JP2006267547A - 液晶表示装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】画素間の境界が目立ちにくく、光学シートの配列ピッチを画素ピッチが変わる度に調整する必要がなく、様々な画素ピッチの液晶パネルに対応可能であり、画素ピッチと光学シートのプリズム配列ピッチとのピッチ間の干渉によるモアレ縞の発生を抑制することができる液晶表示装置及び電子機器を提供すること。
【解決手段】複数の液晶画素がマトリクス状に配列された液晶パネルと、該液晶パネルの背面に隣接して配設されたプリズムシート２６と導光板２２とその端部に配設された光源２１とを少なくとも備えたバックライトユニット２０と、を具備した液晶表示装置において、液晶パネルを構成する１画素の長手方向に対して、プリズムシート２６の稜線が略直交するようにプリズムシート２６を配置する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶の画素配列とバックライトユニットのプリズムシートの稜線の周期パターンに起因するモアレ縞の発生を抑制する液晶表示装置及びこれを用いた電子機器に関する。

従来の液晶表示装置においては、バックライトを使用して、液晶パネルに光を照射している。この液晶表示装置のバックライトは、光源と、この光源に対向する端面から光を内部に導入して拡散し、反射面で光を反射して反射光を外部に照射する導光板と、この反射光を透過して法線方向の照射光として照射して被照明体である液晶パネルを照射するプリズムシートとを有する。プリズムシートには、通常、断面形状が三角形状の凹凸が形成されている。三角形状の凹部分は直線状に溝が形成され、凸部分も直線状に形成されプリズムシートの稜線と呼ばれている。

従来、バックライトを備えたカラー液晶表示装置では、液晶の１画素（ピクセル）をＲ，Ｇ，Ｂのサブ画素でストライプ状に構成し、このＲ，Ｇ，Ｂのサブ画素に対応してカラーフィルタを構成するＲ，Ｇ，Ｂの各色フィルタを配置した場合に、各色フィルタの境界にストライプ状にブラックストライプと呼ばれる遮光膜を配設する。これによって、各色間の混色を防止し、かつカラーフィルタのＲ，Ｇ，Ｂストライプ状に延在する方向（縦方向或いはストライプ方向という）に対して直交する方向（横方向）にも１画素分ごとに遮光膜を配設することによって画素間のコントラスト低下を防止するようにしている。

従来技術における液晶表示装置は、プリズムシートの稜線の方向を液晶パネルの画素の繰り返し方向とほぼ平行に配置しているが、両者のピッチが数画素単位で一致することによりモアレ縞として認識されてしまう。また、プリズムシートの稜線と、液晶パネルの画素の繰り返し方向は、プリズムシートの変形や位置ずれ等によって微小な角度のずれが存在し、実際には両者のピッチは完全に一致せずずれが生じる。

従って、前記プリズムシートの稜線の方向を液晶パネルの画素の繰り返し方向とほぼ平行に配置すると、プリズム稜線のピッチの大きさによっては、液晶パネルの画素の繰り返し方向の画素ピッチとの間で干渉を起こし、液晶パネルの画面にモアレ縞が発生する。

一般に、格子の間隔αの等しい２枚の格子（縞）を重ねるとき、もしくは１枚の格子間隔α1 の整数倍がもう１枚の格子間隔α2 に等しい２枚の格子を重ねるときに、互いの格子が微小角ずれるとモアレ縞が発生する。モアレ縞のピッチが非常に細かい場合には人の眼では認識できず問題とならないが、明暗のピッチが認識可能な場合には表示に悪影響を与える。

そこで、従来は、このモアレ縞を防止するためにプリズムシートの稜線のピッチを調整したり、プリズムシートの稜線と、液晶パネルの画素の繰り返し方向とが所定の角度で交差するようにプリズムシートを回転させたり、プリズムシートを狭ピッチ化したり、或いはプリズムシートのピッチをランダムにしたり、さらにプリズムシートと液晶パネルの間に散乱層を挿入しぼかす等の対策が採られていた。

例えば特許文献１には、規則パターンが形成されたシート状のものを重ね合わせたときに発生するモアレ縞を低減させるモアレ縞低減方法としては、液晶表示装置において、液晶パネルに形成された画素列の規則パターンと、この液晶パネルに重ね合わされる導光体等の光学シートに形成された溝列の規則パターンとが干渉して発生するモアレ縞の間隔が最小となるように、画素列の形成ピッチＰ１と溝列の形成ピッチＰ２とを設定することが提案されている。
特開２０００−２０６５２９号公報

しかしながら、特許文献１のように画素配列のピッチと光学シートの配列ピッチを調整したり、プリズムシートの稜線のピッチを調整したり、或いはプリズムシートを狭ピッチ化したりする方法では、画像の高精細化に伴い画素ピッチが変われば、光学シートの配列ピッチも変わることになり、汎用性に乏しい。さらに、高精細化の進展に伴い、光学シートのピッチも微細に（狭ピッチ化）する必要があり、微細になるほど精度を要し、加工精度の関係から十分な性能が得られない問題がある。

また、プリズムシートの稜線と、液晶パネルの画素の繰り返し方向とが所定の角度で交差するようにプリズムシートの位置を回転させる方法では、高精細化が急速に進展しているため限界に達しつつある。

また、プリズムシートのピッチをランダムにする方法は、周期的なパターンではないため、金型の精度やコストの問題から現実的には難しい。

さらに、プリズムシートと液晶パネルの間に散乱層を挿入しぼかす方法は、画素ピッチやプリズムシートの稜線ピッチには依存し難く、狭ピッチにも対応するが、輝度低下や部材増加によるコストアップを生じる。

そこで、本発明は上記の問題に鑑み、画素間の境界が目立ちにくく、光学シートの配列ピッチを画素ピッチが変わる度に調整する必要がなく、様々な画素ピッチの液晶パネルに対応可能であり、画素ピッチと光学シートの配列ピッチとのピッチ間の干渉によるモアレ縞の発生を抑制することができる液晶表示装置及び電子機器を提供することを目的とするものである。

本発明による液晶表示装置は、複数の液晶画素がマトリクス状に配列された液晶パネルと、前記液晶パネルの背面に隣接して配設されたプリズムシートと導光板とその導光板の端部に配設された光源とを少なくとも含むバックライトユニットと、を備えた液晶表示装置において、
前記液晶パネルを構成する１画素の長手方向に対して、前記プリズムシートをその稜線が略直交するように配置することを特徴とする。

また、本発明による液晶表示装置は、複数の液晶画素がマトリクス状に配列された液晶パネルと、前記液晶パネルに配設され、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタを備えたカラーフィルタと、前記液晶パネルの背面に隣接して配設されたプリズムシートと導光板とその端部に配設された光源とを少なくとも備えたバックライトユニットと、を具備した液晶表示装置において、
前記液晶パネルを構成する１画素の長手方向に対して、前記プリズムシートの稜線が略直交するように配置されることを特徴とする。

本発明において、前記プリズムシートの稜線は、前記１画素の長手方向に対し直交する方向に対して、±４５°未満の角度をもって交差することが好ましい。

本発明において、前記１画素をＲ，Ｇ，Ｂのストライプ状の３つのサブ画素を平行配列して構成し、前記カラーフィルタを構成するＲ，Ｇ，Ｂの色フィルタをそれぞれ前記３つのサブ画素に対応して形成した場合に、前記各色フィルタの境界にストライプ状に遮光膜を配設することが好ましい。

本発明による電子機器は、上記の本発明の態様のいずれか１つに記載の液晶表示装置を用いて構成されることが好ましい。

本発明の液晶表示装置によれば、画素間の境界が目立ちにくく、光学シートの配列ピッチを画素ピッチが変わる度に調整する必要がなく、様々な画素ピッチの液晶パネルに対応可能であり（即ち汎用性があり）、画素ピッチと光学シートの配列ピッチのピッチ間の干渉によるモアレ縞の発生を抑制することができる。

発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施例１の液晶表示装置の要部の分解斜視図を示している。アクティブマトリクス方式のカラー液晶表示装置では、例えば、カラーフィルタ及び共通電極を備えた対向基板としてのカラーフィルタ基板（ＣＦ基板と呼ばれる）と、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ），画素電極，ソース線及びゲート線を備えた素子基板としてのＴＦＴ基板と、両基板間に介挿される液晶材料と、バックライトユニットと、を備えている。カラーフィルタを有したＣＦ基板の下方には、共通電極及び液晶材料を介在してＴＦＴ基板の画素電極が対向配置されているが、図１では、ＣＦ基板材料，共通電極，液晶材料，画素電極及びＴＦＴ基板材料からなる液晶パネル部分は省略してあり、ＣＦ基板に含まれるカラーフィルタ１０と、バックライトユニット２０のみを示している。

図２に、上記カラーフィルタ１０の一部を拡大して示している。

液晶パネル（図示せず）における１画素をＲ，Ｇ，Ｂのストライプ状の３つのサブ画素を平行配列して構成し、カラーフィルタ１０を構成するＲ，Ｇ，Ｂの色フィルタ１１，１２，１３をそれぞれ前記３つのサブ画素に対応して形成した場合に、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色フィルタ１１，１２，１３の境界にストライプ状にブラックストライプと呼ばれる遮光膜１４を配設してある。即ち、カラーフィルタ１０は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの色フィルタ１１，１２，１３を細帯状に並行配列したストライプ配列となっており、Ｒ，Ｇ，Ｂ色フィルタ１１，１２，１３間の境界には遮光膜１４が配設されている。

ここで、例えば、１画素の長手方向（縦方向）のピッチＹは０．３mm、短手方向（横方向）のピッチＸは０．２ｍｍである。１画素は長方形状に限らず、ピッチＹ，ＸをＸ＝Ｙとすることによって正方形状に構成してもよい。

バックライトユニット２０は、ＬＥＤ等の光源２１、導光板２２、反射板２３、散乱板２４及び一対のプリズムシート２５，２６を備えている。

光源２１は、光学的に透明な導光板２２の入射側面に配置されており、光源２１から出た光は直接に、入射側面から導光板２２の内部に入射する。導光板２２は、光源２１に対向する端面から光を内部に導入して拡散し、反射板２３で光を反射して反射光を外部に照射する。散乱板２４は導光板２２からの照射光を全方向的に散乱し、プリズムシート２５，２６に入射する。プリズムシート２５，２６は、この散乱光を透過して法線方向の照射光として出射して（即ち集光して）被照明体である液晶パネル（図示せず）を背面照射する。

図１の実施例１では、図示しない液晶パネルの背面に隣接して配設されるプリズムシート２６の稜線は、上記カラーフィルタの長手方向（ストライプ方向）に対して略直交する（ほぼ９０°になる）ようにして配設されている。その下側のプリズムシート２５は、その稜線方向が上側のプリズムシート２６の稜線に直交する方向に配置されるので、カラーフィルタ１０の各色フィルタ１１，１２，１３のストライプ方向と同じである。 しかしながら、実施例１では、１画素（図２参照）に対してストライプ方向に連続的に続く画素間の境界（図２の符号Ｌにて示す）には、遮光膜は形成されていない。このようにＲ，Ｇ，Ｂの３つのストライプ状の色フィルタ１１，１２，１３間に遮光膜１４を入れて混色を防いでいるのに対して、ストライプ方向に連続的に続く画素間の境界Ｌ（これはストライプ方向に直交する方向である）に遮光膜を形成していないのは、ストライプ方向に直交する方向に略平行となるようにプリズムシート２６の稜線方向（換言すれば、プリズムシート２６の溝方向）を合わせ、モアレ縞の発生を防止しているためである。すなわち、もしも、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタに対応したサブ画素のストライプ方向（縦方向）に対して直交する方向（横方向）に遮光膜を形成してあるとすると、画素ごとに横方向に存在する遮光膜の縦方向ピッチとプリズムシート２６の稜線ピッチとが一致するところができ、モアレ縞が発生する要因となるからである。従って、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタに対応したサブ画素のストライプ方向に対して直交する方向に遮光膜を形成しない構成とすることにより、モアレ縞の発生を抑制する効果を得るようにしている。

このように、プリズムシート２６の稜線は、その方向が上記カラーフィルタ１０の長手方向（ストライプ方向）に対して略直交するように配設され、かつカラーフィルタ１０の色フィルタ１１，１２，１３の長手方向（ストライプ方向）に対して直交する方向には遮光膜を形成していないので、モアレ縞の発生を抑制することができる。

図３は図１の本発明の作用・効果を従来例と比べて説明する図である。(a)は従来例、(b)は本発明実施例を示している。図３(a)，(b)においては、カラーフィルタ１０を含めたサブ画素列（３列で１つの画素に対応）を縦方向の実線で示し、この実線で示す縦方向のサブ画素列のストライプ方向に対して直交する方向に配置したプリズムシート２６の稜線列を点線で示してある。なお、図３はプリズムシート２６の稜線列（横方向の点線）と１画素の横方向の境界（図３(a)では遮光膜１４’）が一致した場合（モアレ縞が発生しやすい状態）を例として示している。この場合には、画素ピッチと同一ピッチで干渉し、画素の境界付近に明もしくは暗の縞が発生することになる。

図３(a)の従来例は、縦方向の実線に直交するように１画素の長手方向のピッチに相当する間隔Ｙで遮光膜１４’が形成されている場合である。サブ画素列ピッチの３倍が１画素の短手方向のピッチＸに相当している。この場合は、プリズムシート２６の稜線列（点線）のピッチが遮光膜１４’のピッチとピッチ間で干渉することによってモアレ縞が発生しやすい欠点がある。

これに対して、図３(b)の本発明実施例では、図１及び図２で説明したように、図３(a)の従来例における遮光膜１４’が削除され、無くなっている。本発明実施例では、この横方向の遮光膜１４’が削除されていることによって、プリズムシート２６の稜線列（点線）が遮光膜１４’と干渉することが無くなりモアレ縞の発生を低減できる利点を生じる。

なお、図示していないが、プリズムシート２６の稜線列（点線）を縦方向となるようにしてサブ画素列（実線）に対して平行に配置した場合は、プリズムシート２６の稜線列がサブ画素列と干渉してモアレ縞を発生しやすくなる欠点を生じることは勿論である。

以上のようにカラーフィルタ１０を構成するＲ，Ｇ，Ｂの色フィルタの配列はストライプ配列とし、カラーフィルタ１０のストライプ状に延在する同色間の画素の境界部分Ｌには遮光膜１４’を配設せずに連続的にＲ，Ｇ，Ｂの色フィルタ１１，１２，１３を形成するようにしている。ＣＦ基板とＴＦＴ基板とを少なくとも液晶層を介して貼合し、偏光板で挟持させることで図示しない液晶パネルを構成している。

実施例１では、混色を防止しコントラスト低下を最小限にするためにＲ，Ｇ，Ｂの色フィルタ１１，１２，１３間にのみ遮光膜１４を形成している。しかしながら、各色フィルタ１１，１２，１３間にも遮光膜１４を設けない構成としても良い。なぜなら、実施例１では、画素のストライプ方向に対してプリズムシート２６の稜線方向が略直交するように配置する構成であるので、プリズムシート２６の稜線をカラーフィルタ１０のストライプ方向と平行となるように配置することがなく遮光膜１４の有無がモアレ縞発生に関与する虞がないためである。ただし、遮光膜１４を無くするとカラーフィルタ形成時に色フィルタ間の位置ずれが起こり透明部分や混色が生じる虞があるため、各色間の遮光膜１４は有った方がよい。

このＣＦ基板の各色フィルタ１１，１２，１３のストライプ状に延在する方向に対して、バックライトユニット２０を構成する光学シートであるプリズムシート２６のプリズム稜線がほぼ９０°になるようにして配置して、モアレ縞の発生を抑制している。

プリズムシート２６，２５については、３Ｍ社製の輝度上昇フィルム（ＢＥＦ）等を例として挙げることができるが、液晶パネルと隣接する側とは反対の側にプリズムシートの凹凸面を有するようなフィルムを用いることもできる。また、液晶パネルと隣接する側のプリズムシートの稜線方向に起因するため、プリズムシートが一枚の場合にも適用できる。

また、本実施例では、プリズムシート２６，２５を２枚重ねる構成について記載しているが、プリズムシートの枚数に関係なく、バックライトユニット２０の最表面にある（換言すれば、液晶パネルに隣接する）プリズムシート２６の溝方向（稜線方向）と液晶パネルの画素の長手方向とを交差させるように配置すれば良い。

上述の構成としたことにより、画素列ピッチとプリズムシートの稜線列ピッチとの間の干渉により発生するモアレ縞を抑制することが可能になる。また、ピッチがほぼ等しい場合や、整数倍の時に特にモアレが発生しやすいが、横方向の遮光膜を削除して縦方向の画素間の境界を極力目立たないように構成しているため、液晶パネルの遮光膜の影響を最小限に抑えることが可能となり、プリズムシートを傾けることなく、モアレ縞の発生を抑制できる。そのため、光学シートの製造時において、バックライトユニット用のプリズムシートを切り分けるときには図１のプリズムシート２６のように稜線方向に沿って四角形状に切り分ければよく、大シートからの切り取り効率も向上し、低コスト化にも貢献できる。

画素列ピッチの大小によらずモアレ縞の発生を抑制することができるため、従来構成と比べ、モアレ縞に対するマージンが広がり、画素列ピッチの微細化に対しても対応でき、汎用性が高い。

なお、プリズムシート２６の稜線方向を画素列に対して、傾けて配置するように構成してもよい。この場合、プリズムシート２６の稜線は、１画素の長手方向（Ｙ方向）に対して直交する方向（Ｘ方向）に対し、±４５°未満の角度をもって交差するように配置することが好ましい。

図４は液晶パネルの画素列（実線）とプリズムシートの稜線列（実線）との重なり状態を模式的に示す図である。図４に示すように画素列に直交するＸ方向とプリズム稜線列のＹ方向との角度θは、−４５°＜θ＜＋４５°とすることが好ましい。

図５は本発明の実施例２の液晶表示装置の要部の分解斜視図を示している。図１と同一部分には同一符号を付して説明する。

図５に示す実施例２では、バックライトユニット２０Ａに、稜線方向を変えたプリズムシート２６Ａを用いたものである。図１の実施例１のように液晶パネルに隣接するプリズムシート２６の稜線がカラーフィルタ１０のストライプ状に延在する方向に対して直交するのではなくて、実施例２では、プリズムシート２６Ａの稜線を、カラーフィルタ１０のストライプ状に延在する方向に対して直交する方向に対し±４５°未満の角度をもって交差するように構成したものである。従って、プリズムシート２６Ａの凹凸面の凸部の稜線がカラーフィルタ１０のストライプ方向に対して直交する方向に対し鋭角的な角度を持って形成されており、このように構成することによりプリズムシート２６Ａの稜線がカラーフィルタ１０のストライプ方向に対して直交する場合よりもさらにモアレ縞の発生を防ぐ効果がある。なお、プリズムシート２６Ａに隣接するプリズムシート２５の稜線は、図１の場合と同様にカラーフィルタ１０のストライプ方向と平行に配置されたままである。

図６は図５の変形例の分解斜視図を示している。

図６に示す変形例は、バックライトユニット２０Ｂに、稜線方向を変えたプリズムシート２６Ａと稜線方向を変えたプリズムシート２５Ａを用いたものである。図６の例では、図５の実施例２におけるプリズムシート２６Ａの稜線に対してプリズムシート２５Ａの稜線を直交するように構成している。プリズムシート２５Ａの稜線方向の変更以外は図５と同様である。

図７は本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。

図７に示す電子機器は、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance：個人用の携帯情報端末）３０を示しており、パソコンの持つ機能のうちいくつかを実装しており、サイズ的には手のひらに収まるくらいの大きさで構成されている。ＰＤＡ３０は、携帯用であるため、液晶表示装置や、外部装置との接続端子を搭載し、電池や専用バッテリーで駆動するようになっている。ＰＤＡに搭載する液晶表示装置としては、実施例１，２に示したいずれかの装置を搭載している。

ＰＤＡ３０は、カラー液晶表示装置による表示部３１と電源オンオフなどの操作部３２を有している。

上記のように構成されたＰＤＡ３０では、実施例１，２に示したいずれかの液晶表示装置を搭載しているので、モアレ縞の発生を抑えた品質の高い画像を表示することができる。

本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う液晶表示装置及びこれを用いた電子機器もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。液晶パネルとしては、ＴＦＴ型の液晶パネルを用いた例を示したが、本発明はこれに限定されず、ＳＴＮ型、ＴＦＤ型の液晶パネルであってもよい。

本発明の実施例１の液晶表示装置の要部の分解斜視図。 図１におけるカラーフィルタの一部を拡大して示す平面図。 図１の本発明の作用・効果を従来例と比べて説明する図。 液晶パネルの画素列とプリズムシートの稜線列との重なり状態を模式的に示す図。 本発明の実施例２の液晶表示装置の要部の分解斜視図。 図５の変形例を示す分解斜視図。 本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図。

符号の説明

１０…カラーフィルタ、１１，１２，１３…Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタ、２０，２０Ａ，２０Ｂ…バックライトユニット、２１…光源、２２…導光板、２６…プリズムシート。

Claims (5)

1. マトリクス状に配列された複数の画素を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの一方の側に配設された少なくとも１枚のプリズムシートと導光板と該導光板の端部に配設された光源とを少なくとも有するバックライトユニットと、を備えた液晶表示装置において、
   前記液晶パネルを構成する１画素の長手方向に対して、前記液晶パネルと隣接する側に配置された前記プリズムシートの稜線が略直交するように配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 複数の画素を有し、複数の異なる色の着色層を有するカラーフィルタを備えた液晶パネルと、前記液晶パネルの一方の側に配設された少なくとも１枚のプリズムシートと導光板と該端部に配設された光源とを少なくとも備えたバックライトユニットと、を具備した液晶表示装置において、
   前記液晶パネルを構成する１画素の長手方向に対して、前記液晶パネルと隣接する側に配置された前記プリズムシートの稜線が略直交するように配置されることを特徴とする液晶表示装置。
3. 前記液晶パネルと隣接する側に配置された前記プリズムシートの稜線は、前記１画素の長手方向に対し直交する方向に対して、±４５°未満の角度をもって交差することを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 前記１画素は平行配列した複数のサブ画素で構成されており、前記カラーフィルタの異なる色の各着色層はそれぞれ前記サブ画素に対応して配置され、各着色層の境界にストライプ状に遮光膜を配設したことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の液晶表示装置を用いて構成されることを特徴とする電子機器。
   
   
   
   

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