JP3328496B2

JP3328496B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP3328496B2
Application number: JP04650796A
Authority: JP
Inventors: 義人橋本; 繁光水嶋
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-03-04
Filing date: 1996-03-04
Publication date: 2002-09-24
Anticipated expiration: 2016-03-04
Also published as: JPH09244018A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に関
し、特に、平行度の高い光を液晶表示素子に向け出射す
ることができる液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、時計及び電卓等に設け
られる数値セグメント型表示装置として、あるいは、画
像表示装置として広く用いられている。液晶表示装置が
備える液晶表示素子には多種類のものが知られている。
例えば、透光性基板上に、液晶に電圧を印加する画素電
極を選択するスイッチング手段として、薄膜トランジス
タ等の能動素子が形成されるもの、さらに、赤色、緑
色、青色等のカラーフィルタ層がカラー表示手段として
設けられているものなどがある。

【０００３】また、液晶のツイスト角に応じて、液晶表
示装置には以下の表示方式が知られている。液晶分子のツイスト角を９０°にねじれ配向させたア
クティブ駆動型ツイストネマティック（Twisted Nemati
c:以下、「ＴＮ」と略称する）液晶表示方式。液晶分子のツイスト角を９０°以上とすることによっ
て透過率液晶印加電圧特性の鋭い急峻性を利用したマル
チプレックス駆動型スーパーツイステッドネマティック
（Super Twisted Nematic ）液晶表示方式。

【０００４】ところで、上記従来の液晶表示装置では、
液晶分子の持つ旋光性、または複屈折性により、ツイス
ト角度と視野角との相対的な角度によって、視野角依存
性が大きいのが現状である。この点に関し、特開平５−
７２５２９号公報では、ＴＮ液晶等の旋光性、または複
屈折性を利用した液晶表示素子において、散乱性を制御
する液晶層を設けることにより、輝度、色相、コントラ
スト比の視野角依存性の少ない液晶表示素子及びそれを
用いた装置とシステムが開示されている。また、この液
晶表示装置では、前記液晶層に電圧を印加するなどして
その散乱状態を低下させ透過状態とした時は、従来のＴ
Ｎ液晶の視野角特性に近くなり他人に覗かれることなく
装置を使用することができるとしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
５−７２５２９号公報に開示される液晶表示装置では、
以下の問題を生じる。

【０００６】従来のバックライト光の指向性では前記液
晶層が透過状態であっても、もともと液晶表示素子以外
の方向にも光は広がっているため、表示部に正対する観
察者以外の者でも認識可能となってしまう。換言すれ
ば、平行度の低い光を液晶表示素子に向け出射する従来
の構成では、例え散乱性を制御する前記液晶層が透過状
態のときにも、確実に表示部に正対する観察者だけが画
像認識できるほどに散乱性を低下させることができな
い。したがって、上記構成の液晶表示装置において確実
に表示部に正対する観察者だけが画像認識できるために
は、平行度の高い光を液晶表示素子に向け出射すること
が必要とされる。

【０００７】さらに、上記構成以外の液晶表示装置にお
いても、平行度の高い光を液晶表示素子に向け出射する
ことが要請される可能性がある。

【０００８】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、その目的は、平行度の高い光を液晶表
示素子に向け出射することができる液晶表示装置を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る液
晶表示装置は、上記の課題を解決するために、液晶表示
素子と該液晶表示素子に背面から光を照射する照射部と
を有する液晶表示装置において、前記液晶表示素子と前
記照射部との間の光路上に、遮光材が互いに平行に複数
配置され、該それぞれの遮光材が延設される方向が、前
記液晶表示素子の表示部の垂直方向に一致している透光
性シート体と、前記液晶表示素子と前記透光性シート体
との間、あるいは該液晶表示素子の該透光性シート体側
と反対する側に、少くとも散乱性を制御できる液晶と該
液晶を駆動する駆動手段とを有する散乱性制御手段とを
備えていることを特徴としている。

【００１０】上記の構成によれば、透光性シート体上の
遮光材が配置されていない部分がスリットとなり、照射
部からの光を透過させる。また、透光性シート体の光入
射面に対し、斜めもしくは著しく斜めに入射される光
が、遮光材により遮断される。これにより、透光性シー
ト体を透過する光は、この面にほぼ垂直な指向性を有す
る光として均一化される。すなわち、透光性シート体の
面と垂直な方向に平行度の高い透過光が得られる。した
がって、この方向に液晶表示素子が配置される構成とす
ることで、平行度の高い光を液晶表示素子に向け出射可
能な液晶表示装置を提供することができる。そして、散
乱性制御手段に照射される光の散乱性を制御できるの
で、表示内容の視野角特性を制御できる。また、平行度
の高い光を液晶表示素子に向け出射することができるの
で、表示部に正対する観察者だけが表示内容を認識でき
る視野角特性を確実に得ることができる。

【００１１】また、請求項１の構成において、前記照射
部からの光を前記液晶表示素子へと集光させるべく、前
記透過性シート体の液晶表示素子側の面に、互いに平行
な方向に延びる断面略Ｖ字型の複数の溝部が配置され、
これらの溝部に沿って前記遮光材が設けられている構成
とすることができる。

【００１２】上記の構成によれば、照射部から溝部に向
け出射される光が、遮光材により遮断される。これによ
り、溝部以外の部分、即ち、液晶表示素子側に突出する
突部に入射される光のみが、透光性シート体を透過す
る。この突部の表面において光が屈折することにより、
液晶表示素子への集光性が高くなるとともに、透光性シ
ート体を透過する光の平行度がさらに高くなる。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について図
１〜図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

【００１６】本形態に係る液晶表示装置１は、図２に示
すように、大略的に、液晶表示素子２、散乱性制御素子
（散乱性制御手段）３、及び照明装置（バックライト）
４を備えている。

【００１７】液晶表示素子２では、対向する一対の基板
５・６の間にネマティック液晶等からなる液晶層７が設
けられている。ガラス等からなる一対の基板５・６に
は、それぞれ互いの基板と対向する側の表面に、ＩＴＯ
（インジウム錫酸化物）等からなる透明電極層８・９、
及びポリイミド、ポリビニルアルコール等からなる配向
膜１０・１１が形成されている。液晶層７を構成する液
晶は、樹脂等からなる図示しない封止部材によって基板
５・６の間に封入される。また、基板５・６の外側に
は、一対の偏光子１２・１３が配置されている。

【００１８】上記透明電極層８・９には、図示しない液
晶駆動手段によって電圧を印加することができる。この
印加電圧または印加電圧の有無に応じて液晶層７を構成
する液晶分子の配向状態が変化することにより、照明装
置４から液晶表示素子２に導かれる光が変調されて透過
する。この透過光が、基板５側の表示部に導かれること
によって表示が行われる。

【００１９】散乱性制御素子３は、液晶表示素子２と照
明装置４との間に配置される。あるいは、散乱性制御素
子３を、液晶表示素子２の基板５側に配置する構成とし
てもよい。散乱性制御素子３では、図３に示すように、
対向する一対の基板１４・１５の間に高分子分散型液
晶、ＤＳＭ（Dynamic Scattering Mode)型液晶等の散乱
性を制御できる液晶からなる液晶層１６が設けられてい
る。基板１４・１５は、ガラスまたは透明な高分子フィ
ルム等の光学的に等方性を有する物質からなり、それぞ
れ互いの基板と対向する側の表面に、ＩＴＯ等からなる
透明電極層１７・１８が形成されている。

【００２０】上記透明電極層１７・１８の間には、液晶
駆動手段１９によって電圧を印加することができる。こ
の印加電圧または印加電圧の有無に応じて液晶層１６を
構成する液晶分子が、照明装置４から散乱性制御素子３
に導かれる光の散乱性を制御する。散乱性制御素子３で
は、透明電極層１７・１８の間に電圧が印加されないと
き、液晶層１６を構成する液晶分子は散乱状態におかれ
る。対照的に、液晶駆動手段１９によって透明電極層１
７・１８の間に所定の電圧が印加されるとき、液晶層１
６の液晶分子は透過状態におかれる。液晶分子が散乱状
態にある場合、照明装置４からの光は液晶層１６を通過
するときに散乱される一方、液晶分子が透過状態にある
場合、照明装置４からの光は液晶層１６を通過するとき
に散乱されない。散乱性制御素子３を透過した光は、基
板６側より液晶表示素子２に導かれる。

【００２１】照明装置４は、散乱性制御素子３の基板１
５側に配置され、図４に示すように、遮光スリット付シ
ート（透光性シート体）２０、及び照射部２１を備えて
いる。照射部２１には、蛍光管等の光源２２が設けられ
るとともに、光源２２からの光を出射させて遮光スリッ
ト付シート２０に導くための光出射面２３、及び光出射
面２３と対向する面に配置され光源２２からの光を反射
させるための反射シート２４が設けられる。光源２２か
ら発した光は、遮光スリット付シート２０を介して散乱
性制御素子３に照射される。

【００２２】尚、図４では、照射部２１の構成として、
いわゆる直視型バックライトの構成例を示しているが、
照射部２１の構成はこれに限らず、他の構成であっても
よい。

【００２３】遮光スリット付シート２０は、散乱性制御
素子３と照射部２１との間に配置され、光出射面２３よ
り出射する光がこの遮光スリット付シート２０を透過す
るときに、透過光の平行度を高めるために一部の光が透
過するのを遮断する。遮光スリット付シート２０では、
図１（ａ）に示すように、透光性を有するシート２５の
一方の面に遮光材２６が互いに平行に多数配置されてい
る。遮光材２６が延設される方向は、表示部の垂直方向
に一致している。また、遮光材２６が設けられていない
部分は、スリット２７となり、照射部２１からの光を透
過させる。

【００２４】尚、遮光材２６が設けられる面は、照射部
２１からの光が入射される光入射面であってもよいし、
これとは反対の面、即ち散乱性制御素子３側の面であっ
てもよい。図１（ｂ）では、シート２５の散乱性制御素
子３側の面に遮光材２６が複数配置される構成例を示し
ている。

【００２５】遮光スリット付シート２０は、図１（ｂ）
に示すように、光入射面に垂直または略垂直に入射する
光をスリット２７よりそのまま透過させる一方、光入射
面に対し斜めもしくは著しく斜めに入射する光を、遮光
材２６によって遮断する。これにより、遮光スリット付
シート２０を透過する光は、光入射面にほぼ垂直な指向
性を有する光として均一化される。すなわち、この遮光
スリット付シート２０の面と垂直な方向に平行度の高い
透過光が得られる。したがって、液晶表示装置１では、
照明装置４によって平行度の高い光を液晶表示素子２に
向け出射することができる。

【００２６】上記構成の液晶表示装置１では、散乱性制
御素子３の液晶層１６が散乱状態におかれるとき、照明
装置４からの平行度の高い光Ｌ１は、図５に示すよう
に、散乱性制御素子３によって散乱される。すなわち、
散乱性制御素子３を透過した光Ｌ２は、従来の拡散シー
トを通過した後のような特性を有し、均等に拡散された
状態で液晶表示素子２に入射する。この結果、液晶表示
素子２を通過した光Ｌ３は、表示部の全視角方向に抜け
て行き、表示部に正対する位置以外からも表示内容の認
識が可能となる。

【００２７】これに対して、散乱性制御素子３の液晶層
１６が液晶駆動手段１９によって透過状態におかれると
き、照明装置４からの平行度の高い光Ｌ１は、図６に示
すように、散乱性制御素子３によって散乱されない。す
なわち、散乱性制御素子３を透過した光Ｌ２は、平行度
の高い光のまま液晶表示素子２に入射する。この結果、
液晶表示素子２を通過した光Ｌ３は、表示部の表示面に
垂直な視角方向にのみ抜けて行く。あるいは、通過光Ｌ
３は、表示部の表示面に垂直な視角方向と表示部の垂直
方向とに抜けて行く。したがって、表示部を水平方向の
左右より斜めに見る位置からでは、光が透過してこず真
っ暗になり、表示内容の認識が不可能となる。換言すれ
ば、表示部に正対する観察者だけが表示内容を認識でき
る。

【００２８】以上のように、上記構成の液晶表示装置１
では、散乱性制御素子３によって光の散乱性を制御でき
るので、表示内容の視野角特性を制御できる。さらに、
照明装置４によって平行度の高い光を液晶表示素子２に
向け出射することができるので、液晶層１６が透過状態
におかれるとき、表示部に正対する観察者だけが表示内
容を認識できる視野角特性を確実に得ることができる。
したがって、視野角依存性の少ない、全視角方向にわた
って表示特性が均一に保たれる状態と、表示部に正対す
る位置からのみ表示内容を認識できる状態とに任意に切
り換え可能な液晶表示装置１が得られる。

【００２９】さらに、上記構成の液晶表示装置１におい
て、遮光スリット付シート２０のかわりに、図７（ａ）
に示すような遮光スリット付プリズムシート２８を設け
る構成としてもよい。

【００３０】遮光スリット付プリズムシート２８は、遮
光スリット付シート２０と同様に、散乱性制御素子３と
照射部２１との間に配置される。また、遮光スリット付
プリズムシート２８では、照射部２１からの光が入射さ
れる光入射面とは反対の面、即ち散乱性制御素子３側の
面に、図７（ａ）に示すように、互いに平行な方向に延
びる断面略Ｖ字型の複数の溝部２９が配置される。溝部
２９が延設される方向は、表示部の垂直方向に一致して
いる。

【００３１】また、図７（ｂ）に示すように、上記溝部
２９に沿って遮光材３０が設けられている。すなわち、
遮光スリット付プリズムシート２８では遮光材３０が互
いに平行に多数配置され、遮光材３０が延設される方向
は、遮光材２６及び溝部２９と同様に、表示部の垂直方
向に一致している。遮光材３０が設けられる面は、図７
（ｂ）に示すように、照射部２１からの光が入射される
光入射面であってもよいし、これとは反対の面、即ち溝
部２９が配置される散乱性制御素子３側の面であっても
よい。遮光材３０が配置されていない溝部２９以外の部
分、即ち散乱性制御素子３側に突出する突部３１に相当
する部分は、スリット３２となり、照射部２１からの光
を透過させる。

【００３２】遮光スリット付プリズムシート２８は、図
７（ｂ）に示すように、光入射面に垂直または略垂直に
入射する光をスリット３２よりそのまま透過させる一
方、光入射面に対し斜めもしくは著しく斜めに入射する
光を、遮光材３０によって遮断する。これにより、遮光
スリット付プリズムシート２８を透過する光は、光入射
面にほぼ垂直な指向性を有する光として均一化される。
すなわち、この遮光スリット付プリズムシート２８の面
と垂直な方向に平行度の高い透過光が得られる。

【００３３】さらに、照射部２１からの光がスリット３
２を通過して遮光スリット付プリズムシート２８を透過
するときに、突部３１の表面において光が屈折する。こ
れにより、散乱性制御素子３、及び液晶表示素子２への
集光性が高くなるとともに、遮光スリット付プリズムシ
ート２８を透過する光の平行度がさらに高くなる。した
がって、遮光スリット付プリズムシート２８を備える液
晶表示装置１では、照明装置４によってさらに平行度の
高い光を液晶表示素子２に向け出射することができる。

【００３４】また、遮光スリット付プリズムシート２８
を設ける構成とすることで、液晶表示素子２への集光性
を高めることができるので、表示における正面輝度を高
めることができる。

【００３５】以上のように、遮光スリット付プリズムシ
ート２８を備える液晶表示装置１では、さらに平行度の
高い光を液晶表示素子２に向け出射することができるの
で、散乱性制御素子３の液晶層１６が透過状態におかれ
るとき、表示部に正対する観察者だけが表示内容を認識
できる視野角特性をさらに確実に得ることができる。

【００３６】

【発明の効果】請求項１の発明に係る液晶表示装置は、
以上のように、液晶表示素子と照射部との間の光路上
に、遮光材が互いに平行に複数配置され、該それぞれの
遮光材が延設される方向が、前記液晶表示素子の表示部
の垂直方向に一致している透光性シート体と、前記液晶
表示素子と前記透光性シート体との間、あるいは該液晶
表示素子の該透光性シート体側と反対する側に、少くと
も散乱性を制御できる液晶と該液晶を駆動する駆動手段
とを有する散乱性制御手段とを備えている構成である。

【００３７】これにより、透光性シート体の光入射面に
対し、斜めもしくは著しく斜めに入射される光を、遮光
材により遮断できるので、透光性シート体の面と垂直な
方向に平行度の高い透過光を得ることができる。また、
散乱性制御手段に照射される光の散乱性を制御できるの
で、表示内容の視野角特性を制御できる。さらに、平行
度の高い光を液晶表示素子に向け出射することができ
る。

【００３８】それゆえ、平行度の高い光を液晶表示素子
に向け出射可能な液晶表示装置を提供することができる
という効果、および表示部に正対する観察者だけが表示
内容を認識できる視野角特性を確実に得ることができる
という効果を奏する。

【００３９】

【００４０】

【００４１】

【００４２】

【００４３】

【００４４】

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の実施の一形態の液晶表示装
置に設けられる遮光スリット付シートの概略的構成を示
す斜視図であり、（ｂ）は、この遮光スリット付シート
が面に対して斜めに入射する光を遮断する様子を示す説
明図である。

【図２】上記液晶表示装置の概略的構成を示す断面図で
ある。

【図３】上記液晶表示装置に設けられる照明装置及び散
乱性制御素子の概略的構成を示す断面図である。

【図４】上記液晶表示装置に設けられる照射部、遮光ス
リット付シート、及び散乱性制御素子が配置される状態
を示す斜視図である。

【図５】上記散乱性制御素子が散乱状態にあるときの視
野角特性を示す説明図である。

【図６】上記散乱性制御素子が透過状態にあるときの視
野角特性を示す説明図である。

【図７】（ａ）は、遮光スリット付プリズムシートの概
略的構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、この遮光スリ
ット付プリズムシートが光入射面に対して斜めに入射す
る光を遮断する様子を示す説明図である。

【符号の説明】

２液晶表示素子３散乱性制御素子（散乱性制御手段）４照明装置１６液晶層１９液晶駆動手段（駆動手段）２０遮光スリット付シート（透光性シート体）２１照射部２６遮光材２７スリット２８遮光スリット付プリズムシート（透光性シート
体）２９溝部３０遮光材３１突部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−294903（ＪＰ，Ａ) 特開平４−144608（ＪＰ，Ａ) 実開昭63−52360（ＪＰ，Ｕ) 実開平５−17629（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶表示素子と該液晶表示素子に背面から
光を照射する照射部とを有する液晶表示装置において、前記液晶表示素子と前記照射部との間の光路上に、遮光
材が互いに平行に複数配置され、該それぞれの遮光材が
延設される方向が、前記液晶表示素子の表示部の垂直方
向に一致している透光性シート体と、前記液晶表示素子と前記透光性シート体との間、あるい
は該液晶表示素子の該透光性シート体側と反対する側
に、少くとも散乱性を制御できる液晶と該液晶を駆動す
る駆動手段とを有する散乱性制御手段とを備えているこ
とを特徴とする液晶表示装置。