(57)【要約】【課題】広い視野角範囲にわたって階調反転を抑えて表示させることが可能な透過型液晶表示装置を提供する。【解決手段】バックライト照射される液晶パネル１１の透過光が表示光である透過型液晶表示装置１０であって、集光凸面１５を液晶パネル１１に向けた透光集光板１３を液晶パネル１１の表示面に配置すると共に、光拡散シート１４を透光集光板１３の出射面に配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックライト照射される液晶セルの透過光が表示光である透過型液晶表示装置であって、
前記液晶セル表示面に配置され集光凸面を液晶セルに向けた透光集光板と、
前記透光集光板の光出射面に配置された光拡散シートと、を備える透過型液晶表示装置。
【請求項２】
前記透光集光板がプリズムシートである請求項１に記載の透過型液晶表示装置。
【請求項３】
前記透光集光板がレンティキュラーレンズシートである請求項１に記載の透過型液晶表示装置。
【請求項４】
前記液晶パネルとバックライトとの間に出射凸面を液晶セルに向けた集光板を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の透過型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バックライト照射される液晶セルの透過光が表示光である透過型液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液晶表示装置には、観察側の光を反射させて表示する反射型と、背面のバックライトからの光を透過させて表示する透過型とがある。この中の透過型液晶表示装置において、液晶セルを光量変調用部材として用いた場合、表示面では、視野角に依存してコントラスト比が変動する。
【０００３】
そこで、表面に光散乱フィルムを設けるとともに、液晶セルへ指向性のある光を入射させ、光散乱フィルムにて出射光を散乱させることにより、視野角に依存したコントラスト比の悪化を低減させる技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２９８２０５号公報
【特許文献２】特開２００１−２１５４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モードの液晶セルを備えた表示装置では、光学的に正の一軸性であり、光軸に平行に入射した光に対しては影響を及ぼすことは殆どないが、光軸に対して斜めに入射する光に対しては入射角に応じて一方向の屈折率が増加する複屈折が生じ、黒表示部での光漏れとなって視野角依存性が生じ、とりわけ階調反転が大きな問題となっている。
【０００５】
図２は、液晶パネルの背面にバックライトユニットが配置されたＴＮ型液晶表示装置において、液晶パネル下方向に極角を変化させたときの階調別の輝度分布を示した図である。
輝度は極角および階調に依存して大きく変化し、この液晶表示装置では、極角略３０°から略３５°にかけて階調反転が生じていることが分かる。ここで、極角とは、液晶パネルを下方向から見たとき、液晶パネルに対する垂線と視線とのなす角度である。
【０００６】
特許文献２では、下方向の階調反転を防ぐ方法として、バックライト出射光をコリメートして、表面で出射光を拡散させる手法が提案しているが、バックライト部材と表面部材との両方の制御が必要であり、構成が複雑となっている。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、広い視野角範囲にわたって階調反転を抑えて表示させることが可能で、且つ、簡便な構成で実現できる透過型液晶表示装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記目的は、下記透過型液晶表示装置によって達成される。
（１）  バックライト照射される液晶セルの透過光が表示光である透過型液晶表示装置であって、
前記液晶セル表示面に配置され集光凸面を液晶セルに向けた透光集光板と、
前記透光集光板の光出射面に配置された光拡散シートと、を備える透過型液晶表示装置。
【０００９】
上記構成の透過型液晶表示装置によれば、透光集光板が集光凸面を液晶セルに向けて液晶セル表示面に配置されたことにより、この透光集光板が配置されない場合に階調反転となる方向への出射光について、出射を防ぎ、正面方向への出射光を階調反転となる方向へと出射させ、透過型液晶表示装置の階調反転を抑制することができる。
【００１０】
また、集光凸面を液晶セルに向けた透光集光板が液晶セル表示面に配置されると、透光集光板を透過した光が階調反転方向へ出射して正面輝度が低下する。しかし、透光集光板の光出射面に光拡散シートを配置したので、階調反転方向へ出射する出射光を拡散させて正面輝度の低下を補正することができ、透過型液晶表示装置の表示面全体の輝度バランスを調整した画像を表示させることができる。
【００１１】
（２）  前記透光集光板がプリズムシートである上記(１)に記載の透過型液晶表示装置。
【００１２】
上記構成の透過型液晶表示装置によれば、透光集光板がプリズムシートであるので、このプリズムシートが配置されない場合に階調反転となる方向への出射光について、出射を防ぎ、正面方向への出射光を階調反転となる方向へと出射させ、簡単且つコンパクトな構成により透過型液晶表示装置の階調反転を効果的に防止することができる。
【００１３】
（３）  前記透光集光板がレンティキュラーレンズシートである上記(１)に記載の透過型液晶表示装置。
【００１４】
上記構成の透過型液晶表示装置によれば、透光集光板がレンティキュラーレンズシートであるので、このレンティキュラーシートが配置されない場合に階調反転となる方向への出射光について、出射を防ぎ、正面方向への出射光を階調反転となる方向へと出射させ、正面輝度をある程度維持しつつ、簡単且つコンパクトな構成により透過型液晶表示装置の階調反転を効果的に防止することができる。
【００１５】
（４）  前記液晶パネルとバックライトとの間に出射凸面を液晶セルに向けた集光板を備える上記(１)〜（３）のいずれか１項に記載の透過型液晶表示装置。
【００１６】
上記構成の透過型液晶表示装置によれば、液晶パネルとバックライトとの間に出射凸面を液晶セルに向けた集光板を更に備えたので、バックライトからの光をコリメートして液晶パネルに入射させることができ、これにより正面輝度が高く、階調反転が抑制された良好な画像を表示することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、広い視野角範囲にわたって階調反転を抑えて表示させることが可能な透過型液晶表示装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る透過型液晶表示装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の透過型液晶表示装置の実施態様の構成を示す分解斜視図である。
【００１９】
本発明の透過型液晶表示装置は、種々の表示モードの液晶パネルに生じる視野角依存性の改善を目的としたものであるが、以下の説明においては、主に代表的な表示モードであるＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モードの液晶パネルについて説明する。
【００２０】
図１に示すように、透過型液晶表示装置１０は、液晶パネル１１と、バックライト光としてコリメート光を液晶パネル１１に向けて出射するバックライトユニット１２と、透光集光板であるプリズムシート１３と、プリズムシート１３からの出射光を拡散させる光拡散シート１４と、を備えている。
【００２１】
バックライトユニット１２は、液晶パネル１１に向けてバックライト光を出射するものであり、光源からの光をコリメートして平行光線束（コリメート光）として出射するものが望ましく、従来の各種光源装置が利用可能である。尚、図示しないが、バックライトユニット１２と液晶パネル１１の間に、従来の透過型液晶表示装置と同様に出射凸面を液晶セルに向けてプリズムシートなどの集光板を設けてもよく、また設けなくてもよい。しかし、集光板を配置したほうが、正面輝度が増加するのでより望ましい。
【００２２】
透光集光板の一例であるプリズムシート１３は、図１に示すように、集光凸面を構成するプリズム１５の長線方向Ｌを液晶パネル１１の左右方向と一致させ、且つプリズム１５が液晶パネル１１に向けられて、液晶パネル１１の表示面側に配置されている。
【００２３】
従来の透過型液晶表示装置においては、プリズムシートは、バックライトユニット１２と液晶パネル１１との間に配置されてバックライトユニット１２からの光をコリメート光として液晶パネル１１に入射させるために使用することが一般的であるが、本発明においては発想を転換し、液晶パネル１１の表示面側に配置して、液晶パネル１１から階調反転方向に出射する光をカットすると共に、正面方向に出射する光を階調反転方向に出射させ、一種のフィルタ機能を持たせることにより階調反転の防止を図ったものである。
【００２４】
尚、透光集光板としては、プリズムシート１３の代わりに、かまぼこ状のレンズが多数配列されたレンティキュラーレンズシート（図示せず）とすることもできる。
【００２５】
光拡散シート１４は、プリズムシート１３からの出射光を拡散させるためのものであって、透過型液晶表示装置１０の表示面の明るさを全面に亘って平均化する。即ち、プリズムシート１３を液晶パネル１１の表示面側に配置すると、液晶パネル１１から正面方向に出射する光が、プリズムシート１３を透過することにより階調反転方向に出射されるので、正面輝度が低下する。光拡散シート１４をプリズムシート１３の出射面側に配置することにより、液晶パネル１１からの出射光をプリズムシート１３で拡散して正面輝度の低下を補正する。光拡散シート１４は、従来公知の各種光拡散シートの使用が可能である。
【００２６】
次に、本実施形態の作用を説明する。バックライトユニット１２から出射して液晶パネル１１に入射したバックライト光は、電圧が印加されて液晶の捩れ配向が変化した液晶パネル１１を透過し、透過率がコントロールされた光がプリズムシート１３に入射する。
【００２７】
図３に示すように、液晶パネル１１を透過した光は、プリズムシート１３（プリズム１５）の一方の面１６、および他方の面１７に入射する。ここでは説明の都合上、一方の面１６に入射した光について説明するが、他方の面１７に入射した光についても同様である。
【００２８】
図３（ａ）に示すように、例えば、屈折率１．５の材料で形成されたプリズムシート１３の一方の面１６に、液晶パネル１１から出射角０°（液晶パネル１１の法線方向）の光が入射すると、反時計方向に１７°屈折して入射し、プリズムシート１３の出射面１８から階調反転方向に２６°傾いた方向に出射する。
【００２９】
また、図３（ｂ）に示すように、液晶パネル１１からの出射角３０°で入射する光は、反時計方向に５°屈折して入射し、出射面１８から階調反転方向に６０°傾いた方向に出射する。図３（ｃ）に示すように、液晶パネル１１からの出射角４５°の光は、屈折することなくそのままの角度で入射し、出射面１８で全反射してプリズムシート１３からの出射が阻止される。
【００３０】
このように、液晶パネル１１の正面から出射する（出射角０°）良好な光は、プリズムシート１３を通過することによってプリズムシート１３がない場合に階調反転する方向に傾いて出射する。また、液晶パネル１１から階調反転方向に出射する（出射角大）不良な光は、プリズムシート１３を通過することによって大きく傾いて出射し、或いは殆どカットされて、階調反転が抑制される。
【００３１】
このように、プリズムシート１３から出射する光は、階調反転方向に傾けられて出射するので正面輝度が低下するが、プリズムシート１３の出射面側に配置した光拡散シート１４により出射光を拡散させることにより、表示面の明るさを全面に亘って平均化して補正する。
【００３２】
図４は、液晶パネル１１の表示面にプリズムシート１３を配置した本実施形態の透過型液晶表示装置１０において、液晶パネル下方向に極角を変化させたときの階調別の輝度分布を示している。図４に示すように、極角による輝度変化は認められるものの階調別に並んでおり、階調反転が防止されていることが分かる。
【００３３】
尚、ＴＮモード以外の他の表示モードの液晶パネルに生じる視野角依存性の問題、例えば、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ  Ａｌｉｇｎｅｄ）モードの透過型液晶表示装置における中間調の再現不良や、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｅｎｄ）モードの透過型液晶表示装置における左右での色味変化なども、液晶パネルの表示面側に透光集光板と光拡散シートとを配置して正面方向の良好な光を斜め方向に出射させることで、同様に改善が可能である。
【００３４】
ＶＡモードやＯＣＢモードの透過型液晶表示装置の場合、ＴＮモードの透過型液晶表示装置と異なり、光線の進行方向を上下方向にだけ制御するのでは十分ではない。任意の方向からの光を制御するため、例えば、図５に示すように、円錐形状の多数の集光凸面２１が２次元配置された透光集光板２０を用い、集光凸面２１を液晶パネルに向けて配置することが望ましい。集光凸面２１は、制御すべき光の角度に応じて円錐形状だけでなく、四角錐などの多角錐形状とすることもできる。
【００３５】
また、本発明の透過型液晶表示装置によると、液晶パネルの正面から出射する光は、階調反転方向に傾けられて透光集光板から出射するので、原理的に正面輝度が低下する。この正面輝度低下を抑制するため、図６に示すように、２次元配置された円錐形状の集光凸面２１の頂部を平坦面２２として形成し、液晶パネルの正面から出射する光の一部を、透光集光板３０から正面方向に出射させて正面輝度を向上させるようにしてもよい。
【００３６】
本実施形態の透過型液晶表示装置１０によれば、集光凸面（プリズム）１５を液晶パネル１１に向けて透光集光板１３を液晶セル表示面に配置したので、液晶パネル１１から正面に向かって出射する出射光を階調反転方向へ出射させると共に、液晶パネル１１から階調反転方向へ出射する出射光を抑制して、透過型液晶表示装置１０の階調反転を防止することができる。
【００３７】
また、集光凸面１５を液晶パネル１１に向けて透光集光板１３を液晶セル表示面に配置すると正面輝度が低下するが、透光集光板１３の出射面１８に光拡散シート１４を配置することにより、出射光を拡散させて正面輝度の低下を補正し、これにより透過型液晶表示装置１０の表示面全体の輝度バランスを調整して良好な画像を表示させることができる。
【００３８】
更に、透光集光板１３がプリズムシート、或いは、レンティキュラーレンズシートであるので、液晶パネル１１から正面に向かって出射した出射光をプリズムシート或いは、レンティキュラーレンズシートにより階調反転方向へ出射させ、且つ液晶パネル１１から階調反転方向へ出射する出射光を抑制して、簡単且つコンパクトな構成により透過型液晶表示装置１０の階調反転を効果的に防止することができる。
【００３９】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の透過型液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２】従来の透過型液晶表示装置における液晶パネル下方向の極角と輝度との関係を階調別に示すグラフである。
【図３】プリズムシートに入、出射する光の入射角と出射角の関係を示す模式図である。
【図４】本発明の透過型液晶表示装置における液晶パネル下方向の極角と輝度との関係を階調別に示すグラフである。
【図５】透光集光板の他の実施形態を示す模式図である。
【図６】透光集光板の更に他の実施形態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０       透過型液晶表示装置
１１       液晶パネル（液晶セル）
１２       バックライトユニット
１３       プリズムシート（透光集光板）
１４       光拡散シート
１５       プリズム（集光凸面）
２０       透光集光板
３０       透光集光板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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