JPH0822005A

JPH0822005A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0822005A
Application number: JP6156952A
Authority: JP
Inventors: Hajime Kimura; 肇木村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-07-08
Filing date: 1994-07-08
Publication date: 1996-01-23

Abstract

(57)【要約】【構成】液晶表示素子とバックライトとの間に、プリズ
ムシートをプリズム面１ａが上面になるように配置し、
プリズム面１ａは溝の底３が複数の直線方向に伸長する
溝により形成され、錘体状突起２を多数個密に配列して
成る構成。【効果】複数方向の光を１枚のプリズムシートを用いて
集光し、かつ、制御することができるので、バックライ
トおよび画面の輝度を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子の下に、
該液晶表示素子に光を供給するバックライトを配置して
成る液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、例えば、表示用透明画
素電極と配向膜等をそれぞれ積層した面が対向するよう
に所定の間隙を隔てて２枚の透明ガラス基板を重ね合わ
せ、該両基板間の縁部に枠状に設けたシール材により、
両基板を貼り合わせると共に、シール材の一部に設けた
液晶封入口から両基板間のシール材の内側に液晶を封
入、封止し、さらに両基板の外側に偏光板を設けて成る
液晶表示素子（液晶表示パネル）と、液晶表示素子の下
に配置され、液晶表示素子に光を供給するバックライト
と、液晶表示素子の外周部の外側に配置された駆動用の
回路基板と、これらの各部材を保持するモールド成形品
である枠状体と、これらの各部材を収納し、液晶表示窓
があけられた金属製フレーム等を含んで構成されてい
る。

【０００３】バックライトは、例えば、光源から発せら
れる光を光源から離れた方へ導き、液晶表示素子全体に
光を均一に照射するための透明のアクリル等の合成樹脂
板から成るほぼ直方体状の導光板と、導光板の側面（す
なわち、入光端面）近傍に該側面に沿って該側面と平行
に配置した光源である蛍光管と、蛍光管をそのほぼ全長
にわたって覆い、断面形状がほぼＵ字状で、蛍光管の光
を外部に漏らさないように導光板へもどすランプ反射カ
バーと、導光板の上に配置され、導光板からの光を拡散
する拡散シートと、導光板の下に配置され、導光板から
の光を液晶表示素子の方へ反射させる反射シートとから
構成される。また、蛍光管から導光板内に入射した光
は、導光板内を全反射しながら導光するが、拡散反射に
より導光板の上面から出射させるために、導光板の底面
には複数個の光拡散用の印刷による白いドットパタン
や、該底面と一体の穴、溝、凸部が配置形成されてい
る。また、液晶表示素子の下に拡散板を介してそれぞれ
平行に配列された複数本の蛍光管と、蛍光管の下に配置
され、蛍光管からの光を液晶表示素子の方へ反射させる
反射板とから構成される、いわゆる直下型のバックライ
トもある。

【０００４】このような従来の液晶表示装置は、例えば
特公昭６０−１９４７４号公報や実開平４−２２７８０
号公報に記載されている。

【０００５】また、液晶表示素子とバックライトとの間
に、プリズムシート（レンズフィルムやプリズムアレイ
フィルム等とも称される）を配置し、バックライトを構
成する導光板から出た光をプリズムシートのプリズムに
より、光の出射方向を制御して集光し、輝度の向上を図
ることが行なわれている。プリズムシートは、上面がプ
リズム面、下面が平面であり、プリズム面は、１つの直
線方向に断面形状がＶ字状の複数本の溝（換言すれば、
断面形状が２等辺３角形状のプリズム）がそれぞれ平行
に伸張して複数本形成されて成る。また、光の出射方向
を制御するために、溝の伸張方向の異なる（例えば両者
の成す角度が９０°）プリズムシートを２枚重ねて配置
することも行なわれている。

【０００６】なお、プリズムシートに関しての文献とし
ては、例えば、社団法人電子情報通信学会信学技報 E
ID92-126,ED92-159(1993-02)「液晶ディスプレイ用バッ
クライト（Ｉ）」、IDY93-112「液晶ディスプレイ用バ
ックライト（II）」、CPM93-33,OME93-19(1993-07)「液
晶ディスプレイ用バックライト（III）」、IDY93-118
「液晶ディスプレイ用バックライト（IV）」等が挙げら
れる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来は、溝の直線伸張
方向がプリズムシート１枚につき、１方向のみであっ
た。なお、光は、溝の伸張方向と垂直の方向に関して光
を制御して集光することができる。したがって、もし上
下および左右の方向を集光するには、シートの長辺方向
に溝が形成されたプリズムシートと短辺方向に溝が形成
されたプリズムシートとを２枚重ねて（すなわち、溝の
伸張方向を９０°ずらした２枚のプリズムシートを）配
置する必要がある。しかし、この場合、斜めに進む光は
十分集光することができない。これを解決するために
は、さらに多くのプリズムシートを重ねて配置しなけれ
ばならない。しかし、プリズムシートの光透過率は約９
０％と低いため、２枚重ねると約８１％、３枚重ねると
約７３％と枚数を増やす毎に、光透過率が激減し、光吸
収量が激増するため、プリズムシートを複数枚重ねるこ
とは望ましくない。

【０００８】本発明の目的は、従来集光されていなかっ
た方向の光を集光し、かつ、制御することができ、バッ
クライト、すなわち画面の輝度を十分向上することがで
きる液晶表示装置を提供することにある。

【０００９】本発明の他の目的は、従来複数枚のプリズ
ムシートを重ねることにより実現していた多方向集光機
能を１枚のプリズムシートを配置するだけで実現し、光
利用効率を向上することができる液晶表示装置を提供す
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、それぞれ透明画素電極と配向膜とを設
けた面が対向するように２枚の透明基板を所定の間隙を
隔てて重ね合わせ、前記両基板間の縁周囲に枠状に設け
たシール材により前記両基板を貼り合わせると共に、前
記シール材の内側の前記両基板間に液晶を封止して成る
液晶表示素子と、前記液晶表示素子の下に配置したバッ
クライトと、前記液晶表示素子と前記バックライトとの
間に配置され、上面がプリズム面、下面が平面であるプ
リズムシートとを有する液晶表示装置において、前記プ
リズム面が錘体状突起を多数個配列して成ることを特徴
とする。錘体状突起の錘体は、例えば四角錐、三角錐等
の多角錐や円錐、あるいはこれに限定されず、錘体状で
あれば可能である。

【００１１】また、その底が２以上の異なる直線方向に
伸長する溝により前記プリズム面が形成されていること
を特徴とする。

【００１２】

【作用】プリズムシートは、光を集光するのに、光が屈
折率の高い方へ進むことを利用している。従来のプリズ
ムシートの断面形状（プリズムシートの下面と垂直方向
の断面形状）は、Ｖ字状の溝あるいは三角形状の山が連
続的に多数平行に並んだようになっている。その山の頂
角が小さいほど集光されやすい。しかし、従来は、溝の
伸張方向が１方向（直線方向）のみであったので、溝の
伸張方向に垂直に切った断面においては、プリズムの山
の形があるが、溝の伸張方向に平行に切った断面におい
ては、ただの平面で集光機能は全くない。

【００１３】本発明では、溝、厳密に言うと溝の底が２
以上の異なる直線方向に伸長するので、該溝の複数の伸
張方向に垂直な方向に進む光が集光されるため、集光効
率を向上することができる。また、プリズム面が直線方
向に伸長する溝により形成され、錘体状突起から成るの
で、プリズムを高密度に配置することができ、さらに、
プリズムの頂角が小さいため、集光度が高い。

【００１４】さらに、従来のように、集光効率を向上す
るために、溝の伸張方向の異なるプリズムシートを２枚
重ねて配置と、光透過率が減少するが、本発明では、１
枚のプリズムシートで集光効率を向上することができる
ので、光透過率が高く、光利用効率を向上することがで
きる。

【００１５】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例について
詳細に説明する。

【００１６】図５（ａ）は本発明の一実施例の液晶表示
装置の液晶表示素子とバックライトの分解斜視図、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′切断線における断面図であ
る。

【００１７】図において、６２は液晶表示素子（図６、
１０を用いて後で詳述）、１はプリズムシート（レンズ
フィルムやプリズムアレイフィルムとも称す）、１ａは
プリズムシート１の上面のプリズム面、１ｂはプリズム
シート１の下面の平面、４は液晶表示素子６２の下に配
置したバックライト、３９は拡散板、３７は導光体、３
６は導光体３７の一側面に近接して配置した冷陰極蛍光
灯、３８は反射板（図５（ａ）では図示されていな
い）、４２はモールド成型により作られた枠状体で、プ
リズムシート１、拡散板３９、導光体３７、反射板３８
を保持する。

【００１８】プリズムシート１は、液晶表示素子６２と
バックライト４との間に、プリズム面１ａが上面になる
ように配置されている。プリズムシート１のプリズム面
１ａは、図１〜図４を用いて後で詳述するように、錘体
状突起を多数個、密に配列して成る。あるいは、２以上
の異なる直線方向に、溝の底が伸長する溝によりプリズ
ム面１ａが形成されている。

【００１９】実施例１図１（ａ）は本発明の実施例１のプリズムシート１のプ
リズム面１ａ（上面）の部分平面図、（ｂ）はプリズム
面１ａの溝の底の方向を示す図である。

【００２０】２はプリズム面１ａを構成するプリズムで
ある錘体状突起、３は溝の底である。本実施例では、錘
体状突起２は正四角錐である。プリズムを形成する溝の
底３の伸張方向は２方向で、２つの溝の底３の成す角度
は（ｂ）に示すように９０°である。すなわち、小さな
同一形状・寸法のピラミッド状の正四角錐がたくさん高
密度に並んでいる。なお、バックライトからの光は、
（ｂ）に示す溝の底３の方向と垂直な方向に関して集光
することができる。したがって、本実施例では、図１の
平面図の上下方向と左右方向に関して集光することがで
きる。

【００２１】上述のようにプリズムシート１は、光を集
光するのに、光が屈折率の高い方へ進むことを利用して
いる。従来のプリズムシートの断面形状（プリズムシー
トの下面と垂直方向の断面形状）は、Ｖ字状の溝あるい
は三角形状の山が連続的に多数平行に並んだようになっ
ている。その山の頂角が小さいほど集光しやすい。しか
し、従来は、溝の伸張方向が１方向（直線方向）のみで
あったので、溝の伸張方向に垂直に切った断面において
は、プリズムの山の形があるが、溝の伸張方向に平行に
切った断面においては、ただの平面で集光機能は全くな
い。

【００２２】本実施例では、溝の底３が２つの異なる直
線方向に伸長するので、該溝の伸張方向に垂直な２つの
方向、すなわち、図１の平面図の上下方向と左右方向に
進む光が集光されるので、集光効率を向上することがで
きる。また、従来、集光効率を向上するために、溝の伸
張方向の異なるプリズムシートを２枚重ねて配置するこ
とが行なわれたが、この場合は、前述のように光透過率
が減少するが、本実施例では、１枚のプリズムシート１
で集光効率を向上することができるので、光透過率が高
く、光利用効率を向上することができる。また、プリズ
ムシートが１枚ですむので、製造コストも低減すること
ができる。さらに、直線方向に伸長する溝によりプリズ
ム面１ａが形成され、錘体状突起２は正四角錐であるの
で、プリズムを高密度に配置することができ、さらに、
プリズムが錘体状なので、プリズムの頂角が小さいた
め、集光度が高い。したがって、バックライト４の輝
度、すなわち、画面の輝度を向上することができ、液晶
表示装置の表示品質を向上することができる。

【００２３】なお、プリズムシート１の厚さ（プリズム
面１ａの錘体状突起２の上端から平面１ｂまでの厚さ）
は、例えば０．３６ｍｍで、その材質は、例えばポリカ
ーボネイトである。

【００２４】実施例２図２（ａ）は本発明の実施例２のプリズムシート１のプ
リズム面１ａの部分平面図、（ｂ）はプリズム面１ａの
溝の底の方向を示す図である。

【００２５】本実施例では、錘体状突起２は三角錐であ
る。プリズムを形成する溝の底３の伸張方向は３方向
で、３つの溝の底３の成す角度はそれぞれ６０°であ
る。すなわち、小さな同一形状・寸法の三角錐（あるい
は四面体）がたくさん高密度に並んでいる。

【００２６】本実施例においても、該溝の伸張方向に垂
直な３つの方向、すなわち、上下方向と２つの斜め６０
°方向に進む光を１枚のプリズムシート１で集光するこ
とができるので、集光効率を向上することができ、か
つ、光透過率が低下しないので、光利用効率を向上する
ことができる。

【００２７】実施例３図３（ａ）は本発明の実施例３のプリズムシート１のプ
リズム面１ａの部分平面図、（ｂ）はプリズム面１ａの
溝の底の方向を示す図である。

【００２８】本実施例では、錘体状突起２は三角錐（四
面体）であり、プリズムを形成する溝の底３の伸張方向
は４方向で、４つの溝の底３の成す角度はそれぞれ４５
°である。

【００２９】本実施例においても、該溝の伸張方向に垂
直な４つの方向、すなわち、上下方向、左右方向、２つ
の斜め４５°方向に進む光を１枚のプリズムシート１で
集光することができる。このように、溝の本数を増やし
ていけば、さらに多くの方向に関して光を集光すること
ができる。

【００３０】実施例４図４（ａ）は本発明の実施例４のプリズムシート１のプ
リズム面１ａの部分平面図、（ｂ）はプリズム面１ａの
溝の底の方向を示す図である。

【００３１】本実施例では、錘体状突起２は三角錐（四
面体）であり、プリズムを形成する溝の底３の伸張方向
は３方向で、３つの溝の底３の成す角度は３０°と１２
０°である。

【００３２】本実施例では、３つの溝の底３の方向を規
定する角度が不均一である。光は溝の底３の方向と垂直
な方向に関して集光することができるので、溝の方向の
角度を不均一にすることによって、集光の方向を制御す
ることができる。すなわち、本実施例では、図２の実施
例２と比較して、より上下方向に集光することができ
る。このように溝の方向により、集光の方向（集光性）
を制御することができる。

【００３３】なお、図４（ｃ）は、実施例１〜４の錘体
状突起２の断面形状（プリズムシートの下面と垂直方向
の断面形状）が三角形であることを示す。

【００３４】なお、錘体状突起２の錘体は、実施例１で
は四角錐、実施例２〜４では三角錐であったが、他の多
角錐や円錐、あるいはこれらに限定されず、例えば不規
則な形状等、錘体状であれば本発明を適用することがで
きる。また、多数個の錘体状突起２は、必ずしも溝の底
が２以上の異なる直線方向に伸長する溝により形成され
ていなくてもよい。

【００３５】ところで、従来、プリズム面に球の一部か
ら成る（すなわち、おわんをふせたような形状の）レン
ズを多数個密に配置したプリズムシートを配置するもの
があったが、集光性があまりよくなかった。その理由
は、個々のレンズの底面が円なので、レンズを密集して
配置することができず、集光に寄与しない平面が存在し
た。また、レンズの断面形状が円で傾斜がゆるい（すな
わち、頂角が大きい）ので、集光度が低かった。これに
対して、本発明によるプリズムシートでは、溝の底が２
以上の異なる直線方向に伸長する溝によりプリズム面を
形成することにより、レンズを密集して配置することが
でき、集光度が高い。また、プリズム面が錘体状突起を
多数個配列して成る場合は、レンズを高密度に配置する
ことができるとともに、レンズの断面形状の傾斜が急な
ので（すなわち、頂角が小さい）ので、集光度が高い。

【００３６】図６は液晶表示素子６２と、この液晶表示
素子６２を駆動するための駆動回路と、光源をコンパク
トに一体にまとめた液晶表示モジュール６３を示す分解
斜視図である。液晶表示素子６２を駆動するＩＣ３４
は、中央に液晶表示素子６２を嵌め込むための窓部を備
えた枠状体のプリント基板３５に搭載される。液晶表示
素子６２を嵌め込んだプリント基板３５はプラスチック
モールドで形成された枠状体４２の窓部に嵌め込まれ、
これに金属製フレーム４１を重ね、その爪４３を枠状体
４２に形成されている切込み４４内に折り曲げることに
よりフレーム４１を枠状体４２に固定する。

【００３７】液晶表示素子６２の上下端に配置される冷
陰極蛍光管３６、この冷陰極蛍光管３６からの光を液晶
表示セル６０に均一に照射させるためのアクリル板から
なる導光体３７、金属板に白色塗料を塗布して形成され
た反射板３８、導光体３７からの光を拡散する乳白色の
拡散板３９が図６の順序で、枠状体４２の裏側からその
窓部に嵌め込まれる。冷陰極蛍光管３６を点灯する為の
インバータ電源回路（図示せず）は枠状体４２の右側裏
部に設けられた凹部（図示せず。反射板３８の凹所４５
に対向する位置にある。）に収納される。拡散板３９、
導光体３７、冷陰極蛍光管３６および反射板３８は、反
射板３８に設けられている舌片４６を枠状体４２に設け
られている小口４７内に折り曲げることにより固定され
る。

【００３８】ここでも、図６に示すように錘体状突起を
上面に多数個密に配列して成るプリズムシート１が、液
晶表示素子６２とバックライト４との間に配置されてい
るので、画面の輝度を向上することができる。

【００３９】図７は液晶表示モジュール６３を表示部に
使用したラップトップパソコンのブロックダイアグラ
ム、図８は液晶表示モジュール６３をラップトップパソ
コン６４に実装した状態を示す図である。このラップト
ップパソコン６４においては、マイクロプロセッサ４９
で計算した結果を、コントロール用ＬＳＩ４８を介して
液晶駆動用半導体ＩＣ３４で液晶表示モジュール６３を
駆動するものである。

【００４０】図９は本発明が適用可能な液晶表示装置の
液晶表示素子６２を上側から見た場合の電極基板上にお
ける液晶分子の配列方向（例えばラビング方向）、液晶
分子のねじれ方向、偏光板の偏光軸（あるいは吸収軸）
方向、および複屈折効果をもたらす部材の光学軸方向を
示し、図１０は液晶表示素子６２の要部斜視図を示す。

【００４１】液晶分子のねじれ方向１０とねじれ角θ
は、上電極基板１１上の配向膜２１のラビング方向６と
下電極基板１２上の配向膜２２のラビング方向７および
上電極基板１１と下電極基板１２の間に挟持される正の
誘電異方性を有するネマチック液晶層５０に添加される
旋光性物質の種類と量によって規定される。

【００４２】図１０において、液晶層５０を挟持する２
枚の上、下電極基板１１、１２間で液晶分子がねじれた
らせん状構造をなすように配向させるには、例えばガラ
スからなる透明な上、下電極基板１１、１２上の、液晶
に接する、例えばポリイミドからなる有機高分子樹脂か
らなる配向膜２１、２２の表面を、例えば布などで一方
向にこする方法、いわゆるラビング法が採られている。
このときのこする方向、すなわちラビング方向、上電極
基板１１においてはラビング方向６、下電極基板１２に
おいてはラビング方向７が液晶分子の配列方向となる。
このようにして配向処理された２枚の上、下電極基板１
１、１２をそれぞれのラビング方向６、７が互いにほぼ
１８０度から３６０度で交叉するように間隙ｄ₁をもた
せて対向させ、２枚の電極基板１１、１２を液晶を注入
するための切欠け部、すなわち、液晶封入口５１を備え
た枠状のシール材５２により接着し、その間隙に正の誘
電異方性をもち、旋光性物質を所定量添加されたネマチ
ック液晶を封入すると、液晶分子はその電極基板間で図
中のねじれ角θのらせん状構造の分子配列をする。なお
３１、３２はそれぞれ例えば酸化インジウム又はＩＴＯ
（Indium Tin Oxide）からなる透明な上、下電極であ
る。このようにして構成された液晶セル６０の上電極基
板１１の上側に複屈折効果をもたらす部材（以下複屈折
部材と称す。藤村他「ＳＴＮ−ＬＣＤ用位相差フィル
ム」、雑誌電子材料１９９１年２月号第３７−４１頁）
４０が配設されており、さらにこの部材４０および液晶
セル６０を挟んで上、下偏光板１５、１６が設けられ
る。

【００４３】液晶５０における液晶分子のねじれ角θは
１８０度から３６０度の範囲の値を採り得るが好ましく
は２００度から３００度であるが、透過率−印加電圧カ
ーブのしきい値近傍の点灯状態が光を散乱する配向とな
る現象を避け、優れた時分割特性を維持するという実用
的な観点からすれば、２３０度から２７０度の範囲がよ
り好ましい。この条件は基本的には電圧に対する液晶分
子の応答をより敏感にし、優れた時分割特性を実現する
ように作用する。また優れた表示品質を得るためには液
晶層５０の屈折率異方性Δｎ₁とその厚さｄ₁の積Δｎ₁
・ｄ₁は好ましくは０.５μｍから１.０μｍ、より好ま
しくは０.６μｍから０.９μｍの範囲に設定することが
望ましい。

【００４４】複屈折部材４０は液晶セル６０を透過する
光の偏光状態を変調するように作用し、液晶セル６０単
体では着色した表示しかできなかったものを白黒の表示
に変換するものである。このためには複屈折部材４０の
屈折率異方性Δｎ₂とその厚さｄ₂の積Δｎ₂・ｄ₂が極め
て重要で、好ましくは０.４μｍから０.８μｍ、より好
ましくは０.５μｍから０.７μｍの範囲に設定する。

【００４５】さらに、この液晶表示素子６２は複屈折に
よる楕円偏光を利用しているので偏光板１５、１６の軸
と、複屈折部材４０として一軸性の透明複屈折板を用い
る場合はその光学軸と、液晶セル６０の電極基板１１、
１２の液晶配列方向６、７との関係が極めて重要であ
る。

【００４６】図９で上記の関係の作用効果について説明
する。図９は、図１０の構成の液晶表示素子を上から見
た場合の偏光板の軸、一軸性の透明複屈折部材の光学
軸、液晶セルの電極基板の液晶分子軸配列方向の関係を
示したものである。

【００４７】図１０において、５は一軸性の透明複屈折
部材４０の光学軸、６は複屈折部材４０とこれに隣接す
る上電極基板１１の液晶分子軸配列方向、７は下電極基
板１２の液晶配列方向、８は上偏光板１５の吸収軸ある
いは偏光軸、９は下偏光板１６の吸収軸あるいは偏光軸
であり、角度αは上電極基板１１の液晶配列方向６と一
軸性の複屈折部材４０の光学軸５とのなす角度、角度β
は上偏光板１５の吸収軸あるいは偏光軸８と一軸性の透
明複屈折部材４０の光学軸５とのなす角度、角度γは下
偏光板１６の吸収軸あるいは偏光軸９と下電極基板１２
の液晶配列方向７とのなす角度である。

【００４８】ここで本明細書における角α、β、γの測
り方を定義する。図１４において、複屈折部材４０の光
学軸５と上電極基板の液晶配列方向６との交角を例にと
って説明する。光学軸５と液晶配列方向６との交角は図
１４に示す如く、φ₁およびφ₂で表わすことが出来る
が、本明細書においてはφ₁、φ₂のうち小さい方の角を
採用する。すなわち、図１４（ａ）においてはφ₁＜φ₂
であるから、φ₁を光学軸５と液晶配列方向６との交角
αとし、図１４（ｂ）においてはφ₁＞φ₂だからφ₂を
光学軸５と液晶配列方向６との交角αとする。勿論φ₁
＝φ₂の場合はどちらを採っても良い。

【００４９】液晶表示素子においては角度α、β、γが
極めて重要である。

【００５０】角度αは好ましくは５０度から９０度、よ
り好ましくは７０度から９０度に、角度βは好ましくは
２０度から７０度、より好ましくは３０度から６０度
に、角度γは好ましくは０度から７０度、より好ましく
は０度から５０度に、それぞれ設定することが望まし
い。

【００５１】なお、液晶セル６０の液晶層５０のねじれ
角θが１８０度から３６０度の範囲内にあれば、ねじれ
方向１０が時計回り方向、反時計回り方向のいずれであ
っても、上記角α、β、γは上記範囲内にあればよい。

【００５２】なお、図１０においては、複屈折部材４０
が上偏光板１５と上電極基板１１の間に配設されている
が、この位置の代りに、下電極基板１２と下偏光板１６
との間に配設しても良い。この場合は図１０の構成全体
を倒立させた場合に相当する。

【００５３】図１１はねじれ角θ等の具体例を示す図で
ある。図に示すように、液晶分子のねじれ角θは２４０
度であり、一軸性の透明複屈折部材４０としては平行配
向（ホモジェニアス配向）した、すなわちねじれ角が０
度の液晶セルを使用した。ここで液晶層の厚みｄ(μｍ)
と旋光性物質が添加された液晶材料のらせんピッチｐ
(μｍ)の比ｄ／ｐは０．６７とした。配向膜２１、２２
は、ポリイミド樹脂膜で形成しこれをラビング処理した
ものを使用した。このラビング処理を施した配向膜がこ
れに接する液晶分子を基板面に対して傾斜配向させるチ
ルト角(pretilt角）は４度である。上記一軸性透明複屈
折部材４０のΔｎ₂・ｄ₂は約０.６μｍである。一方液
晶分子が２４０度ねじれた構造の液晶層５０のΔｎ₁・
ｄ₁は約０.８μｍである。

【００５４】このとき、角度αを約９０度、角度βを約
３０度、角度γを約３０度とすることにより、上、下電
極３１、３２を介して液晶層５０に印加される電圧がし
きい値以下のときには光不透過すなわち黒、電圧がある
しきい値以上になると光透過すなわち白の白黒表示が実
現できた。また、下偏光板１６の軸を上記位置より５０
度から９０度回転した場合は、液晶層５０への印加電圧
がしきい値以下のときには白、電圧がしきい値以上にな
ると黒の、前記と逆の白黒表示が実現できた。

【００５５】図１０は図１１の構成で角度αを変化させ
たときの１／２００デューティで時分割駆動時のコント
ラスト変化を示したものである。角度αが９０度近傍で
は極めて高いコントラストを示していたものが、この角
度からずれるにつれて低下する。しかも角度αが小さく
なると点灯部、非点灯部ともに青味がかり、角度αが大
きくなると非点灯部は紫、点灯部は黄色になり、いずれ
にしても白黒表示は不可能となる。角度βおよび角度γ
についてもほぼ同様の結果となるが、角度γの場合は前
記したように５０度から９０度近く回転すると逆転の白
黒表示となる。

【００５６】図１３はねじれ角θ等の他の具体例を示す
図である。基本構造は図１０に示した具体例と同様であ
る。ただし、液晶層５０の液晶分子のねじれ角は２６０
度、Δｎ₁・ｄ₁は約０.６５μｍ〜０.７５μｍである点
が異なる。一軸性透明複屈折部材４０として使用してい
る平行配向液晶層のΔｎ₂・ｄ₂は前記具体例と同じ約
０．５８μｍである。液晶層の厚みｄ₁(μｍ)と旋光性
物質が添加されたネマチック液晶材料のらせんピッチｐ
(μｍ)との比はｄ／ｐ＝０．７２とした。

【００５７】このとき、角度αを約１００度、角度βを
約３５度、角度γを約１５度とすることにより、最初の
具体例と同様の白黒表示が実現できた。また下偏光板の
軸の位置を上記値より５０度から９０度回転することに
より逆転の白黒表示が可能である点もほぼ最初の具体例
と同様である。角度α、β、γのずれに対する傾向も最
初の具体例とほぼ同様である。

【００５８】上記いずれの具体例においても一軸性透明
複屈折部材４０として、液晶分子のねじれのない平行配
向液晶セルを用いたが、むしろ２０度から６０度程度液
晶分子がねじれた液晶層を用いた方が角度による色変化
が少ない。このねじれた液晶層は、前述の液晶層５０同
様、配向処理が施された一対の透明基板の配向処理方向
を所定のねじれ角に交差するようにした基板間に液晶を
挟持することによって形成される。この場合、液晶分子
のねじれ構造を挟む２つの配向処理方向の挟角の２等分
角の方向を複屈折部材の光軸として取扱えばよい。ま
た、複屈折部材４０として、透明な高分子フィルムを用
いても良い（この際一軸延伸のものが好ましい）。この
場合高分子フィルムとしてはＰＥＴ（ポリエチレンテ
レフタレート）、アクリル樹脂フィルム、ポリカーボネ
イトが有効である。

【００５９】さらに以上の具体例においては複屈折部材
は単一であったが、図１０において複屈折部材４０に加
えて、下電極基板１２と下偏光板１６との間にもう一枚
の複屈折部材を挿入することもできる。この場合はこれ
ら複屈折部材のΔｎ₂・ｄ₂を再調整すればよい。

【００６０】ただし、図１５に示す如く、上電極基板１
１上に赤、緑、青のカラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３
３Ｂ、各フィルター同志の間に光遮光膜３３Ｄを設ける
ことにより、多色表示が可能になる。図１２に前記具体
例における液晶分子の配列方向、液晶分子のねじれ方
向、偏光板の軸の方向および複屈折部材の光学軸の関係
を示す。

【００６１】なお、図１５においては、各フィルタ３３
Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂ、光遮光膜３３Ｄの上に、これらの
凹凸の影響を軽減するため絶縁物からなる平滑層２３が
形成された上に上電極３１、配向膜２１が形成されてい
る。

【００６２】以上説明したように、上記具体例によれ
ば、優れた時分割駆動特性を有し、さらに白黒および多
色表示を可能にする電界効果型液晶表示素子を実現する
ことができる。

【００６３】以上本発明を実施例に基づいて具体的に説
明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能で
あることは勿論である。例えば、図６〜図１５に示した
上記実施例では、単純マトリクス方式の液晶表示装置の
例を示したが、本発明は、バックライトを有する液晶表
示装置、例えば薄膜トランスタ等をスイッチング素子と
するアクティブ・マトリクス方式の液晶表示装置にも適
用可能なことは言うまでもない。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数方向の光を１枚のプリズムシートを用いて集光し、
かつ、制御することができるので、バックライトおよび
画面の輝度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の実施例１のプリズムシートの
プリズム面の部分平面図、（ｂ）はプリズム面の溝の底
の方向を示す図である。

【図２】（ａ）は本発明の実施例２のプリズムシートの
プリズム面の部分平面図、（ｂ）はプリズム面の溝の底
の方向を示す図である。

【図３】（ａ）は本発明の実施例３のプリズムシートの
プリズム面の部分平面図、（ｂ）はプリズム面の溝の底
の方向を示す図である。

【図４】（ａ）は本発明の実施例４のプリズムシートの
プリズム面の部分平面図、（ｂ）はプリズム面の溝の底
の方向を示す図、（ｃ）は錘体状突起２の断面形状であ
る。

【図５】（ａ）は本発明の一実施例の液晶表示装置の液
晶表示素子とバックライトの分解斜視図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ′切断線における断面図である。

【図６】本発明を適用した単純マトリクス方式の液晶表
示モジュールの一例の分解斜視図である。

【図７】ラップトップパソコンの一例のブロックダイア
グラムである。

【図８】ラップトップパソコンの一例の斜視図である。

【図９】本発明が適用可能な単純マトリクス方式の液晶
表示素子における液晶分子の配列方向、液晶分子のねじ
れ方向、偏光板の軸の方向および複屈折部材の光学軸の
関係の一例を示した説明図である。

【図１０】液晶表示素子の一例の要部分解斜視図であ
る。

【図１１】別の例の液晶表示素子における液晶分子のね
じれ方向、偏光板の軸の方向および複屈折部材の光学軸
の関係を示した説明図である。

【図１２】液晶表示素子の図９の例についてのコントラ
スト、透過光色−交角α特性を示すグラフである。

【図１３】さらに別の例の液晶表示素子における液晶分
子の配列方向、液晶分子のねじれ方向、偏光板の軸の方
向および複屈折部材の光学軸の関係を示した説明図であ
る。

【図１４】交角α、β、γの測り方を説明するための図
である。

【図１５】液晶表示素子の上電極基板部の一例の一部切
欠斜視図である。

【符号の説明】

１…プリズムシート、１ａ…プリズム面、１ｂ…平面、
２…錘体状突起、３…溝の底、４…バックライト、３６
…冷陰極蛍光灯、３７…導光体、３８…反射板、３９…
拡散板、４２…枠状体、６２…液晶表示素子。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれ透明画素電極と配向膜とを設けた
面が対向するように２枚の透明基板を所定の間隙を隔て
て重ね合わせ、前記両基板間の縁周囲に枠状に設けたシ
ール材により前記両基板を貼り合わせると共に、前記シ
ール材の内側の前記両基板間に液晶を封止して成る液晶
表示素子と、前記液晶表示素子の下に配置したバックラ
イトと、前記液晶表示素子と前記バックライトとの間に
配置され、上面がプリズム面、下面が平面であるプリズ
ムシートとを有する液晶表示装置において、前記プリズ
ム面が錘体状突起を多数個配列して成ることを特徴とす
る液晶表示装置。
【請求項２】それぞれ透明画素電極と配向膜とを設けた
面が対向するように２枚の透明基板を所定の間隙を隔て
て重ね合わせ、前記両基板間の縁周囲に枠状に設けたシ
ール材により前記両基板を貼り合わせると共に、前記シ
ール材の内側の前記両基板間に液晶を封止して成る液晶
表示素子と、前記液晶表示素子の下に配置したバックラ
イトと、前記液晶表示素子と前記バックライトとの間に
配置され、上面がプリズム面、下面が平面であるプリズ
ムシートとを有する液晶表示装置において、その底が２
以上の異なる直線方向に伸長する溝により前記プリズム
面が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。