JP4180584B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、ディスプレー装置に係り、より詳しくは、輝度分布を最適化して、光漏れ現象を減少させるバックライドユニットとこれを利用した液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、２つの基板間に注入されている異方性誘電率を有する液晶物質に電界を印加し、この電界の強度を調節して基板に透過される光の量を調節することによって、望む画像信号を得る表示装置である。

このような液晶表示装置として、ＴＦＴ−ＬＣＤの基板上には、相互に平行な複数のゲート配線と、これらゲート配線とは絶縁して交差する複数のデータ配線が形成されて、これらゲート配線とデータ配線により取り囲まれる領域が１つの画素を定義する。各画素のゲート配線とデータ配線が交差する部分には、ＴＦＴが形成される。

前述したようなＴＦＴ−ＬＣＤを駆動させるためには、ゲート配線を順に駆動させると同時に、駆動するゲート配線に連結されたＴＦＴのソース端に印加されるデータ電圧は、データ配線により供給される。

図１は、従来のアクティブマトリックスタイプの液晶表示装置を示した図面であって、液晶セルが２枚の透明基板の間に、マトリックス状に配列された液晶パネル２と、液晶パネル２のゲート配線（ＧＬ１ないしＧＬｍ）に接続されたゲートドライバー６と、液晶パネル２のデータ配線（ＤＬ１ないしＤＬｎ）に接続されたデータドライバー４及びデータドライバー４に接続されたガンマ電圧発生部８とを備える。前記ガンマ電圧発生部８は、通常、前記データドライバー４に含まれて構成される場合もある。

このような液晶表示装置おいて、液晶パネルは、第１基板に薄膜トランジスタＴＦＴアレイと画素電極を形成し、また、別途の第２基板に、カラーフィルターと共通電極を形成した後、２つの基板を合着して構成されるが、図２は、従来の液晶表示装置の斜視図を示す。

図示したように、液晶表示装置の液晶パネル２は、液晶１３を間に、２つの第１基板１５及び第２基板１７が備えられ、第１基板１５には、複数の画素Ｐと、各画素に対応して構成されるスイッチング素子の薄膜トランジスタＴとが形成される。また、前記薄膜トランジスタＴを構成するゲート電極（図示せず）とソース電極（図示せず）に各々連結されるゲート配線２９とデータ配線３１が相互に交差して形成される。前記第１基板１５と所定の間隔をおいて合着される第２基板１７には、カラーフィルター２１と共通電極１９が積層される。そして、前記第１基板１５と第２基板１７の各外面には、第１偏光板２３と下第２偏光板２５とが構成される。

前述したような一般的な構成の液晶表示装置は、液晶に電圧が印加されると、液晶の配列が変わり、このような状態の液晶に光を透過させ、屈折率の変化を発生させた後、偏光させて望む映像を得る。

ここで、光の偏光を行う第１偏光板２３及び第２偏光板２５は、図３を参照すると、各々光の振動面を特定な方法により透過させる役割をするが、ノーマリブラックモードの液晶表示装置においては、第１基板１５の第１偏光板２３と第２基板１７の第２偏光板２５の光吸収軸が、図４のように、実質的に、９０°（θ＝８８°〜９２°）の角度になるように構成されている。

図３は、従来の液晶表示装置の偏光板による光の偏光を示した液晶表示装置の断面図であって、図４は、従来の液晶表示装置において、前記図３の第１偏光板及び第２偏光板の吸収軸の方向を示した概略的なＸ−Ｙグラフである。

図３に示したように、垂直の吸収軸の形成角度を有する第１偏光板２３及び第２偏光板２５の側に、第１光Ａ、第２光Ｂがある時、第２光Ｂが、図４に示したような第１偏光板２３の吸収軸と平行した進行面を有する光だとすれば、この時の第２光Ｂは、第２偏光板２５に吸収され、ブラック状態では光の漏出が発生しない。

ところが、第１偏光板２３及び第２偏光板２５の吸収軸に平行ではなく傾いた、すなわち、図３の傾斜面の内側に位置する進行面を有する入射光を第１光Ａとする時、パネルは、ブラック状態でも光漏れ現象が発生する。

このような従来の液晶表示装置のバックライトユニットから出射された光の輝度分布を、図５Ａ及び図５Ｂに示している。
図５Ａ及び図５Ｂは、図３の従来の液晶表示装置の輝度分布を示した概略的な図である。従来では、通常、バックライトユニットへ入射される光の輝度分布を円形または楕円形を有するように構成するために、前述したような第１光Ａのように、前記第１偏光板２３及び第２偏光板２５の吸収軸方向に平行でない光が複数出射され液晶表示装置へ入射されると、このような光は、ブラック輝度を増加させることによって、結局、液晶表示装置のコントラスト比が低下する問題がある。

本発明は、前述したような問題を解決するために、液晶パネルを通る光の輝度分布を理想的に形成して、液晶表示装置の画質改善することを目的とする。
また、本発明は、液晶パネルを通る光の輝度分布が理想的な状態を示すようにする液晶表示装置を提案する。

また、本発明は、第１基板と、前記第１基板と対向する第２基板と、前記第１基板と第２基板間に介される液晶層を含む液晶パネルと、前記第１基板上に位置して、第１吸収軸を有する第１偏光板と、前記第２基板の下部に位置して、第１吸収軸と交差する第２吸収軸を有する第２偏光板と、前記第２偏光板の下部に位置して、少なくとも１つのランプと、マイクロレンズシートを有するバックライトユニットとを含み、前記マイクロレンズシートは、複数の凸レンズを含み、前記複数の凸レンズは、それぞれ十字型であり、前記十字型の第１軸と第２軸は、前記第１及び第２偏光板の光吸収軸と平行した方向の光を増加させると共に前記第１及び第２偏光板の光吸収軸と平行しない方向の光を減少させる方向に配列させる液晶表示装置を提供する。

本発明による液晶表示装置は、ノーマリブラックモードで動作する液晶表示装置において、液晶パネルに供給する光を集中させることによって、不必要な光漏れを減少させ、コントラスト比を向上させる効果があり、さらに、光学シートの追加だけでも、ブラック輝度を減少させることによって、結局、画質が改善される。

以下、添付した実施の形態の図面を参照して、本発明によるバックライトユニットとこれを利用した液晶表示装置を説明する。
図６は、本発明の一実施の形態によるバックライトユニット５０の斜視図である。
また、図７は、一実施の形態によるバックライトユニット５０を含む液晶表示装置１００の平面図である。図示される液晶表示装置は、１つ以上のバックライトランプ５２と、複数の光学シート５４、５６、５８とを備えて、第１基板上に位置して第１偏光軸を有する第１偏光板７２と、第１基板に対向する第２基板の下部に位置して第１偏光軸と交差する第２偏光軸を有する第２偏光板７４と、第１と第２の基板間に介された液晶層とを備えた液晶パネル６０側に、光を照射する直下型（direct type）バックライト構造の液晶表示装置１００を示している。

ここで、前記光学シートは、光学シート５８、５６の上部シートとして、光学シート５８、５６と第１の偏光板７２との間に位置し、複数の凸レンズ（マイクロレンズシート（micro-lens sheet）のマイクロレンズに当たる）５４ａが形成され、かつ透明な物質、例えば合成樹脂でなるマイクロレンズシート５４を含んでいるが、前記凸レンズ５４ａは、図６に拡大図示されるように、断面が半円型の第１半円柱型レンズと、この第１半円柱型レンズと交差する断面が半円柱型の第２半円柱型レンズとを含む十字型の凸レンズでなる。

前記マイクロレンズシート５４は、ノーマリブラック（normally black）モードで、図５Ａまたは図５Ｂの輝度の分布状態を有する偏光による光漏れの影響を減少させるために、第１偏光板７２と第２偏光板７４へ入射されるバックライト光の輝度分布を、図８のように、偏光板の光の吸収軸の方向に、さらに増加させたように変形するためのものであって、第１偏光板７２と第２偏光板７４の吸収軸の方向に、輝度分布がさらに集中された十字型分布を有するように、光を凝集する機能を提供する。

図８は、本発明の一実施の形態による液晶表示装置の輝度分布を示した概略的な図面である。
これは、液晶パネルへ照射される光の分布を、第１偏光板７２と第２偏光板７４の吸収軸と平行な方向に進行して入射される第２光Ｂをさらに増加させ、光吸収軸の方向と平行しない方向に進行する第１光Ａの量を減少させて、ブラック輝度を減少させると共に、パネルの高いコントラスト比を維持するものである。

図９は、本発明の他の実施の形態による複数の凸レンズを有するマイクロレンズシートを示した平面図である。
図９は、前記マイクロレンズシート５４上に、複数形成された凸レンズ５４ａの望ましい配列形態を示した平面図であって、偏光板の吸収軸の方向に、進行面を有して入射される光の凝集のために、第１偏光板７２と第２偏光板７４の吸収軸の方向に、凸レンズ５４ａが十字型で構成された構造示している。また、ランプの配列方向を考慮して、ランプ５２の長手方向に平行に延長される凸レンズ５４ａをさらに長く形成することは言うまでもない。

前記マイクロレンズシート５４は、複数の凸レンズ５４ａを含むが、前記凸レンズ５４ａは、第１軸５５ａと、前記第１軸５５ａより短い第２軸５５ｂを有し、前記第１軸５５ａの方向は、前記ランプ５２（図６）の長手方向に対応する。

本発明は、前記実施の形態に限定されるのではなく、本発明の趣旨に反しない限度内で、多様に変更して実施するこができる。

従来のアクティブマトリックスタイプの液晶表示装置を示した図である。 従来の液晶表示装置の斜視図である。 従来の液晶表示装置の偏光板による光の偏光を示した液晶表示装置の断面図である。 従来の液晶表示装置において、前記図３の第１偏光板及び第２偏光板の吸収軸の方向を示した概略的なＸ−Ｙグラフである。 図３の従来の液晶表示装置の輝度分布を示した概略的な図である。 図３の従来の液晶表示装置の輝度分布を示した概略的な図である。 本発明の一実施の形態によるバックライトユニットの斜視図である。 本発明の一実施の形態によるバックライトユニットを含む液晶表示装置の平面図である。 本発明の一実施の形態による液晶表示装置の輝度分布を示した概略的な図である。 本発明のまた他の実施の形態による複数の凸レンズを有するマイクロレンズシートを示した平面図である。

符号の説明

５０：バックライトユニット、５２：バックライトランプ、５４：マイクロレンズシート、５６、５８：光学シート、６０：液晶パネル、７２：第１偏光板、７４：第２偏光板。

Claims (8)

1. 第１基板と、前記第１基板と対向する第２基板と、前記第１基板と第２基板との間に介される液晶層を含む液晶パネルと、
   前記第１基板上に位置して、第１偏光軸を有する第１偏光板と、
   前記第２基板の下部に位置して、第１偏光軸と交差する第２偏光軸を有する第２偏光板と、
   前記第２偏光板の下部に位置して、少なくとも１つのランプと、マイクロレンズシートを有するバックライトユニットと
   を含み、
   前記マイクロレンズシートは、複数の凸レンズを含み、前記複数の凸レンズは、それぞれ十字型であり、前記十字型の第１軸と第２軸は、前記第１及び第２偏光板の光吸収軸と平行した方向の光を増加させると共に前記第１及び第２偏光板の光吸収軸と平行しない方向の光を減少させる方向に配列させる
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記凸レンズは、ブラック状態での輝度を減少させるために、前記第１偏光板と第２偏光板の吸収軸に対応するバックライトユニットからの光の輝度を増加させることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記バックライトユニットは、直下型であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記マイクロレンズシートは、前記第１偏光板と、他の光学シートとの間に位置することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記マイクロレンズシートは、透明な物質で形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 前記透明な物質は、合成樹脂であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記十字型の第２軸は、前記第１軸よりも短く、前記第１軸は、前記少なくとも１つのランプの長手方向に対応することを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
8. 前記凸レンズは、第１半円柱型レンズと、前記第１半円柱型レンズと交差する第２半円柱型レンズとを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。

Images