JP2006208535A

JP2006208535A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2006208535A
Application number: JP2005017877A
Authority: JP
Inventors: Yuki Muraoka; 祐樹村岡; Toyohiro Sakai; 豊博酒井; Junya Yoshida; 淳也美田
Original assignee: Sanyo Epson Imaging Devices Corp
Current assignee: Epson Imaging Devices Corp
Priority date: 2005-01-26
Filing date: 2005-01-26
Publication date: 2006-08-10

Abstract

【課題】プリズムシートのプリズムの稜線が液晶セルの行方向に対して平行または直交する方向に設けられたものを使用してもモアレ縞が目立たない液晶表示装置を提供する。
【解決手段】バックライトセット１４と、下側偏光板１３と、行方向及び列方向に配置された複数の画素を有する液晶セル１２と、上側偏光板１１とが上方向に順次配置された液晶表示装置において、前記バックライトセット１４は、光源２１と、前記光源２１からの光を取り入れる導光板１９と、前記導光板１９の上面に順次配置された第１の拡散シート１８、プリズムの稜線が前記液晶セルの行方向に対して平行または直交する方向に設けられた第１のプリズムシート１６及び第２の拡散シート１５と、からなり、前記第２の拡散シート１５はヘイズ値が６０％〜８０％であるものとする。
【選択図】図１

Description

本発明は液晶表示装置に関し、特にプリズムシートとしてプリズムの稜線が液晶セルの行方向に対して平行ないしは直交する方向に設けられているものを使用してもモアレ縞の発生の少ない液晶表示装置に関する。

透過型の液晶表示装置は、液晶セルとバックライト光源との間に拡散シート、レンズシート、プリズムシート、偏向フィルム等の各種光学シートを備えている。このうち、プリズムシートは、液晶セルの正面輝度向上のためにバックライト光源からの光を導光板の発光面の鉛直方向（法線角度が０度の方向）に光を集光するために用いられているものである。このプリズムシート５０は、図４に示すように、表面５１が微細なプリズム面を備え、裏面５２が平滑面を有する透明なシートから構成されており、表面の微細なプリズム面には多数の一定のピッチｐで形成された平行なＶ字状の溝５３及び逆Ｖ字状の稜線５４を備えている（下記特許文献１参照）。

そして一般に、アクティブマトリクス型の液晶セルにおけるＲＧＢの各画素は、図５に示したように、それぞれ矩形状をしており、このＲＧＢの各画素が液晶セルの行方向及び列方向に、一定のピッチで多数繰り返し配列されている。

したがって、プリズムシートが液晶セルとバックライト光源との間に配置される場合、図６（ａ）に示したように、液晶セルの一定のピッチで行方向及び列方向に配列されたＲＧＢの各画素とプリズムシートの多数の一定のピッチで形成されたＶ字状の溝ないしは逆Ｖ字状の稜線５４（なお、図６においてはＶ字状の溝については省略した。）とが平行に近くなるように配置されると、両者の干渉によっていわゆるモアレ縞（干渉縞）が発生してしまい、非常に目障りとなる。そのため、プリズムシートとしては、図６（ｂ）に示したように、プリズムの稜線５４の方向が液晶セルの行方向と平行ないしは直交しないように所定角度θだけ傾けたもの、すなわち、プリズムシートの各辺とプリズムの稜線５４がなす角度を所定角度θだけ傾けたものが使用されている。

この所定角度θは、θ＝０度から徐々に大きくなると、その大きさに略比例してモアレ縞の間隔が徐々に小さくなり、終にはモアレ縞の間隔が人の目には認識できなくなるので実質的にモアレ縞が存在しないように見える。

この場合、液晶セルの各画素の配列方向を傾けてもプリズムシートの稜線の方向を傾けても同様の効果が得られるが、液晶セルの各画素は一般的には液晶セルの基板の行方向及び列方向に繰り返し配列されており、しかも、液晶セルの各画素の配列方向を傾けるよりもプリズムシートの稜線の方向を傾ける方が容易であるため、一般的にはプリズムシートの稜線の方向をプリズムシートの各辺からθ＝約４５度傾けたプリズムシートが多く使用されている。そして、特に携帯電話機用ないしはパソコン用の液晶表示装置としては、表面輝度を高くするとともに視野角を狭くして周囲の人から見えないようにするために、２枚のプリズムシートがそれぞれの稜線が直交するように組み合わされて使用されている。
特開平８−６８９９７号公報（特許請求の範囲、段落［００２８］〜［００３０］、［００６１］〜［００７５］、図１〜図６）特開平１１−５２３７２号公報（特許請求の範囲、段落［００１７］〜［００２７］、図１〜図２）

しかしながら、このようなプリズムシートの各辺とプリズムシートの稜線がなす角度が所定角度θだけ傾いたものを使用すると、通常はθ＝０度の縦方向ないしは横方向にプリズムが形成された原板から金型により所定の角度θだけ傾けた方向に切断して製造されるため、原板の端部においては矩形のプリズムシートを得ることができない。そのため、プリズムシートの原板に余り部分ができるので、各プリズムシートのコストが高くなるという問題点が存在する。

加えて、プリズムシートの稜線が液晶セルの各画素の配列方向とは傾いた方向に取り付けられるので、この稜線が各画素の透光部を斜め方向に横切ることになるため、輝度が低下するという問題点も存在する。

これに対して、プリズムシートのプリズムの稜線がθ＝０度のプリズムシートの各辺と平行ないしは直角になっているものを使用すると、上述のようなプリズムフィルムのコスト及び輝度の問題点は解決し得るが、液晶セルの行方向とプリズムシートのプリズムの稜線が平行ないしは直角に近くなってしまうため、両者の干渉によりモアレ縞が発生してしまうので、このモアレ縞対策が必要不可欠である。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであり、その目的は、プリズムシートのコスト及び輝度低下に関する問題点を解決するために、プリズムシートとしてプリズムの稜線が液晶セルの行方向と平行ないしは直交する方向に設けられているものを使用しても、モアレ縞が目立たない液晶表示装置を提供することにある。

本発明の上記目的は以下の構成により達成し得る。すなわち請求項１に係る液晶表示装置の発明は、バックライトセットと、下側偏光板と、液晶セルと、上側偏光板とが上方向に順次配置された液晶表示装置において、前記バックライトセットは、光源と、前記光源からの光を取り入れる導光板と、前記導光板の上面に順次配置された第１の拡散シート、プリズムの稜線が前記液晶セルの行方向に対して平行または直交する方向に設けられた第１のプリズムシート及び第２の拡散シートと、からなり、前記第２の拡散シートはヘイズ値が６０％〜８０％であることを特徴とする。

なお、ヘイズ値（Ｔｈ）とは、透明プラスチックの内部又は表面の不明瞭なくもり様の外観の度合いのことであり、数値は「くもり価」とも呼ばれている。このヘイズ値は全光線透過率（Ｔｔ）と散乱光線透過率（Ｔｄ）とを測定して、Ｔｈ＝（Ｔｄ／Ｔｔ）×１００（％）として求められる。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の液晶表示装置において、前記第１のプリズムシートと前記第１の拡散シートとの間に第２のプリズムシートが配置され、前記第２のプリズムシートの稜線は前記第１のプリズムシートの稜線と直交していることを特徴とする。

さらに、請求項３に係る液晶表示装置の発明は、バックライトセットと、下側偏光板と、行方向及び列方向に配置された複数の画素を有する液晶セルと、上側偏光板とが上方向に順次配置された液晶表示装置において、前記バックライトセットは、光源と、前記光源からの光を取り入れる導光板と、前記導光板の上面に順次配置された拡散シート、プリズムの稜線が前記液晶セルの行方向に対して平行または直交する方向に設けられた第１のプリズムシート及び光学シートと、からなり、前記光学シートには光拡散材が混入されていることを特徴とする。

また、請求項４に係る発明は、請求項３に記載の液晶表示装置において、前記光学シートは、輝度上昇フィルムの少なくとも一方の面に光拡散材が混入された透明シートを備えていることを特徴とする。なお、前記輝度上昇フィルムは、反射型偏光技術に基づき、バックライト光源からの可視光のうち液晶セルの下側に配置されている偏光板に吸収されてしまう偏光成分を選択的に反射させて、液晶セルの全視野角にわたり再利用するものである。また、光拡散材が混入された透明シートは、輝度上昇フィルムの一方の表面にのみ設けても両面に設けてもよい。

また、請求項５に係る発明は、請求項３又は４に記載の液晶表示装置において、前記第１のプリズムシートと前記拡散シートとの間に第２のプリズムシートが配置され、前記第２のプリズムシートの稜線は前記第１のプリズムシートの稜線と直交していることを特徴とする。

さらに、請求項６に係る液晶表示装置の発明は、バックライトセットと、下側偏光板と、行方向及び列方向に配置された複数の画素を有する液晶セルと、上側偏光板とが上方向に順次配置された液晶表示装置において、前記バックライトセットは、光源と、前記光源からの光を取り入れる導光板と、前記導光板の上面に順次配置された拡散シート及びプリズムの稜線が前記液晶セルの行方向に対して平行または直交する方向に設けられた第１のプリズムシートと、からなり、前記拡散シートは透明な基材シートの上面に透明微粒子を含む光拡散層が形成されたものからなることを特徴とする。

また、請求項７に係る発明は、請求項６に記載の液晶表示装置において、前記第１のプリズムシートと前記拡散シートとの間に第２のプリズムシートが配置され、前記第２のプリズムシートの稜線は前記第１のプリズムシートの稜線と直交していることを特徴とする。

本発明は、上記の構成を備えることにより以下に述べるような優れた効果を奏する。すなわち、請求項１に係る発明によれば、プリズムの稜線が前記液晶セルの行方向に対して平行または直交する方向に設けられたものを使用したので、プリズムシートの原板より余り部分がないように無駄なく切り出したプリズムシートを使用できるためにコストが安くなる。

しかも、第２の拡散シートとして従来から普通に使用されている第２の拡散シートよりも光の拡散効率が高いヘイズ値が６０％〜８０％のものを使用したので、液晶セルに入射する光は、第１の拡散シートで散乱された後に再度、第２の拡散シートで散乱されるため入射方向が高度に散乱されているから、プリズムシートとしてプリズムの稜線が前記液晶セルの行方向に対して平行または直交する方向に設けられたものを使用したことにより必然的に生じるモアレ縞が視認し難くなる。加えて、プリズムの稜線が液晶セルの各画素の配列方向に対して傾いていないので液晶表示装置の輝度が上昇する。

なお、ヘイズ値が６０％未満であると、光散乱効果が少ないので、プリズムシートとしてプリズムの稜線が前記液晶セルの行方向に対して平行または直交する方向に設けられたものを使用したことにより必然的に生じるモアレ縞が目立ってしまう。また、ヘイズ値が８０％を越えると、光散乱効果が大きいためのモアレ縞は目立たなくなるが、光の透過度が低下するために液晶表示装置の輝度が低下する。

また、請求項２に係る発明によれば、プリズムシートが２枚設けられているので、１枚のものよりは液晶表示装置の輝度が向上し、しかも、視野角は狭くなるので他人に見られたくない携帯電話機用ないしはパソコン用の表示装置として最適な液晶表示装置が得られる。

また、請求項３に係る発明によれば、プリズムの稜線が前記液晶セルの行方向に対して平行または直交する方向に設けられたものを使用したので、プリズムシートの原板より余り部分がないように無駄なく切り出したプリズムシートを使用できるためにコストが安くなる。しかも、光学シートには光拡散材が混入されているので、液晶セルに入射する光は、拡散シートで散乱された後に再度光学シート中の光拡散材で散乱されるため、入射方向が高度に散乱されているから、プリズムシートとしてプリズムの稜線が前記液晶セルの行方向に対して平行または直交する方向に設けられたものを使用したことにより必然的に生じるモアレ縞が視認し難くなる。加えて、プリズムの稜線が液晶セルの各画素の配列方向に対して傾いていないので液晶表示装置の輝度が上昇する。

また、請求項４に係る発明によれば、輝度上昇フィルムはバックライト光源からの可視光のうち下側偏光板に吸収されてしまう偏光成分を反射するが、この反射光は反射シートにより再反射されて下側偏光板により吸収されない偏光光に変換されて再利用されるので下側偏光板を透過する光の量が増加するため、プリズムシートが１枚であっても輝度が高くかつ視野角の広い、モニタやテレビ等の画像表示装置として最適な液晶表示装置が得られる。

また、請求項５に係る発明によれば、請求項３又は４に係る発明の効果を奏しながらも請求項２に係る発明と同様の効果を生じる液晶表示装置が得られる。

さらに、請求項６に係る発明によれば、プリズムの稜線が前記液晶セルの行方向に対して平行または直交する方向に設けられたものを使用したので、プリズムシートの原板より余り部分がないように無駄なく切り出したプリズムシートを使用できるためにコストが安くなる。

しかも、透明な基材シートの表面に透明微粒子を含む光拡散層が形成されている拡散シートは、光の透過度が大きいながらも光の散乱効率も大きいので、プリズムシートが１枚であっても視野角が広くかつ輝度の高い液晶表示装置が得られるために、プリズムシートとしてプリズムの稜線が前記液晶セルの行方向に対して平行または直交する方向に設けられたものを使用したことにより必然的に生じるモアレ縞が視認し難くなる。加えて、プリズムの稜線が液晶セルの各画素の配列方向に対して傾いていないので液晶表示装置の輝度が上昇する。

また、請求項７に係る発明によれば、請求項６に係る発明の効果を奏しながらも請求項２に係る発明と同様の効果を生じる液晶表示装置が得られる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例及び図１〜図３を用いて詳細に説明するが、以下に述べた実施例は、本発明の技術思想を具体化するための液晶表示装置を例示するものであって、本発明をこの実施例に特定することを意図するものではなく、本発明は特許請求の範囲に示した技術思想を逸脱することなく種々の変更を行ったものにも均しく適用し得るものである。

実施例１の液晶表示装置１０Ａを、その縦断面図である図１を用いて説明する。実施例１の液晶表示装置１０Ａは、大きく分けて上側偏光板１１、液晶セル１２、下側偏光板１３、バックライトセット１４がそれぞれ積層されて形成されている。このうち、上側偏光板１１、液晶セル１２及び下側偏光板１３は互いに離して記載されているが、実際には液晶セル１２の両面に密着されている。

一方、バックライトセット１４は、液晶セル１２側から下方向に順に、第２の拡散シート１５、プリズムの稜線が互いに直交する方向に配置された第１及び第２のプリズムシート１６、１７、第１の拡散シート１８、導光板１９及び反射シート２０が配置されており、導光板１９の側部には管状冷陰極管ないしは発光ダイオードからなるバックライト光源２１が配置されている。

なお、図１では、わかりやすくするために第２の拡散シート１５、第１及び第２のプリズムシート１６、１７、第１の拡散シート１８、導光板１９及び反射シート２０は互いに接していないように示されているが、これらの構成要素は液晶表示装置１０Ａを図示しない枠部材内に組み込んだ際に、互いに接するようにされている。

このうち、実施例１においては、第１及び第２のプリズムシート１６，１７として、プリズムの稜線が、図６（ａ）に示したように、プリズムシートの各辺と平行ないしは直交する方向に設けられているものが使用されており、また、第２の拡散シート１５として、ヘイズ値が６０％〜８０％のものが使用されている。

このように、プリズムシートとしてプリズムの稜線がプリズムシートの各辺と平行ないしは直交する方向に設けられているものを使用すると、プリズムの稜線が前記液晶セルの行方向に対して平行または直交する方向に配置されてしまうので、従来技術ではモアレ縞が目立ってしまう。しかしながら、実施例１では、第２の拡散シート１５として従来から普通に使用されている第１の拡散シート１８よりも光散乱性が大きいヘイズ値が６０％〜８０％のものを使用しており、液晶セルに入射する光は、第２の拡散シート１８で散乱された後に再度第１の拡散シート１５で大きく散乱されるので、入射方向が高度に散乱されているためにモアレ縞が目立たなくなる。

この場合、第２の拡散シート１５のヘイズ値が６０％未満であると光散乱効果が少ないのでモアレ縞が目立ってしまうし、また、ヘイズ値が８０％を越えると、光散乱効果が大きいためにモアレ縞は目立たなくなるが、光の透過度が低下するために液晶表示装置の輝度が低下する。また、プリズムシートの稜線がプリズムシートの各辺と平行ないしは直交する方向に設けられているので、プリズムシートの原板より余り部分がないように無駄なく切り出すことができるため、実施例１によれば安価なプリズムシートを使用しながらもモアレ縞の発生が少ない液晶表示装置１０Ａが得られる。

なお、実施例１では、プリズムシートとして２枚使用したものを示したが、プリズムシートを１枚としてもよい。プリズムシートを２枚設けると、プリズムシートが１枚の場合よりも輝度が向上すると共に視野角が狭くなるので、他人に見られたくない携帯電話機用ないしはパソコン用の表示装置として最適な液晶表示装置が得られる。逆にプリズムシートが１枚であれば、プリズムシートが２枚の場合よりも輝度が低下するが、視野角が広くなるので、モニタやテレビ等の画像表示装置に適するようになる。

実施例２の液晶表示装置１０Ｂを、その縦断面図である図２を用いて説明する。ただし、図２においては図１に示す実施例１の液晶表示装置１０Ａと同一の構成部分には同一の参照符号を付与してその詳細な説明は省略する。実施例２の液晶表示装置１０Ｂが実施例１の液晶表示装置１０Ａと構成が相違している点は、バックライトセット１４において、第２の拡散シート１５に換えて、輝度上昇フィルム２２の両面に光拡散材が混入された透明シート２３及び２４を有する光学シート１５’を使用した点にあり、他の構成は実施例１の液晶表示装置１０Ａと同一である。

この輝度上昇フィルム２２はＤＢＥＦ（商品名、住友スリーエム株式会社製）等として市販されている周知のものであるが、実施例２においては前述の輝度上昇フィルム２２の表面に光拡散材が混入された透明シート２３及び２４を有する光学シート１５’を使用したものである。なお、このような構成の光学シート１５’としては市販のＤＢＥＦ−Ｄ４００（商品名、住友スリーエム株式会社製）をそのまま使用し得る。

この光学シート１５’を使用すると、輝度上昇フィルム２２がバックライト光源からの可視光のうち下側偏光板１３に吸収されてしまう偏光成分を反射するが、この反射光は反射シート２０により再反射されて下側偏光板１３に吸収されない偏光光に変換されて再利用されるため、下側偏光板１３を透過する光の量が増加し、さらに光拡散材が混入された透明シート２３及び２４によって液晶セル１２に入射する光はより高度に散乱される。

したがって、実施例２の液晶表示装置１０Ｂによれば、プリズムシートとしてプリズムの稜線がプリズムシートの各辺と平行ないしは直交する方向に設けられているものを使用しても、光学シート１５’の輝度上昇効果と光散乱効果により、実施例１の液晶表示装置１０Ａと同様の効果を奏しながらもさらに高輝度の液晶表示装置１０Ｂが得られる。この場合、光拡散材が混入された透明シート２３及び２４は輝度上昇フィルム２２の一方の表面にのみ設けたものを使用しても両面に設けたものを使用してもよい。さらに、実施例２では、プリズムシートとして２枚使用したものを示したが、実施例１の場合と同様にプリズムシートを１枚としてもよい。

実施例３の液晶表示装置１０Ｃを、その縦断面図である図３を用いて説明する。なお、図３においては、図２に示す実施例２の液晶表示装置１０Ｂと同一の構成部分には同一の参照符号を付与してその詳細な説明は省略する。実施例３の液晶表示装置１０Ｃが実施例２の液晶表示装置１０Ｂと構成が相違している点は、実施例２の液晶表示装置１０Ｂで使用している光学シート１５’を使用せず、かつ、拡散シート１８に換えて高輝度拡散シート１８’を使用した点であり、他の構成は実施例２の液晶表示装置１０Ｂと同一である。

この高輝度拡散シート１８’は、透明な基材シート２５の一方の表面に透明微粒子を含む光拡散層２６が形成されたものであって、ここでは高輝度拡散シート１８’として透明な基材シート２５の他方の表面に貼り付き防止作用ないし帯電防止作用を有するバックコート層２７を備えた市販のもの、例えば、オパルスＢＳシリーズ（商品名、恵和株式会社製）、ライトアップＧＭ３シリーズ（商品名、株式会社きもと製）等を適宜選択して使用し得る。この高輝度拡散シート１８’は、従来の一般的に使用されている拡散シートと比すると、全光線透過率が大きく、しかも高度に散乱された光が得られるという特徴を有している。

したがって、実施例３の液晶表示装置１０Ｃによれば、プリズムシートとしてプリズムの稜線がプリズムシートの各辺と平行ないしは直交する方向に設けられているものを使用しても、高輝度拡散シート１８’の輝度上昇効果と光散乱効果により、実施例１の液晶表示装置１０Ａと同様の効果を奏しながらもさらに高輝度の液晶表示装置１０Ｃが得られる。この場合、透明微粒子を含む光拡散層２６は透明な基材シート２５の一方の表面にのみ設けても両面に設けてもよい。さらに、実施例２では、プリズムシートとして２枚使用したものを示したが、実施例１の場合と同様に、プリズムシートを１枚としてもよい。

実施例１の液晶表示装置の縦断面図である。実施例２の液晶表示装置の縦断面図である。実施例３の液晶表示装置の縦断面図である。プリズムシートの拡大縦断面図である。液晶セルの各画素部分の拡大平面図である。プリズムシートの溝ないしは稜線の方向を説明するための平面図である。

符号の説明

１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ液晶表示装置
１１上側偏光板
１２液晶セル
１３下側偏光板
１４バックライトセット
１５、１８拡散シート
１５’ 光学シート
１６、１７プリズムシート
１８’ 高輝度拡散シート
１９導光板
２０反射シート
２１バックライト光源
２２輝度上昇フィルム
２３、２４拡散材が混入された透明シート
２５透明な基材シート
２６透明微粒子を含む光拡散層
２７バックコート層

Claims

バックライトセットと、下側偏光板と、行方向及び列方向に配置された複数の画素を有する液晶セルと、上側偏光板とが上方向に順次配置された液晶表示装置において、前記バックライトセットは、光源と、前記光源からの光を取り入れる導光板と、前記導光板の上面に順次配置された第１の拡散シート、プリズムの稜線が前記液晶セルの行方向に対して平行または直交する方向に設けられた第１のプリズムシート及び第２の拡散シートと、からなり、前記第２の拡散シートはヘイズ値が６０％〜８０％であることを特徴とする液晶表示装置。
前記第１のプリズムシートと前記第１の拡散シートとの間に第２のプリズムシートが配置され、前記第２のプリズムシートの稜線は前記第１のプリズムシートの稜線と直交していることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
バックライトセットと、下側偏光板と、行方向及び列方向に配置された複数の画素を有する液晶セルと、上側偏光板とが上方向に順次配置された液晶表示装置において、前記バックライトセットは、光源と、前記光源からの光を取り入れる導光板と、前記導光板の上面に順次配置された拡散シート、プリズムの稜線が前記液晶セルの行方向に対して平行または直交する方向に設けられた第１のプリズムシート及び光学シートと、からなり、前記光学シートには光拡散材が混入されていることを特徴とする液晶表示装置。
前記光学シートは、輝度上昇フィルムの少なくとも一方の面に光拡散材が混入された透明シートを備えていることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
前記第１のプリズムシートと前記拡散シートとの間に第２のプリズムシートが配置され、前記第２のプリズムシートの稜線は前記第１のプリズムシートの稜線と直交していることを特徴とする請求項３又は４に記載の液晶表示装置。
バックライトセットと、下側偏光板と、行方向及び列方向に配置された複数の画素を有する液晶セルと、上側偏光板とが上方向に順次配置された液晶表示装置において、前記バックライトセットは、光源と、前記光源からの光を取り入れる導光板と、前記導光板の上面に順次配置された拡散シート及びプリズムの稜線が前記液晶セルの行方向に対して平行または直交する方向に設けられた第１のプリズムシートと、からなり、前記拡散シートは透明な基材シートの上面に透明微粒子を含む光拡散層が形成されたものからなることを特徴とする液晶表示装置。
前記第１のプリズムシートと前記拡散シートとの間に第２のプリズムシートが配置され、前記第２のプリズムシートの稜線は前記第１のプリズムシートの稜線と直交していることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。