JPH11125817A - 透過型ディスプレイ装置用バックライト、および液晶ディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 透過型ディスプレイ装置の視野角を拡大させ
る。 【解決手段】 バックライト１は、照明光を出射する陰
極管２と、陰極管２から出射され内部に入射された照明
光を導光させる導光板３とを有する。導光板３に入射さ
れた照明光は、導光板３の内部で全反射を繰り返し、照
明光出射面３ａから出射される。導波板３の照明光出射
面３ａの上方には、透過型表示素子である液晶パネル
（不図示）が設置されている。導波板３の照明光出射面
３ａと反対の表面には、照明光を入射角と異なる角度で
反射させるためのホログラムが形成された反射板５が設
けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透過型表示素子の
一つである液晶パネルが備えられた液晶ディスプレイ装
置等の透過型ディスプレイ装置に用いられるバックライ
ト、および液晶ディスプレイ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来の液晶ディスプレイ装置に
おける液晶パネルおよびバックライトを示す断面図であ
る。

【０００３】図６に示すように、従来の液晶ディスプレ
イ装置１０１は、透過型表示素子の一つである液晶パネ
ル１０２と、液晶パネル１０２の背面から照明光を照射
するバックライト１０３とが備えられている。液晶パネ
ル１０２は、液晶層１０６が二枚のガラス基板１０４，
１０５に狭持されて構成され、一方のガラス基板１０５
の内表面には一様な透明対向電極１０７が設けられ、他
方のガラス基板１０４の内表面にはＲ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青）の各液晶セル（不図示）毎に独立した
透明表示電極１０８、カラーフィルタおよびブラックマ
トリックス（共に不図示）が設けられている。さらに、
各電極１０７，１０８の液晶層１０６側には不図示の配
向層が設けられている。さらには、ガラス基板１０４の
外表面には偏光板１０９が設けられ、ガラス基板１０５
の外表面には偏光板１１０が設けられている。偏光板１
０９と偏光板１１０とは、互いの透過軸が直交するよう
に配置されている。

【０００４】このように構成された液晶ディスプレイ装
置１０１では、透明表示電極１０８と透明対向電極１０
７との間に印加される電圧が、Ｒ、Ｇ、Ｂの液晶セルか
らなる画素ごとに制御される。これにより、バックライ
ト１０３から照射され液晶パネル１０２を透過する照明
光の透過状態が画素単位で変化し、液晶パネル１０２に
カラー画像が表示される。

【０００５】ここで、図６に示した液晶層の詳細につい
て、図７を参照して説明する。図７は、図６に示した液
晶層およびガラス基板を示す斜視図である。

【０００６】液晶層１０６を構成する液晶分子１１１
は、細長い分子構造になっている。液晶分子１１１の向
きを揃えるラビング処理を行うと、各液晶分子１１１は
軸方向がガラス基板１０４，１０５面と平行となるよう
に配向され、かつこれらの液晶分子１１１によって螺旋
状構造が構成される。

【０００７】電極１０７，１０８（図５参照）によって
液晶層１０６に電界を加えると，液晶分子１１１はその
電界方向（図示Ｙ方向）に立ち上がり、液晶分子１１１
の軸方向が電界方向と平行になる。しかし、両ガラス基
板１０４，１０５の表面近傍の液晶分子１１１はガラス
面間力のために立ち上がらず、また、液晶層１０６中央
付近の液晶分子１１１は、液晶分子間力により、電界方
向に完全には立ち上がらない。

【０００８】液晶層１０６は、液晶分子１１１の軸方向
に沿う方向に光を多く透過し、それ以外の方向へは光が
透過しにくいという性質を有する。そのため、液晶パネ
ル１０２を液晶分子１１１の軸方向に沿って見た場合に
は液晶パネル１０２が明るく見え、液晶分子１１１の軸
方向に対して斜めから見たような場合には液晶パネル１
０２が暗く見える。

【０００９】このように、上記に説明したような従来の
液晶ディスプレイ装置では、バックライトからの照明光
が液晶パネルを透過する方向に制限があるため、液晶デ
ィスプレイ装置に表示された画像を観察することができ
る視野角（視域）が狭いという問題がある。そのため、
従来では、液晶ディスプレイ装置の構造や駆動方法を改
良したり、液晶パネルの表面に広視野角化フィルムを張
り付ける等により、観察視域の広域化が図られている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液晶デ
ィスプレイ装置の構造や駆動方法を改良する場合には、
液晶ディスプレイ装置の構成が複雑化し、加えてコスト
が嵩むという不具合が生じる。また、液晶パネルの表面
に広視野角化フィルムを張り付ける場合でも、全ての視
野角方向で視域を拡大することはできず、表示画像が暗
い視域が残ってしまう。例えば、液晶パネルの表面に広
視域化フィルムが張り付けられた液晶ディスプレイ装置
をノート型パソコンのディスプレイに用いる場合には、
表示画像が暗くなる方向をディスプレイの下側に配置す
れば、実使用上の不具合はない。しかし、街頭用のイン
フォメーションモニタやレジのモニタに用いる場合に
は、どの視野角方向からでも表示画像を観察できる必要
がある。

【００１１】そこで本発明は、液晶ディスプレイ装置等
の透過型ディスプレイ装置の視野角を拡大させることが
できる透過型ディスプレイ装置用バックライトを提供す
ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の透過型ディスプレイ装置用バックライト
は、背面から照明されることにより表面に画像を表示す
る透過型表示素子に照明光を照射する透過型ディスプレ
イ装置用バックライトであって、照明光を照射する陰極
管と、前記陰極管から出射され内部に入射された前記照
明光を導光させて一方の表面から出射させる導光板とを
有し、前記導光板の他方の表面には、前記照明光を入射
角と異なる角度で反射させるためのホログラムが形成さ
れた反射板が設けられていることを特徴とする。

【００１３】上記のように構成された透過型ディスプレ
イ装置用バックライトは、反射板に入射角と反射角とが
異なるホログラムが形成されているので、例えば、導光
板を導光された照明光が反射板に垂直に入射した場合に
は、照明光は垂直方向から傾いた角度で反射される。そ
のため、バックライトを照明光が出射される面の上方正
面から見た場合の照明光の等輝度分布は、視野中心に対
して同心円状に分布するとともに、視野中心からずれた
方向により強く分布する。

【００１４】従って、透過型表示素子の表示画像が暗く
なる方向と、バックライトの照明光がより強く分布する
方向とを一致させることにより、透過型表示素子の表示
画像が暗くなる方向がより強く照明されるため、透過型
表示素子上に表示される画像の輝度が、全視野方向で均
一化される。

【００１５】また、前記ホログラムの干渉縞パターンは
前記反射板に入射された照明光が複数の方向に反射され
るように形成されている構成とすることにより、表示画
像が暗くなる方向を複数有する透過型表示素子であって
も、表示画像の輝度を全視野方向で均一化される。

【００１６】さらに、前記ホログラムの干渉縞パターン
は前記反射板で反射された照明光が反射角によって波長
が異なるように形成されている構成とすることにより、
例えば、通常の視野方向への反射光を白色とし、バック
ライトの照明光がより強く分布する方向への反射光を緑
色とすることが可能となり、反射板で反射される照明光
の色味を任意に設定することが可能となる。

【００１７】また、前記導光板の照明光が出射される面
には、前記導光板から出射される照明光を散乱させるた
めの光散乱パターンが形成されている構成とすることが
好ましい。

【００１８】さらに、前記導波板の照明光が出射される
面の上方には、前記導光板から出射された照明光を散乱
させるための拡散シートが配置されている構成とするこ
とが好ましい。

【００１９】さらには、前記拡散シートの表面には、複
数の微小プリズムが片面全面に形成されたレンズフィル
ムが敷設されている構成とすることにより、導光板から
出射されて拡散シートを透過した照明光が集光され、照
明光の指向性が高められる。

【００２０】また、本発明の液晶ディスプレイ装置は、
上記本発明の透過型ディスプレイ装置用バックライト
と、前記透過型ディスプレイ装置用バックライトによっ
て背面から照明されて表面に画像を表示する液晶パネル
とを有する液晶ディスプレイ装置であって、前記液晶パ
ネルは表示画像が暗く見える方向を有し、前記透過型デ
ィスプレイ装置用バックライトと前記液晶パネルとが、
前記透過型ディスプレイ装置用バックライトの照明光が
より強く分布する方向と、前記液晶パネルの表示画像が
暗く見える方向とが一致された状態で配置されているこ
とを特徴とする。

【００２１】これにより、液晶パネルの表示画像が暗く
なる方向がより強く照明されるため、液晶パネル上に表
示される画像の輝度が、全視野方向で均一化される。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００２３】図１は、本発明のバックライトの一実施形
態を示す断面図である。

【００２４】図１に示すように、本実施形態のバックラ
イト１は、光源としての陰極管２が、アクリル等の透明
部材からなる導光板３の側面に配置されている。陰極管
２は、陰極管２から出射される照明光を全て導光板３に
入射させるために、反射フィルム６によって覆われてい
る。反射フィルム６の内面には、照明光を効率よく反射
させるために、銀メッキ等の鏡面処理が施されている。
また、導光板３の照明光出射面３ａには、陰極管２から
導光板３の内部に入射した照明光を散乱させるための光
散乱パターン（不図示）が設けられている。この光散乱
パターンは、ドット印刷や機械加工による表面粗化等に
よって形成される。

【００２５】また、導光板３の裏面には反射板５が設け
られ、導光板３の照明光出射面３ａの上方には、導光板
３から出射された照明光をさらに散乱させるための拡散
シート４が配設されている。

【００２６】拡散シート４は、通常、照明光が散乱する
ように白濁しているので、拡散シート４を透過した照明
光はあまり指向性を有さない。そのため、照明光の指向
性を高めるために、複数の微小プリズムが片面全面に形
成されたレンズフィルム（不図示）が、拡散シート４の
表面に敷設されている。このレンズフィルムは、導光板
３の表面から出射されて拡散シート４を透過した照明光
を集光する特性を有している。

【００２７】また、反射板５には、光の入射角と反射角
とが異なる、いわゆるホログラムが形成されている。ホ
ログラムは、光情報を屈折率変調として記録できるフォ
トポリマーをフィルム上に塗布し、想定される照明光の
入射方向および照明光の所望の反射方向からレーザ光を
照射して、フォトポリマーに干渉縞を記録させることに
より形成される。

【００２８】図２は、図１に示したバックライトの反射
板における光の入射角と反射角との関係を示す図であ
る。

【００２９】反射板５に通常の鏡面体を用いた場合に
は、反射板５に入射された光７の入射角８と反射角９’
とは等しくなる。しかし、上述したように、反射板５に
は光の入射角と反射角とが異なるホログラムが用いられ
ているため、反射板５の表面に仮想反射面６が作り出さ
れた状態となっている。そのため、反射板５に入射され
た光７は、その入射角８と異なる角度の反射角９で反射
される。

【００３０】なお、バックライト１の拡散シート４の上
方には、例えば、図６に示したような液晶パネル（不図
示）が設置される。これにより、ノート型パソコンに使
用されているような、バックライトが備えられた液晶デ
ィスプレイ装置が構成される。

【００３１】次に、図１に示したバックライトの動作に
ついて説明する。

【００３２】上記のように構成されたバックライト１で
は、陰極管２から出射された照明光が導光板３内に入射
されると、導光板３内で全反射を繰り返し、導光板３の
照明光出射面３ａへの入射角が臨界角を越えたときに照
明光出射面３ａから出射される。導光板３の照明光出射
面３ａには光散乱パターンが設けられているため、照明
光は光散乱パターンによって散乱され、照明光出射面３
ａから均一に出射される。

【００３３】反射板に通常の鏡面体を用いた場合、図３
に示すように、バックライトを上方正面から見た場合の
照明光の等輝度分布１０は、視野中心（図示座標軸の中
心）に対して同心円状に分布する。しかし、本実施形態
のバックライト１では、前述したように、反射板５に入
射角と反射角とが異なるホログラムが形成されているの
で、例えば図４に示すように反射板５に照明光が垂直に
入射した場合には、照明光は垂直方向から傾いた角度で
反射される。そのため、図５に示すように、本実施形態
のバックライト１を上方正面から見た場合の照明光の等
輝度分布１１は、視野中心に対して同心円状に分布する
とともに、視野中心からずれた方向（図５に示す６時方
向）により強く分布する。

【００３４】なお、図３および図５に示す座標軸は、バ
ックライトを上方正面から見た場合に、バックライトの
上方向を１２時方向、下方向を６時方向、右方向を３時
方向、左方向を９時方向としたものである。また、座標
軸の交点からの距離は、視野中心の中心軸から視線まで
の角度（すなわち視野角）を表しており、各図に示す最
外円は、バックライトを真横から見た場合である視野角
９０度を示す。

【００３５】次に、上記説明したバックライト１と、表
示画像が暗くなる方向を有する液晶パネルとが組み合わ
された液晶ディスプレイ装置について説明する。

【００３６】上記説明したバックライト１と、表示画像
が暗く見える方向を有する液晶パネルとを組み合わせて
液晶ディスプレイ装置を構成する際には、液晶パネルの
表示画像が暗く見える方向とバックライト１の照明光が
より強く分布する方向（図５に示す６時方向）とを一致
させる。これにより、液晶パネルの表示画像が暗く見え
る方向がより強く照明されるため、液晶パネル上に表示
される画像の輝度が、全視野方向で均一化される。その
ため、液晶ディスプレイ装置をどの視野角方向から見た
場合でも、良好に表示画像を観察することができる。

【００３７】上記説明では、本実施形態のバックライト
１が用いられるディスプレイ装置として、液晶表示素子
である液晶パネルが備えられた液晶ディスプレイ装置を
例に挙げて説明した。しかし、本実施形態のバックライ
ト１が用いられるディスプレイ装置は液晶ディスプレイ
装置に限られず、透過型表示素子が備えられた透過型デ
ィスプレイ装置に広く用いることができる。

【００３８】また、上記説明では、バックライト１の輝
度が強くなる方向が一方向のみである例を用いて説明し
た。しかし、反射板５に形成する干渉縞のパターンを変
更する等により、反射板５に入射した照明光が複数方向
に反射する構成とし、バックライト１の輝度が複数の方
向で強くなるようにしてもよい。これにより、表示画像
が暗くなる方向を複数有する液晶パネル等の透過型表示
素子であっても、表示画像の輝度を全視野方向で均一化
させることができる。

【００３９】また、反射板５で反射された照明光が反射
角によって波長が異なるようにホログラムの干渉縞パタ
ーンを形成することにより、反射板５で反射される照明
光の色味を任意に設定することができる。従って、例え
ば、通常の視野方向への反射光を白色とし、バックライ
ト１の照明光がより強く分布する方向への反射光を緑色
とすることが可能となる。そのため、透過型表示素子が
視野方向によって表示画像の色味が変化する場合でも、
その色味変化が補色され、どの視野方向からでも良好な
画像を見ることができる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の透過型デ
ィスプレイ装置用バックライトは、導光板の照明光が出
射される面の他方の表面に、入射角と反射角の角度が異
なるホログラムが形成された反射板が設けられているの
で、透過型表示素子の表示画像が暗くなる方向と、バッ
クライトの照明光がより強く分布する方向とを一致させ
ることにより、透過型表示素子の表示画像が暗くなる方
向がより強く照明されるため、透過型表示素子上に表示
される画像の輝度が全視野方向で均一化され、透過型デ
ィスプレイ装置をどの視野角方向から見た場合でも、良
好に表示画像を観察することができる。

【００４１】また、ホログラムの干渉縞パターンを反射
板に入射された照明光が複数の方向に反射されるように
形成することにより、表示画像が暗くなる方向を複数有
する透過型表示素子であっても、表示画像の輝度を全視
野方向で均一化させることができる。

【００４２】さらに、ホログラムの干渉縞パターンを反
射板で反射された照明光が反射角によって波長が異なる
ように形成することにより、透過型表示素子が視野方向
によって表示画像の色味が変化する場合でも、その色味
変化が補色され、どの視野方向からでも良好な画像を見
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の透過型ディスプレイ装置の一実施形態
におけるバックライトを示す断面図である。

【図２】図１に示したバックライトの反射板における光
の入射角と反射角との関係を示す図である。

【図３】バックライトの反射板に通常の鏡面体を用いた
場合における照明光の等輝度分布図である。

【図４】図１に示したバックライトの反射板に照明光が
垂直に入射した場合における照明光の入射角と反射角と
の関係を示す図である。

【図５】図１に示したバックライトにおける照明光の等
輝度分布図である。

【図６】従来の液晶ディスプレイ装置における液晶パネ
ルおよびバックライトを示す断面図である。

【図７】図６に示した液晶層およびガラス基板を示す斜
視図である。

【符号の説明】

１ バックライト ２ 陰極管 ３ 導光板 ３ａ 照明光出射面 ４ 拡散シート ５ 反射板 ６ 反射フィルム ７ 光 ８ 入射角 ９，９’ 出射角 １０ 仮想反射面 １１，１２ 等輝度分布

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 背面から照明されることにより表面に画
   像を表示する透過型表示素子に照明光を照射する透過型
   ディスプレイ装置用バックライトであって、 照明光を照射する陰極管と、前記陰極管から出射され内
   部に入射された前記照明光を導光させて一方の表面から
   出射させる導光板とを有し、前記導光板の他方の表面に
   は、前記照明光を入射角と異なる角度で反射させるため
   のホログラムが形成された反射板が設けられていること
   を特徴とする透過型ディスプレイ装置用バックライト。
2. 【請求項２】 前記ホログラムの干渉縞パターンは前記
   反射板に入射された照明光が複数の方向に反射されるよ
   うに形成されている請求項１に記載の透過型ディスプレ
   イ装置用バックライト。
3. 【請求項３】 前記ホログラムの干渉縞パターンは前記
   反射板で反射された照明光が反射角によって波長が異な
   るように形成されている請求項１または２に記載の透過
   型ディスプレイ装置用バックライト。
4. 【請求項４】 前記導光板の照明光が出射される面に
   は、前記導光板から出射される照明光を散乱させるため
   の光散乱パターンが形成されている請求項１から３のい
   ずれか１項に記載の透過型ディスプレイ装置用バックラ
   イト。
5. 【請求項５】 前記導波板の照明光が出射される面の上
   方には、前記導光板から出射された照明光を散乱させる
   ための拡散シートが配置されている請求項１から４のい
   ずれか１項に記載の透過型ディスプレイ装置用バックラ
   イト。
6. 【請求項６】 前記拡散シートの表面には、複数の微小
   プリズムが片面全面に形成されたレンズフィルムが敷設
   されている請求項５に記載の透過型ディスプレイ装置用
   バックライト。
7. 【請求項７】 請求項１から６のいずれか１項に記載の
   透過型ディスプレイ装置用バックライトと、前記透過型
   ディスプレイ装置用バックライトによって背面から照明
   されて表面に画像を表示する液晶パネルとを有する液晶
   ディスプレイ装置であって、 前記液晶パネルは表示画像が暗く見える方向を有し、前
   記透過型ディスプレイ装置用バックライトと前記液晶パ
   ネルとが、前記透過型ディスプレイ装置用バックライト
   の照明光がより強く分布する方向と、前記液晶パネルの
   表示画像が暗く見える方向とが一致された状態で配置さ
   れていることを特徴とする液晶ディスプレイ装置。