JPH0922012A - Back light and liquid crystal display device using same - Google Patents
Back light and liquid crystal display device using sameInfo
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- JPH0922012A JPH0922012A JP7171229A JP17122995A JPH0922012A JP H0922012 A JPH0922012 A JP H0922012A JP 7171229 A JP7171229 A JP 7171229A JP 17122995 A JP17122995 A JP 17122995A JP H0922012 A JPH0922012 A JP H0922012A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ノートパソコン、
携帯用液晶TV等に使用される液晶表示装置に関するも
のであり、さらに詳しくは、出射光線の分布角度が狭
く、ピーク光の出射面の法線方向に出射する優れた指向
性を有し、構造の簡略化およびコンパクト化を図ること
のきるバックライト、および、指向性に優れ、視野角が
広く、コントラストが良好で、中間色の輝度反転のない
液晶表示装置に関するものである。The present invention relates to a notebook computer,
The present invention relates to a liquid crystal display device used in a portable liquid crystal TV or the like, and more specifically, it has a narrow distribution angle of emitted light rays, has excellent directivity for emitting light in the normal direction of the emission surface of peak light, and has a structure The present invention relates to a backlight which can be simplified and made compact, and a liquid crystal display device which is excellent in directivity, has a wide viewing angle, has a good contrast, and has no inversion of luminance of intermediate colors.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、カラー液晶表示装置は、携帯用ノ
ートパソコンや、カラー液晶パネルを使った携帯用液晶
TVあるいはビデオ一体型液晶TV等として種々の分野
で広く使用されてきている。また、情報処理量の増大
化、ニーズの多様化、マルチメディア対応等に伴って、
液晶表示装置の大画面化、高精細化が盛んに進められて
いる。液晶表示装置は、基本的にバックライト部と液晶
表示素子部とから構成されている。バックライト部とし
ては、液晶表示素子の直下に光源を設けた直下方式や導
光体の側面に光源を設けたエッジライト方式があり、液
晶表示装置のコンパクト化からエッジライト方式が多用
されてきている。このエッジライト方式は、板状の導光
体の側面部に光源を配置して、導光体の表面全体を発光
させる方式のバックライトである。2. Description of the Related Art In recent years, color liquid crystal display devices have been widely used in various fields as a portable notebook personal computer, a portable liquid crystal TV using a color liquid crystal panel, a video integrated liquid crystal TV, and the like. In addition, with the increase in information processing volume, diversification of needs, multimedia support, etc.,
Larger screens and higher definition of liquid crystal display devices are being actively pursued. The liquid crystal display device basically includes a backlight unit and a liquid crystal display element unit. As the backlight part, there are a direct type in which a light source is provided directly below the liquid crystal display element and an edge light type in which a light source is provided on the side surface of the light guide body.The edge light type has been widely used due to the compactness of the liquid crystal display device. There is. The edge light system is a backlight system in which a light source is arranged on the side surface of a plate-shaped light guide so that the entire surface of the light guide is illuminated.
【0003】液晶表示素子部としては、その駆動方式に
よって薄膜トランジスタ駆動のティン・フィルム・トラ
ンジスタ型(TFT)とスパー・ツイスティッド・ネマ
ティック型(STN)に大別される。TFT型液晶表示
素子は、薄膜トランジスタが形成され電気的なスイッチ
の役割をするTFT基板と、カラーフィルターが設けら
れ発色の役目をするカラーフィルター基板との間に、液
晶が90゜捻られて封入された構造を有している。さら
に、基板の前後には偏光板が載置されており、偏光板で
偏光された光が液晶層に入射すると液晶分子に沿って9
0゜回転し、出射側の偏光板の軸が90゜回転されてい
ることによって光が透過して出射してくるようになって
いる。一方、TFT基板のスイッチがオンになると液晶
分子が立ち上がり、液晶層に入射した光は回転すること
ができず、出射側の偏光板を透過することができなくな
る。このように、TFT基板のスイッチの状態に対応し
た画像情報が表示されるようになっている。このような
TFT型液晶表示素子は、高速のスイッチングが可能で
あり、フルカラーに対応する中間調の色の表示に適して
いるとされている。The liquid crystal display element portion is roughly classified into a thin film transistor driven thin film transistor type (TFT) and a spar twisted nematic type (STN) according to its driving method. In the TFT type liquid crystal display element, a liquid crystal is twisted by 90 ° and sealed between a TFT substrate on which a thin film transistor is formed and which functions as an electrical switch and a color filter substrate which is provided with a color filter and plays a role of coloring. It has a different structure. Further, a polarizing plate is placed in front of and behind the substrate, and when the light polarized by the polarizing plate enters the liquid crystal layer, the light is reflected along the liquid crystal molecules by 9
It is rotated by 0 ° and the axis of the polarizing plate on the output side is rotated by 90 ° so that light is transmitted and emitted. On the other hand, when the switch of the TFT substrate is turned on, the liquid crystal molecules rise, the light incident on the liquid crystal layer cannot rotate, and cannot pass through the polarizing plate on the emission side. In this way, image information corresponding to the switch state of the TFT substrate is displayed. It is said that such a TFT type liquid crystal display device is capable of high-speed switching and is suitable for displaying halftone colors corresponding to full color.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな液晶表示装置においては、見る角度によって画質が
大きく変化し、例えば、画面を見る角度によって、コン
トラスト、明るさが変化したり、中間調の色の光度が反
転して色調が変化したりして正常な画像が得られない等
の問題を有している。これは、TFT型液晶表示素子に
おいては、中間調の色の表示は液晶分子が完全に立ち上
がらない状態にあり、液晶分子が傾いた方向で見た光は
液晶分子中を垂直に近い角度で通過した光となり、光が
回転する確率が高くなり偏光板を透過する光が多くなっ
て白っぽい表示となるためである。また、液晶分子が傾
いてない方向から見た場合には、液晶層を通過する光は
液晶分子の影響が低くなり光が回転せずに暗い表示とな
るためである。このような問題は、液晶表示装置の画面
サイズの大型化、用途の拡大による複数人での観察等の
要求によって、より大きな問題となってきている。However, in such a liquid crystal display device, the image quality greatly changes depending on the viewing angle, and, for example, the contrast and brightness change depending on the viewing angle of the screen, or the halftone color. However, there is a problem that a normal image cannot be obtained due to the inversion of the luminous intensity and the change in color tone. This is because in the TFT type liquid crystal display element, the liquid crystal molecules are not completely raised in the display of a halftone color, and the light seen in the tilted direction of the liquid crystal molecules passes through the liquid crystal molecules at an angle close to vertical. This is because the probability that the light will be rotated increases, and the amount of light that passes through the polarizing plate will increase, resulting in a whitish display. Further, when viewed from the direction in which the liquid crystal molecules are not tilted, the light passing through the liquid crystal layer is less affected by the liquid crystal molecules, and the light does not rotate, resulting in a dark display. Such a problem has become more serious due to the demand for a larger screen size of the liquid crystal display device and the observation by a plurality of people due to the expansion of applications.
【0005】さらに、このようなカラー液晶表示装置
は、バッテリーによって駆動製品されるため、液晶表示
装置の消費電力がバッテリー駆動時間を伸ばすための障
害になっている。中でも、液晶表示装置に使われている
バックライトの消費電力の割合は大きく、この消費電力
をできる限り低く抑えることがバッテリー駆動時間を伸
ばし、上記製品の実用価値を高める上で重要な課題とさ
れている。しかし、バックライトの消費電力を抑えるこ
とによって、バックライトの光度を低下させたのでは液
晶表示が見難くなり好ましくない。Further, since such a color liquid crystal display device is driven by a battery, the power consumption of the liquid crystal display device is an obstacle for extending the battery drive time. Above all, the power consumption of the backlight used in liquid crystal display devices is large, and it is important to keep this power consumption as low as possible in order to extend the battery drive time and increase the practical value of the above products. ing. However, if the light intensity of the backlight is reduced by suppressing the power consumption of the backlight, it is not preferable because the liquid crystal display becomes difficult to see.
【0006】バックライトの光度を犠牲にすることなく
消費電力を抑えるために、バックライトの光学的な効率
を改善することが望まれている。これを実現する手段と
して、片面にプリズム列やレンチキュラー列等のプリズ
ム列を多数形成したプリズムシートを、導光体の出射面
側に載置したバックライトが提案されている。このよう
なバックライトでは、プリズムシートによってバックラ
イトの光度を向上させるものであるが、プリズムシート
の使用によりバックライトユニットの構造が複雑になる
とともに、厚さの点でコンパクト化の障害ともなってい
た。It is desirable to improve the optical efficiency of the backlight in order to reduce power consumption without sacrificing the brightness of the backlight. As a means for achieving this, there has been proposed a backlight in which a prism sheet having a large number of prism rows such as a prism row and a lenticular row formed on one surface is placed on the exit surface side of a light guide. In such a backlight, a prism sheet is used to improve the luminous intensity of the backlight, but the use of the prism sheet complicates the structure of the backlight unit and is an obstacle to downsizing in terms of thickness. .
【0007】そこで、本発明は、プリズムシート等の部
品を使用することなく、出射光線の分布角度が狭く、ピ
ーク光(出射光線の光度分布において、最も光度の高い
光線をいう。)の出射面の法線方向に出射する優れた指
向性を有し、正面での光度を最も高くできる優れた指向
性を有するとともに、構造の簡略化およびコンパクト化
を図ることのきるバックライトを提供するとともに、視
野角が広く、コントラストが良好で、中間色での輝度反
転が少なく、画面サイズの大型化、複数人での観察等の
種々の用途に適応できる液晶表示装置を提供することを
目的とする。Therefore, according to the present invention, the distribution angle of the outgoing light beam is narrow and the outgoing surface of the peak light (the light beam having the highest luminous intensity in the luminous intensity distribution of the outgoing light beam) is output without using parts such as a prism sheet. With excellent directivity that emits in the normal direction of, and with excellent directivity that can maximize the luminous intensity in the front, while providing a backlight that can achieve simplification and compactness of the structure, An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having a wide viewing angle, good contrast, little luminance reversal in intermediate colors, a large screen size, and various applications such as observation by a plurality of people.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明者等は、導光体と
して特定の構造を有するものを使用することによって、
バックライトの出射光線の分布角度が狭く、ピーク光の
出射面の法線方向に出射する優れた指向性を有し、正面
での光度を最も高くできる優れた指向性を有することを
見出すとともに、従来の液晶表示装置における見る方向
による画面のコントラストや色調の変化が、バックライ
ト部からの出射光の角度分布が広く、液晶表示素子に種
々の方向から入射することによる液晶分子の傾き方向の
影響に起因することに注目し、液晶表示素子に入射する
光を角度分布の狭い疑似平行光とし、液晶表示素子を透
過した後で光を拡散させることによって、見る角度によ
るコントラストや中間色での輝度反転による色調の変化
が少なく、広視野角の液晶表示装置が得られることを見
出し、本発明に至ったものである。SUMMARY OF THE INVENTION The inventors of the present invention have realized that a light guide having a specific structure is used.
The distribution angle of the emitted light of the backlight is narrow, and it has excellent directivity to emit in the normal direction of the emission surface of the peak light, and it is found that it has excellent directivity that can maximize the luminous intensity in the front, The change in the contrast and color tone of the screen depending on the viewing direction in the conventional liquid crystal display device has a wide angular distribution of the light emitted from the backlight unit, and the influence of the tilt direction of the liquid crystal molecules caused by entering the liquid crystal display element from various directions. The light incident on the liquid crystal display element is made into pseudo-parallel light with a narrow angle distribution, and the light is diffused after passing through the liquid crystal display element, so that the contrast depending on the viewing angle and the brightness reversal in the intermediate color The inventors have found that a liquid crystal display device having a wide viewing angle with little change in color tone due to the above can be obtained, and have accomplished the present invention.
【0009】すなわち、本発明のバックライトは、光源
と、該光源に対向する少なくとも一つの入射面および出
射面を有する導光体から構成され、前記導光体の出射面
が光源と平行に形成された凸状部と平坦部とが交互に配
置された凹凸面からなり、該凸状部が対向する二つの立
ち上がり面からなり、少なくとも光源から離れた側に位
置する立ち上がり面が平坦部に対して50〜70゜の傾
斜角を有することを特徴とするものである。また、本発
明の液晶表示装置は、向する少なくとも一つの入射面お
よび出射面を有する導光体と、該導光体上に配置された
液晶表示素子から構成され、前記導光体の出射面が光源
と平行に形成された凸状部と平坦部とが交互に配置され
た凹凸面からなり、該凸状部が対向する二つの立ち上が
り面からなり、少なくとも光源から離れたに位置する立
ち上がり面が平坦部に対して50〜70゜の傾斜角を有
することを特徴とするものである。That is, the backlight of the present invention comprises a light source and a light guide having at least one entrance surface and an exit surface facing the light source, and the exit surface of the light guide is formed parallel to the light source. The convex portions and the flat portions are alternately arranged, and the convex portions are composed of two rising surfaces facing each other, and at least the rising surface located on the side distant from the light source with respect to the flat portion. It has a tilt angle of 50 to 70 °. Further, the liquid crystal display device of the present invention comprises a light guide body having at least one entrance surface and an exit surface facing each other, and a liquid crystal display element arranged on the light guide body, and the exit surface of the light guide body. Is composed of a concave-convex surface in which convex portions and flat portions formed in parallel with the light source are alternately arranged, the convex portions are composed of two rising surfaces facing each other, and the rising surface is located at least away from the light source. Has an inclination angle of 50 to 70 ° with respect to the flat portion.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】本発明のバックライトは、図1に
示したように、光源3と導光体2から構成されており、
導光体2は少なくとも一つの側面を入射面とし、これと
略直交する一つの面を出射面4とし、出射面4が光源と
平行に形成された凸状部8と平坦部11とが交互に形成
された凹凸面から構成されている。また、この凸状部8
は、図2に示したように、対向する二つの立ち上がり面
9、10からなり、少なくとも光源から離れた側に位置
する立ち上がり面9が平坦部11に対して50〜70゜
の傾斜角(α)を有する。これら立ち上がり面9、10
は、平面であっても所定の曲率の曲面であってもよく、
曲面とした場合には出射光線の角度分布を幾分大きくす
ることができる。本発明の導光体2では、導光体2中を
伝搬する光線が凸状部8に入射すると、立ち上がり面
9、10で反射され指向性が出射面に対して法線方向と
なる出射光線となって出射する。本発明においては、こ
のような特定の凹凸面からなる出射面4から構成された
導光体2を用いることによって、バックライトからの出
射光線を分布角度の狭い疑似平行光とすることができる
とともに、ピーク光の指向性が出射面に対して法線方向
となる出射光線とすることができる。好ましくは、凸状
部8を構成する光源から離れた側に位置する立ち上がり
面9の傾斜角(α)が平坦部11に対して55〜65゜
の範囲である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The backlight of the present invention comprises a light source 3 and a light guide 2 as shown in FIG.
The light guide 2 has at least one side surface as an incident surface and one surface substantially orthogonal to this as an emission surface 4, and the emission surface 4 is alternately formed with a convex portion 8 and a flat portion 11 formed in parallel with the light source. It is composed of an uneven surface formed on. Also, this convex portion 8
2, the two rising surfaces 9 and 10 facing each other are provided, and the rising surface 9 located at least on the side away from the light source has an inclination angle (α of 50 to 70 ° with respect to the flat portion 11). ) Has. These rising surfaces 9, 10
May be a flat surface or a curved surface having a predetermined curvature,
When the curved surface is used, the angular distribution of the outgoing light beam can be increased to some extent. In the light guide 2 of the present invention, when a light beam propagating in the light guide 2 is incident on the convex portion 8, the emitted light is reflected by the rising surfaces 9 and 10 and the directivity is normal to the emission surface. Will be emitted. In the present invention, by using the light guide 2 formed of the emission surface 4 having such a specific uneven surface, it is possible to make the emission light from the backlight into pseudo parallel light with a narrow distribution angle. It is possible to use an emitted light beam in which the directivity of the peak light is in the direction normal to the emission surface. Preferably, the inclination angle (α) of the rising surface 9 located on the side away from the light source forming the convex portion 8 is in the range of 55 to 65 ° with respect to the flat portion 11.
【0011】導光体2の出射面に形成した凸状部8は、
平坦部11から立ち上がる平面部12と、平面部12に
連続して形成される外側に凸の曲面部13から構成され
ることが、バックライトからの出射光線のピーク光の分
布角度をより狭くでき、出射光線の指向性をより出射面
に対して法線方向とさせることができる点で好ましい。
この場合、平坦部11に対する平面部12の傾斜角
(β)はβ≦αの範囲であり、凸状部8の成形時の型抜
き性等の生産性を考慮するとα−β≦1〜5゜程度とす
ることが好ましい。また、平面部12に連続して形成さ
れる曲面部13は曲率半径(R)を0.1〜2mmの範
囲とすることが、バックライトからの出射光線の分布角
度をより狭くする点で好ましい。さらに、凸状部8の底
辺部(a)の長さを1としたときに、光源側の立ち上が
り面10を構成する平面部12の高さ(b)は、1〜2
の範囲とすることが好ましく、さらに好ましくは1.2
〜1.5の範囲である。凸状部8の幅(c)および高さ
(d)、平坦部11の幅(a)は、特に限定されるもの
ではないが、好ましくは幅(c)が0.05〜1.5m
m、高さが(d)0.07〜2mm、平坦部11の幅
(a)が0.05〜1.5mmの範囲である。The convex portion 8 formed on the emission surface of the light guide 2 is
The flat surface portion 12 rising from the flat portion 11 and the outwardly convex curved surface portion 13 formed continuously with the flat surface portion 12 can further narrow the distribution angle of the peak light of the light emitted from the backlight. This is preferable in that the directivity of the outgoing light beam can be made more normal to the outgoing surface.
In this case, the inclination angle (β) of the flat portion 12 with respect to the flat portion 11 is in the range of β ≦ α, and α-β ≦ 1 to 5 in consideration of productivity such as die-cutting property at the time of molding the convex portion 8. It is preferable to set the angle to about °. Further, it is preferable that the radius of curvature (R) of the curved surface portion 13 formed continuously with the flat surface portion 12 is in the range of 0.1 to 2 mm in order to further narrow the distribution angle of the light rays emitted from the backlight. . Further, when the length of the bottom portion (a) of the convex portion 8 is 1, the height (b) of the flat portion 12 that constitutes the rising surface 10 on the light source side is 1 to 2
The range is preferably, and more preferably 1.2.
1.51.5. The width (c) and height (d) of the convex portion 8 and the width (a) of the flat portion 11 are not particularly limited, but the width (c) is preferably 0.05 to 1.5 m.
m, the height (d) is 0.07 to 2 mm, and the width (a) of the flat portion 11 is 0.05 to 1.5 mm.
【0012】本発明においては、導光体2から出射する
出射光線の角度分布(光源3と垂直方向)は、半値幅が
40゜以下であることが好ましく、さらに好ましくは2
0゜以下である。この半値幅が40゜を超えると、液晶
表示装置におけるコントラストが低下したり、階調反転
が起こりやすくなる傾向にある。また、導光体2から出
射する出射光線のピーク光が、出射面の法線方向に対し
て15゜以内の範囲にあることが好ましく、さらに好ま
しくは10゜以内の範囲である。In the present invention, the half-width of the angular distribution of the outgoing light beam emitted from the light guide 2 (in the direction perpendicular to the light source 3) is preferably 40 ° or less, more preferably 2
It is 0 ° or less. If this half-value width exceeds 40 °, the contrast in the liquid crystal display device tends to deteriorate and gradation inversion tends to occur. Further, the peak light of the outgoing light rays emitted from the light guide 2 is preferably within the range of 15 ° with respect to the normal line direction of the outgoing surface, and more preferably within the range of 10 °.
【0013】導光体2の出射面4に形成される凹凸面
は、導光体2の裏面を熱プレス法等によって加工して形
成してもよいし、押出成形や射出成形等によって導光体
2を製造する際に同時に加工して形成してもよい。ま
た、熱あるいは光硬化性樹脂等を用いて一体に形成して
もよい。熱あるいは光硬化性樹脂等を用いて導光体2の
出射面に凸状部8を一体に形成する方法では、導光体2
と凸状部8の屈折率が異なるものを製造することもでき
る。さらに、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポ
リカーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリメタク
リルイミド系樹脂等からなる透明フィルムあるいはシー
ト等の透明基材上に、活性エネルギー線硬化型樹脂によ
って凸状部8を形成した凹凸シートを、導光体2に接
着、融着等の方法によって一体化させてもよい。The concavo-convex surface formed on the emission surface 4 of the light guide 2 may be formed by processing the back surface of the light guide 2 by a hot press method or the like, or the light guide may be formed by extrusion molding or injection molding. They may be processed and formed at the same time when the body 2 is manufactured. Alternatively, they may be integrally formed by using heat or a photocurable resin or the like. In the method of integrally forming the convex portion 8 on the emission surface of the light guide 2 using heat or a photocurable resin, the light guide 2
It is also possible to manufacture the convex portions 8 having different refractive indexes. Further, the convex portion 8 is formed by the active energy ray curable resin on a transparent substrate such as a transparent film or sheet made of polyester resin, acrylic resin, polycarbonate resin, vinyl chloride resin, polymethacrylimide resin, or the like. The concavo-convex sheet on which is formed may be integrated with the light guide 2 by a method such as adhesion or fusion.
【0014】活性エネルギー線硬化型樹脂を用いて凸状
部8を形成する場合には、所定の凹凸パターンを形成し
た型に活性エネルギー線硬化型樹脂液を注入し、導光体
2あるいは透明フィルムを重ね合わせる。次いで、導光
体2を通して紫外線、電子線等の活性エネルギー線を照
射し、活性エネルギー線硬化型樹脂液を重合硬化して、
型から剥離することによって製造することができる。凸
状部8を構成する活性エネルギー線硬化型樹脂として
は、多官能(メタ)アクリル化合物、ビニル化合物、
(メタ)アクリル酸エステル類、アリル化合物、(メ
タ)アクリル酸の金属塩等を使用することができる。When the convex portion 8 is formed by using the active energy ray-curable resin, the active energy ray-curable resin liquid is poured into a mold having a predetermined uneven pattern, and the light guide 2 or the transparent film is formed. Overlap. Then, active energy rays such as ultraviolet rays and electron beams are irradiated through the light guide 2 to polymerize and cure the active energy ray-curable resin liquid,
It can be manufactured by peeling from the mold. Examples of the active energy ray curable resin forming the convex portion 8 include polyfunctional (meth) acrylic compounds, vinyl compounds,
(Meth) acrylic acid esters, allyl compounds, metal salts of (meth) acrylic acid and the like can be used.
【0015】導光体2としては、板状、くさび状、船型
状等の種々の形状のものが使用でき、光線透過率の高い
合成樹脂から構成される。光源3から導光体2へ有効に
光を導入するために、光源3および導光体2の光入射面
を内側に反射剤を塗布したケースやフィルムで覆うよう
に構成することが好ましい。導光体2の裏面は、反射面
を構成するために金属蒸着等によって反射層7が形成さ
れる。The light guide 2 may have various shapes such as a plate shape, a wedge shape, and a boat shape, and is made of a synthetic resin having a high light transmittance. In order to effectively introduce light from the light source 3 to the light guide body 2, it is preferable that the light incident surfaces of the light source 3 and the light guide body 2 are covered with a case or film coated with a reflecting agent on the inside. On the back surface of the light guide 2, a reflective layer 7 is formed by metal vapor deposition or the like to form a reflective surface.
【0016】導光体2を構成する合成樹脂としては、メ
タクリル樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹
脂、塩化ビニル系樹脂等の高透明性の種々の合成樹脂を
使用して、押出成形、射出成形等の通常の成形方法で製
造することができる。特に、メタクリル樹脂が、その光
線透過率の高さ、耐熱性、力学的特性、成形加工性にも
優れており、導光体用材料として最適である。このよう
なメタクリル樹脂とは、メタクリル酸メチルを主成分と
する樹脂であり、メタクリル酸メチルが80重量%以上
であることが好ましい。As the synthetic resin constituting the light guide 2, various highly transparent synthetic resins such as methacrylic resin, acrylic resin, polycarbonate resin and vinyl chloride resin are used, and extrusion molding and injection molding are carried out. It can be manufactured by a usual molding method such as. In particular, methacrylic resin is excellent in light transmittance, heat resistance, mechanical properties, and moldability, and is most suitable as a light guide material. Such a methacrylic resin is a resin containing methyl methacrylate as a main component, and methyl methacrylate is preferably 80% by weight or more.
【0017】本発明の液晶表示装置1は、図1に示した
ように、光源3と上記のような構成からなる導光体2か
ら構成されるバックライト部と液晶表示素子5からな
る。上記のような特定の凹凸面を有する出射面4から構
成される導光体2を用いることによって、導光体2から
の出射光線は液晶表示素子5を通過する際には角度分布
の小さい疑似平行光となり、液晶分子の傾き方向の影響
を最小限とできるため、見る角度によるコントランスや
中間色の輝度反転による色調の変化が少ない液晶表示装
置を得ることができる。液晶表示素子5としては、特に
限定されるものではなく、アクティブマトリックス駆動
のTFT型液晶表示素子、単純マトリックス駆動のST
N型液晶表示素子のいずれでも使用することができる。
また、TFT型液晶表示素子では、その素子そしてポリ
シリコン、アモルファスシリコン、メタル・インシュレ
ータ・メタル等の種々のアクティブ素子を用いることが
できる。As shown in FIG. 1, the liquid crystal display device 1 of the present invention includes a liquid crystal display element 5 and a backlight unit composed of the light source 3 and the light guide 2 having the above-mentioned configuration. By using the light guide 2 composed of the emission surface 4 having the specific uneven surface as described above, the light beam emitted from the light guide 2 has a small angular distribution when passing through the liquid crystal display element 5. Since the light becomes parallel light and the influence of the tilt direction of the liquid crystal molecules can be minimized, it is possible to obtain a liquid crystal display device in which there is little change in the color tone due to the contrast or brightness inversion of the intermediate color depending on the viewing angle. The liquid crystal display element 5 is not particularly limited, and is an active matrix driving TFT type liquid crystal display element or a simple matrix driving ST.
Any of N-type liquid crystal display elements can be used.
Further, in the TFT type liquid crystal display element, the element and various active elements such as polysilicon, amorphous silicon and metal insulator metal can be used.
【0018】また、図3に示したように、液晶表示素子
5の上に少なくとも一方の面に多数のレンチキュラーレ
ンズが平行に形成されたレンチキュラーレンズシート6
を載置してもよい。このようにレンチキュラーレンズシ
ート6を液晶表示素子5上に載置することによって、液
晶表示素子5を透過した疑似平行光がレンチキュラーレ
ンズシート6に入射し、入射光はレンチキュラーレンズ
の焦点に一旦集束した後に拡散されるため、液晶表示装
置の視野角を広くことができる。すなわち、特定の凹凸
面を有する出射面から構成される導光体2によって、液
晶表示素子5を通過する際には角度分布の小さい疑似平
行光で液晶分子の傾き方向の影響を最小限とでき、液晶
表示素子5を透過した後にレンチキュラーレンズシート
6によって光の拡散を行うため、見る角度によるコント
ランスや中間色の輝度反転による色調の変化が少なく、
かつ広い視野角の液晶表示装置を提供できる。Further, as shown in FIG. 3, a lenticular lens sheet 6 in which a large number of lenticular lenses are formed in parallel on at least one surface of a liquid crystal display element 5.
May be placed. By mounting the lenticular lens sheet 6 on the liquid crystal display element 5 in this way, the pseudo-parallel light that has passed through the liquid crystal display element 5 enters the lenticular lens sheet 6, and the incident light is once focused on the focal point of the lenticular lens. Since the light is diffused later, the viewing angle of the liquid crystal display device can be widened. That is, by using the light guide 2 composed of the emission surface having a specific uneven surface, the influence of the tilt direction of the liquid crystal molecules can be minimized when passing through the liquid crystal display element 5 by the pseudo-parallel light having a small angle distribution. Since the light is diffused by the lenticular lens sheet 6 after passing through the liquid crystal display element 5, there is little change in the color tone due to the contrast and the brightness reversal of the intermediate color depending on the viewing angle.
A liquid crystal display device having a wide viewing angle can be provided.
【0019】液晶表示素子5の上に載置されるレンチキ
ュラーレンズシート6は、液晶表示素子5を透過した光
を拡散させることによって視野角を広げる機能を有する
部材である。レンチキュラーレンズシート6は、少なく
とも一方の面に、半円柱状、半楕円柱状あるいはこれら
と類似の形状を有するレンチキュラーレンズを平行に多
数形成してなるものであり、厚さ0.1〜10mm程
度、レンズピッチが10〜800μm程度であることが
好ましい。また、レンチキュラーレンズシート6は、可
視光透過率が高い材料を用いて製造することが好まし
く、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹
脂、塩化ビニル系樹脂、活性エネルギー線硬化型樹脂等
が挙げられる。本発明においては、レンチキュラーレン
ズシート6に、必要に応じて、酸化防止剤、紫外線吸収
剤、黄変防止剤、ブルーイング剤、顔料、拡散剤等の添
加剤を添加することもできる。レンチキュラーレンズシ
ート6の製造は、押し出し成形、射出成形、活性エンル
ギー線硬化型樹脂を使用する方法等の通常の成形方法が
使用できる。The lenticular lens sheet 6 placed on the liquid crystal display element 5 is a member having a function of widening a viewing angle by diffusing light transmitted through the liquid crystal display element 5. The lenticular lens sheet 6 is formed by forming a large number of lenticular lenses having a semicylindrical shape, a semielliptic shape, or a shape similar to these in parallel on at least one surface, and has a thickness of about 0.1 to 10 mm, The lens pitch is preferably about 10 to 800 μm. Further, the lenticular lens sheet 6 is preferably manufactured using a material having a high visible light transmittance, and examples thereof include an acrylic resin, a polycarbonate resin, a vinyl chloride resin, and an active energy ray curable resin. In the present invention, if necessary, additives such as an antioxidant, an ultraviolet absorber, an anti-yellowing agent, a bluing agent, a pigment and a diffusing agent may be added to the lenticular lens sheet 6. The lenticular lens sheet 6 can be manufactured by a usual molding method such as extrusion molding, injection molding, or a method using an active energy ray curable resin.
【0020】[0020]
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。光度の測定 導光体の冷陰極管にインバーター(TDK社製CXA−
M10L)を介して直流電源に接続し、DC12Vを印
加して点灯させた。液晶表示装置を測定台に載置し、そ
の中央で冷陰極管軸と平行な回転軸で回転するように調
節した。次いで、3mmφのピンホールを有する黒色の
紙を、ピンホールが導光体の中央に位置するように導光
体上に固定し、輝度計(ミノルタ社製nt−1゜)を用
いて測定円が8〜9mmとなるように距離を調整した。
冷陰極管のエイジング時間が30分以上経過後に、回転
軸を80゜〜−80゜まで5゜間隔で回転させながら、
出射光の光度の角度分布を測定した。The present invention will be described below in detail with reference to examples. Inverter the cold cathode tube of the measuring light guide luminosity (TDK Corp. CXA-
M10L) to connect to a DC power supply, and apply DC 12 V to light up. The liquid crystal display device was placed on a measuring table, and the center of the liquid crystal display device was adjusted to rotate on a rotation axis parallel to the cold cathode tube axis. Then, a black paper having a 3 mmφ pinhole was fixed on the light guide so that the pinhole was located at the center of the light guide, and a measurement circle was measured using a luminance meter (Minolta nt-1 °). Was adjusted to be 8 to 9 mm.
After aging time of the cold cathode fluorescent lamp for 30 minutes or more, while rotating the rotating shaft from 80 ° to -80 ° at 5 ° intervals,
The angular distribution of the luminous intensity of the emitted light was measured.
【0021】実施例1 アクリル系樹脂の射出成形によって、図2に示したよう
に、一方の表面に傾斜角(α)が60゜の立ち上がり面
9と、傾斜角(β)が58゜、高さ1.33mmの平面
部12と曲率半径1.33mmの曲面部13から構成さ
れた立ち上がり面10の二つの立ち上がり面から構成さ
れる幅1mmの凸状部8と幅1mmの平坦部11とを、
光源に対して平行にして交互に配置した凹凸面を形成し
た導光体を作製した。得られた導光体の90mmの二つ
の端面に銀蒸着したPETフィルムを粘着加工して貼り
付け、凹凸面あるいはマット加工面の反対側の表面に銀
蒸着したPETフィルムをテープ止めして反射面を形成
した。アクリル板の100mmの二つの端面に、銀蒸着
したPETフィルムで冷陰極管(松下電器社製KC13
0T4E72、4mmφ×130mm)を巻き付けて、
光源ランプとして設置しバックライトとした。なお、傾
斜角58゜の立ち上がり面が光源側となるように、光源
ランプを導光体端面に設置した。Example 1 By injection molding of an acrylic resin, as shown in FIG. 2, one surface has a rising surface 9 having an inclination angle (α) of 60 °, and an inclination angle (β) of 58 °. A raised portion 10 having a width of 1 mm and a flat portion 11 having a width of 1 mm and two rising surfaces having a flat surface 12 having a length of 1.33 mm and a curved surface 13 having a radius of curvature of 1.33 mm. ,
A light guide body having an uneven surface formed in parallel with the light source and alternately arranged was produced. A PET film with silver vapor deposition is adhered to and pasted on the two 90 mm end faces of the obtained light guide, and a PET film with silver vapor deposition is taped to the opposite surface of the concavo-convex surface or the matte surface to provide a reflective surface. Was formed. Cold cathode tubes (KC13 manufactured by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.) were made of silver-deposited PET film on two 100 mm end faces of an acrylic plate.
0T4E72, 4mmφ × 130mm)
It was installed as a light source lamp and used as a backlight. The light source lamp was installed on the end surface of the light guide so that the rising surface with the inclination angle of 58 ° was on the light source side.
【0022】得られた導光体の出射面上にTFT型液晶
表示素子を載置して、液晶表示装置組み立てた。得られ
た液晶表示装置を用いて、出射光の光度の角度分布を測
定した。その結果を、最大ピークの光度を1とした場合
の光度比率で図4に示した。また、出射光線のピーク光
は出射面の法線方向に対して10゜の方向にあり、出射
光線の半値幅は±15゜であった。さらに、約30゜斜
め方向から観察した場合でも、コントラスト、色調、明
るさ等の変化は殆ど認められなかった。A liquid crystal display device was assembled by mounting a TFT type liquid crystal display element on the emission surface of the obtained light guide. The obtained liquid crystal display device was used to measure the angular distribution of the luminous intensity of the emitted light. The results are shown in FIG. 4 as a luminous intensity ratio when the luminous intensity of the maximum peak is 1. Further, the peak light of the outgoing ray was in the direction of 10 ° with respect to the normal direction of the outgoing surface, and the full width at half maximum of the outgoing ray was ± 15 °. Furthermore, even when observed from an oblique direction of about 30 °, almost no change in contrast, color tone, brightness, etc. was observed.
【0023】実施例2 実施例1で使用した液晶表示装置のTFT型液晶表示素
子上に、厚さ2mmのアクリル系樹脂板にピッチ0.2
2mmのレンチキュラーレンズを形成したレンチキュラ
ーレンズシートを載置した。得られた液晶表示装置を用
いて、出射光の光度の角度分布を測定した。その結果
を、最大ピークの光度を1とした場合の光度比率で図5
に示した。また、出射光線のピーク光は光出射面の法線
方向に対して10゜の方向にあり、出射光線の半値幅は
60゜以上であった。さらに、約30゜斜め方向から観
察した場合でも、コントラスト、色調、明るさ等の変化
は殆ど認められなかった。Example 2 On a TFT type liquid crystal display element of the liquid crystal display device used in Example 1, an acrylic resin plate having a thickness of 2 mm and a pitch of 0.2.
A lenticular lens sheet having a 2 mm lenticular lens formed thereon was placed. The obtained liquid crystal display device was used to measure the angular distribution of the luminous intensity of the emitted light. The result is shown in FIG. 5 as a luminous intensity ratio when the maximum peak luminous intensity is 1.
It was shown to. Further, the peak light of the outgoing light ray was in the direction of 10 ° with respect to the normal direction of the light outgoing surface, and the half width of the outgoing light ray was 60 ° or more. Furthermore, even when observed from an oblique direction of about 30 °, almost no change in contrast, color tone, brightness, etc. was observed.
【0024】比較例1 100mm×90mm×4mmの透明アクリル樹脂板
(三菱レイヨン社製アクリライト001)を準備し、そ
の一方の表面にスクリーン印刷によってマット形状を印
刷し導光体を作製した。得られた導光体の90mmの二
つの端面に銀蒸着したPETフィルムを粘着加工して貼
り付け、マット加工面の反対側の表面に銀蒸着したPE
Tフィルムをテープ止めして反射面を形成した。アクリ
ル板の100mmの二つの端面に、銀蒸着したPETフ
ィルムで冷陰極管(松下電器社製KC130T4E7
2、4mmφ×130mm)を巻き付けて、光源ランプ
として設置しバックライトとした。一方、プリズム頂角
90゜、ピッチ50μmのプリズムパターンを形成した
金型に、アクリル系紫外線硬化型樹脂液を注入し、厚さ
150μmのPETフィルムをロールを用いて重ね合わ
せた。次いで、PETフィルムを通して570mJの紫
外線を照射して、アクリル系紫外線硬化型樹脂を重合硬
化させ、金型から剥離して屈折率1.59、頂角90゜
のプリズムシートを得た。Comparative Example 1 A transparent acrylic resin plate (Acrylite 001 manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) having a size of 100 mm × 90 mm × 4 mm was prepared, and a mat shape was printed by screen printing on one surface of the plate to prepare a light guide. A PET film having silver vapor-deposited on the two end faces of 90 mm of the obtained light guide was adhered by adhesion processing, and PE vapor-deposited with silver was formed on the surface opposite to the matte surface.
The T film was taped to form a reflective surface. Cold cathode tubes (KC130T4E7 manufactured by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.) were made of silver-deposited PET film on two 100 mm end faces of an acrylic plate.
(2, 4 mmφ × 130 mm) was wound and installed as a light source lamp to provide a backlight. On the other hand, an acrylic ultraviolet curable resin solution was poured into a mold having a prism pattern with a prism apex angle of 90 ° and a pitch of 50 μm, and a PET film having a thickness of 150 μm was overlaid with a roll. Then, 570 mJ of ultraviolet ray was irradiated through the PET film to polymerize and cure the acrylic ultraviolet ray curable resin, and peeled from the mold to obtain a prism sheet having a refractive index of 1.59 and an apex angle of 90 °.
【0025】得られた導光体の光出射面上に、頂角90
゜のプリズムシートをプリズム列が導光体側となるよう
に載置して液晶表示装置を得た。得られた導光体の光出
射面上に、頂角90゜のプリズムシートをプリズム列が
導光体側となるように載置し、さらにTFT型液晶表示
素子を載置して液晶表示装置を組み立てた。得られた液
晶表示装置を用いて、出射光の光度の角度分布を測定し
た。その結果を、最大ピークの光度を1とした場合の光
度比率で図6に示した。また、出射光線のピーク光は光
出射面の法線方向に対して10゜の方向にあり、出射光
線の半値幅35゜であった。さらに、約30゜斜め方向
から観察した場合でも、コントラスト、色調、明るさ等
の変化は殆ど認められなかった。On the light emitting surface of the obtained light guide, an apex angle of 90
A liquid crystal display device was obtained by placing the prism sheet of 3 ° so that the prism array was on the light guide side. On the light emitting surface of the obtained light guide, a prism sheet having an apex angle of 90 ° is placed so that the prism array is on the light guide side, and further a TFT type liquid crystal display element is placed to form a liquid crystal display device. Assembled The obtained liquid crystal display device was used to measure the angular distribution of the luminous intensity of the emitted light. The results are shown in FIG. 6 as a luminous intensity ratio when the luminous intensity of the maximum peak is 1. Further, the peak light of the outgoing light ray was in the direction of 10 ° with respect to the normal direction of the light outgoing surface, and the full width at half maximum of the outgoing light ray was 35 °. Furthermore, even when observed from an oblique direction of about 30 °, almost no change in contrast, color tone, brightness, etc. was observed.
【0026】比較例2 実施例1で使用した液晶表示装置のTFT型液晶表示素
子上に、厚さ2mmのアクリル系樹脂板にピッチ0.2
2mmのレンチキュラーレンズを形成したレンチキュラ
ーレンズシートを載置した。得られた液晶表示装置を用
いて、出射光の光度の角度分布を測定した。その結果
を、最大ピークの光度を1とした場合の光度比率で図7
に示した。また、出射光線のピーク光は光出射面の法線
方向に対して10゜の方向にあり、出射光線の半値幅は
60゜以上であった。さらに、約30゜斜め方向から観
察した場合に、コントラスト、色調、明るさ等の変化が
認められた。Comparative Example 2 On the TFT type liquid crystal display element of the liquid crystal display device used in Example 1, an acrylic resin plate having a thickness of 2 mm and a pitch of 0.2.
A lenticular lens sheet having a 2 mm lenticular lens formed thereon was placed. The obtained liquid crystal display device was used to measure the angular distribution of the luminous intensity of the emitted light. The result is shown in FIG. 7 as a luminous intensity ratio when the maximum peak luminous intensity is 1.
It was shown to. Further, the peak light of the outgoing light ray was in the direction of 10 ° with respect to the normal direction of the light outgoing surface, and the half width of the outgoing light ray was 60 ° or more. Furthermore, when observed from an oblique direction of about 30 °, changes in contrast, color tone, brightness, etc. were observed.
【0027】[0027]
【発明の効果】本発明は、導光体の出射面に特定形状の
凸状部を多数形成することにより、プリズムシート等の
部品を使用することなく、出射光線の角度分布が狭く、
ピーク光が出射面の法線方向に出射する優れた指向性を
有し、構造の簡略化およびコンパクト化を図ることのき
るバックライトを提供することができる。また、このよ
うなバックライトを用いて、さらに液晶表示素子の上に
レンチキュラーレンズシートを載置することによって、
視野角が広く、見る角度によるコントラストの変化や中
間色での輝度反転による色調変化がなく、画面サイズの
大型化、複数人での観察等の種々の用途に使用できる。EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, by forming a large number of convex portions having a specific shape on the exit surface of the light guide member, the angular distribution of outgoing rays can be narrowed without using parts such as a prism sheet.
It is possible to provide a backlight which has excellent directivity in which peak light is emitted in the direction normal to the emission surface, and which can achieve simplification and compactness of the structure. Further, by using such a backlight, by further mounting the lenticular lens sheet on the liquid crystal display element,
It has a wide viewing angle and has no change in contrast depending on the viewing angle and no change in color tone due to brightness inversion in intermediate colors, and can be used for various applications such as an increase in screen size and observation by multiple people.
【図1】本発明の液晶表示装置の構成例を示す斜視図で
ある。FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of a liquid crystal display device of the present invention.
【図2】本発明の導光体を示す部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a light guide according to the present invention.
【図3】本発明の液晶表示装置の他の構成例を示す斜視
図である。FIG. 3 is a perspective view showing another configuration example of the liquid crystal display device of the present invention.
【図4】実施例1の液晶表示装置の出射光分布を示すグ
ラフである。FIG. 4 is a graph showing an emission light distribution of the liquid crystal display device of Example 1.
【図5】実施例2の液晶表示装置の出射光分布を示すグ
ラフである。FIG. 5 is a graph showing an emission light distribution of the liquid crystal display device of Example 2.
【図6】比較例1の液晶表示装置の出射光分布を示すグ
ラフである。FIG. 6 is a graph showing an emission light distribution of the liquid crystal display device of Comparative Example 1.
【図7】比較例2の液晶表示装置の出射光分布を示すグ
ラフである。FIG. 7 is a graph showing an emission light distribution of the liquid crystal display device of Comparative Example 2.
1 ・・・ 液晶表示装置 2 ・・・ 導光体 3 ・・・ 光源 4 ・・・ 出射面(凹凸面) 5 ・・・ 液晶表示素子 6 ・・・ レンチキュラーレンズシート 7 ・・・ 反射層 8 ・・・ 凸状部 9,10 ・・・ 立ち上がり面 11 ・・・ 平坦部 12 ・・・ 平面部 13 ・・・ 曲面部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid crystal display device 2 ... Light guide 3 ... Light source 4 ... Emitting surface (uneven surface) 5 ... Liquid crystal display element 6 ... Lenticular lens sheet 7 ... Reflection layer 8 ... Convex part 9, 10 ... Rising surface 11 ... Flat part 12 ... Flat part 13 ... Curved part
Claims (3)
つの入射面および出射面を有する導光体から構成され、
前記導光体の出射面が光源と平行に形成された凸状部と
平坦部とが交互に配置された凹凸面からなり、該凸状部
が対向する二つの立ち上がり面からなり、少なくとも光
源から離れた側に位置する立ち上がり面が平坦部に対し
て50〜70゜の傾斜角を有することを特徴とするバッ
クライト。1. A light source, and a light guide body having at least one incident surface and an emission surface facing the light source,
The light-emitting surface of the light guide is composed of an uneven surface in which convex portions and flat portions formed in parallel with the light source are alternately arranged, and the convex portions are composed of two rising surfaces facing each other, and at least from the light source. A backlight characterized in that a rising surface located on a distant side has an inclination angle of 50 to 70 ° with respect to a flat portion.
つの入射面および出射面を有する導光体と、該導光体上
に配置された液晶表示素子から構成され、前記導光体の
出射面が光源と平行に形成された凸状部と平坦部とが交
互に配置された凹凸面からなり、該凸状部が対向する二
つの立ち上がり面からなり、少なくとも光源から離れた
に位置する立ち上がり面が平坦部に対して50〜70゜
の傾斜角を有することを特徴とする液晶表示装置。2. A light source, a light guide having at least one entrance surface and an exit surface facing the light source, and a liquid crystal display element disposed on the light guide, wherein the light exits from the light guide. A convex surface and a flat surface formed in parallel with the light source are formed of an uneven surface, and the convex portion is formed of two rising surfaces facing each other, and the rising surface is located at least away from the light source. A liquid crystal display device, wherein the surface has an inclination angle of 50 to 70 ° with respect to the flat portion.
多数のレンチキュラーレンズが平行に形成されたレンチ
キュラーレンズシートを載置することを特徴とする請求
項2記載の液晶表示装置。3. The liquid crystal display device according to claim 2, wherein a lenticular lens sheet having a large number of lenticular lenses formed in parallel on at least one surface thereof is placed on the liquid crystal display element.
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JP17122995A JP3540444B2 (en) | 1995-07-06 | 1995-07-06 | Backlight and liquid crystal display device using the same |
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JPH0922012A true JPH0922012A (en) | 1997-01-21 |
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