(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡散シートとプリズムシートを配置し面光源を得るバックライト装置において、
前記拡散シートと前記プリズムシートより上面において、入射光の一部を所定軸方向の光に揃えて出射し入射光の残りは前記拡散シート及び前記プリズムシート側に反射する選択的反射機能付偏光フィルムを備え、前記偏光フィルムの上に前記拡散シートの拡散機能よりも弱い拡散機能を有する光学シートを配置したことを特徴とするバックライト装置。
【請求項２】
拡散シートとプリズムシートを配置し面光源を得るバックライト装置と、液晶セルを一対の偏光板で狭持した透過型液晶パネルを備えた液晶表示装置において、
前記拡散シートと前記プリズムシートより上面において、入射光の一部を所定軸方向の光に揃えて出射し入射光の残りは前記拡散シート及び前記プリズムシート側に反射する選択的反射機能付偏光フィルムを備え、前記偏光フィルムの上に前記拡散シートの拡散機能よりも弱い拡散機能を有する光学シートを配置するとともに、前記液晶パネルの下側の偏光板の偏光軸方向と前記偏光フィルムの前記所定軸方向を一致させたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
前記光学シートは、位相差付きのシートであることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記位相差付きの光学シートの位相差軸方向と、前記偏光フィルムの所定軸方向とが一致し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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
液晶表示装置の照明を行うに適したバックライト装置とそれを備える液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶セルを一対の偏光板で挟持した透過型液晶パネルと、その照明用のバックライト装置を備える液晶表示装置においては、バックライト装置によって白色光を与えるとその約半分が偏光板によって吸収されるので表示輝度を十分に高めることができなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
偏光板による光吸収を低減するために、偏光板の偏光軸（透過軸）と同方向の偏光を出射することができるように、バックライト装置に偏光機能を持たせ、偏光板を透過する光の量を増加させるようにすることが考えられる。バックライト装置に偏光機能を持たせるために、一般的な偏光板を使用するとその偏光板による光吸収が生じるので、光吸収の少ない偏光性フィルムを使用することを検討した。
【０００４】
偏光性フィルムとして、例えば３Ｍ（住友３Ｍ）社製の製品名ＤＢＥＦ等に代表される選択的反射機能付偏光性フィルム、すなわち所定軸（透過軸）方向の光を選択的に透過させ、それ以外の光を反射する機能を備える偏光性フィルムを用い、この偏光性フィルムをバックライト装置の光出射面に配置したところ、液晶パネルの下側偏光板を透過する光の量が２０％前後も増加することが分かった。
【０００５】
しかしながら、上記偏光性フィルムをバックライト装置の光出射面に配置した場合に、その出射光に色ムラ、ニジムラ、干渉ジマ等が発生し、液晶表示装置の表示に悪影響を与えることが分かった。色ムラ、ニジムラ、干渉ジマ等の発生原因は、偏光性フィルム自体のもつムラの他に、偏光性フィルムとそれを配置する部材との貼り付き等に起因するものと考えられる。そこで、本発明はこのような問題を考慮し、バックライト装置の光の有効利用を図り、しかも出射光に生じる色ムラ、ニジムラ、干渉ジマの低減を図ることを課題の１つとする。そして、このようなバックライト装置を液晶表示装置に組み込むことによって液晶表示装置の高輝度化ないし省電力化、表示品位の改善を図ることを課題の１つとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のバックライト装置は、拡散シートとプリズムシートを配置し面光源を得るバックライト装置において、前記拡散シートと前記プリズムシートより上面において、入射光の一部を所定軸方向の光に揃えて出射し入射光の残りは前記拡散シート及び前記プリズムシート側に反射する選択的反射機能付偏光フィルムを備え、前記偏光フィルムの上に前記拡散シートの拡散機能よりも弱い拡散機能を有する光学シートを配置したことを特徴とする。
【０００７】
本発明の液晶表示装置は、拡散シートとプリズムシートを配置し面光源を得るバックライト装置と、液晶セルを一対の偏光板で狭持した透過型液晶パネルを備えた液晶表示装置において、前記拡散シートと前記プリズムシートより上面において、入射光の一部を所定軸方向の光に揃えて出射し入射光の残りは前記拡散シート及び前記プリズムシート側に反射する選択的反射機能付偏光フィルムを備え、前記偏光フィルムの上に前記拡散シートの拡散機能よりも弱い拡散機能を有する光学シートを配置するとともに、前記液晶パネルの下側の偏光板の偏光軸方向と前記偏光フィルムの前記所定軸方向を一致させたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の液晶表示装置は、前記光学シートは、位相差付きのシートであることを特徴とする。
【０００９】
本発明の液晶表示装置は、前記位相差付きの光学シートの位相差軸方向と、前記偏光フィルムの所定軸方向とが一致していることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。液晶表示装置１は、バックライト装置２の上に透過型液晶パネル３を積層配置して構成している。
【００１１】
バックライト装置２は、冷陰極管等の白色で線状の光源４をアクリル板等の透明な導光板５の側面に配置し、この導光板５の上に、光拡散機能を有する拡散シート６、光を法線方向に集光する機能を有する１〜２枚のプリズムシート７を順次積層配置して白色の面光源が得られるように構成しているが、これに限られるものではなく、白色の面光源が得られるように、前記光源４、導光板５、拡散シート６、プリズムシート７の構成や配置を適宜変更することもできる。導光板５の底面や側面には、必要に応じて光反射処理を施しておくのが好ましい。バックライト装置２の光出射面、この例ではプリズムシート７の上面には、選択的反射機能付偏光性フィルム８、光学シート９を順次積層配置している。選択的反射機能付偏光性フィルム８は、従来の偏光板（透過軸方向の光を透過し、吸収軸方向の光を吸収する）とは機能が相違し、入射光の一部を選択的に所定軸方向の光に揃えて出射し、入射光の残りを選択的に反射する機能を有している。この偏光性フィルム８は、例えば、円偏光を選択的に透過／反射するコレステリック液晶層、透過した円偏光に対して所定軸方向（以下、透過軸方向という）に偏光度の弱い偏光を与える位相差板や偏光板等を適宜組み合わせて構成することができ、例えば、３Ｍ（住友３Ｍ）社製の製品名ＤＢＥＦ、Ｍerck Ｊapan社製の製品名ＴransＭax等を利用することができる。
【００１２】
液晶パネル３は、２枚の基板間に所定角度の捩れ角を有する液晶層を挟持した液晶セル１０を挟み込むように一対の偏光板１１、１２を備えて構成している。液晶セル１０と偏光板１１、１２の間には、必要に応じて着色防止用の位相差板を配置することができる。
【００１３】
そして、バックライト装置２と液晶パネル３は、液晶パネル３の下側に位置する偏光板１２の偏光軸（透過軸）方向に対して、偏光性フィルム８の透過軸方向がほぼ一致するような設定が施され、バックライト装置２の上に液晶パネル３が積層配置される。
【００１４】
上記構成において、白色光源２を点灯させると、導光板５の側面から入射した光源４の光は、導光板５の上面から出射する。その光は、拡散シート６を透過する間に拡散されて輝度の均一化が図られる。拡散シート６によって輝度の均一化が図られた光は、プリズムシート７によって法線方向に向きが揃えられる。
【００１５】
プリズムシート７から出射して偏光性フィルム８に入射した光は、偏光性フィルム８の偏光板的な作用によってその一部が偏光性フィルム８の透過軸方向の光に揃えられて出射し、入射光の残りは偏光性フィルム８の反射板的な作用によって選択的に反射されて導光板５方向に戻される。この反射された光の一部は、プリズムシート７、拡散シート６、導光板５などにおいて反射、屈折等を繰り返すうちに、偏光性フィルム８の透過軸方向から出射するに適した光に変換され、偏光性フィルム８を透過するようになる。よって、偏光性フィルム８の透過軸方向を前記液晶パネル３の偏光板１２の透過軸と同方向に設定することによって、従来は偏光板１１によって吸収されていた光を偏光性フィルム８によって一旦反射してから再利用することができ、光源４の光の利用効率を高めることができる。すなわち、光源４が同一な場合はバックライト装置２による相対的な輝度を上昇させることができ、輝度を同じに保つ場合は、光源４の省電力化を図ることができる。
【００１６】
偏光性フィルム８の上に光学シート９を積層配置しない状態で、偏光性フィルム８から出射される光を目視によって観察したところ、色ムラ、ニジムラ、干渉ジマ等が発生していた。その原因の詳細は不明であるが、偏光性フィルム８自体のムラによるもの、プリズムシート７と偏光性フィルム８の接触面が互いに平滑面（プリズムシート７は、ミクロ的には表面に凸凹があるが、マクロ的には平滑面を成している）であるために、両者の貼付き現象に起因するもの、あるいは、プリズムシート７の表面に形成された微細な凸凹に起因するものと推測される。
【００１７】
この偏光性フィルム８を配置したことに起因する色ムラ、ニジムラ、干渉ジマ等の発生を防ぐ手法について種々検討した結果、光学シート９として光拡散機能を有するものを用い、それを偏光性フィルム８の上面もしくは下面に配置するのが有効であることが分かった。光学シート９として光学的に異方性を有するシートを用い、それを偏光性フィルム８の上面もしくは下面に配置すると、両者の軸方向の成す角度によって偏光板１２の上面における輝度が変化することも分かった。
【００１８】
光学シート９として光学的に等方性の拡散シートを用い、偏光性フィルム８の下面に配置した結果、色ムラは多少改善され、ニジムラ、干渉ジマは大幅に改善されることが目視によって確認できた。しかし、偏光板１２の上面における輝度低下が若干大きいという課題があることが分かった。一方、光学シート９として同じものを用い、偏光性フィルム８の上面に配置した結果、色ムラ、ニジムラ、干渉ジマのいずれも大幅に改善されることが目視によって確認でき、また、偏光板１２の上面における輝度低下も少ないことが分かった。従って、光学シート９として光拡散機能付シートを用い、それを偏光性フィルム８の上に積層配置することが、偏光性フィルム８による色ムラ、ニジムラ、干渉ジマ等の発生を防ぐ上で有効である。光学シート９として用いる拡散シートは、拡散シート６程度の光拡散機能は必要ないので、拡散シート６に比べて光拡散機能が弱く、逆に光透過度が高い構造のものを用いるのが好ましい。また、光学シート９としては、偏光性フィルム８との貼付きを防ぐために、偏光性フィルム８と接触する側の面にも微小な凸凹を有する構造のものを用いるのが好ましい。
【００１９】
偏光性フィルム８の上に光学シート９を配置した場合の偏光板１２の上面における輝度低下を低減する方法について検討した結果、光学シート９として、例えば高分子フィルムを一軸方向に延伸したもののように光学的異方性を有するシートをベースとした位相差付きの拡散シートを用いるのが有効であることが分かった。このような光学的異方性を有する拡散シートを光学シート９として用い、偏光性フィルム８の上に所定の位置関係を持って配置すると、光学的等方性の拡散シートによる場合に比べて輝度を１５％程度向上させ得ることが分かった。
【００２０】
偏光性フィルム８の上に配置した光学シート９に光学的異方性を持たせた場合の配置について検討した結果、偏光性フィルム８の透過軸方向と光学シート９の位相差軸方向の成す角度によって偏光板１２上面の輝度が変化することが分かった。種々検討の結果、図２に示すように両者の軸の成す角度（鋭角）が狭くなるにしたがって偏光板１２の上面における輝度が上昇する。同図に示すように、偏光性フィルム８のみを配置した状態の偏光板１２の上面における輝度を１００とし、偏光板１２の上面における輝度を相対的に求めた結果、偏光性フィルム８の上に位相差のない等方性拡散シートを光学シート９として貼付すると相対輝度が８０程度に低下する。一方、上記のように位相差のある異方性拡散シートを光学シート９として用いて偏光性フィルム８に軸合わせして貼付すると相対輝度が９５程度まで回復する。異方性拡散シートを光学シート９として用いる場合、その位相差軸方向と偏光性フィルム８の透過軸方向の成す角度（鋭角）は、等方性拡散シートを用いた場合の相対輝度を上回る輝度が得られる範囲に設定するのが良く、両者の軸方向が成す角度が±１５度以下が好ましく、より好ましくは±５度以下、さらに好ましくは両者の軸方向を一致させるのが良い。
【００２１】
上記のように、偏光性フィルム８によって一度偏光方向がほぼ同方向に揃えられた光が、光学シート９に入射されるので、光学シート９が弱い拡散機能を持っていても、そこから出射する光は、偏光性フィルム８の透過軸方向と同方向の光が多数を占める。よって、偏光性フィルム８の透過軸方向を液晶パネル３の偏光板１２の偏光軸方向と同方向に配置しておくことにより、偏光板１２を透過する光の量を高め、液晶パネル３の輝度を上昇させることができる。
【００２２】
尚、上記実施例のように、位相差のある異方性拡散シートを光学シート９として用いる場合、液晶パネル３の偏光板１２の透過軸方向に対して、偏光性フィルム８の透過軸方向、光学シート９の位相差軸方向を同方向に配置するのが光のロスを最も少なくできるが、偏光板１２の透過軸方向に対して偏光性フィルム８の透過軸方向を異なる方向に設定する場合は、両者の軸方向の成す角度（鋭角）の中心に光学シート９の位相差軸方向が位置するように光学シート９を配置するのが好ましい。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明のバックライト装置は、入射光の一部を所定軸方向の光に揃えて出射し入射光の残りを反射する選択的反射機能付偏光性フィルムを光出射面に備え、偏光性フィルムの上に拡散機能付きの光学シートを配置したので、偏光性フィルムによって光の偏光方向を揃えることができ、また、その表面における色ムラ、ニジムラ、干渉ジマ等は光学シートによって解消することができる。
【００２４】
よって、このようなバックライト装置と液晶パネルを組み合わせて液晶表示装置を構成することにより、偏光板を透過する光の量を高めて表示面の輝度を高めることができるとともに、色ムラなどの発生も防止することができ、表示品位を良好に保つことができる。
【００２５】
また、上記バックライト装置の光学シートに位相差を持ったものを利用し、その位相差軸方向を偏光性フィルムの所定軸方向と同方向に配置することによって、拡散シートによる光のロスを低減することができる。よって、このようなバックライト装置と液晶パネルを組み合わせて液晶表示装置を構成することにより、偏光板を透過する光の量をより高めて表示面の輝度をより高めることができる。表示輝度を一定に保つ場合は光源による消費電力を低減することができる。また、色ムラの発生も防止することができ、表示品位を良好に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係わる液晶表示装置の要部断面図である。
【図２】同実施例の説明に用いる輝度特性図である。
【符号の説明】
１  液晶表示装置
２  バックライト装置
３  透過型液晶パネル
４  光源
５  導光板
６  拡散シート
７  プリズムシート
８  選択的反射機能付偏光性フィルム
９  光学シート
１０  液晶セル
１１  偏光板
１２  偏光板
【図１】
0004020999.tif 000002
【図２】
0004020999.tif 000003