JP2017116683A

JP2017116683A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2017116683A
Application number: JP2015250871A
Authority: JP
Inventors: 揮得李; Hwi Deuk Lee; 東勳車; Dong Hoon Cha; 小松　博志; Hiroshi Komatsu; 博志小松; 平木　克良; Katsuyoshi Hiraki; 克良平木
Original assignee: LG Display Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2015-12-24
Filing date: 2015-12-24
Publication date: 2017-06-29
Also published as: KR20170076551A

Abstract

【課題】ＴＮモードの液晶パネルを用いて高い透過率を確保しつつ、広視野角特性を実現するとともに、モアレを低減することができる液晶表示装置を提供する。【解決手段】複数枚の液晶パネルを重ね合わせて構成される液晶表示装置１００であって、液晶パネルと液晶パネルとの間に設けられ、入射された光を拡散して出射する光拡散層４０を備え、光拡散層４０のバックライト１０側の液晶パネルは、ＴＮモードの液晶パネルである。【選択図】図１

Description

この発明は、複数枚の液晶パネルを重ね合わせて構成される液晶表示装置に関する。

従来から、表示面側のＲＧＢ（Ｒｅｄ−Ｇｒｅｅｎ−Ｂｌｕｅ）パネルおよびバックライト側のＬＶ（ＬｉｇｈｔＶａｌｖｅ）パネルの２枚の液晶パネルを重ね合わせるとともに、それぞれの液晶パネルを挟む偏光板を互いにクロスニコルになるように配置することにより、液晶表示装置全体のコントラストを各液晶パネルのコントラストの積として、高いコントラストを実現した液晶表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、このような液晶表示装置では、ＬＶパネルを透過した光が再びＲＧＢパネルを透過することから、広視野角特性を確保するために、ＬＶパネルおよびＲＧＢパネルとして、ともに広視野角の液晶パネルが用いられている。なお、広視野角の液晶パネルとしては、例えばＩＰＳ（ＩｎＰｌａｎｅＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードやＶＡ（ＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードの液晶パネル、その他複屈折モードの液晶パネルが挙げられる。

しかしながら、２枚の液晶パネルを重ね合わせた液晶表示装置では、コントラストは向上するものの、透過率は１枚の液晶パネルのものよりも低下する。さらに、ＩＰＳモードやＶＡモード等の液晶パネルは、ノーマリーブラックの液晶パネルであることから、透過率を１００％生かすことができない。

すなわち、ノーマリーブラックの液晶パネルでは、個々の液晶パネルによって透過率にばらつきがあるので、設計上透過率が最大となるピーク電圧を、液晶パネルの最大印加電圧とすることができない。そのため、図１１に示されるように、例えばＩＰＳモードの液晶パネルでは、透過率Ｔが設計上最大となるピーク電圧の９０％程度が、印加電圧Ｖの最大値Ｖｗｈｉｔｅとして設定される。

そこで、透過率を向上させるために、ＬＶパネルとして、ノーマリーホワイトであるＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）モードの液晶パネルを用いることが考えられる。ここで、ノーマリーホワイトの液晶パネルでは、図１２に示されるように、電圧Ｖを印加していない状態で透過率Ｔが１００％であることから、液晶表示装置の透過率を最大化することができる。

また、ＩＰＳモードやＶＡモード等の液晶パネルは、電極パターンが複雑であり、透過率がさらに低下するとともに、製造コストが上昇し、不良率も上昇する。これに対して、ＴＮモードの液晶パネルは、電極パターンが単純であることから、透過率を低下させることなく、製造コストを低減するとともに、不良率も低減することができる。

特開平５−８８１９７号公報

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
すなわち、ＬＶパネルとしてＴＮモードの液晶パネルを用いた液晶表示装置では、透過率を最大化することはできるものの、視野角が狭くなるとともに、視野角が非対称になることによって、表示品質が低下するという問題がある。

また、２枚の液晶パネルを重ね合わせた液晶表示装置における一般的な問題として、隣接する液晶パネルの同等な周期を持つ微細構造物同士（例えば、ゲートライン、データライン、ブラックマトリクス等）の構造干渉に起因するモアレにより、表示品質が低下するという問題もある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ＴＮモードの液晶パネルを用いて高い透過率を確保しつつ、広視野角特性を実現するとともに、モアレを低減することができる液晶表示装置を得ることを目的とする。

この発明に係る液晶表示装置は、複数枚の液晶パネルを重ね合わせて構成される液晶表示装置であって、液晶パネルと液晶パネルとの間に設けられ、入射された光を拡散して出射する光拡散層を備え、光拡散層のバックライト側の液晶パネルは、ＴＮモードの液晶パネルであるものである。

この発明に係る液晶表示装置によれば、複数枚の液晶パネルを重ね合わせて構成される液晶表示装置において、液晶パネルと液晶パネルとの間には、入射された光を拡散して出射する光拡散層が設けられ、光拡散層のバックライト側の液晶パネルは、ＴＮモードの液晶パネルである。
そのため、ＴＮモードの液晶パネルを用いて高い透過率を確保しつつ、広視野角特性を実現するとともに、モアレを低減することができる。

この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置を示す断面図である。この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置におけるＲＧＢパネルの偏光板とＬＶパネルの偏光板との透過軸方向を示す説明図である。この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置におけるＲＧＢパネルとＬＶパネルとの視野角を示す説明図である。この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置におけるＲＧＢパネルの偏光板とＬＶパネルの偏光板との透過軸方向を示す別の説明図である。この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置におけるＲＧＢパネルとＬＶパネルとの視野角を示す別の説明図である。この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置において、コントラストについての視野角特性を示す説明図である。この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置において、白色についての視野角特性を示す説明図である。この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置において、赤色についての視野角特性を示す説明図である。この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置において、モアレを評価するための構成を示す説明図である。この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置において、評価したモアレを示す説明図である。ＩＰＳモードの液晶パネルにおける印加電圧と透過率との関係を示す説明図である。ＴＮモードの液晶パネルにおける印加電圧と透過率との関係を示す説明図である。

以下、この発明に係る液晶表示装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。

なお、下記の実施の形態では、２枚の液晶パネルを重ね合わせた液晶表示装置を例に挙げて説明するが、これに限定されず、３枚以上の液晶パネルを重ね合わせた液晶表示装置についても同様の説明が当てはまる。また、下記の実施の形態では、ＲＧＢパネルとしてＩＰＳモードの液晶パネルを用いた場合について説明するが、広視野角特性を有する他の液晶パネルであってもよい。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置を示す断面図である。図１において、液晶表示装置１００は、バックライト１０、表示面側のＲＧＢパネル２０、バックライト側のＬＶパネル３０および光拡散層４０から構成されている。なお、ＲＧＢパネル２０は、広視野角特性を有するＩＰＳモードの液晶パネルであり、ＬＶパネル３０は、ＴＮモードの液晶パネルである。

バックライト１０は、例えばプラスチック等の遮光性を有する筐体（図示せず）の底部に取り付けられ、ＬＶパネル３０に向けて光を照射する。なお、バックライト１０は、ＬＥＤ（発光ダイオード：ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）や導光板、光学シート等で構成されるが、図示を省略している。

ＲＧＢパネル２０は、表示面側の上部ガラス基板２１、バックライト側の下部ガラス基板２２、上部ガラス基板２１と下部ガラス基板２２との間に液晶が封入された液晶層（図示せず）、上部ガラス基板２１の表示面側に貼り合わせられた第１偏光板２３、および下部ガラス基板２２のバックライト側に貼り合わせられた第２偏光板２４とから構成されている。

ここで、第１偏光板２３および第２偏光板２４は、それぞれ特定の振動方向の光のみを透過させるものであり、第１偏光板２３と第２偏光板２４とは、偏光方向同士が直交するクロスニコルに配置されている。なお、上部ガラス基板２１と下部ガラス基板２２との間には、液晶駆動用の共通電極や通過する光にＲＧＢ（赤、緑、青）の色を付加するカラーフィルタ、配向膜が設けられているが図示を省略している。

ＬＶパネル３０は、表示面側の上部ガラス基板３１、バックライト側の下部ガラス基板３２、上部ガラス基板３１と下部ガラス基板３２との間に液晶が封入された液晶層（図示せず）、上部ガラス基板３１の表示面側に貼り合わせられた第１偏光板３３、および下部ガラス基板３２のバックライト側に貼り合わせられた第２偏光板３４とから構成されている。

ここで、第１偏光板３３および第２偏光板３４は、それぞれ特定の振動方向の光のみを透過させるものであり、第１偏光板３３と第２偏光板３４とは、偏光方向同士が直交するクロスニコルに配置されている。なお、上部ガラス基板３１と下部ガラス基板３２との間には、液晶駆動用の共通電極や配向膜が設けられているが図示を省略している。また、ＬＶパネル３０は、通過する光の量を制御するだけなので、カラーフィルタは不要である。

なお、図１に示した液晶表示装置１００では、ＬＶパネル３０の第１偏光板３３における透過軸方向が、ＲＧＢパネル２０の第２偏光板２４における透過軸方向と一致するように、ＬＶパネル３０の第１偏光板３３および第２偏光板３４が、ＲＧＢパネル２０の第１偏光板２３および第２偏光板２４に対して、４５度回転された状態で配置されている。

以下、図２〜５を参照しながら、ＬＶパネル３０の第１偏光板３３および第２偏光板３４が、ＲＧＢパネル２０の第１偏光板２３および第２偏光板２４に対して、回転されていない状態における輝度特性および視野角特性と、回転された状態における輝度特性および視野角特性とを比較して説明する。

図２は、この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置におけるＲＧＢパネルの偏光板とＬＶパネルの偏光板との透過軸方向を示す説明図である。また、図３は、この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置におけるＲＧＢパネルとＬＶパネルとの視野角を示す説明図である。なお、図２、３では、ＬＶパネル３０の第１偏光板３３および第２偏光板３４が、ＲＧＢパネル２０の第１偏光板２３および第２偏光板２４に対して回転されていない状態を示している。

図４は、この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置におけるＲＧＢパネルの偏光板とＬＶパネルの偏光板との透過軸方向を示す別の説明図である。また、図５は、この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置におけるＲＧＢパネルとＬＶパネルとの視野角を示す別の説明図である。なお、図４、５では、ＬＶパネル３０の第１偏光板３３および第２偏光板３４が、ＲＧＢパネル２０の第１偏光板２３および第２偏光板２４に対して回転された状態を示している。

図２に示されるように、回転されていない状態では、ＬＶパネル３０の第１偏光板３３における透過軸方向が、ＲＧＢパネル２０の第２偏光板２４における透過軸方向と一致していない。そのため、ＬＶパネル３０を通過した光、すなわち第１偏光板３３を通過した光の大部分が、ＲＧＢパネル２０の第２偏光板２４で吸収されて輝度が低下する。

また、図３に示されるように、ＲＧＢパネル２０は、上下左右方向に広がる視野角特性を有し、ＬＶパネル３０は、対角方向に広がる視野角特性を有している。そのため、回転されていない状態でＲＧＢパネル２０とＬＶパネル３０とを重ね合わせると、それぞれの視野角特性の重なり部分のみが視野角となるので、視野角特性が悪化する。

これに対して、図４に示されるように、回転された状態では、ＬＶパネル３０の第１偏光板３３における透過軸方向が、ＲＧＢパネル２０の第２偏光板２４における透過軸方向と一致している。そのため、第１偏光板３３を通過した光が、そのままＲＧＢパネル２０の第２偏光板２４を通過するので、損失が発生せず輝度が低下しない。なお、回転された状態では、第１偏光板３３の透過軸方向と第２偏光板２４の透過軸方向とが一致していることから、第１偏光板３３と第２偏光板２４とは、１枚の偏光板としてもよい。

また、図５に示されるように、ＬＶパネル３０の第１偏光板３３および第２偏光板３４を、ＲＧＢパネル２０の第１偏光板２３および第２偏光板２４に対して４５度回転させることにより、ＬＶパネル３０の視野角特性の広がる方向を、上下左右方向にすることができる。そのため、ＲＧＢパネル２０とＬＶパネル３０とを重ね合わせた場合であっても、広視野角特性を維持することができる。

図１に戻って、光拡散層４０は、入射された光を拡散して出射する。ここで、光拡散層４０は、入射された光を拡散して出射するものであれば、シート状であってもよいし、接着剤や樹脂であってもよい。この発明の実施の形態１では、光拡散層４０として、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース：Ｔｒｉａｃｅｔｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）の拡散シートを用いる。

また、光拡散層４０は、１層だけでなく、複数の層で構成されてもよい。すなわち、拡散シートを複数枚重ねてもよいし、接着剤や樹脂を複数の層に分けて塗布してもよいし、拡散シートと接着剤や樹脂とを組み合わせて複数の層を構成してもよい。また、光を拡散する方法としては、拡散シートの表面や内部を処理したり、接着剤や樹脂に粒子を分散させたりするものがある。

続いて、図６〜８を参照しながら、ＴＮモードの液晶パネルであるＬＶパネル３０と、光拡散層４０とを組み合わせた場合において、光拡散層４０の条件を様々に変更した場合における視野角特性の評価について説明する。

図６は、この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置において、コントラストについての視野角特性を示す説明図である。図７は、この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置において、白色についての視野角特性を示す説明図である。また、図８は、この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置において、赤色についての視野角特性を示す説明図である。

なお、図６〜８では、光拡散層４０を設けなかったもの、すなわち拡散シートがない場合、拡散シートを１枚用いた場合、拡散シートを２枚重ねて用いた場合、および拡散シートを３枚重ねて用いた場合について、視野角特性を評価した結果を示している。なお、拡散シートについて、全透過光に対する拡散光の割合を示すヘイズ値は、８０％のものを用いている。

また、図７、８において、（ａ）は水平方向の視野角特性を示し、（ｂ）は垂直方向の視野角特性を示し、（ｃ）は対角方向の視野角特性を示している。また、横軸は視野角を示し、縦軸は基準となる色からの色差Δｕ’ｖ’を示している。また、図７、８では、拡散シートがないものを０、拡散シートを１〜３枚のものをそれぞれ１、２、３として示している。

図６に示されるように、拡散シートがない場合には、ＴＮモードの液晶パネルであるＬＶパネル３０は、対角方向に広がる視野角特性を有しているが、視野角が狭く、かつ視野角が非対称である。これに対して、拡散シートを１枚用いた場合は、視野角が広くなるとともに、視野角が対称に近づいていることが分かる。

また、拡散シートを２枚重ねて用いた場合、拡散シートを３枚重ねて用いた場合と、拡散シートの枚数が増えていくにつれて、さらに視野角が広がるとともに、さらに視野角が対称に近づいていることが分かる。すなわち、拡散シートを用いることにより、コントラストについて、視野角特性を改善し、広視野角特性を実現することができる。

また、図７、８に示されるように、拡散シートがない場合には、視野角が大きくなるにつれて色差が拡大しているが、拡散シートの枚数が増えていくにつれて、各方向について色差が小さくなっていることが分かる。すなわち、拡散シートを用いることにより、色についても、視野角特性を改善し、広視野角特性を実現することができる。

次に、図９〜１０を参照しながら、上記構成の液晶表示装置１００において、光拡散層４０の条件を様々に変更した場合におけるモアレの評価について説明する。図９は、この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置において、モアレを評価するための構成を示す説明図である。図１０は、この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置において、評価したモアレを示す説明図である。

図９に示されるように、モアレを評価するために、それぞれ偏光板を貼り付けていない２枚のＬＶパネルを重ね合わせ、ＬＶパネル間の左半分にのみ１枚の拡散シートを設けた測定試料を用いる。続いて、この測定試料について、拡散シートの種類を変更しながら、モアレを評価した。

図１０において、（ａ）〜（ｃ）は、あるメーカーのそれぞれヘイズ値が７０％、９０％、８５％である拡散シートを用いた場合のモアレを示し、（ｄ）は、別のメーカーのヘイズ値が９０％である拡散シートを用いた場合のモアレを示し、（ｅ）は、さらに別のメーカーのヘイズ値が５０％である拡散シートを用いた場合のモアレを示している。

図１０に示されるように、ヘイズ値が高くなるほど、ＬＶパネルによるモアレが低減されることが分かる。ここで、液晶パネルの設計条件、例えば電極パターンの構造や、角度、ＲＧＢパネルとＬＶパネルとの距離に応じて違いはあるものの、ヘイズ値が５０％以上であれば、モアレの低減効果を確認することができ、ヘイズ値が７０％である場合に、顕著なモアレの低減効果を確認することができる。

以上のように、実施の形態１によれば、複数枚の液晶パネルを重ね合わせて構成される液晶表示装置において、液晶パネルと液晶パネルとの間には、入射された光を拡散して出射する光拡散層が設けられ、光拡散層のバックライト側の液晶パネルは、ＴＮモードの液晶パネルである。
そのため、ＴＮモードの液晶パネルを用いて高い透過率を確保しつつ、広視野角特性を実現するとともに、モアレを低減することができる。
また、ＴＮモードの液晶パネルを用いることにより、電極パターンを単純化して、透過率を低下させることなく、製造コストを低減するとともに、不良率も低減することができる。

１０バックライト、２０ＲＧＢパネル、２１上部ガラス基板、２２下部ガラス基板、２３第１偏光板、２４第２偏光板、３０ＬＶパネル、３１上部ガラス基板、３２下部ガラス基板、３３第１偏光板、３４第２偏光板、４０光拡散層、１００液晶表示装置。

Claims

複数枚の液晶パネルを重ね合わせて構成される液晶表示装置であって、
液晶パネルと液晶パネルとの間に設けられ、入射された光を拡散して出射する光拡散層を備え、
前記光拡散層のバックライト側の液晶パネルは、ＴＮモードの液晶パネルである
液晶表示装置。
前記光拡散層は、シート、接着剤および樹脂の少なくとも１つにより構成されている
請求項１に記載の液晶表示装置。
前記光拡散層は、５０％以上のヘイズ値を有する
請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
前記光拡散層は、複数の層で構成されている
請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の液晶表示装置。
前記複数枚の液晶パネルのそれぞれの両面に設けられた偏光板をさらに備え、
液晶パネル同士の重ね合わせ面で対向する偏光板同士は、透過軸方向が互いに一致している
請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の液晶表示装置。
前記液晶表示装置の表示面側の液晶パネルは、広視野角特性を有する
請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の液晶表示装置。