JP3910771B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、液晶表示装置、さらに詳しくは、フロントライト方式を採用した反射型の液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のとおり、従来の液晶表示装置としては、バックライトを有する半透過型の液晶表示装置が主流であったが、このタイプの液晶表示装置は、バックライトからの光が半透過反射板を透過してから液晶パネルに入射するように構成されている。このため、光が半透過反射板を透過する際にその一部が半透過反射板によって反射されてしまい、これが光のロスとなる。また、このタイプの液晶表示装置は、バックライトを点灯させることなく、外光を利用して液晶画面表示を行う場合に、液晶パネルをその正面側から背面側に透過した外光が半透過反射板によって反射されることにより液晶パネルの方向に戻されるようになっている。このため、光が半透過反射板によって反射される際にその一部が半透過反射板を透過し、この場合にも光のロスを生じる。このように、半透過型の液晶表示装置は、半透過反射板を用いていることに起因して光のロスを多く生じるために、画面表示を明るくしてコントラストを高めることが難しいものとなっている。
【０００３】
そこで、近年においては、そのような不具合を解消するものとして、後述するようにフロントライト方式を採用した反射型の液晶表示装置が提案されている。この反射型の液晶表示装置は、液晶パネルに向けて入射した光のロスが少なく、コントラストが高い画像表示が得られ、さらには省電力化が可能である。したがって、この反射型の液晶表示装置が今後の主流になるものと予測される。
【０００４】
反射型の液晶表示装置の具体例としては、特開平１１−１０９３４４号公報に所載のものがある。同公報に所載のものは、本願の図９に示すように、一対の透明基板９０ａ，９０ｂ間に液晶９１を封入した液晶パネル９の背後（下方）に、偏光板８０ｂと反射板８１とが重ねて設けられたものである。液晶パネル９の正面には、導光板８２と偏光板８０ａとが重ねて設けられている。導光板８２は、透明であり、その片面には複数の凸部８３が連続して形成されている。各凸部８３は、たとえば図１０に示すように、導光板８２の幅方向に延びた形態を有している。導光板８２の側方には光源８４が設けられている。
【０００５】
このような構成の液晶表示装置においては、光源８４を点灯駆動させると、この光源８４から発せられた光は導光板８２内に入射してこの導光板８２の外表面によって全反射されながらこの導光板８２の内部を進行する。この進行の際に、各凸部８３の表面からは光が下向きに出射し、液晶パネル９に入射する。各凸部８３は、導光板８２の内部を進行する光が液晶パネル９の方向に出射し易くする役割を果たす。液晶パネル９を透過した光は、その後偏光板８０ｂを透過してから反射板８１によって上方へ反射され、偏光板８０ｂおよび液晶パネル９を再度透過してから導光板８２および偏光板８０ａを透過する。一方、光源８４を点灯駆動させない場合においては、外光が偏光板８０ａ、導光板８２、液晶パネル９および偏光板８０ｂを順次下向きに透過してから反射板８１によって上方に反射され、その後は上記とは逆の順序で上記各部材を透過してから偏光板８０ａの上方に出射する。このように、上記構成の液晶表示装置においては、光源８４を用いる場合と用いない場合とのいずれにおいても、液晶パネル９を下方に向けて透過した光を反射板８１によって効率良く反射させるようにしているために、半透過反射板を用いていたものよりも光のロスが少なく、液晶画面の表示を明るくすることができるのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の液晶表示装置においては、液晶画面の表示を導光板８２を介して透視するように構成されている一方、その導光板８２には、複数の凸部８３が形成されている。したがって、従来においては、液晶画面を見る場合には、導光板８２の複数の凸部８３の外形線、すなわち図１０に示す各凸部８３の直線状の先端ライン８３ａおよび基端ライン８３ｂが、多数の筋として見えてしまう場合があった。従来においては、導光板８２の各凸部８３と液晶パネル９の画素との位置関係をなんら考慮することなく、導光板２と液晶パネル９とを組み合わせていたのが実情であるために、上記した先端ライン８３ａや基端ライン８３ｂが液晶パネル９の画素の手前に位置し、その画素を遮る場合があった。その結果、液晶画面を見るときに上記ライン８３ａ，８３ｂが目障りとなって、液晶表示される画像の質が損なわれる場合があった。
【０００７】
本願発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、導光板の凹凸の外形線を目立たないようにして、表示画像を従来よりも鮮明に見ることが可能なフロントライト方式を採用した反射型の液晶表示装置を提供することをその課題としている。
【０００８】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００９】
本願発明によって提供される液晶表示装置は、液晶パネルと、この液晶パネルの正面に配され、かつ幅方向に延びる一側面から内部に入射した光源からの光を上記液晶パネルに向けて出射させるように、表裏両面のうち上記液晶パネル寄りの片面のみが凹凸状に形成されている透明な導光板と、上記液晶パネルの背後に設けられ、かつ上記導光板から上記液晶パネルを透過してきた光を上記液晶パネルおよび上記導光板に向けて反射する反射板と、を備えている液晶表示装置であって、上記凹凸は、傾斜の向きおよび傾斜角が相違する２種類の傾斜面を有する幅方向に一様な断面三角形状の複数の凸部が一定方向に連続して形成されたものであり、上記導光板の正面視において、上記導光板の上記各凸部の先端ラインと基端ラインとからなる上記凹凸の外形線が、上記液晶パネルの複数の画素どうしの間に位置していることを特徴としている。
【００１０】
本願発明に係る液晶表示装置においては、導光板および液晶パネルを正面から見た場合に、上記導光板の凹凸の外形線が上記液晶パネルの複数の画素どうしの間に位置することとなり、上記外形線が上記各画素を遮るようには見えないようにすることが可能となる。したがって、液晶画面を見るときに導光板の凹凸の外形線が目立たないようにすることができ、液晶表示される画像を従来よりも鮮明に見えるようにすることが可能となる。また、液晶画面の外観体裁も良好にすることができる。
【００１１】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記液晶パネルは、複数のカラーフィルタがマトリクス状に配されたカラー液晶パネルであり、かつ上記導光板の凹凸の外形線は、上記複数のカラーフィルタ間領域の正面に位置している。カラーフィルタを用いたカラー液晶パネルの場合には、各カラーフィルタが設けられている領域が液晶パネルの画素領域となる。したがって、それらカラーフィルタ間領域の正面に導光板の凹凸の外形線を配置させた構成とすると、その外形線は、導光板の正面視において液晶パネルの複数の画素どうしの間に位置することとなる。
【００１２】
本願発明の他の好ましい実施の形態においては、上記液晶パネルは、ブラックマトリクスを有するカラー液晶パネルであり、かつ上記導光板の凹凸の外形線は、上記ブラックマトリクスの正面に位置している。ブラックマトリクスを有するカラー液晶パネルの場合には、ブラックマトリクスが設けられている箇所が液晶パネルの複数の画素どうしの間の領域に相当する。したがって、ブラックマトリクスの正面に導光板の凹凸の外形線を配置させた構成とすると、その外形線は、導光板の正面視において液晶パネルの複数の画素どうしの間に位置することとなる。
【００１３】
本願発明の他の好ましい実施の形態においては、上記液晶パネルは、モノクロ表示を行うものであり、かつ上記導光板の凹凸の外形線は、上記液晶パネルのうち、上記液晶パネルの一対の透明基板にそれぞれ設けられている透明電極どうしが互いに対向する領域とは異なる領域の正面に位置している。モノクロ表示を行う液晶パネルの場合には、上記透明電極どうしが互いに対向する領域が液晶パネルの画素領域となる。したがって、それらの領域とは異なる領域の正面に導光板の凹凸の外形線を配置させた構成とすると、その外形線は、導光板の正面視において液晶パネルの複数の画素どうしの間に位置することとなる。
【００１５】
本願発明のその他の特徴および利点については、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００１７】
図１ないし図３は、本願発明の第１実施形態を示している。図１によく表れているように、本実施形態の液晶表示装置Ａは、液晶パネル１、この液晶パネル１の正面（上方）に設けられた導光板２、この導光板２に光を入射させる光源３、液晶パネル１の正面部ならびに背面部に設けられた一対の偏光板４ａ、４ｂ、および反射板５を具備して構成されている。
【００１８】
液晶パネル１は、カラー表示が可能に構成されたものであり、ガラス製の一対の透明基板１０ａ，１０ｂおよびシール部材１１によって囲まれた領域に液晶１２を封入したものである。透明基板１０ａには、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色のカラーフィルタ６（６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ）がマトリクス状に設けられているとともに、それらカラーフィルタ６どうしの間には、ブラックマトリクス６０が設けられている。透明基板１０ａ，１０ｂには、液晶分子にねじれを与えるための配向膜１３ａ，１３ｂ、および透明電極１４ａ，１４ｂも設けられている。この液晶パネル１においては、アクティブマトリクス駆動方式が採用されており、１つの液晶セルには、この液晶セルに印加される電圧を保持するための薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transister）１５が配されている。より具体的には、図２によく表れているように、透明基板１０ｂの片面には、一定面積を有する複数の透明電極１４ｂ（クロスハッチング部分）がマトリクス状に設けられているとともに、それら複数の透明電極１４ｂどうしの隙間領域には、ラインまたはデータ線と称される複数の配線部１５ａ，１５ｂが縦横に延びて設けられており、これらの配線部１５ａ，１５ｂと各透明電極１４ｂとは薄膜トランジスタ１５を介して導通する構成となっている。透明基板１０ａの透明電極１４ａは、コモン電極とされており、透明基板１０ａの片面の広い面積にわたって設けられている。
【００１９】
図１において、導光板２は、透明な略平板状であり、その具体的な材質としては、透明度に優れるポリカーボネート、あるいはＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル（メタクリル樹脂））が好適に用いられる。本実施形態においては、導光板２の各部の厚みを略均一にしているが、たとえば光源３から遠ざかるに連れてその厚みが薄くなるようにしてもかまわない。この導光板２は、その表面（上面）が滑らかな平面状であるのに対し、その裏面は凹凸状とされている。より具体的には、図３によく表れているように、この導光板２の裏面は、傾斜の向きおよび傾斜角が相違する２種類の傾斜面２０ａ，２０ｂを有する側面視三角状の複数の凸部２０が一定方向に連続して形成された凹凸状とされている。各凸部２０は、導光板２の幅方向（矢印Ｎａ方向）に一様に延びている。したがって、この導光板２をその表面側から見ると、各凸部２０の先端ライン２１ａと基端ライン２１ｂとのそれぞれが、導光板２の幅方向に延びる直線として透視されることとなる。複数の凸部２０のピッチは、たとえば百数十μｍ程度であるが、後述するように、各凸部２０は液晶パネル１との関係において所定の状態に位置決めされている。
【００２０】
図１によく表れているように、導光板２は、その裏面が偏光板４ａを介して液晶パネル１の透明基板１０ａに対面するように設けられるが、液晶パネル１との関係において、各凸部２０の先端ライン２１ａおよび基端ライン２１ｂが液晶パネル１の複数の画素どうしの隙間領域の正面に位置するように配されている。ここで、この液晶パネル１においては、各透明電極１４ｂの正面に各カラーフィルタ６が設けられており、この液晶パネル１による画像表示を見る場合には各カラーフィルタ６を上方に透過してくる光を認識することとなるために、基本的には、各カラーフィルタ６が設けられている箇所が画素領域となる。ただし、本実施形態においては、各カラーフィルタ６の一部がブラックマトリクス６０によって覆われているために、厳密には、各カラーフィルタ６が設けられている箇所のうち、ブラックマトリクス６０が設けられている領域を除く領域Ｓが画素領域となる。したがって、本実施形態においては、ブラックマトリクス６０が設けられている領域が、複数の画素どうしの隙間領域に相当しており、このブラックマトリクス６０の正面に導光板２の各凸部２０の先端ライン２１ａと基端ライン２１ｂとが配置された構成とされている。
【００２１】
光源３は、導光板２の幅方向に延びる一側面２２ａに隣接して設けられており、好ましくはリフレクタ３０を備えている。この光源３としては、導光板２の一側面２２ａと同方向に延びる冷陰極管を用いることができる。ただし、これに代えて、ＬＥＤ光源などのいわゆる点状光源を用いることも可能であり、本願発明においては光源の具体的な種類は限定されない。光源３と導光板２とを組み合わた照明装置においては、光源３を点灯駆動させると、この光源３から発せられた光は導光板２の一側面２２ａに入射した後に、この導光板２の表裏面による全反射を繰り返しながらこの導光板２の内部を他側面２２ｂに向けて順次進行していくようになっている。導光板２内を進行する光が導光板２の裏面の傾斜面２０ａに到達した場合、この傾斜面２０ａが所定方向に傾斜している分だけこの傾斜面２０ａに対する光の入射角が小さくなり、その入射角が導光板２の屈折率よって定まる所定の全反射臨界角よりも小さくなる可能性が高くなる。このため、傾斜面２０ａによって全反射される光の割合を少なくし、導光板２の裏面の各所から液晶パネル１に向けて光が出射することが促進されるのである。
【００２２】
上記した構成の液晶表示装置Ａにおいて画像表示を行う際の基本的な作用は、従来技術として図９に示した液晶表示装置と同様である。すなわち、光源３を駆動させた場合には、導光板２の裏面から液晶パネル１に対して光が照射され、偏光板４ａ、液晶パネル１および偏光板４ｂを下方に向けて透過した光は、反射板５によって上方に向けて反射されることによって、再度偏光板４ｂ、液晶パネル１および偏光板４ａを透過してから導光板２を透過し、液晶表示装置Ａの正面に出射する。また、光源３を駆動させることなく、外光を利用した画像表示を行わせる場合には、外光が、導光板２、偏光板４ａ、液晶パネル１および偏光板４ｂを順次下向きに透過した後に反射板５によって上向きに反射されることにより、その光が上記各部を上記とは逆に透過して液晶表示装置Ａの正面に出射することとなる。
【００２３】
光源３を利用する場合と外光を利用する場合とのいずれの場合においても、液晶パネル１による画像を導光板２を介して透視することとなる。その一方、この液晶表示装置Ａにおいては、導光板２の各凸部２０の先端ライン２１ａおよび基端ライン２１ｂは、液晶パネル１の画素領域Ｓには相当しないブラックマトリクス６０の正面に位置しているために、液晶パネル１の表示画像を正面から見た場合にこの画像の各画素が先端ライン２１ａや基端ライン２１ｂによって遮られないようにすることができる。したがって、それらのライン２１ａ，２１ｂが目障りにならないようにし、液晶画面を鮮明に見ることが可能となる。
【００２４】
上記実施形態においては、ブラックマトリクス６０の正面に先端ライン２１ａや基端ライン２１ｂを配置させているが、カラー液晶パネルとしては、ブラックマトリクスを有しないものもある。この場合には、複数のカラーフィルタ間領域の正面に、上記のライン２１ａ，２１ｂを配置させればよい。
【００２５】
図４および図５は、本願発明の第２実施形態を示している。なお、図４以降の図においては、先の第１実施形態と同一または類似の要素には、第１実施形態と同一符号を付している。
【００２６】
図４によく表れているように、本実施形態の液晶表示装置Ａａは、液晶パネル１Ａがカラーフィルタを有しないモノクロ表示用のものとして構成されており、この点において先の第１実施形態とはその構成が相違している。また、この液晶パネル１Ａの駆動方式としては、単純マトリクス方式が採用されている。すなわち、図５によく表れているように、透明基板１０ｂには、一定方向に延びる複数の透明電極１４ｂ（クロスハッチング部分）が一定ピッチで形成されている一方、透明基板１０ａには、各透明電極１４ｂとは直交する方向に延びる複数の透明電極１４ａが一定ピッチで形成されている。このため、この液晶パネル１Ａにおいては、図４に示すように、各透明電極１４ａ，１４ｂどうしが互いに対向し、かつ液晶１２がそれら透明電極１４ａ，１４ｂによって電圧印加がなされる領域Ｓ１がマトリクス状の画素領域となる。導光板２の裏面に形成されている各凸部２０の先端ライン２１ａおよび基端ライン２１ｂは、上記の画素領域Ｓ１の正面を避けるように、上記画素領域Ｓ１どうしの隙間領域の正面に配されている。
【００２７】
このような構成の液晶表示装置Ａａにおいても、先の第１実施形態の場合と同様に、液晶パネル１Ａで表示される画像を導光板２を介してその正面から見る場合に、導光板２の先端ライン２１ａおよび基端ライン２１ｂが液晶パネル１の表示画像の各画素を遮らないようにすることができる。したがって、それらのライン２１ａ，２１ｂが目障りにならないようにすることができる。
【００２８】
図６ないし図７は、本願発明の参考例を模式的に示している。
【００２９】
図６に示す例においては、導光板２の裏面に複数の三角状の凸部２９が間隔を隔てて形成されていることにより、その裏面が凹凸状とされている。各凸部２９は、導光板２の幅方向（紙面と直交する方向）に断面一様に延びたものである。本願発明においては、このような構成の導光板２を用いることによっても光源３から発せられた光を液晶パネル１に照射させることが可能である。各凸部２９の先端ライン２９ａおよび基端ライン２９ｂは、液晶パネル１の複数の画素となる部分Ｓａの正面を避けるように、それらの部分Ｓａどうしの間の領域Ｓｂの正面に配置されている。したがって、この場合においても、各凸部２９の先端ライン２９ａおよび基端ライン２９ｂが表示画像の各画素を遮らないようにすることができる。
【００３０】
図７（ａ），（ｂ）に示す例においては、導光板２の裏面に円柱状の複数の突起２８が形成されていることにより、その裏面が凹凸状に形成されている。このような構成の導光板２を用いることによっても、光源３から発せられた光を各突起２８の存在により液晶パネル１に照射させることが可能である。各突起２８は、液晶パネル１の複数の画素部分Ｓａどうしの間の領域Ｓｂの正面に配置されている。このため、液晶パネル１を導光板２を介して正面から見た場合には、各突起２８の外形線となる外周面２８ａのラインが表示画像の各画素を遮らないようにすることができる。
【００３１】
図８は、本願発明の他の実施形態を示している。この実施形態においては、たとえば導光板２の円柱状に形成された複数の突起２８が１つの画素部分Ｓａよりも大きく形成されていることにより、各突起２８の外周面２８ａが複数の画素部分Ｓａどうしの間の領域Ｓｂの正面に配置されている。
【００３３】
なお、光源から発せられた光を導光板を利用して液晶パネルに照射させることは、導光板の裏面を凹凸状に形成した場合に限らず、液晶表示装置の正面を向く導光板の表面のみを凹凸状に形成した場合、あるいは導光板の表裏両面のそれぞれを凹凸状に形成した場合にも可能である。したがって、導光板の表裏面のいずれの面が凹凸状に形成されているか否かは問わない。ただし、上述した実施形態のように、導光板の裏面を凹凸状に形成すれば、表面を凹凸状に形成する場合よりもその凹凸を液晶パネルの画素領域に接近させることができるために、液晶画面を斜め方向から見るときに凹凸の外形線が画素領域に重なって見え難くすることができる利点が得られる。
【００３４】
その他、本願発明に係る液晶表示装置の各部の具体的な構成は、上述の実施形態に限定されず、種々に設計変更自在である。液晶の種類やその駆動方式などはなんら限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本願発明に係る液晶表示装置の一例を示す断面図である。
【図２】 図１に示す液晶表示装置の透明基板および透明電極を示す要部斜視図である。
【図３】 図１に示す液晶表示装置の導光板を示す要部斜視図である。
【図４】 本願発明に係る液晶表示装置の他の例を示す断面図である。
【図５】 図４に示す液晶表示装置の透明基板および透明電極を示す要部斜視図である。
【図６】 本願発明の参考例を模式的に示す説明図である。
【図７】 （ａ）は、導光板の参考例を示す斜視図であり、（ｂ）は、その導光板と液晶パネルとの関係を模式的に示す説明図である。
【図８】 本願発明の他の例を模式的に示す説明図である。
【図９】 従来の液晶表示装置の一例を示す断面図である。
【図１０】 従来の液晶表示装置に用いられていた導光板の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
Ａ，Ａａ 液晶表示装置
１，１Ａ 液晶パネル
２ 導光板
３ 光源
５ 反射板
２１ａ 先端ライン（凹凸の外形線）
２１ｂ 基端ライン（凹凸の外形線）

Claims (6)

1. 液晶パネルと、この液晶パネルの正面に配され、かつ幅方向に延びる一側面から内部に入射した光源からの光を上記液晶パネルに向けて出射させるように、表裏両面のうち上記液晶パネル寄りの片面のみが凹凸状に形成されている透明な導光板と、上記液晶パネルの背後に設けられ、かつ上記導光板から上記液晶パネルを透過してきた光を上記液晶パネルおよび上記導光板に向けて反射する反射板と、を備えている液晶表示装置であって、
   上記凹凸は、傾斜の向きおよび傾斜角が相違する２種類の傾斜面を有する幅方向に一様な断面三角形状の複数の凸部が一定方向に連続して形成されたものであり、
   上記導光板の正面視において、上記導光板の上記各凸部の先端ラインと基端ラインとからなる上記凹凸の外形線が、上記液晶パネルの複数の画素どうしの間に位置していることを特徴とする、液晶表示装置。
2. 液晶パネルと、この液晶パネルの正面に配され、かつ光源から内部に入射した光を上記液晶パネルに向けて出射させるように少なくとも片面が凹凸状に形成されている透明な導光板と、上記液晶パネルの背後に設けられ、かつ上記導光板から上記液晶パネルを透過してきた光を上記液晶パネルおよび上記導光板に向けて反射する反射板と、を備えている液晶表示装置であって、
   上記凹凸は、円柱状に形成された複数の突起によって形成されており、
   上記各突起が上記液晶パネルの１つの画素よりも大きく形成されていることにより、上記導光板の正面視において、上記各突起の外周面からなる上記凹凸の外形線が上記液晶パネルの画素どうしの間に位置していることを特徴とする、液晶表示装置。
3. 上記液晶パネルは、複数のカラーフィルタがマトリクス状に配されたカラー液晶パネルであり、かつ上記導光板の凹凸の外形線は、上記複数のカラーフィルタ間領域の正面に位置している、請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 上記液晶パネルは、ブラックマトリクスを有するカラー液晶パネルであり、かつ上記導光板の凹凸の外形線は、上記ブラックマトリクスの正面に位置している、請求項１または２に記載の液晶表示装置。
5. 上記液晶パネルは、モノクロ表示を行うものであり、かつ上記導光板の凹凸の外形線は、上記液晶パネルのうち、上記液晶パネルの一対の透明基板にそれぞれ設けられている透明電極どうしが互いに対向する領域とは異なる領域の正面に位置している、請求項１または２に記載の液晶表示装置。
6. 上記導光板は、その表裏両面のうち、上記液晶パネル寄りの裏面のみが
   凹凸状とされたものである、請求項２に記載の液晶表示装置。

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