JP5531393B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

この発明は、表示面に入射する外光を低減させた表示装置に関するものである。

ディスプレイとして自発光型のディスプレイ、あるいはバックライトを光源とする液晶ディスプレイが知られている。このようなディスプレイは、屋外などの外光が強い環境では、ディスプレイ表面での反射光が強く、この反射光が強く観察されるため、表示のコントラストが低下し、表示の視認性が悪い。このため、屋外で使用される液晶ディスプレイの表示面に反射防止層を設け、この反射防止層を偏光板に積層することによって、表示品位の低下を防止している。（特許文献１参照）

特開２００３−０７５６０３

前記反射防止層を備えたディスプレイは、その反射防止層の、反射防止が十分ではなく表示品位の低下を防ぎきれず、視認性が悪い。本発明は、表示装置表面での反射光を低減した表示装置を提供することを目的としたものである。

前記課題を解決するため、本発明の表示装置の一態様は、複数の画素が形成されている表示パネルと、前記表示パネルの表示面の観察側に設けられ、予め定めた高さと幅とを持った格子状の遮光壁を有し、前記表示パネルの当該表示面に対して斜めに入射する外光を遮光する外光遮蔽部材と、を備え、前記外光遮蔽部材は、前記表示パネルの隣接する前記画素の間の領域に対応させて形成され、前記遮光壁は、隣接する前記遮光壁の下端間の間隔の中点と前記遮光壁の上端とを結ぶ線分と、前記表示面と、のなす角度が８２°以上８５°以下となるように形成されている、ことを特徴とする。

本発明の表示装置は、外光の反射散乱光を低減でき、屋外などの強い外光下で優れた視認性を得ることができる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置の外観を示し、図２は図１に示した表示装置の断面図を示している。これらの図１及び図２で示すように、この実施形態の表示装置は、観察側に偏光板を設けた表示パネル１と、この表示装置の観測側の偏光板６の観察側に配置され、予め定めた高さと幅を持った複数の遮光壁が格子状に形成された外光遮蔽部材２と、前記表示パネル１の観察側とは反対側に配置されたバックライト４と、を備えている。

前記表示パネル１は、この実施形態では、例えば液晶表示素子が用いられ、この液晶表示素子は、液晶パネル３と、この液晶パネル３の観察側（以下、前面という）に配置された前面偏光板６と、前記液晶パネル３の前記観察側とは反対側（以下、背面という）に配置された背面側偏光板１０と、を備えている。

前記液晶パネル３は、前面側の上透明基板７と背面側の下透明基板９とを互いに対向させて配置されている。前記上透明基板７の前記下透明基板９と対向する内面には表示領域の全体にわたって形成された一つの対向電極１６が形成されている。前記下透明基板９の前記上透明基板７に対向する面には、前記対向電極１６と対向する複数の画素電極１２が形成されている。前記下透明基板９の画素電極１２と前記上透明基板７の対向電極１６と互いに対向する領域が、それぞれ一つの表示要素である複数の画素１２ａを形成し、これらの複数の画素１２ａは行及び列方向にマトリックス状に配列されている。

前記上透明基板７の内面には、さらに前記下透明基板９に形成された複数の画素電極１２の間に対応する画素間領域に形成され、この画素間領域からの光の透過を遮断するためのブラックマスク１３と、前記各画素１２ａに対応させて形成されたカラーフィルタ１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂと、が設けられている。

また、前記下透明基板９の内面には、マトリックス状に配置された複数の画素電極１２ごとに設けられた複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１１が形成され、このＴＦＴは図示されていないゲートライン配線及びデータライン配線に接続されている。

前記上透明基板７と下透明基板９とは、それぞれの内面に形成された対向電極１６と画素電極１２との上に、図示していない配向膜が形成され、おのおのの配向膜を互いに略直交する方向にラビング処理した後、シール材８を介して貼り合わされ、上透明基板７と下透明基板９及び前記シール材８により囲まれる領域に液晶層１４が封止されている。

このようにして形成された液晶パネル３は、上透明基板７と下透明基板９との間で液晶分子が略９０゜にツイスト配向した液晶層１４を有する透過型ノーマリーホワイト表示のカラー表示ＴＮタイプであって、アクティブマトリック形の液晶表示素子を構成している。

前記バックライト４は、前記液晶パネル３の背面に均一な光を出射する面光源であり、図示してないが、導光板と、その側部または下部に配置したＬＥＤ、冷陰極蛍光ランプ等の光源と、からなっている。

観測側偏光板６の観察側には、表面反射を低減するための多層膜、あるいは表面に微細な凹凸を形成した反射防止層５を表面に形成した透明フィルム２２が設けられ、この透明フィルム２２の上には、外光遮蔽部材２が形成されている。

この外光遮蔽部材２は、前記上透明基板７の基板面の法線方向に予め定めた高さに伸び、前記液晶パネル３の画素間領域に対応する幅を持った遮光壁が、それぞれの画素に対応する領域を取巻くように形成され、これらの遮光壁が前記液晶パネル３の観察面側で格子状に形成されている。図３は、この発明の表示装置の一部を上方から見た拡大平面図であり、図３で示すように、前記外光遮蔽部材２は、隣接する画素電極１２の間の画素間領域２１であって、透過光１９の通過を妨げない位置に配置されている。すなわち、前記外光遮蔽部材２は、所謂ルーバーを前記液晶パネル３のブラックマスク１３に対応させて、行及び列方向に交差させて格子状に形成したものである。格子状の外光遮蔽部材２は、光硬化性樹脂、熱硬化性インク、常温硬化インク等を材料とし、フォトリソグラフィー方式、インクジェット印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷等により形成される。

尚、この実施形態では、前記外光遮蔽部材２を透明フィルム２２の観察側に形成された反射防止層５の上に形成した例を示したが、本発明は、これに限定されず、前記透明フィルム２２とは別体に形成してもよく、また透明フィルム２２を設けなくても良い。すなわち、前記外光遮蔽部材２を前記観察側偏光板６の上に形成するようにしても良い。この場合、前記外光遮蔽部材２は、観察側偏光板６を上透明基板７に貼り付ける前に、偏光板６上に形成してもよいし、あるいは観察側偏光板６を上透明基板７に貼り付けた後に形成してもよい。さらに、図示しないが、液晶パネル３の観測側偏光板６と液晶パネルとの間に配置してもよい。

この表示装置は、前記バックライト４からの光を前記液晶パネル３に入射させ、液晶層の液晶分子の配列を電界で制御することにより、液晶パネル３に入射した透過光１９の強度を変化させ、画像あるいは文字情報を表示する。前記外光遮蔽部材２は、前記観測側偏光板６に全周囲方向の斜めから入射してくる外光を遮蔽することにより、観察側偏光板６の表面での反射光を低減させる。よって、コントラストが高い、視認性に優れた表示が得られる。

図４および図５に、この実施形態に用いる外光遮蔽部材２を拡大して示した。図４は格子状の外光遮蔽部材２の遮光壁で囲まれた格子の１つを液晶パネルの法線の方向から見た平面図であり、図５はその断面図である。

外光遮蔽の効率は、透明フィルム２２の反射防止層の表面からほぼ垂直方向に伸びた遮光壁の高さと間隔とにより決定される。そこで、図４および図５に示すように、隣接する遮光壁２ａ，２ａの間隔をＷ、その高さをＨとし、前記遮光壁により遮光する外光の入射角である遮光角をθとする。この遮光角θを、遮光壁２ａの観測側上端の頂点Ｐと隣接する遮光壁２ａ，２ａ間の下端の中点Ｃとを結ぶ線分と、底面と、がなす角度とすると、外光遮蔽部材２ａの高さＨと間隔Ｗとから次式によりθが求められる。
θ ＝ ａｒｃｔａｎ（Ｈ/（Ｗ/２））
外光を遮蔽する効果を評価するために外光照度率を
外光照度率（％）＝（外光遮蔽した照度）／（外光遮蔽しない照度） × １００
と定義すると、遮光角θと外光照度率とは図６に示すようになる。

図６に示すように遮光壁２ａ、２ａの遮光角θが８２度〜８５度において外光照度率は約２％である。そこで、この実施形態では、外光照度率略２％が得られる遮光角θを８２度〜８５度となるように、外光遮蔽部材２ａの高さＨと間隔Ｗとを設定した。
すなわち、この実施形態の表示装置は、例えば２．６インチワイドＱＶＧＡ液晶パネル３が用いられている。この場合、画素ピッチは４７ミクロンである。外光遮蔽部材２は、前記画素ピッチ毎に形成されているので、遮光角θを８５度にするために、前記遮光壁の高さＨは２７０ミクロンに設定した。

この実施形態の表示装置によれば、晴天時日中の屋外照度である１０万ルクスの外光下でも、遮光角θを８２度〜８５度にすることで、パネル表面の外光による照度は２０００ルクスまで減少し、コントラストが１００となる。

比較例として、外光遮蔽部材２を配置していない表示装置について、外光照度とコントラストとの関係を図７に示した。このように外光遮蔽部材２がない表示装置は、外光が入射しない環境下でコントラストは６００を示すが、外光の照度が高くなると、偏光板表面での反射散乱光によりコントラストが低下し、外光が１０万ルクスのときコントラストはおよそ６に低下する。これに比べて、この実施形態の表示装置は、１０万ルクスの外光下でもコントラスト１００が得られ、外光によるコントラストの低下が大幅に改善されている。

このように、格子状の遮光壁２ａからなる外光遮蔽部材２を液晶パネル３の観察側に配置したので、屋外の強い外光下でもコントラストの低下を防ぐことができ、視認性の高い液晶表示装置を提供できる。

図８に第１の実施形態の第１の変形例を示す。この変形例の表示装置は、外光遮蔽部材２にブラックマスクの機能を持たせることにより、ブラックマスクを無くしたものである。

第１の変形例は、画素電極１２間の画素間領域２１にブラックマスクが形成されていない点のみで第１の実施形態と異なり、その他の構造は第１の実施形態と同じであるので、同一の部材には、同一の符号を付し、説明は省略する。

この第１の変形例によれば、ブラックマスクを形成しないので、製造工程数を低減することができる。

さらに、図９に第１の実施形態における第２変形例を示す。この第２変形例では、外光遮蔽部材２が、４画素電極をひとつの単位として格子状の遮光壁２ａで取り囲む構造をなしている。この第２の変形例は、外光遮蔽部材２が、４画素電極をひとつの単位として取り囲む遮光壁を備える点のみで第１の実施形態と異なり、その他の構造は第１の実施形態と同じであるので、同一の部材には、同一の符号を付し、説明は省略する。

この第２変形例によれば、格子状遮光壁２ａが複数の画素を囲んで、画素電極１２の間の画素電極間部に対応するように形成されているので、格子状の遮光壁２ａの間隔が広くなり、偏光板の上に設けられた反射防止層上への格子状ルーバーの製造を容易なものとしている。

また、第１の実施形態では、液晶表示装置を透過型ノーマリーホワイト表示のカラー表示ＴＮタイプとしたが、これに限定されることなくあらゆる方式の液晶表示装置に応用できる。

さらに、偏光板６の上に配置された透明フィルム２２の反射防止層５を設けなくとも外光遮蔽部材２の外光遮蔽効果により実用上十分な表示品位が得られる。

（第２の実施形態）
図１０は、第２の実施形態を示している。この第２の実施形態は、液晶パネルに代えてカラー有機ＥＬパネルを用いている点のみで第１の実施形態と異なり、その他の構造は第１の実施形態と同じであるので、同一の部材には、同一の符号を付し、説明は省略する。

第２の実施形態における表示装置はカラー有機ＥＬ表示パネル２４の観察側に外光遮蔽部材２が配置されている

有機ＥＬパネル２４は、有機ＥＬ基板２５上に、ＴＦＴ１１と画素電極１２とがマトリックス状に配置され、その上に発光材料である各色の有機ＥＬ層２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂ、一枚の膜状の透明な対向電極１６、が順次積層されている。前記有機ＥＬ基板２５と対向する透明保護基板２６は、基板外周部を囲むシール３１により貼り合わされている。前記画素電極１２と対向電極１６とが対向する領域に複数の画素領域を形成し、前記画素領域部ごとに有機ＥＬ層である２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂがそれぞれ充填されている。
この有機ＥＬパネル２４は、ＴＦＴ１１を備えたアクティブマトリックス方式であり、各々の前記画素電極１２に設けられたＴＦＴ１１は図示されていないゲートライン配線及びデータライン配線に接続されている。そして、前記透明保護基板２６の観測側の面には４分の１波長位相差板２７、観測側偏光板６、反射防止層５を形成した透明フィルム２２が順次貼り合わされている。

さらに透明フィルム２２の反射防止層５の表面には、隣接する画素電極１２の間の画素間領域に対応させて外光遮蔽部材２が形成されている。

有機ＥＬパネル２４は、ＴＦＴ１１より電流が画素電極１２に加えられると有機ＥＬ層が自ら発光し、有機ＥＬパネル２４の観測側の面からの出射光１９により表示が行なわれる。

外光遮蔽部材２は、第１の実施形態と同様に最適な外光遮蔽効果が得られるように、遮
光角θが８２度〜８５度となる遮光壁の間隔と高さとに設定されている。

有機ＥＬパネル２４のような自発光装置においても、観測側の偏光板上に格子状の外光遮蔽部材２を設けることにより、第１の実施形態に示した表示装置と同様に、外光による観測側偏光板６の表面での反射光１８の影響を低減してコントラストの低下を防ぐことができ、すぐれた視認性が得られる。

この第２の実施形態では、観測側偏光板６の観察側に、反射防止層５を形成した透明フィルム２２を設けているが、これに限ることなく、反射防止層５を形成した透明フィルム２２を設けることなく、観測側偏光板６に外光遮蔽部材２を設けてもよく、この場合も、実用上十分な表示品位が得られる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態に係る表示装置の断面を図１１に示す。この実施形態の表示装置は、液晶パネル３の観察側にシート化された外光遮蔽部材２を配置したものであり、このシート化された外光遮蔽部材シート２９を配置した点のみで第１の実施形態と異なり、その他の構造は第１の実施形態と同じであるので、同一の部材には、同一の符号を付し、説明は省略する。

この実施形態の外光遮蔽部材３４は、１対の透明フィルム３０、３１の間に格子状の遮光壁を形成し、前記遮光壁と前記透明フィルム３０、３１とにより囲まれる領域に透明樹脂３２を充填し、前記１対の透明フィルム３０、３１が貼り合わされ、１枚のシート状に形成されている。

そして、このシート化された外光遮蔽部材シート２９の一方の透明フィルム３０の観察面側に反射防止層５を形成した透明フィルム２２が積層形成されている。

第３の実施形態の表示装置によれば、外光遮蔽部材２をシート化し、外光遮光部材シート２９としたので、扱いが容易になり、生産性を向上させることができる。

この第３の実施形態の表示装置において、反射防止層５を形成した透明フィルム２２は、外光遮蔽部材シート２９の観察側の面と、その反対側の面と、のうちの少なくとも一方の面に設けることにより外光による視認性の低下をより改善できる。

また、反射防止層５を形成した透明フィルム２２を設けなくとも外光遮蔽部材シート２９の外光遮蔽効果により実用上十分な表示品位が得られる。

上述した第１、第２の実施形態における外光遮蔽部材として、それぞれ遮光壁を行及び列方向に直線的に伸びる格子状に形成した例を示したが、前記外光遮蔽部材は、これに限ることなく、図１２に示すような、ハニカム形状の遮光壁３３を持った外光遮蔽部材、あるいは図１３に示す、奇数行と偶数行とでたがいに半格子ずらした格子状の遮光壁３４を持った外光遮蔽部材を用いてもよい。

第１の実施形態の外光遮蔽部材を設けた表示装置を示す外観図。 第１の実施形態に係る表示装置の断面図。 第１の実施形態に係る表示装置の一部を拡大して示す平面図。 外光遮蔽部材の一部を拡大して示す平面図。 外光遮蔽部材の一部を拡大して示す断面図。 遮光角に対する外光照度率の変化を示す図。 外光遮蔽部材を配置しない比較例における外光照度とコントラストとの関係を示す図。 第１の実施形態における第１の変形例を示す断面図。 第１の実施形態における第２の変形例を示す部分平面図。 第２の実施形態に係る表示装置を示す断面図。 第３の実施形態に係る表示装置を示す断面図。 ハニカム形状の遮光壁を有する外光遮蔽部材を示す平面図。 半格子ずらした格子状の遮光壁を有する外光遮蔽部材を示す平面図。

符号の説明

１ 表示パネル
２ 外光遮蔽部材
３ 液晶パネル
４ バックライト
５ 反射防止層
６ 観測側偏光板
７ 上透明基板
８ シール材
９ 下透明基板
１０ 偏光板
１１ ＴＦＴ
１２ 画素電極
１３ ブラックマスク
１４ 液晶層
１５Ｒ カラーフィルタ赤
１５Ｇ カラーフィルタ緑
１５Ｂ カラーフィルタ青
１６ 対向電極
１７ 外光
１８ 反射散乱光
１９ 透過光
２１ 画素間領域
２２ 透明フィルム
２４ 有機ＥＬパネル
２５ 有機EL基板
２６ 透明保護基板
２７ 位相差板
２８Ｒ 赤色ＥＬ層
２８Ｇ 緑色ＥＬ層
２８Ｂ 青色ＥＬ層、
２９ 外光遮蔽部材シート
３０、３１ 透明フィルム基板
３２ 透明樹脂
３３ ハニカム形状外光遮蔽部材
３４ 半格子ずらし外光遮蔽部材
Ｃ 隣接するルーバー間の下端の中点
Ｈ 外光遮蔽部材の高さ
Ｐ 観測者側のルーバー上端の頂点
Ｗ 外光遮蔽部材の間隔
θ 遮光角

Claims (13)

1. 複数の画素が形成されている表示パネルと、
   前記表示パネルの表示面の観察側に設けられ、予め定めた高さと幅とを持った格子状の遮光壁を有し、前記表示パネルの当該表示面に対して斜めに入射する外光を遮光する外光遮蔽部材と、
   を備え、
   前記外光遮蔽部材は、前記表示パネルの隣接する前記画素の間の領域に対応させて形成され、
   前記遮光壁は、隣接する前記遮光壁の下端間の間隔の中点と前記遮光壁の上端とを結ぶ線分と、前記表示面と、のなす角度が８２°以上８５°以下となるように形成されている、
   ことを特徴とする表示装置。
2. 前記表示パネルは、少なくとも一つの電極が形成された一方の基板と、当該一方の基板に対向配置され、複数の電極が形成された他方の基板と、当該一方の基板と当該他方の基板との間に配置された液晶層とを有し、当該一方の基板と当該他方の基板とに形成されたそれぞれの電極が互いに対向する領域によって前記複数の画素が形成される液晶パネルからなることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記外光遮蔽部材の前記遮光壁は、前記複数の画素をそれぞれ取り囲んで形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
4. 前記外光遮蔽部材は、前記表示パネルの前記表示面の法線方向に予め定めた高さに伸び、前記表示パネルの画素間領域に対応する幅を持った前記遮光壁が格子状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の表示装置。
5. 前記表示パネルの前記表示面の前記観察側に配置された偏光板をさらに備え、
   前記外光遮蔽部材は、前記偏光板の前記観察側に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の表示装置。
6. 前記偏光板の前記観察側に配置され、前記観察側に反射防止層が形成された透明フィルムをさらに備え、
   前記外光遮蔽部材は、前記透明フィルムの前記反射防止層上に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
7. 前記表示パネルの前記表示面の前記観察側とは反対側にバックライトを備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の表示装置。
8. 前記表示パネルは、複数の電極が形成された基板と、発光材料からなる有機ＥＬ層と、透明な対向電極と、が順次積層され、それぞれの電極に対向する領域によって前記複数の画素を形成する有機ＥＬパネルからなることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
9. 前記有機ＥＬパネルの前記対向電極の前記観察側に配置された４分の１波長位相差板と、
   前記４分の１波長位相差板の前記観察側に配置された偏光板と、
   前記偏光板の前記観察側に配置され、前記観察側に反射防止層が形成された透明フィルムと、
   をさらに備え、
   前記外光遮蔽部材は、前記透明フィルムの前記反射防止層上に形成されていることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
10. 前記外光遮蔽部材は、対向配置された第１の透明フィルムと第２の透明フィルムとの間に格子状に形成された前記遮光壁と、前記格子状の前記遮光壁と前記第１の透明フィルムと前記第２の透明フィルムとにより囲まれる領域に充填された透明な樹脂と、により形成された外光遮蔽シートからなることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の表示装置。
11. 前記外光遮蔽シートは、前記観察側と前記観察側とは反対側との少なくとも一方の面に反射防止層が形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
12. 前記外光遮蔽部材は、ハニカム形状の前記遮光壁を有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の表示装置。
13. 前記外光遮蔽部材は、奇数行と偶数行とで互いに半格子分ずらした格子状の前記遮光壁を有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の表示装置。

Images