JPH11109341A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 視野角を広くし画像の滲みを低減した液晶表
示装置を提供する。 【解決手段】 バックライト装置46から光を出射し、偏
光板42、ガラス基板32、液晶層41、カラーフィルタ38、
共通電極37、光ファイバプレート36、偏光板43および光
拡散素子45の順に透過する。液晶セル44のカラーフィル
タ38と光拡散素子45との間に光ファイバプレート36を設
置し、光ファイバプレート36では厚み方向を光の透過軸
とし、入射された光の面積を維持して出射する。カラー
フィルタ38から出射する光は面積を維持したまま広がる
ことなく画像の滲みが小さい状態で光拡散素子45に入射
する。光拡散素子45に入射する光は、光ファイバプレー
ト36により光の拡散を抑えることができるので、光拡散
素子45を用いて視野角を拡大しても画像の滲みを低減で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光拡散素子を有す
る液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】−般に、図６に示すように、透過型のア
クティブマトリクス型の液晶表示装置１は、透光性基板
としての第１のガラス基板２上に図示しない複数の走査
線および複数の信号線がマトリクス状に配設され、これ
ら走査線および信号線の各交点にスイッチング素子とし
ての薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor）３が配
設され、この薄膜トランジスタ３には第１のガラス基板
２上に形成された画素電極４に接続されており、これら
画素電極４に対応して図示しない補助容量電極も形成さ
れ、マトリクスアレイ基板５を構成している。

【０００３】一方、透光性基板としての第２のガラス基
板６上には、共通電極７が形成され、この共通電極７上
にはカラーフィルタ８および遮光膜９が形成され、対向
基板10を構成している。

【０００４】そして、マトリクスアレイ基板５および対
向基板10間に、液晶が挟持された液晶層11が形成され、
マトリクスアレイ基板５および対向基板10のそれぞれの
対向しない面には偏光板12，13が形成されて液晶セル14
を構成している。

【０００５】さらに、マトリクスアレイ基板５側には、
光源としてのバックライト装置15が配設されるととも
に、液晶セル14に駆動電圧を印加するため図示しない駆
動回路部が設けられている。

【０００６】そして、この液晶表示装置１の表示モード
は、マトリクスアレイ基板５および対向基板10間で液晶
層11の液晶の配光方向が直交するように液晶が封入され
たツイストネマチック（Twisted Nematic ）型であり、
液晶分子の配向方向はマトリクスアレイ基板５および対
向基板10間で順次ねじれている。また、ＴＮ形には旋光
性があり、入射した光は液晶分子のねじれに従って回転
し、印加電圧の増加につれて旋光性が失われていき、液
晶分子にある屈折率異方性のため視野角依存性があり、
視野角が狭い。なお、一般的なＴＮ型の液晶表示装置１
の視野角は、上下方向が約±２５°程度、左右方向が約
±４５°程度である。

【０００７】また、視野角を拡大するものとしてたとえ
ば図７に示す構成の液晶表示装置１が知られている。

【０００８】この図７に示す液晶表示装置１は、図６に
示す液晶表示装置１において、エッジライト型のバック
ライト16の出射面にコリメイティングフィルム17を設置
した指向型バックライト装置18を光源として用い、液晶
セル14の対向基板10側に光拡散素子19が配設されてい
る。

【０００９】また、コリメイティングフィルム17とは光
に指向性を持たせることができるたとえばプリズムシー
トがあり、図８に示すように、ポリカーポネートなどの
シート20上に微細なプリズム21が数十μｍ〜数百μｍの
ピッチで並べられて形成されているものである。そし
て、プリズム21のピッチ、頂角および屈折率により決ま
る光の屈折を利用することにより、無指向性の光に指向
性を持たせることができる。このため、指向型バックラ
イト装置18からは、光の透過軸に対して約±１０°〜±
２０°の広がりを持った光が出射される。

【００１０】一方、光拡散素子19は入射した光を拡放す
るもので、図９に示すように、アクリル樹脂などの透明
材料22に、この透明材料22とは屈折率の異なる粒子23を
分散させるもので、粒子23が光の散乱中心となり入射光
が拡散されて出射する内部分散型である。

【００１１】このようにして、液晶セル14のマトリクス
アレイ基板５側から略平行光を入射させ、液晶セル14の
透過後に光拡散素子19で光を拡散させ、視野角を拡大し
ている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、表示す
る画素部となるカラーフィルタ８と光拡散素子19との間
には、第２のガラス基板６および偏光板13が設置されて
おり、これら第２のガラス基板６および偏光板13を加え
た厚みに相当する１ｍｍ程度の距離がある。このため、
液晶セル14に約±１０°〜±２０°程度の広がりを持っ
た光が入射すると、図１０に示すように、光拡散素子19
に入射する光はカラーフィルタ８から出射される光より
も広がってしまう。すなわち、カラーフィルタ８を通過
する時の光の面積より、光拡散素子19に入射する時の光
の面積が広くなってしまう。

【００１３】また、光の面積の広がりかた次第では、光
拡散素子19に入射する光は隣接するカラーフィルタ８の
光と混ざり合うことも考えられ、使用者はこのように光
拡散素子19によって拡散された光を見ることになり、画
像が滲んで見える問題点を有している。

【００１４】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、視野角を広くしつつ画像の滲みを低減した液晶表示
装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、厚み方向を光
の透過軸とするプレートおよび透光性基板で液晶を挟持
する液晶セルと、この液晶セルの透光性基板側から法線
方向に略平行光を入射するバックライト装置と、前記液
晶セルのプレート側に位置し前記液晶セルを透過したバ
ックライト装置からの光を拡散する光拡散素子とを具備
したもので、厚み方向を光の透過軸とするプレートによ
り、拡散された光を入射したり光の面積と出射する光の
面積をほぼ等しい状態を維持して滲みを低減した状態で
透過させ、この滲みの少ない光を光拡散素子により拡散
して視野角を広くするため、液晶セルの画像の視野角を
広くしつつ滲みを低減する。

【００１６】また、プレートは、厚み方向に透過軸を有
するコアを備えた光ファイバプレートであるもので、構
成を簡単にする。

【００１７】さらに、光ファイバプレートは、コアと液
晶セルの画素数とがほぼ等しいとともに、相対位置関係
がほぼ一定であるもので、液晶セルの画素に光ファイバ
プレートのコアが対応するため、画像の滲みをより抑制
する。

【００１８】またさらに、光ファイバプレートは、光拡
散素子と密着しているもので、滲みの少ない光ファイバ
プレートからの光を拡散して視野角を広くするので、簡
単な構成で視野角を広くしつつ液晶セルの画像の滲みを
低減する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の液晶表示装置の第
１の実施の形態を図面を参照して説明する。

【００２０】図１に示すように、透過型のアクティブマ
トリクス型の液晶表示装置31は、透光性基板としてのガ
ラス基板32上に図示しない複数の走査線および複数の信
号線がマトリクス状に配設され、これら走査線および信
号線の各交点にスイッチング素子としての薄膜トランジ
スタ（Thin Film Transistor）33が配設され、この薄膜
トランジスタ33にはガラス基板32上に形成された画素電
極34に接続されており、これら画素電極34に対応して図
示しない補助容量電極も形成され、マトリクスアレイ基
板35を構成している。

【００２１】一方、36は厚み方向を光の透過軸を有する
グラスファイバあるいはプラスチックファイバなどで形
成された光ファイバプレートで、この光ファイバプレー
ト36上には、共通電極37が形成され、この共通電極37上
にはカラーフィルタ38および遮光膜39が形成され、対向
基板40を構成している。

【００２２】そして、マトリクスアレイ基板35および対
向基板40間に、ツイストネマチック（Twisted Nematic
）型液晶が挟持された液晶層41が形成され、マトリク
スアレイ基板35および対向基板40のそれぞれの対向しな
い面には偏光板42，43が形成されて液晶セル44を構成し
ている。なお、この液晶セル44は１２．１型ＸＧＡで、
画素サイズは縦０．２４ｍｍ、横０．２４ｍｍである。
さらに、液晶セル44の偏光板43の前面側には、光を拡散
する光拡散素子45が配設されている。

【００２３】さらに、マトリクスアレイ基板35側には、
光源としての指向型でエッジライト型のバックライト装
置46が設けられ、このバックライト装置46はバックライ
ト本体47の出射面にコリメイティングフィルム48を設置
して形成されている。また、液晶セル44に駆動電圧を印
加するため図示しない駆動回路部が設けられている。

【００２４】ここで、光ファイバプレート36は、図２に
示すように、光ファイバ51が複数並べられたものであ
り、それぞれの光ファイバ51は、屈折率の大きいたとえ
ば屈折率１．５９の円柱状のコア52とこのコア52の周囲
に形成され屈折率の小さいたとえば屈折率１．４９の断
面外周六角状のクラッド53で構成されている。そして、
このような屈折率で構成されることにより、入射角３
３．７°以内でコア52に入射した光は、図３に示すよう
に、クラッド53との境界を全反射しながらコア52内を伝
送され、光ファイバプレート36に入射した光は、コア52
を超えて広がることなく入射した面積を維持したまま伝
送されて出射される。なお、画素サイズが縦横それぞれ
０．２４ｍｍであるので、コア52の直径は０．２４ｍｍ
以下であればよい。

【００２５】次に、上記実施の形態の動作について説明
する。

【００２６】まず、バックライト装置46から光の透過軸
に対して約±１０°〜±２０°の広がりを有する光が出
射され、この出射された光は、偏光板42、ガラス基板3
2、液晶層41、カラーフィルタ38、共通電極37、光ファ
イバプレート36、偏光板43および光拡散素子45の順に透
過する。

【００２７】そして、液晶セル44のカラーフィルタ38と
光拡散素子45との間に光ファイバプレート36が設置され
ており、光ファイバプレート36では厚み方向を光の透過
軸とし、入射された光の面積を維持して出射するので、
カラーフィルタ38から出射する光は面積を維持したまま
広がることなく画像の滲みが小さい状態で光拡散素子45
に入射する。したがって、光拡散素子45に入射した滲み
が小さい光が拡散されて出射するので、画像の滲みが小
さく、広い視野角で見ることができる。すなわち、光拡
散素子45に入射される光は、従来の装置では、バックラ
イト装置の光の広がりと、対向基板のガラス基板と偏光
板の厚みに相当する距離のカラーフィルタから出射され
る光よりも広がってしまうので画像が滲んで見えるが、
上記実施の形態によれば、光ファイバプレート36により
光の拡散を抑えることができるので、光拡散素子45を用
いて視野角を拡大しても画像の滲みを低減できる。

【００２８】次に、第２の実施の形態について図面を参
照して説明する。

【００２９】この第２の実施の形態は、図４に示すよう
に、第１の実施の形態において、偏光板43を光ファイバ
プレート36の共通電極37側に位置させ、光ファイバプレ
ート36と光拡散素子45とを密着したものである。

【００３０】この第２の実施の形態によれば、従来のた
とえばガラス基板などの透光性基板に対応する構成がな
いので、従来の装置に比べ、さらに、ガラス基板の厚さ
分だけ光の広がりを抑えることができ、視野角を拡大し
ても画像の滲みを低減できる。

【００３１】さらに、第３の実施の形態について図面を
参照して説明する。

【００３２】この第３の実施の形態は、図５に示すよう
に、第１の実施の形態において、光ファイバプレート36
の共通電極37側に厚さ０．０５ｍｍ程度に非常に薄いガ
ラス基板55を張り合わせたものである。

【００３３】そして、このように非常に薄いガラス基板
55を張り合わせることにより、光ファイバプレート36に
意図しないピンホールなどが存在していても、液晶層41
の液晶が流出することを防止する。

【００３４】また、このように非常に薄いガラス基板55
は液晶セル44の構造上、単独で用いることは困難である
が、光ファイバプレート36に張り合わせることにより、
強度などの問題も解決でき、従来１ｍｍ程度必要であっ
たガラス基板の厚みを０．０５ｍｍ程度にすることがで
きるため、従来の装置に比べ、さらに、ガラス基板の薄
くなった分だけ光の広がりを抑えることができ、視野角
を拡大しても画像の滲みを低減できる。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、厚み方向を光の透過軸
とするプレートにより、拡散された光を入射したり光の
面積と出射する光の面積をほぼ等しい状態を維持して滲
みを低減した状態で透過させ、この滲みの少ない光を光
拡散素子により拡散して視野角を広くするため、液晶セ
ルの画像の視野角を広くできるとともに滲みを低減でき
る。

【００３６】また、光ファイバプレートは、コアと液晶
セルの画素数とがほぼ等しく、相対位置関係がほぼ一定
であるので、液晶セルの画素に光ファイバプレートのコ
アが対応するため、画像の滲みをより抑制できる。

【００３７】さらに、光ファイバプレートは、光拡散素
子と密着しているので、滲みの少ない光ファイバプレー
トからの光を拡散して視野角を広くするので、簡単な構
成で視野角を広くしつつ液晶セルの画像の滲みを低減で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置の概
略を示す断面図である。

【図２】同上光ファイバプレートを示す説明図である。

【図３】同上光ファイバプレートの光の伝播状態を示す
説明図である。

【図４】同上第２の実施の形態の液晶表示装置の概略を
示す断面図である。

【図５】同上第３の実施の形態の液晶表示装置の概略を
示す断面図である。

【図６】従来例の液晶表示装置の概略を示す断面図であ
る。

【図７】他の従来例の液晶表示装置の概略を示す断面図
である。

【図８】コリメイティングフィルムを示す側面図であ
る。

【図９】コリメイティングフィルムの作用を示す説明図
である。

【図１０】従来例の液晶表示装置の作用を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

31 液晶表示装置 32 透光性基板としてのガラス基板 36 光ファイバプレート 44 液晶セル 45 光拡散素子 46 バックライト装置 52 コア

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 厚み方向を光の透過軸とするプレートお
   よび透光性基板で液晶を挟持する液晶セルと、 この液晶セルの透光性基板側から法線方向に略平行光を
   入射するバックライト装置と、 前記液晶セルのプレート側に位置し前記液晶セルを透過
   したバックライト装置からの光を拡散する光拡散素子と
   を具備したことを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 プレートは、厚み方向に透過軸を有する
   コアを備えた光ファイバプレートであることを特徴とす
   る請求項１記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 光ファイバプレートは、コアと液晶セル
   の画素数とがほぼ等しいとともに、相対位置関係がほぼ
   一定であることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装
   置。
4. 【請求項４】 光ファイバプレートは、光拡散素子と密
   着していることを特徴とする請求項２および３記載の液
   晶表示装置。