JP4052863B2

JP4052863B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP4052863B2
Application number: JP2002093511A
Authority: JP
Inventors: 典久新谷
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP2003295181A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関するものであり、更に詳しくは、液晶表示装置のディスプレイのバックライトの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液晶表示装置においては、バックライトにより液晶表示素子を照明している。このようなバックライトは、液晶表示素子の下側に配置されており、光源と導光板から構成されている。導光板は、光源からの光を導いて液晶表示素子全体に光を照射する働きをしている。また光源としては、例えば冷陰極管や発光ダイオード（ＬＥＤ）等が用いられる。
【０００３】
近年は、エッジライト型面光源装置の線状光源として、冷陰極管の代わりにＬＥＤを線状に配列したＬＥＤアレイを用いていることがある。これは、冷陰極管と比較して、ＬＥＤは低消費電力，薄型化可能といった長所を有するためである。このようなＬＥＤによる面光源装置は、主として携帯電話のディスプレイ装置に用いられている。
【０００４】
図７は、従来よりの具体的なバックライトの一例を模式的に示す斜視図である。同図に示すように、バックライトは、平板状の導光板４の入射側面４ｓに、線状光源を対向させて配置した構成となっている。この導光板４は、ポリカーボネート製或いはポリメチルメタクリレート製等の透明樹脂材料より成り、また線状光源は、複数個のＬＥＤ３を一定ピッチで配列して成る。
【０００５】
ところで近年では、バックライトの効率を向上させるために、液晶表示素子とバックライトの間に、プリズムシートが配置されている。プリズムシートは、片面にプリズムが形成されており、これが一定のピッチで配列されていて、例えば断面がＶ字状で特定の方向に直線的に延びている。
【０００６】
ところが、このようなプリズムシートを用いた方式では、上述したように、プリズムが一定のピッチで配列されているため、これが液晶表示素子上に一定のピッチで配列された画素と干渉作用を起こし、干渉縞が生じて表示品位が低下する。以下、このような干渉縞のことをモアレ縞と呼ぶ。
【０００７】
このようなモアレ縞を解消するものとして、例えば特開平７−２４８４９３号公報に記載されている如く、プリズムシートの溝の伸長方向が、液晶表示素子の画素の配列方向に対して、特定の角度を有する構成が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平７−２４８４９３号公報に記載されているような構成においては、モアレ縞は解消されるが、その一方では、液晶表示素子の表示画面内の輝度分布が非対称となる。さらに、輝度が明らかに他の部分より低下した領域の面積が多くなり、表示品位が劣ったものとなる。
【０００９】
本発明は、このような問題点に鑑み、簡単な構成で、バックライトの照明効率を高めつつ、表示画面のモアレ縞を解消し、更に表示品位を向上させた液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、画素が配列された液晶表示素子と、該液晶表示素子の下側に配置されたバックライトユニットにより構成された液晶表示装置であって、前記バックライトユニットは、導光板と、前記液晶表示素子と前記導光板の間に配置されたプリズムシートと、前記導光板の入射側面に対向して配置された光源を有し、前記プリズムシート上には特定の方向に伸長するプリズムが配列形成され、前記プリズムの稜線がなす方向が前記画素の配列方向に対して斜めになるように傾き角度を有し、前記プリズムシートの光源配置側の辺を下辺として、前記プリズムの稜線が右上がりのときには、前記光源の位置重心が、前記液晶表示素子の有効表示領域の光源配置側の辺の中心よりも右に、前記プリズムの稜線が左上がりのときには、前記光源の位置重心が、前記液晶表示素子の有効表示領域の光源配置側の辺の中心よりも左になるように前記光源を配置したことを特徴とする。
【００１１】
ここで、例えば、ｎ個のＬＥＤを用いる場合の光源の位置重心は、ｎ個のＬＥＤに対しそれぞれの基準からの位置をＳｎとしたときの、（ΣＳｎ）／ｎの値と定義する。
【００１２】
以下の式を満足することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
Ｌ＝Ｎｓｉｎθ
但し、
Ｌ：液晶表示素子の有効表示領域の光源配置側の辺の中心に対する、光源配置側の辺に平行な方向への光源の位置重心の移動距離
Ｎ：液晶表示素子における有効表示領域の光源配置側の辺に垂直な辺の長さの１／２
θ：光源配置側の辺に対するプリズムの稜線がなす方向の成す角度
である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の各図において、前記従来例と同一機能を有する部分には同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態の液晶表示装置を模式的に示す分解斜視図である。同図に示すように、本例の液晶表示装置は、一対の基板間に液晶が挟持されている液晶表示素子１と、その下側に配置されたバックライトユニット２より構成されている。液晶表示素子１上に描かれた平行線１ａ，１ｂは、それぞれ横方向及び縦方向の画素の配列方向を示している。画素は各方向共に規則正しく配列されている。
【００１５】
図２は、本発明の一実施形態に係るバックライトユニットを模式的に示す分解斜視図である。同図に示すように、バックライトユニット２は、平板状の導光板４の上面にプリズムシート５が配置され、下面に反射シート６が配置された構成である。また、導光板４の入射側面４ｓに複数個のＬＥＤ３を一定ピッチで配列して対向させている。そして、これらを図示しない枠状体で一体化している。ここで、プリズムシート５上に描かれた平行線５ａは、ここに形成されたプリズムの伸長方向を示している。このプリズムの伸長方向は、液晶表示素子１の画素の配列方向に対して、２゜以上１０゜以下、若しくは８０゜以上９８゜以下となっている。
【００１６】
図３は、プリズムシートの構造を説明する断面図である。同図において、プリズムシート５の上面はパターン面５ｂとなっており、下面には多数のＶ字状のプリズム５ｃが平行に配列され、微細なプリズム面５ｓが形成されている。ここでは、プリズム５ｃの配列ピッチＰ１＝５０μｍ±５μｍ、頂点の角度θ１＝６５゜±２゜のものを用いている。
【００１７】
図４は、バックライトユニットの概略平面図である。同図（ａ）は従来のＬＥＤの配置例を示しており、同図（ｂ）は本実施形態のＬＥＤの配置例を示している。なお説明のため、各図において、導光板４はプリズムシート５に対し、少しずらして描いてある。まず、同図（ａ）において、プリズムシート５中央に描いた矢印は、プリズムの伸長方向を示している。ここではプリズムの伸長方向は、ＬＥＤ３が配列されている辺に対して５゜傾いている。
【００１８】
このようなプリズムの傾き角度は、以下のようにして決定される。即ち、プリズムの伸長方向が、ＬＥＤ３が配列されている辺の方向に対して平行なときを、傾き角度０゜とする。そして、プリズムシート５を傾き角度０゜より反時計方向に任意に回転させ、モアレ縞が生じない角度を見出す。本実施形態では、傾き角度が５゜以上になると、モアレ縞が無くなることが分かった。
【００１９】
一方、傾け角度を大きくすればするほど、液晶表示素子（パネル）の面内輝度分布が左右非対称となる。このとき、プリズムの伸長方向側にＬＥＤを移動させることによって、面内輝度分布を左右対称とすることができるのを見出した。同図（ｂ）は、移動させた後のＬＥＤ３の配置を示している。ここでは矢印Ｒで示したように、ＬＥＤ３をその配列方向に沿って右へ移動させている。なお、点線で表したものは、移動前のＬＥＤの位置である。
【００２０】
次に、ＬＥＤの移動距離の設定方法について述べる。図５は、パネルの有効表示領域を示す図である。同図において、有効表示領域の左下角部を基点Ｃとし、横方向にＸ座標、縦方向にＹ座標を取る。また、ＡはプリズムシートのプリズムをＬＥＤが配列されている辺（同図の下辺）の方向に対して平行に配置した場合のパネルの輝度重心を示し、Ｂはプリズムシートのプリズムを所定の角度傾けた場合のパネルの輝度重心を示している。ここで、パネルの輝度重心とは、パネルの有効表示領域の中心と定義する。
【００２１】
パネルの輝度重心は、基点Ｃを原点として、領域内を座標軸で表すと、
Ａ（Ｘ１，Ｙ１）＝（Ｘ／２，Ｙ／２）
Ｂ（Ｘ２，Ｙ２）＝｛（Ｘ／２−Ｙ／２ｓｉｎθ），Ｙ２｝
となる。但し、
θ：プリズムシートのプリズム傾け角度
であり、また有効表示領域の幅をＸ、高さをＹとしている。
【００２２】
このとき、ＬＥＤの移動距離をＬとすると、以下の式（１）で表すことができる。
Ｌ＝Ｙ／２ｓｉｎθ （１）
ここで、Ｙ／２＝Ｎであり、Ｎはパネルの輝度重心の高さである。本実施形態では、Ｙ＝７６．８８ｍｍ，θ＝５゜であるから、Ｌ＝３．３５ｍｍとなる。しかし、この通りに設定すると、有効表示領域における光源側の２つの角部の一方の輝度が低下し、その面積がＬＥＤの移動前よりも増加したので、任意の距離だけ戻した。
【００２３】
即ち、本実施形態では、ＬＥＤを最終的には２ｍｍ移動することによって、パネルの面内輝度分布の左右対称性が向上し、且つ、有効表示領域における光源側の角部の輝度が低下した面積が増加するのを防止することができた。つまり、パネルの輝度重心より２ｍｍだけ光源の位置重心を移動させ、光源を配置したことになる。
【００２４】
ここで、ｎ個のＬＥＤを用いる場合の光源の位置重心は、ｎ個のＬＥＤに対しそれぞれの基準からの位置をＳｎとしたときの、（ΣＳｎ）／ｎの値と定義する。なお、ここで言う基準とは、図５における基点Ｃを指している。また、光源の位置重心は、基点Ｃから各ＬＥＤまでの距離の和を、ＬＥＤが配置された個数で割ったものである。
【００２５】
なお、本実施形態では、６個のＬＥＤを用いたが、これに限定されるものではなく、適切な任意の個数を用いて良い。また、ＬＥＤを等間隔に配置したが、これに限定されるものではなく、ランダムな間隔で配置しても良い。
【００２６】
図６は、液晶表示素子の面内輝度分布の一例を示す平面図である。同図（ａ）は従来のＬＥＤの配置例を示しており、同図（ｂ）は本実施形態のＬＥＤの配置例を示している。ここでは矢印で示したように、ＬＥＤ３をその配列方向に沿って右へ移動させている。なお、点線で表したものは、移動前のＬＥＤの位置である。
【００２７】
これにより、同図に示すように、液晶表示素子１の面内輝度分布の左右対称性が向上し、且つ、有効表示領域における光源側の角部の輝度が低下した面積が増加するのを防止することができる。なお、本例の場合、同図（ａ）に示したＬＥＤ移動前の中心輝度は５１．７８ｃｄ／ｍ²であったものが、同図（ｂ）に示したＬＥＤ移動後にはその中心輝度は５３．９５ｃｄ／ｍ²となっており、向上していることが分かる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成で、バックライトの照明効率を高めつつ、表示画面のモアレ縞を解消し、更に表示品位を向上させた液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の液晶表示装置を示す分解斜視図。
【図２】本発明の一実施形態に係るバックライトユニットを示す分解斜視図。
【図３】プリズムシートの構造を説明する断面図。
【図４】バックライトユニットの概略平面図。
【図５】パネルの有効表示領域を示す図。
【図６】液晶表示素子の面内輝度分布の一例を示す平面図。
【図７】従来よりの具体的なバックライトの一例を模式的に示す斜視図。
【符号の説明】
１液晶表示素子
２バックライトユニット
３ＬＥＤ
４導光板
５プリズムシート
６反射シート

Claims

画素が配列された液晶表示素子と、該液晶表示素子の下側に配置されたバックライトユニットにより構成された液晶表示装置であって、
前記バックライトユニットは、導光板と、前記液晶表示素子と前記導光板の間に配置されたプリズムシートと、前記導光板の入射側面に対向して配置された光源を有し、
前記プリズムシート上には特定の方向に伸長するプリズムが配列形成され、前記プリズムの稜線がなす方向が前記画素の配列方向に対して斜めになるように傾き角度を有し、
前記プリズムシートの光源配置側の辺を下辺として、
前記プリズムの稜線が右上がりのときには、前記光源の位置重心が、前記液晶表示素子の有効表示領域の光源配置側の辺の中心よりも右に、
前記プリズムの稜線が左上がりのときには、前記光源の位置重心が、前記液晶表示素子の有効表示領域の光源配置側の辺の中心よりも左に
なるように前記光源を配置したことを特徴とする液晶表示装置。
以下の式を満足することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
Ｌ＝Ｎｓｉｎθ
但し、
Ｌ：液晶表示素子の有効表示領域の光源配置側の辺の中心に対する、光源配置側の辺に平行な方向への光源の位置重心の移動距離
Ｎ：液晶表示素子における有効表示領域の光源配置側の辺に垂直な辺の長さの１／２
θ：光源配置側の辺に対するプリズムの稜線がなす方向の成す角度
である。