JP3363635B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP3363635B2 JP32522494A JP32522494A JP3363635B2 JP 3363635 B2 JP3363635 B2 JP 3363635B2 JP 32522494 A JP32522494 A JP 32522494A JP 32522494 A JP32522494 A JP 32522494A JP 3363635 B2 JP3363635 B2 JP 3363635B2
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剛 須崎
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Tottori Sanyo Electric Co Ltd
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は視角依存性が低い液晶表
示装置に関する。 【0002】 【従来の技術】従来より、液晶セルを用いた表示装置
(特公昭51−13666号公報)においては、一定以
上のコントラストと明度が得られる視野角(観察方向)
が限定される。つまり配向方向によって指定された以外
の方向にあっては正面から表示を観察しても暗い表示に
なりやすく、大きい画面においては表示周辺部に対して
斜め方向から観察したことになるのでコントラストが低
下したりコントラスト反転が生じるという欠点があっ
た。この様な視野角の制限が大きいことを視角依存性が
高いという。 【0003】視角依存性が生じる理由としては、液晶分
子の捩れ(螺旋の向きや、ラビング方向によって決まる
液晶分子の螺旋開始位置など)に起因するものが大き
く、また偏光板の特性(光振動方向の選択性の良否な
ど)に起因するものや、液晶に光を照射する光源の指向
性に起因するものなどが挙げられる。 【0004】そして一般に、液晶表示装置においては、
上記視角依存性を考慮し、最も表示の見易い位置が使用
者の通常視野範囲内に入るような設計、例えば画面中央
の法線方向ないしそれより少し下向きの方向のコントラ
ストをその周囲に比べて高めるような設計が行われてい
る。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、例えば液晶
画面をモニターに用いるビデオ装置などでは、コントラ
ストの高い観察方向以外においても表示を観察すること
があることに鑑み、上記種々の理由によって液晶表示装
置に発生する視角依存性を改善することを主な課題と
し、また、視角依存性の改善を簡単な構成によって実現
することも課題とする。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明は、画素毎に駆動
される所定の液晶層を有する液晶セルと、該液晶セルの
液晶層に指向性を高めた光を導く光導入手段と、前記液
晶セルから出てきた光の内、所定の角度で入射する光を
拡散する光拡散手段とを具備し、前記光導入手段によっ
て液晶層に導かれる光の主方向と前記光拡散手段が拡散
する光の入射方向が同方向となると共に、前記光拡散手
段を介して液晶セルを観察したときに輝度が落ち込む視
野角方向の輝度を高めるように、前記光導入手段の光指
向性を設定したものである。 【0007】 【0008】 【0009】 【作用】本発明によれば、視角依存性の高いTFT(t
hin film transistor)−TN(t
wisted nematic)液晶やMIM(met
al insulator metal)−TN液晶な
どにおいても、液晶セルから出てきた所定方向の光を選
択的に拡散する光拡散手段を備えるので、液晶分子の捩
れ、偏光板の特性、光源の指向性などの影響を受けて液
晶から出てきた光の内、希望する方向の光を光拡散手段
によって選択して拡散することができ、視角依存性を低
くすることができる。 【0010】また、光導入手段によって液晶層に導かれ
る光の主方向と光拡散手段が拡散する光の入射方向が同
方向となるように、光導入手段の光指向性を設定するこ
とにより、指向性を有して液晶から出てきた光の内、希
望する方向の光を光拡散手段によってより均一に拡散
し、輝度、コントラストの均一化を図って視角依存性を
低くすることができる。 【0011】 【実施例】図1は本発明の実施例の液晶表示装置の要部
の断面図で、1は所定の厚みの液晶層10を有する液晶
セル、2はその液晶セル1の液晶層10に略垂直な方向
の光を導く光導入手段、3は液晶セル1から出てきた光
を拡散する光拡散手段である。 【0012】液晶セル1は、例えば液晶分子が70〜2
70度の螺旋状に整列されたいわゆるツイストネマティ
ック液晶層10を、画素毎に電界を印加する電極12が
内面に設けられた基板11により支えている。液晶セル
1においては、画素毎にTFT,MIMなどの素子を有
した所定の液晶層を有し、液晶分子を略90度の螺旋状
に整列した液晶層を有するものが最も視角依存性が高
く、本発明において効果が高い。液晶セル1には偏光板
13が用いられ、この時基板11の外側前後に貼付され
るのが簡単で好ましい。また、基板11には、液晶分子
に所定の配向を形成するための配向膜14を液晶層10
を挟むようにして形成しているが、基板11に直接ラビ
ングして配向する場合は配向膜14を省略することもで
きる。ここで、高コントラストが得られる領域が液晶セ
ル1の所定領域、例えば下側領域(図2の観察方向参
照)となるような配向が行われる。光導入手段2は、例
えば上面全面に、頂角が90〜100度前後の微小なプ
リズムを10〜数100μmピッチで形成したポリカ−
ボネ−トなどのプラスチック製レンズシ−トで構成さ
れ、平坦裏面から入射した光を集光して指向性を高めた
光とする機能を有する。また、光導入手段2は、アクリ
ル樹脂、光学ガラスのような透明平板の中にシリコンと
かエポキシ樹脂、塩化銀などの屈折率の異なる透明材料
によりマイクロレンズを形成して構成してもよいし、扁
平凸レンズアレイや、凸レンズアレイと凹レンズアレイ
の積層体、若しくは複数の凸レンズアレイや凹レンズア
レイの積層体で構成してもよい。 【0013】光導入手段2の裏側には、必要に応じて面
照明手段4を設けることができる。この面照明手段4
は、例えばアクリル樹脂平板のような導光板41と、導
光板41の側面に設けられた冷陰極管などからなる線状
光源42と、必要に応じて導光板41に設けられた表面
光拡散シート43や裏面反射シート44、若しくは線状
光源を覆う筒状反射シート(図示せず)などによって構
成することができる。ここで、表面光拡散シート43
は、光導入手段2と兼用することもできる。 【0014】光拡散手段3は、図2に示すように、液晶
セル1と同じ四角平面形状を成しており、所定の範囲、
例えば法線(φ=0度)から所定方向に30度程度の範
囲までの入射光を散乱するように設定された特殊構造を
有する高分子薄膜フィルムからなる。この光拡散手段3
は、図2に示すようにそれを介して対象物を観察したと
き、例えば視点から正面片方向に0度〜30度の範囲は
不透明状態、それ以外の範囲は透明に見えるように、入
射光を選択的に拡散する機能を有する。そして、光拡散
手段3は、不透明状態においては、透明状態と同じ程度
の光透過率を有するとともに、透過する殆どの光を拡散
して、スリガラス状の外観を呈する構造を成している。 【0015】この光拡散手段3を構成する高分子薄膜フ
ィルムは、内部に例えばブラインド状の相構造を有する
アクリル系樹脂成形品とすることがでる。この成形品の
内部構造は、光学顕微鏡によって観察した場合、表面観
察では畳目状に寸断されてはいるがある程度の長さの相
が形成され、縦断面観察ではフィルム表面から約50μ
mの深さからブラインド状に濃淡をもつ相構造が形成さ
れている。この様な相構造の間隔は、フィルム上部で約
2μm、照射面から約300μmの深さでは3〜4μm
になっており、深さ方向に沿って次第に間隔が広くなっ
ているが、これらは所望の光拡散方向、光拡散度に応じ
て設定すればよい。また、上記相構造の方向を変化させ
て光照射面に対する相構造の傾きを変化させると、不透
明状態の発現角度を自由に設定することができるので、
光拡散する光の入射角度範囲を必要に応じて設定するこ
とができる。さらにまた、相構造間には大きな組成分布
の違いがあり、屈折率を例えば、一方の相では1.5
5、他方の相では1.51と、相間の屈折率差を0.4
と大きな値に設定することができた。これらの値は、フ
ィルムの深さ方向どの位置でも同じ値を示すように成形
することができる。高分子薄膜フィルム中で生じる上述
した視角依存性のある光散乱は、前記相構造と相構造間
の屈折率差に大きく起因して制御できるものである。そ
して、この様な光拡散手段3を構成する高分子薄膜フィ
ルムを市販品で入手しようとすれば、住友化学工業株式
会社製の視界制御フィルム(製品名「ルミスティ−」)
のシリーズに対して光学特性を指定して用いることが好
ましい。 【0016】この光拡散手段3は、液晶セル1の表面に
接着剤を用いて貼付されるが、その際、光拡散手段3を
液晶セル1の視野角を改善したい方向に合わせるよう
に、両者の位置決めが行われる。本実施例においては、
例えば液晶セル1の下側から上側、並びに上側から下側
を見るときの視野角を改善する場合を例示し、図2に示
すように、視線を固定し光拡散手段3を介して観察する
とき、対象物が不透明に見える視線の範囲が法線方向か
ら上向きに0〜30度の範囲(視点を変えて光拡散手段
3の一点を見たときは、不透明に見える視点の範囲が法
線方向から下向きに0〜30度の範囲)となるように、
光拡散手段3を位置決めして液晶セル1に貼付している
が、光拡散手段3の光学特性を異ならせて用いることに
より、法線方向から上下に所定角度、例えば各15度程
度となるように設定配置することもできる。すなわち、
液晶セル1から良視野角方向へ向かう光が、光拡散手段
3によって非視野角方向へ拡散されるように、光拡散手
段3が位置決めされて液晶セル1に貼付けられる。ここ
で、光拡散手段3は薄膜フィルムによって構成している
ので表示装置の薄型化を図ることができるとともに、接
着剤などを用いて液晶セル1に簡単に貼付することがで
きるので、構造の簡素化を図ることができる。 【0017】このようにして光拡散手段3を液晶セル1
に貼付した結果、液晶セル1の上下方向において、図3
〜4に示すようなデータが得られた。尚、このデータ測
定に際して、光導入手段2の裏側を所定の輝度を有する
面照明手段4によって照明するとともに、前記光導入手
段2は、液晶セル1に導く光の主方向が液晶セル1に対
して略垂直となるような指向性を有しているものとす
る。 【0018】図3に示すデータから明らかなように、液
晶セル1が点灯した場合の上下方向の輝度(cd/
2) は、光拡散手段3がない場合に比べて、法線から
下方向10度付近において落ち込みがあったものの、輝
度50以上の範囲が上下方向に各5度前後拡大し、高輝
度範囲を広げることができた。また、コントラストにつ
いても、図4に示すように、輝度と同様な変化をし、コ
ントラスト25以上の範囲が上下方向に各5度前後拡大
し、高コントラスト範囲を広げることができた。このよ
うに、最もコントラストが良い良視野範囲方向への光を
選択的に非視界範囲へも拡散する手段を設けたことによ
り、上下の輝度、コントラストを改善すること、特に従
来急激に低下していた上方向の輝度、コントラストを改
善することができ、良視野範囲を拡大することができ
た。 【0019】次に、上記視野角改善実施例の場合、図
3,4に示すように輝度、コントラストが下方向の10
度付近において落ち込んでいるが、これを解消するため
には、この落ち込み部分の輝度を高めてやればよい。そ
こで、他の実施例として、例えば、液晶セル1に対して
垂直な方向に指向性を持たせていた光導入手段2の指向
性を、光拡散手段3の特性若しくは配置に応じて変更す
ることが望ましい。例えば、輝度の落ち込んでいる下方
向10度付近の輝度を高めるために、光導入手段2によ
って液晶セル1に導く光の主方向が、輝度の落ち込んで
いる下方向10度付近に向かうように、光導入手段2の
指向性を設定することが望ましい。すなわち、上記実施
例の場合、光拡散手段3は、法線(φ=0度)に対して
0度から下方向30度程度の範囲の入射光を散乱する特
殊構造を有しているので、液晶セル1から出る光の主方
向がその範囲に入るように、すなわち、光導入手段2に
よって液晶セル1に導入される光の主方向が法線(φ=
0度)に対して0度から下方向30度程度の範囲になる
ように、好ましくはこの範囲の中間である法線(φ=0
度)に対して下方向15度程度となるように、光導入手
段2の指向性を設定することが望ましい。 【0020】 【発明の効果】本発明によれば、ラビングなどにより強
い視角依存性があり、あるいは画素毎にTFTやMIM
を有することによって画素毎の駆動がなされ開口率から
して視角依存性が強調されるような液晶セルにあって
も、液晶セルから出てきた所定方向の光を選択的に拡散
する光拡散手段を備えるので、液晶分子の捩れ、偏光板
の特性、光源の指向性などの内の1つもしくはそれらの
組み合わせによる影響を受けて出てきた光の内、希望す
る方向の光を光拡散手段によって選択的に拡散して輝度
あるいはコントラストなどの均一化を図って視角依存性
を低くすることができる。 【0021】また、光導入手段によって液晶層に導かれ
る光の主方向と光拡散手段が拡散する光の入射方向が同
方向となるように、光導入手段の光指向性を設定するこ
とにより、指向性を有して液晶から出てきた光の内、希
望する方向の光を光拡散手段によってより均一に拡散
し、輝度、コントラストの均一化を図って視角依存性を
低くすることができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明実施例の液晶表示装置の要部断面図であ
る。 【図2】本発明実施例の液晶セルと光拡散手段の配置を
示す斜視図である。 【図3】本発明の実施例にかかる液晶ON時の輝度変化
特性図である。 【図4】本発明の実施例にかかるコントラストの変化特
性図である。 【符号の説明】 1 液晶セル 2 光導入手段 3 光拡散手段 4 面照明手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−249452(JP,A) 特開 平4−234017(JP,A) 特開 昭64−40905(JP,A) 特開 昭60−202464(JP,A) 特開 平8−171087(JP,A) 特開 平6−95098(JP,A) 特開 平6−51130(JP,A) 実開 平6−36001(JP,U) 特表 平9−507584(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1335 G02F 1/13357

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 画素毎に駆動される所定の液晶層を有す
    る液晶セルと、該液晶セルの液晶層に指向性を高めた
    を導く光導入手段と、前記液晶セルから出てきた光の
    内、所定の角度で入射する光を拡散する光拡散手段とを
    具備し、前記光導入手段によって液晶層に導かれる光の
    主方向と前記光拡散手段が拡散する光の入射方向が同方
    向となると共に、前記光拡散手段を介して液晶セルを観
    察したときに輝度が落ち込む視野角方向の輝度を高める
    ように、前記光導入手段の光指向性を設定したことを特
    徴とする液晶表示装置。
JP32522494A 1994-12-27 1994-12-27 液晶表示装置 Expired - Lifetime JP3363635B2 (ja)

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