極の１つである。 The technical idea of each embodiment of the present invention can be applied to a liquid crystal display panel, an EL display panel, an LED display panel, an FED (field emission display) display panel, and a PDP. Moreover, it is not limited to an active matrix type, and a simple matrix type may be used. Even in the simple matrix type, there are pixels (electrodes) at the intersections, and it can be regarded as a dot matrix type display panel. Of course, the reflection type of a simple matrix panel is also a technical category of the present invention. In addition, it goes without saying that the present invention can also be applied to a display panel that displays simple symbols such as 8 segments, characters, symbols, and the like. These segment electrodes are also one of the pixel electrodes.
プラズマアドレス型表示パネルにも本発明の技術的思想は適用できることはいうまでもない。その他、具体的に画素がない光書き込み型表示パネル、熱書き込み型表示パネル、レーザ書き込み型表示パネルにも本発明の技術的思想は適用できる。また、これらを用いた投射型表示装置も構成できるであろう。 Needless to say, the technical idea of the present invention can also be applied to a plasma addressed display panel. In addition, the technical idea of the present invention can be applied to an optical writing display panel, a thermal writing display panel, and a laser writing display panel that do not have pixels. In addition, a projection display device using these can also be configured.
画素の構造も共通電極方式、前段ゲート電極方式のいずれでもよい。その他、画素行（横方向）に沿ってアレイ基板２３１にＩＴＯからなるストライプ状の電極を形成し、画素電極２３２と前記ストライプ状電極間に蓄積容量を形成してもよい。このように蓄積容量を形成することにより結果的に液晶層２３６に並列のコンデンサを形成することになり、画素の電圧保持率を向上することができる。低温ポリシリコン、高温ポリシリコンなどで形成したＴＦＴ２７１はオフ電流が大きい。したがって、このストライプ状電極を形成することは極めて有効である。
The pixel structure may be either a common electrode type or a pre-stage gate electrode type. In addition, a stripe electrode made of ITO may be formed on the
また、本発明の表示パネル２１あるいは投射型表示装置のライトバルブ２１等において、カラーフィルタ２３７でカラー表示を行う実施例を開始したが、カラーフィルタは必ずしも形成せずとも１枚の表示パネル２１でカラー表示を実現できる。たとえば、マイクロレンズ１８１を用いてＲ、Ｇ、Ｂに色分離したり、ホログラムを用いて色分離を行えば、カラー表示を行うことができる。また、カラーフィルタ２３７は樹脂で形成しても誘電体多層膜で形成してもよい。また、カラーフィルタ２３７は単色でも、２色でもあるいは４色以上のものを用いてもよい。
Further, in the
また、表示パネルのモード（モードと方式などを区別せずに記載）は、ＰＤモードの他、ＳＴＮモード、ＥＣＢモード、ＤＡＰモード、ＴＮモード、強誘電液晶モード、ＤＳＭ（動的散乱モード）、垂直配向モード、ゲストホストモード、ホメオトロピックモード、スメクチックモード、コレステリックモードなどを適用することができる。 In addition to the PD mode, the display panel mode (described without distinguishing between mode and method) is STN mode, ECB mode, DAP mode, TN mode, ferroelectric liquid crystal mode, DSM (dynamic scattering mode), A vertical alignment mode, a guest host mode, a homeotropic mode, a smectic mode, a cholesteric mode, or the like can be applied.
本発明の表示パネル／表示装置は、ＰＤ液晶表示パネル／ＰＤ液晶表示装置に限定するのもではなく、ＴＮ液晶、ＳＴＮ液晶、コレステリック液晶、ＤＡＰ液晶、ＥＣＢ液晶モード、ＩＰＳ方式、強誘電液晶、反強誘電、ＯＣＢなどの他の液晶を用いた表示パネル／表示装置でもよい。その他、ＰＬＺＴ、エレクトロクロミズム、エレクトロルミネッセンス、ＬＥＤディスプレイ、ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、プラズマアドレッシングのような方式でも良い。 The display panel / display device of the present invention is not limited to a PD liquid crystal display panel / PD liquid crystal display device, but a TN liquid crystal, STN liquid crystal, cholesteric liquid crystal, DAP liquid crystal, ECB liquid crystal mode, IPS mode, ferroelectric liquid crystal, A display panel / display device using another liquid crystal such as antiferroelectric or OCB may be used. Other methods such as PLZT, electrochromism, electroluminescence, LED display, EL display, plasma display (PDP), and plasma addressing may also be used.
また、本発明の技術的思想はビデオカメラ、液晶プロジェクター、立体テレビ、プロジェクションテレビ、ビューファインダ、携帯電話のモニター、ＰＨＳ、携帯情報端末およびそのモニター、デジタルカメラおよびそのモニター、電子写真システム、ヘッドマウントディスプレイ、直視モニターディスプレイ、ノートパーソナルコンピュータ、ビデオカメラのモニター、電子スチルカメラのモニター、現金自動引き出し機のモニター、公衆電話のモニター、テレビ電話のモニター、パーソナルコンピュータのモニター、液晶腕時計およびその表示部、家庭電器機器の液晶表示モニター、据え置き時計の時刻表示部、ポケットゲーム機器およびそのモニター、表示パネル用バックライトなどにも適用あるいは応用展開できることは言うまでもない。 The technical idea of the present invention is a video camera, a liquid crystal projector, a stereoscopic television, a projection television, a viewfinder, a mobile phone monitor, a PHS, a personal digital assistant and its monitor, a digital camera and its monitor, an electrophotographic system, and a head mount. Display, direct view monitor display, notebook personal computer, video camera monitor, electronic still camera monitor, cash drawer monitor, pay phone monitor, video phone monitor, personal computer monitor, liquid crystal watch and its display, Needless to say, it can also be applied or applied to liquid crystal display monitors for home appliances, time display units for stationary clocks, pocket game devices and their monitors, backlights for display panels, etc. There.
また、本発明の投射型表示装置あるいはビューファインダにおいて、ランプあるいはＬＥＤなどの発光素子と表示パネル２１間に、インテグレータレンズを付加してもよい。インテグレータレンズを用いることにより表示画面の周辺部まで均一に照明することができ、画像品位を向上させることができる。
Further, in the projection display device or viewfinder of the present invention, an integrator lens may be added between a light emitting element such as a lamp or LED and the
本発明にかかる照明装置とそれを用いた表示装置および表示装置の駆動方法と液晶表示パネルは、動画ボケの改善，低コスト化，高輝度化等のそれぞれの構成に応じて特徴ある効果を有し、直視型表示装置、携帯端末、ビューファインダ、ビデオカメラおよび投射型表示装置等として有用である。 The illumination device according to the present invention, a display device using the same, a display device driving method, and a liquid crystal display panel have characteristic effects according to respective configurations such as improvement of motion blur, cost reduction, and increase in luminance. It is useful as a direct-view display device, a portable terminal, a viewfinder, a video camera, a projection display device, and the like.
１１ 白色ＬＥＤ（発光素子）
１２ ＬＥＤアレイ（発光素子アレイ）
１４ 導光板（導光部材）
１５ 反射板（反射部材、反射膜）
１６ バックライト（照明装置）
２１ 液晶表示パネル
２２ 拡散シート（拡散板）
２３ プリズムシート
２４ 凹部
３１ 光拡散部
４１ 光拡散ドット
５１ 反射膜（光拡散部材）
７１ ファイバー
７２ 接着剤
８１ 非点灯部
８２ 点灯部
１０１ ゲートドライバ（回路）
１０２ ソースドライバ（回路）
１０３ ドライバコントローラ
１０４ ＬＥＤドライバ（発光素子ドライバ）
１０５ バックライトコントローラ
１０６ 映像信号処理回路
１０７ 画像表示部
１２１ λ／４板（λ／４フィルム）
１２６ 光結合剤
１４１ 蛍光管（棒状発光素子）
１５１ 光拡散剤
１５２ 電極パターン
１５３ 端子電極
１６１ 突起（凸部）
１６２ ボンダ線（接続部）
１８１ 光線
１８２ ビーズ（スペーサ）
１８３ マイクロレンズアレイ（マイクロレンズシート）
１８４ 遮光膜（反射膜）
１８５ 光結合層（オプティカルカップリング材）
１８６ マイクロレンズ
１８７ 開口部
１８６ａ シリニドリカルレンズ（かまぼこ型レンズ）
２３１ アレイ基板
２３２ 画素電極
２３３ 信号線
２３４ 対向電極
２３５ 対向基板
２３６ 液晶層（光変調層）
２３７ カラーフィルタ
２３８ 樹脂遮光膜
２３９ 反射防止膜
２５１ 反射膜（反射電極）
２５２ 光透過部（画素）、開口部
２５３ 絶縁膜
６５１ 空気ギャップ
６７１ 保持部
６８１ 平滑化膜
６８２ ブラックマトリックス（ＢＭ）
６８３ 凹部
６９１ 反射防止基板
７３１ 低屈折率材料部
７３２ 光屈折率材料部
11 White LED (light emitting device)
12 LED array (light emitting element array)
14 Light guide plate (light guide member)
15 Reflector (reflective member, reflective film)
16 Backlight (lighting device)
21 Liquid
23
71
102 Source driver (circuit)
103
105
126
151
162 Bonder wire (connection part)
181
183 Micro lens array (micro lens sheet)
184 Light-shielding film (reflective film)
185 Optical coupling layer (optical coupling material)
231
237
252 Light transmission part (pixel), opening 253
683 Recessed
Claims (4)
前記液晶表示パネルへの表示画像の書き込み周期を制御する書き込み制御部と、
複数の発光領域を有して前記液晶表示パネルを照明する照明装置と、
前記照明装置の発光を制御する発光制御部であって、前記発光領域の各々に対応する前記液晶表示パネルの画素への書き込みが行われている期間は当該発光領域の発光を行わないように制御することで、発光している前記発光領域を前記画素への書き込みに応じて画面垂直方向に移動させる発光制御部と、を備え、
前記書き込み制御部は、前記書き込み周期を入力画像信号の周期から７０Ｈｚ以上の周期へ変換し、
前記発光制御部は、前記照明装置の各発光領域の点灯周期を変換後の前記書き込み周期に一致させるように制御する、
液晶表示装置。 A liquid crystal display panel;
A writing control unit for controlling a writing cycle of a display image on the liquid crystal display panel;
A lighting device that illuminates the liquid crystal display panel having a plurality of light emitting regions;
A light emission control unit for controlling light emission of the illumination device, wherein the light emission region is controlled not to emit light during a period in which writing to the pixels of the liquid crystal display panel corresponding to each of the light emission regions is performed. A light emission control unit that moves the light emitting region that emits light in the vertical direction of the screen according to writing to the pixel,
The writing control unit converts the writing cycle from a cycle of an input image signal to a cycle of 70 Hz or more,
The light emission control unit controls the lighting cycle of each light emitting region of the lighting device to match the writing cycle after conversion,
Liquid crystal display device.
請求項１記載の液晶表示装置。 The write control unit converts the write cycle to 70 Hz or more and 180 Hz or less,
The liquid crystal display device according to claim 1.
前記液晶表示パネルへの表示画像の書き込み周期を制御する書き込み制御部と、
複数の発光領域を有して前記液晶表示パネルを照明する照明装置と、
前記照明装置の発光を制御する発光制御部であって、前記発光領域の各々に対応する前記液晶表示パネルの画素への書き込みが行われている期間は当該発光領域の発光を行わないように制御することで、発光している前記発光領域を前記画素への書き込みに応じて画面垂直方向に移動させる発光制御部と、を備え、
前記書き込み制御部は、前記書き込み周期を入力画像信号の周期から４倍速以下の範囲で速めるように変換し、
前記発光制御部は、前記照明装置の各発光領域の点灯周期を変換後の前記書き込み周期に一致させるように制御する、
液晶表示装置。 A liquid crystal display panel;
A writing control unit for controlling a writing cycle of a display image on the liquid crystal display panel;
A lighting device that illuminates the liquid crystal display panel having a plurality of light emitting regions;
A light emission control unit for controlling light emission of the illumination device, wherein the light emission region is controlled not to emit light during a period in which writing to the pixels of the liquid crystal display panel corresponding to each of the light emission regions is performed. A light emission control unit that moves the light emitting region that emits light in the vertical direction of the screen according to writing to the pixel,
The writing control unit converts the writing cycle so as to accelerate the cycle of the input image signal within a range of 4 times or less,
The light emission control unit controls the lighting cycle of each light emitting region of the lighting device to match the writing cycle after conversion,
Liquid crystal display device.
請求項１乃至３の何れか１つに記載の液晶表示装置。
The illuminating device includes a plurality of light guide portions whose light emission surfaces form the light emitting region, and light emitting elements provided at end portions of the light guide portions.
The liquid crystal display device according to claim 1.
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