JP5061409B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶表示装置に係り、例えば、携帯情報端末（Personal Digital Assistants 、ＰＤＡ）など、小型の電子機器の表示部に用いて好適な液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）あるいは、ＥＬ（Electro Luminescence）などのような発光型の表示装置とは異なり、液晶自体は発光せず、特定の光源の光の透過量を調節することによって文字や画像を表示する。液晶表示装置は、透過型液晶表示装置と反射型液晶表示装置とに大別される。透過型液晶表示装置では、透過型液晶表示素子の背面に光源（バックライト）として、蛍光管やＥＬなどの面発光源が配置されている。一方、反射型液晶表示装置では、周囲光を反射板で反射させた反射光を利用して表示を行うので、バックライトを必要とせず、消費電力が少ないという利点がある。また、直射日光が当たる明るい場所では、発光型の表示装置や透過型液晶表示装置は、視認性が低下するが、反射型液晶表示装置は、より鮮明に視認が可能である。このため、反射型液晶表示装置は、近年需要が高まっている携帯情報端末やモバイルコンピュータに用いられている。
【０００３】
ところが、反射型液晶表示装置は、周囲光を表示に利用するので、表示輝度が周囲環境に依存し、夜間などの暗闇では表示が認識されない。特に、カラーフィルタを用いた反射型液晶表示装置では、この問題が著しく、白黒表示の液晶表示装置に比べて強度の周囲光が必要となる。この問題を解決するために、反射板にハーフミラーを用いた半透過型の液晶表示装置も提案されているが、ハーフミラーの製造方法が複雑であり、また、ハーフミラーの構造上、光の利用効率が低く、その表示品位も良好ではない。このため、反射型液晶表示装置には、周囲が暗い場合に同液晶表示装置に対して照明を行う照明装置が付加されたものがある。
【０００４】
この種の液晶表示装置は、従来では例えば図２３に示すように、照明装置１０と、液晶パネル２０とを備えて構成されている。照明装置１０は、光源１１と、導光体１２とを備えて構成されている。光源１１は、例えば蛍光ランプなどで構成され、導光体１２に対して光Ｐ１を供給する。導光体１２は、例えばポリカーボネート系樹脂などで構成され、入射面１２ａ、プリズム面１２ｂ、及び射出面１２ｃを有し、同入射面１２ａから光源１１の光Ｐ１を入射し、この光Ｐ１を同プリズム面１２ｂで反射して同射出面１２ｃから反射光Ｐ２を出射し、同射出面１２ｃから反射光Ｐ３を入射して同プリズム面１２ｂから観測者側へ出射する。液晶パネル２０は、偏光板＋補償板２１、ガラス基板２２、カラーフィルタ２３、液晶２４、反射板２５、及びガラス基板２６を有している。なお、カラーフィルタ２３はガラス基板２２上に形成され、反射板２５はガラス基板２６上に形成されている。液晶パネル２０は、前記反射光Ｐ２を入射して表示画面に対応した制御を行って反射板２５で反射させ、前記反射光Ｐ３を導光体１２へ出射すると共に、観測者側から導光体１２を介して入射した外部入射光も同様に反射板２５で反射させて出射する。
【０００５】
図２４（ａ），（ｂ）は、図２３中の照明装置１０の詳細図であり、同図（ａ）は照明装置１０のＡ方向矢視図、及び同図（ｂ）が同図（ａ）のｃ−ｃ線断面図である。但し、同図（ａ）では、液晶パネル２０のＡ方向矢視図も表示されている。
この照明装置１０では、同図（ａ）に示すように、導光体１２のプリズム面１２ｂに、プリズム列が形成されている。このプリズム列は、光Ｐ１を伝搬する伝搬部１２ｍ，１２ｍ，…，１２ｍと同伝搬された光Ｐ１を反射する反射部１２ｎ，１２ｎ，…，１２ｎとが液晶パネル２０の表示画面の画素密度に対応した密度で繰り返し形成されたものである。そして、プリズム列の繰り返し方向の垂直方向と入射面１２ａとの間に夾角θが設定されている。また、同図（ｂ）に示すように、プリズム列では、繰り返しのピッチＰ、反射部１２ｎの幅Ｗ、及び反射部１２ｎの深さＤが設定されている。
【０００６】
図２５は、図２４（ａ）中の夾角θを０°に設定した場合の照明装置１０のＡ方向矢視図である。
この照明装置１０では、夾角θが０°に設定され、プリズム列が入射面１２ａに対して垂直方向に繰り返し形成されている。また、光源１１は蛍光ランプ１１ａを有し、同蛍光ランプ１１ａの発光部の長さＺは、液晶表示装置を狭額縁化するため、入射面１２ａよりも短くなっている。
【０００７】
図２６は、図２５中の蛍光ランプ１１ａを発光させたときの照明装置１０のＡ方向矢視図である。
この図２６に示すように、蛍光ランプ１１ａから光Ｐ１が入射面１２ａに入射して導光体１２内に伝搬する。この場合、蛍光ランプ１１ａの発光部の長さＺが入射面１２ａよりも短いので、導光体１２内には光Ｐ１が伝搬しない領域が有り、導光体１２の両端に短冊状の暗部Ｂ１，Ｂ２が発生する。これらの暗部Ｂ１，Ｂ２は、光Ｐ１の回折により、入射面１２ａからの距離に比例して幅が減少する。
【０００８】
図２７は、従来の他の液晶表示装置の概略の構成図であり、図２３中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この液晶表示装置では、図２３中の照明装置１０に代えて、異なる構成の照明装置１０Ａが設けられている。照明装置１０Ａでは、図２３中の導光体１２に代えて、プリズム列の繰り返し方向の異なる（すなわち、夾角θ≠０°）導光体１２Ａが設けられている。他は、図２３と同様の構成である。
【０００９】
図２８は、照明装置１０ＡのＡ方向矢視図であり、図２５中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この照明装置１０Ａでは、プリズム列が入射面１２ａに対して傾斜した方向に繰り返し形成されている。
【００１０】
図２９は、図２８中の蛍光ランプ１１ａを発光させたときの照明装置１０ＡのＡ方向矢視図、及び図３０が同図２９中の暗部Ｃ，Ｄの詳細図である。
図２９に示すように、蛍光ランプ１１ａから光Ｐ１が入射面１２ａに入射して導光体１２Ａ内に伝搬する。この場合、蛍光ランプ１１ａの発光部の長さＺが入射面１２ａよりも短いので、導光体１２Ａ内には、光Ｐ１が伝搬しない領域が有り、プリズム列の繰り返し方向に暗部Ｃ，Ｄが発生する。
【００１１】
すなわち、図３０に示すように、蛍光ランプ１１ａの光Ｐ１の大部分がプリズム列の繰り返し方向（すなわち、夾角θ＋９０°）Ｗに伝搬していくので、光Ｐ１の分散光Ｐ１１は同繰り返し方向Ｗに伝搬し、分散光Ｐ１２が端面を透過する。このため、暗部Ｃは、導光体１２Ａの入射面１２ａに接する一方のコーナーのみに発生する。また、分散光Ｐ１３，Ｐ１４は繰り返し方向Ｗに伝搬し、分散光Ｐ１５，Ｐ１６が端面を透過するので、暗部Ｄは導光体１２Ａの入射面１２ａに接する他方のコーナーからプリズム列の繰り返し方向Ｗに発生する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の液晶表示装置では、次のような問題点があった。
すなわち、図２３の液晶表示装置では、図２６に示すように、導光体１２に暗部Ｂ１，Ｂ２が発生する他、液晶パネル２０の画素密度によっては、モアレ縞が発生することがある。そのため、液晶パネル２０の表示品質が著しく低下するという問題があった。又、図２７の液晶表示装置では、図２９に示すように、暗部Ｃ，Ｄが発生する。暗部Ｃは、液晶パネル２０の表示領域外に設定することによって、特に問題にはならないが、暗部Ｄは表示領域内に発生するので、表示品質が著しく低下するという問題があった。これらの問題を解決するために、蛍光ランプ１１ａの発光部の長さＺを入射面１２ａよりも長くすることが考えられる。ところが、発光部の長さＺを入射面１２ａよりも長くすると、蛍光ランプ１１ａ全体が長くなり、液晶表示装置の外形が大きくなると共に狭額縁化が困難になるという問題があった。
【００１３】
また、モアレ縞の防止対策として、文献；特開２０００−１９３３０号公報に記載されたものがあるが、この文献では、モアレ縞を防止するためのプリズム列の繰り返し方向は、正方画素単位のみで検討され、ＲＧＢセル単位では検討されていないので、例えば、全画面青、赤、緑を表示した場合など、特定の表示下でモアレ縞が発生する可能性があり、その検討が不十分であった。
【００１４】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、モアレ縞の発生を回避できると共に表示領域内の暗部の発生を防止できる導光体を備えることで、狭額縁化が容易な液晶表示装置を提供することを目的としている。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明の第１の構成は、互いに平行で間隔ａに配置された複数の第１の線と前記第１の線に直交する互いに平行で間隔３×ａに配置された複数の第２の線とからなる格子上に配列された表示セルを有し、第１の反射光を入射して表示画面に対応した制御を行って反射させ、第２の反射光を射出する液晶パネルと、所定の長さの発光部を有する光源と、前記液晶パネルに重ねて設置され、前記第１の線に平行で、前記光源の発光部よりも長い入射面、プリズム面、及び射出面を有し、前記光源から与えられた光を前記入射面から入射し、該入射した光を前記プリズム面で反射して前記射出面から前記第１の反射光を前記液晶パネルへ射出し、前記第２の反射光を前記射出面から入射して前記プリズム面から観測者側へ射出する導光体とを備えた液晶表示装置に係り、前記導光体は、前記与えられた光を伝搬する伝搬部と該伝搬された光を反射する反射部とが前記表示画面に対応した周期で繰り返し形成されたプリズム列を有し、かつ該プリズム列の繰り返し方向は、前記入射面と該入射面に交差して隣接する一方の端面とに接する暗部防止領域では前記入射面から前記一方の端面の方向に偏った第１の傾斜方向に設定される一方、前記暗部防止領域以外の前記液晶パネルの表示領域に導光する領域では前記入射面から他方の端面の方向に偏った第２の傾斜方向に設定され、前記第１の傾斜方向の垂直方向と前記入射面との夾角αは、
２０°≦α≦３５°
に設定され、
前記プリズム列の繰り返し周期Ｐは、
０．４×３×ａ≦Ｐ≦１×３×ａ
に設定され、
前記暗部防止領域は、
前記入射面から式（１）で表される距離ｙの位置に至る領域に設定されていることを特徴としている。
Ｌｈ≧ｙ≧Ｌｅ／ｔａｎα ……（１）
但し、
Ｌｈ；一方の端面の長さ
Ｌｅ；一方の端面から光源の発光部と非発光部との境界までの距離
【００２７】
また、この発明の第２の構成は、互いに平行で間隔ａに配置された複数の第１の線と前記第１の線に直交する互いに平行で間隔３×ａに配置された複数の第２の線とからなる格子上に配列された表示セルを有し、第１の反射光を入射して表示画面に対応した制御を行って反射させ、第２の反射光を射出する液晶パネルと、所定の長さの発光部を有する光源と、前記液晶パネルに重ねて設置され、前記第２の線に平行で、前記光源の発光部よりも長い入射面、プリズム面、及び射出面を有し、前記光源から与えられた光を前記入射面から入射し、該入射した光を前記プリズム面で反射して前記射出面から前記第１の反射光を前記液晶パネルへ射出し、前記第２の反射光を前記射出面から入射して前記プリズム面から観測者側へ射出する導光体とを備えた液晶表示装置に係り、前記導光体は、前記与えられた光を伝搬する伝搬部と該伝搬された光を反射する反射部とが前記表示画面に対応した周期で繰り返し形成されたプリズム列を有し、かつ該プリズム列の繰り返し方向は、前記入射面と該入射面に交差して隣接する一方の端面とに接する暗部防止領域では前記入射面から前記一方の端面の方向に偏った第１の傾斜方向に設定される一方、前記暗部防止領域以外の前記液晶パネルの表示領域に導光する領域では前記入射面から他方の端面の方向に偏った第２の傾斜方向に設定され、前記第１の傾斜方向の垂直方向と前記入射面との夾角αは、
２０°≦α≦３８°
に設定され、
前記プリズム列の繰り返し周期Ｐは、
０．４×３×ａ≦Ｐ≦１×３×ａ
に設定され、
前記暗部防止領域は、
前記入射面から式（２）で表される距離ｙの位置に至る領域に設定されていることを特徴としている。
Ｌｈ≧ｙ≧Ｌｅ／ｔａｎα ……（２）
但し、
Ｌｈ；一方の端面の長さ
Ｌｅ；一方の端面から光源の発光部と非発光部との境界までの距離
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。
第１の実施形態
図１は、この発明の第１の実施形態である液晶表示装置の概略の構成図である。
この形態の液晶表示装置は、同図に示すように、照明装置３０と、被照明物である液晶パネル４０とを備えて構成されている。照明装置３０は、光源３１と、導光体３２とを備えて構成されている。光源３１は、例えば蛍光ランプなどで構成され、導光体３２に対して光Ｐ１を供給する。導光体３２は、例えばポリカーボネート系樹脂などで構成され、実質的に平面状に形成された入射面３２ａ、プリズム面３２ｂ及び射出面３２ｃを有し、同入射面３２ａから光源３１の光Ｐ１を入射し、この光Ｐ１を同プリズム面３２ｂで反射して同射出面３２ｃから反射光Ｐ２を出射し、同射出面３２ｃから反射光Ｐ３を入射して同プリズム面３２ｂから観測者側へ出射する。液晶パネル４０は、反射型のものであり、偏光板＋補償板４１、ガラス基板４２、カラーフィルタ４３、液晶４４、反射板４５、及びガラス基板４６を有している。なお、カラーフィルタ４３はガラス基板４２上に形成され、反射板４５はガラス基板４６上に形成されている。液晶パネル４０は、前記反射光Ｐ２を入射して表示画面に対応した制御を行って反射板４５で反射させ、前記反射光Ｐ３を導光体３２へ出射すると共に、観測者側から導光体３２を介して入射した外部入射光も同様に反射板４５で反射させて出射する。
【００３２】
図２は、図１中の照明装置３０のＡ方向矢視図である。
この照明装置３０では、図２に示すように、光源３１は蛍光ランプ３１ａを有し、同蛍光ランプ３１ａの発光部の長さＺは、液晶表示装置を狭額縁化するため、入射面３２ａよりも短くなっている。導光体２のプリズム面は、従来の図２４と同様に、光源３１から与えられた光Ｐ１を伝搬する伝搬部と同伝搬された光を反射する反射部とが液晶パネル４０の表示画面に対応した周期で繰り返し形成されたプリズム列を有している。そして、このプリズム列の繰り返し方向は、入射面３２ａと同入射面３２ａに隣接する一方の端面３２ｄとに接する所定の領域（例えば、領域Ｑ）では、入射面３２ａから端面３２ｄの方向に偏った第１の傾斜方向Ｒに設定され、同領域Ｑ以外の領域では、入射面３２ａから他方の端面３２ｅの方向に偏った第２の傾斜方向Ｕに設定されている。そして、傾斜方向Ｒの垂直方向と入射面３２ａとの間に夾角α、及び傾斜方向Ｕの垂直方向と同入射面３２ａとの間に夾角βが設定されている。領域Ｑは、端面３２ｅに対して距離ｘの位置から端面３２ｄに至る領域である。この距離ｘは、
Ｌｆ−Ｌｇ≧ｘ≧Ｌｅ
但し、
Ｌｅ；端面３２ｅに対する蛍光ランプ３１ａの非発光部の距離
Ｌｆ；入射面３２ａの長さ
Ｌｇ；端面３２ｄに対する蛍光ランプ３１ａの非発光部の距離
に設定される。
【００３３】
ここで、領域Ｑと同領域Ｑ以外の領域との境界線３２ｆにおいて、領域Ｑと同領域Ｑ以外の領域のプリズム列の伝播部及び反射部の高さが同じであること、すなわち、境界線３２ｆでプリズム列の伝播部及び反射部の高さに段差がないことが重要である。段差があると、伝搬光及び反射光の不連続が生じ、輝線や暗線として認識されることになる。
【００３４】
図３及び図４は、液晶表示素子のＲＧＢストライプの方向を示す模式図である。
液晶パネル４０の各画素は、図３又は図４に示すように、ＲＧＢストライプ構造で構成され、横方向にＲ（赤表示）の表示セル、Ｇ（緑表示）の表示セル、及びＢ（青表示）の表示セルが配置されて１画素が構成されている。各表示セルの縦横比は３：１で、ＲＧＢの３つの表示セルで構成される１画素の縦横比が１：１になっている。情報系の表示装置では、通常、このような画素構成が一般的である。これらの図３又は図４では、互いに平行で間隔ａに配置された複数の第１の線と、これらの第１の線に直交する互いに平行で間隔３×ａに配置された複数の第２の線とからなる格子上に各表示セルが配列され、同各表示セルの横の長さがａ、及び縦の長さが３×ａに設定され、１画素は１辺が３×ａの正方画素になっている。
【００３５】
また、図３では、液晶表示素子のＲＧＢストライプの方向と導光体３２の入射面３２ａとが平行であることが模式的に示されている。一方、図４では、ＲＧＢストライプの方向と導光体３２の入射面３２ａとが垂直であることが模式的に示されている。また、図３又は図４に示すように、所定の長さの発光部を有する光源３１の長手方向は、入射面３２ａに平行に設置されている。図３又は図４のどちらの設置形式を採用するかは、これらの照明装置を設置する実装形態によって決まる。
【００３６】
図３及び図４に示すＲＧＢストライプに対応して、モアレ縞の発生について検討する。
図３に示すように、液晶表示素子のＲＧＢストライプの方向と導光体３２の入射面３２ａとが平行になっている場合、画素のもつ線要素▲１▼，▲２▼，▲３▼，▲４▼と導光体３２のプリズム列とで形成されるモアレ縞の発生が予想される。液晶表示素子のＲＧＢストライプの方向の線要素▲１▼とプリズム列とで形成されるモアレ縞をモアレ縞Ｘ１とする。液晶表示素子のＲＧＢストライプの方向に対して垂直方向の線要素▲２▼とプリズム列とで形成されるモアレ縞をモアレ縞Ｘ２とする。液晶表示素子の画素対角線の線要素▲３▼とプリズム列とで形成されるモアレ縞をモアレ縞Ｘ３とする。液晶表示素子の１／３画素対角線の方向の線要素▲４▼とプリズム列とで形成されるモアレ縞をモアレ縞Ｘ４とする。
【００３７】
プリズム列の繰り返しピッチを画素ピッチ（＝３×ａ）に対して変化させたときのモアレ縞の発生状況を、夾角αとモアレ縞のピッチで図５、図６、図７及び図８に示す。実験に用いた液晶パネルの画素ピッチ（３×ａ）は、０．２２３５ｍｍである。
図５に示すように、プリズム列の繰り返しピッチ＝画素ピッチの場合、モアレ縞Ｘ１はモアレ縞Ｘ１ａ，Ｘ１ｂの２種類があり、モアレ縞Ｘ１ａは、夾角αが０°に近づくに従ってピッチが無限大になる。モアレ縞Ｘ１ｂは、夾角αが０〜４５°の変化に対してピッチがゆるやかに変化する。複数のモアレ縞のピッチが一致する条件、すなわち、グラフが交差する個所ではモアレ縞が認められにくくなると考えられる。これは、目視による実験でも確認できた。例えば、図５中の夾角αが３０°、及びモアレピッチが０．４３ｍｍの近傍でモアレ縞Ｘ１ｂとモアレ縞Ｘ３とが交差し、夾角αが３８°、及びモアレピッチが０．４４ｍｍの近傍でモアレ縞Ｘ３とモアレ縞Ｘ４とが交差する。これらの交差点の近傍ではモアレ縞が認められにくくなる。また、モアレピッチが小さいほどモアレ縞が認めにくくなる。
【００３８】
図６に示すように、プリズム列の繰り返しピッチ：画素ピッチ＝１：２の場合、モアレ縞Ｘ１とモアレ縞Ｘ３との交点、すなわち、夾角αが３２°、及びモアレピッチが０．３ｍｍの近傍よりモアレピッチが大きい領域では、グラフが存在しない。一方、これよりモアレピッチが小さい領域では、モアレピッチが０．２２ｍｍ以下の領域に初めてグラフが存在する。従って、夾角αを３２°に設定すると、モアレ縞が認識されにくいことが分かる。これらの交点は、円（○）で囲んで示してある。
【００３９】
図７及び図８は、それぞれ、プリズム列の繰り返しピッチ：画素ピッチが２：３及び３：５の場合のグラフである。図９は、画素ピッチを１としたときのプリズム列の繰り返しピッチを横軸として、図５〜図８におけるグラフの交点を描いた図である。
すなわち、この図９では、図５〜図８中の円で囲んだモアレ縞が認められにくくなる点が結ばれている。縦軸はモアレ縞が認められにくくなる角度であり、夾角αに対応する。図９において、画素ピッチを１としたときのプリズム列の繰り返しピッチが０．５のグラフを考える。これは図６に対応し、具体的には、図９中の上から１番目のグラフｆが図６中のモアレ縞Ｘ１ａとモアレ縞Ｘ３との交点、上から２番目のグラフｇが図６中のモアレ縞Ｘ３とモアレ縞Ｘ４との交点、及び上から３番目のグラフｈが図６中のモアレ縞Ｘ１ｂとモアレ縞Ｘ３の交点に対応する。図６中のモアレ縞Ｘ１ａとモアレ縞Ｘ３との交点より上にはグラフが存在せず、モアレ縞Ｘ３とモアレ縞Ｘ４との交点より上にはグラフがまだ１つあり、モアレ縞Ｘ１ｂとモアレ縞Ｘ３との交点より上にはグラフが２つ存在する。
【００４０】
また、図９において、画素ピッチを１としたときのプリズム列の繰り返しピッチが０．６７のグラフを考える。これは図７に対応し、具体的には、図９中の上から１番目のグラフｆが図７中のモアレ縞Ｘ３とモアレ縞Ｘ４との交点、上から２番目のグラフｇが図７中のモアレ縞Ｘ１ｂとモアレ縞Ｘ３との交点に対応する。図７中のモアレ縞Ｘ３とモアレ縞Ｘ４との交点より上にはグラフが存在せず、モアレ縞Ｘ１ｂとモアレ縞Ｘ３との交点より上にはグラフが１つ存在する。従って、図９では、夾角αが大きいほどモアレ縞が認められにくい傾向にある。
【００４１】
以上の検討は、夾角αについてのみ行ったが、夾角βについても全く同様のことがいえる。これらの検討及び目視による実験結果に基づき、図９におけるモアレ縞が認められにくい夾角α，βの範囲は、
２０°≦α≦３５°、２０°≦β≦３５°
望ましくは、モアレピッチの小さい領域、
２５°≦α≦３５°、２５°≦β≦３５°
となる。
【００４２】
次に、図４に示すように、液晶表示素子のＲＧＢストライプの方向と導光体３２の入射面３２ａとが垂直になっている場合、画素のもつ線要素▲１▼，▲２▼，▲３▼，▲４▼と導光体３２のプリズム列とで形成されるモアレ縞の発生が予想される。液晶表示素子のＲＧＢストライプの方向に対して垂直方向の線要素▲１▼とプリズム列とで形成されるモアレ縞をモアレ縞Ｘ１とする。液晶表示素子のＲＧＢストライプの方向の線要素▲２▼とプリズム列とで形成されるモアレ縞をモアレ縞Ｘ２とする。液晶表示素子の画素対角線の線要素▲３▼とプリズム列とで形成されるモアレ縞をモアレ縞Ｘ３とする。液晶表示素子の１／３画素対角線の方向の線要素▲４▼とプリズム列とで形成されるモアレ縞をモアレ縞Ｘ４とする。
【００４３】
プリズム列の繰り返しピッチを画素ピッチ（＝３×ａ）に対して変化させたときのモアレ縞の発生状況を、夾角αとモアレのピッチで図１０、図１１、図１２及び図１３に示す。実験に用いた液晶パネルの画素ピッチ（３×ａ）は、０．２２３５ｍｍである。
図１０に示すように、プリズム列の繰り返しピッチ＝画素ピッチの場合、モアレ縞Ｘ１は、夾角αが０°に近づくに従ってピッチが無限大になる。モアレ縞Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４は、夾角αが大きくなるに従ってピッチ大きくなる。複数のモアレ縞のピッチが一致する条件下ではモアレ縞が認められにくくなる。例えば、図１０中の夾角αが２４°、及びモアレピッチが０．３８ｍｍの近傍でモアレ縞Ｘ１とモアレ縞Ｘ３とが交差し、夾角αが３５°、及びモアレピッチが０．２８ｍｍの近傍でモアレ縞Ｘ１とモアレ縞Ｘ４とが交差する。これらの交差点の近傍ではモアレ縞が認められにくくなる。また、モアレピッチが小さいほどモアレ縞が認めにくくなる。
【００４４】
図１２に示すように、プリズム列の繰り返しピッチ：画素ピッチ＝２：３の場合、モアレ縞Ｘ１ｂとモアレ縞Ｘ３との交点、すなわち夾角αが２２°、及びモアレピッチが０．３８ｍｍの近傍よりモアレピッチが大きい領域では、グラフが存在しない。一方、これよりモアレピッチが小さい領域では、モアレピッチが０．２５ｍｍ以下の領域に初めてグラフが存在する。従って、夾角αを２２°に設定すると、モアレが認識されにくいことが分かる。これらの交点は、円（○）で囲んで示してある。
【００４５】
図１１及び図１３は、それぞれ、プリズム列の繰り返しピッチ：画素ピッチが１：２，３：５の場合のグラフである。
図１４は、画素ピッチを１としたときのプリズム列の繰り返しピッチを横軸として、図１０〜図１３におけるグラフの交点を描いた図である。
すなわち、この図１４では、図１０〜図１３中の円で囲んだモアレ縞が認められにくくなる点が結ばれている。縦軸はモアレ縞が認められにくくなる角度であり、夾角αに対応する。図１４において、画素ピッチを１としたときのプリズム列の繰り返しピッチが０．５のグラフを考える。これは図１１に対応し、具体的には、図１４の上から２番目のグラフｍが図１１中のモアレ縞Ｘ１ａとモアレ縞Ｘ１ｂとモアレ縞Ｘ３との交点、及び上から１番目のグラフｋが図１１中のモアレ縞Ｘ１ｂとモアレ縞Ｘ４との交点に対応する。図１１中のモアレ縞Ｘ１ａとモアレ縞Ｘ１ｂとモアレ縞Ｘ３との交点より上にはグラフが存在せず、モアレ縞Ｘ１ｂとモアレ縞Ｘ４との交点より上にはグラフがまだ１つ存在する。
【００４６】
また、図１４において、画素ピッチを１としたときのプリズム列の繰り返しピッチ＝０．６７のグラフを考える。これは図１２に対応し、具体的には、図１４中の上から１番目のグラフｋが図１２中のモアレ縞Ｘ１ｂとモアレ縞Ｘ４との交点、図１４の上から２番目のグラフｍが図１２中のモアレ縞Ｘ１ｂとモアレ縞Ｘ３の交点に対応する。図１２中のモアレ縞Ｘ１ｂとモアレ縞Ｘ４との交点より上にはグラフが存在せず、モアレ縞Ｘ１ｂとモアレ縞Ｘ３との交点より上にもグラフは存在しない。しかし、モアレ縞Ｘ１ｂとモアレ縞Ｘ４との交点より下のグラフは、モアレピッチが０．２５ｍｍの近傍に存在し、モアレ縞Ｘ１ｂとモアレ縞Ｘ３との交点より上のグラフは、モアレピッチが０．２２ｍｍの近傍に存在する。従って、図１４では、夾角αが小さいほどモアレ縞が認められにくい傾向にある。
【００４７】
以上の検討は、夾角αについてのみ行ったが、夾角βについても全く同様のことがいえる。これらの検討及び目視による実験結果に基づき、図１４におけるモアレ縞が認められにくい夾角α，βの範囲は、
２０°≦α≦３８°、２０°≦β≦３８°
望ましくは、モアレピッチの小さい領域、
２０°≦α≦３０°、２０°≦β≦３０°
となる。また、導光板３２のプリズム列の繰り返しピッチは、現在の製造上の限界は０．０５ｍｍ以上であり、一方、本実施形態の照明装置３０が搭載されるＰＤＡなどの携帯情報機器の画素ピッチは、無理なく目視できる範囲としては、０．２０ｍｍと言われている。従って、画素ピッチを１としたとき、導光板３２のプリズムの繰り返しピッチは０．４以上に設定する必要がある。また、画素ピッチよりもプリズムの繰り返しピッチが大きくなると、輝度むらが目立つようになる。そこで、画素ピッチを１としたときに導光板３２のプリズムの繰り返しピッチは１以下に設定する必要がある。また、光の利用効率は、夾角αが小さいほど高い。
【００４８】
以上の考察から、図９及び図１４におけるモアレ縞が認められにくいプリズムの繰り返しピッチＰは、画素ピッチを３×ａとすると、
０．４×３×ａ≦Ｐ≦１×３×ａ
望ましくは、モアレピッチの小さい領域、
０．５×３×ａ≦Ｐ≦０．８×３×ａ
となる。
【００４９】
図１５は、図２中の蛍光ランプ３１ａを発光させたときの照明装置３０のＡ方向矢視図、及び図１６が同図１５中の暗部Ｇの詳細図である。
図１５に示すように、蛍光ランプ３１ａから光Ｐ１が入射面３２ａに入射して導光体３２内に伝搬する。この場合、蛍光ランプ３１ａの発光部の長さＺが入射面３２ａよりも短いので、導光体３２内には、光Ｐ１が伝搬しない領域が有り、プリズム列の繰り返し方向に暗部Ｇ，Ｈが発生する。
【００５０】
すなわち、図１６に示すように、蛍光ランプ３１ａの光Ｐ１の大部分がプリズム列の繰り返しの傾斜方向Ｒ，Ｕに伝搬していくので、光Ｐ１の分散光Ｐ１１は同繰り返し方向Ｒに伝搬し、分散光Ｐ１２が端面３２ｄを透過する。このため、暗部Ｇは、導光体３２の入射面３２ａ及び端面３２ｄに接するコーナーに発生する。同様に、暗部Ｈは、入射面３２ａ及び端面３２ｅに接するコーナーに発生する。これらの暗部Ｇ，Ｈは、液晶パネル４０の表示領域外に発生するので、表示品質には影響がなく、特に問題にはならない。
【００５１】
以上のように、この第１の実施形態では、プリズム列の繰り返し方向が傾斜方向Ｒ，Ｕに設定されているので、モアレ縞の発生が回避されると共に、暗部Ｇ，Ｈが表示領域外に発生する。このため、狭額縁化された液晶表示装置における表示品質が向上する。さらに、モアレ縞の防止対策として、プリズム列の繰り返し方向の検討をＲＧＢセル単位で行い、かつ、ＲＧＢストライプの方向と入射面３２ａとが平行の場合と垂直の場合の２種類について行ったので、モアレ縞の発生を確実に防止できる。
【００５２】
第２の実施形態
図１７は、この発明の第２の実施形態である液晶表示装置の概略の構成図であり、第１の実施形態を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この形態の液晶表示装置では、図１７に示すように、図１中の照明装置３０に代えて、異なる構成の照明装置３０Ａが設けられている。照明装置３０Ａでは、図１中の導光体３２に代えて、プリズム列の繰り返し方向の異なる導光体３２Ａが設けられている。他は、図１と同様の構成である。
【００５３】
図１８は、図１７中の照明装置３０ＡのＡ方向矢視図であり、第１の実施形態を示す図２中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この照明装置３０Ａでは、図１８に示すように、プリズム列の繰り返し方向は、入射面３２ａと同入射面３２ａに隣接する一方の端面３２ｅとに接する所定の領域（例えば、領域Ｖ）では、入射面３２ａから端面３２ｅの方向に偏った第１の傾斜方向Ｕに設定され、同領域Ｖ以外の領域では、入射面３２ａから他方の端面３２ｄの方向に偏った第２の傾斜方向Ｒに設定されている。領域Ｖは、入射面３２ａから距離ｙの位置に至る領域である。この距離ｙは、
Ｌｈ≧ｙ≧Ｌｅ／ｔａｎα
但し、
Ｌｈ；端面３２ｅの長さ
Ｌｅ；端面３２ｅに対する蛍光ランプ３１ａの非発光部の距離
α；傾斜方向Ｕの垂直方向と入射面３２ａとの夾角
に設定される。
【００５４】
この図１８では、領域Ｕと領域Ｖの境界線において、光の出射方向が異なるので、プリズム列の伝播部及び反射部の高さに段差が発生することを防ぐことができない。そのため、段差の部分で光の不連続が生じ、輝線や暗線として認識されることになる。従って、距離ｙは、領域Ｖが液晶パネル４０の表示画面に対応する領域以外になるように設定されている。又、第１の実施形態と同様に、図９及び図１４の特性図に基づき、図１８中の傾斜方向Ｕの垂直方向と入射面３２ａとの夾角α、及び傾斜方向Ｒの垂直方向と同入射面３２ａとの夾角βは、
２０°≦α≦３５°，２０°≦β≦３５°
に設定されている。
【００５５】
図１９は、図１８中の蛍光ランプ３１ａを発光させたときの照明装置３０ＡのＡ方向矢視図、図２０が同図１９中の暗部Ｋの詳細図、及び図２１が同図１９中の暗部Ｌの詳細図である。
図１９に示すように、蛍光ランプ３１ａから光Ｐ１が入射面３２ａに入射して導光体３２Ａ内に伝搬する。この場合、蛍光ランプ３１ａの発光部の長さＺが入射面３２ａよりも短いので、導光体３２Ａ内には、光Ｐ１が伝搬しない領域が有り、プリズム列の繰り返し方向に暗部Ｋ，Ｌ及び暗線Ｍが発生する。
【００５６】
すなわち、図２０に示すように、暗部Ｋは、導光体３２の入射面３２ａ及び端面３２ｄに接するコーナーの領域ｕで発生した後、領域ｖで方向が転換するので、液晶パネル４０の表示領域外の領域ｕで発生する。又、図２１に示すように、暗部Ｌは、入射面３２ａ及び端面３２ｅに接するコーナーの領域ｕに発生し、暗線Ｍは、光Ｐ１の領域ｕにおける光路の変換により、領域ｖで最小限に抑えられる。
そのため、表示品質には影響がない。
【００５７】
以上のように、この第２の実施形態では、プリズム列の繰り返し方向が傾斜方向Ｒ，Ｕに設定されているので、第１の実施形態と同様に、モアレ縞の発生が回避されると共に、暗部Ｇ，Ｈが表示領域外に発生する。このため、狭額縁化された液晶表示装置における表示品質が向上する。
【００５８】
第３の実施形態
図２２は、この発明の第３の実施形態である電子機器の電気的構成を示すブロック図である。
この形態の電子機器は、同図に示すように、ＰＤＡであり、通信部４１、入力部４２、制御部４３、記憶部４４、電源部４５、及び表示部５０を備えて構成されている。通信部４１は、図示しない無線基地局との間でデータ通信を行う。入力部４２は、例えばキーボードなどで構成され、ユーザの操作に基づいて動作に必要な信号を入力する。
【００５９】
制御部４３は、このＰＤＡ全体を制御する。記憶部４４は、制御部４３を動作させるための制御プログラムを記憶すると共に、データ通信に伴う各種のデータを記憶する。電源部４５は、このＰＤＡの構成要素全体に電力を供給する。表示部５０は、映像信号処理部５１、液晶パネル５２、及び照明装置５３で構成され、狭額縁化されている。映像信号処理部５１は、制御部４３から送出された各種のデータを表示用データに変換処理する。液晶パネル５２は、図１中の液晶パネル４０と同様に、反射型で構成され、映像信号処理部５１から送出された表示用データを表示する。照明装置５３は、図１中の照明装置３０又は図７中の照明装置３０Ａと同様に構成され、液晶パネル５２に対して照明光を供給する。
【００６０】
このＰＤＡでは、照明装置５３によって液晶パネル５２が照明され、表示用データが表示される。このとき、液晶パネル５２の表示領域では、モアレ縞及び暗部が発生しない。
【００６１】
以上のように、この第３の実施形態では、照明装置５３が照明装置３０又は照明装置３０Ａと同様に構成されているので、表示部５０が狭額縁化されていても、モアレ縞及び暗部が発生しない。このため、表示品質が向上する。
【００６２】
以上、この発明の実施形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあってもこの発明に含まれる。
例えば、第１の実施形態を示す図２では、端面３２ｅに対する距離ｘを同端面３２ｅ側の表示領域外に設定することにより、領域Ｑが表示領域の全てを含むようにしても良い。又、第２の実施形態を示す図１８では、領域Ｖと同領域Ｖ以外の領域の各プリズム列の繰り返し方向は、逆でも良い。又、領域Ｖは、入射面３２ａと端面３２ｅとに接していれば良く、端面３２ｄに接していなくても良い。光源３１は、蛍光ランプの他、例えば、ＬＥＤやＥＬなどの点光源を反射器などで線光源にしたものでも良い。第３の実施形態における電子機器は、ＰＤＡに限らず、小型の表示部を備えた電子機器であれば、任意のもので良い。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の構成によれば、プリズム列の繰り返し方向が第１及び第２の傾斜方向に設定されているので、モアレ縞の発生が回避されると共に、暗部が表示領域外に発生する。このため、狭額縁化された液晶表示装置における表示品質を向上できる。更に、この液晶表示装置を電子機器に搭載したので、表示部が狭額縁化されていても、モアレ縞及び暗部が発生することがなく、表示品質を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態である液晶表示装置の構成図である。
【図２】図１中の照明装置３０のＡ方向矢視図である。
【図３】液晶表示素子のＲＧＢストライプの方向を示す模式図である。
【図４】液晶表示素子のＲＧＢストライプの方向を示す模式図である。
【図５】モアレ縞の発生状況を示す図である。
【図６】モアレ縞の発生状況を示す図である。
【図７】モアレ縞の発生状況を示す図である。
【図８】モアレ縞の発生状況を示す図である。
【図９】図５〜図８におけるグラフの交点を描いた図である。
【図１０】モアレ縞の発生状況を示す図である。
【図１１】モアレ縞の発生状況を示す図である。
【図１２】モアレ縞の発生状況を示す図である。
【図１３】モアレ縞の発生状況を示す図である。
【図１４】図１０〜図１３におけるグラフの交点を描いた図である。
【図１５】図２中の蛍光ランプ３１ａを発光させたときの照明装置３０のＡ方向矢視図である。
【図１６】図１５中の暗部Ｇの詳細図である。
【図１７】この発明の第２の実施形態である液晶表示装置の構成図である。
【図１８】図１７中の照明装置３０ＡのＡ方向矢視図である。
【図１９】図１８中の蛍光ランプ３１ａを発光させたときの照明装置３０ＡのＡ方向矢視図である。
【図２０】図１９中の暗部Ｋの詳細図である。
【図２１】図１９中の暗部Ｌの詳細図である。
【図２２】この発明の第３の実施形態である電子機器の電気的構成を示すブロック図である。
【図２３】従来の液晶表示装置の構成図である。
【図２４】図２３中の照明装置１０の詳細図である。
【図２５】図２４（ａ）中の夾角θを０°に設定した場合の照明装置１０のＡ方向矢視図である。
【図２６】図２５中の蛍光ランプ１１ａを発光させたときの照明装置１０のＡ方向矢視図である。
【図２７】従来の他の液晶表示装置の概略の構成図である。
【図２８】照明装置１０ＡのＡ方向矢視図である。
【図２９】図２７中の蛍光ランプ１１ａを発光させたときの照明装置１０ＡのＡ方向矢視図である。
【図３０】図２９中の暗部Ｃ，Ｄの詳細図である。
【符号の説明】
３０，３０Ａ 照明装置
３１ 光源
３２，３２Ａ 導光体
３２ａ 入射面
３２ｂ プリズム面
３２ｃ 射出面
３２ｄ，３２ｅ 端面
４０ 液晶パネル
α，β 夾角

Claims (5)

1. 互いに平行で間隔ａに配置された複数の第１の線と前記第１の線に直交する互いに平行で間隔３×ａに配置された複数の第２の線とからなる格子上に配列された表示セルを有し、第１の反射光を入射して表示画面に対応した制御を行って反射させ、第２の反射光を射出する液晶パネルと、
   所定の長さの発光部を有する光源と、
   前記液晶パネルに重ねて設置され、前記第１の線に平行で、前記光源の発光部よりも長い入射面、プリズム面、及び射出面を有し、前記光源から与えられた光を前記入射面から入射し、該入射した光を前記プリズム面で反射して前記射出面から前記第１の反射光を前記液晶パネルへ射出し、前記第２の反射光を前記射出面から入射して前記プリズム面から観測者側へ射出する導光体とを備えた液晶表示装置であって、
   前記導光体は、
   前記与えられた光を伝搬する伝搬部と該伝搬された光を反射する反射部とが前記表示画面に対応した周期で繰り返し形成されたプリズム列を有し、かつ該プリズム列の繰り返し方向は、前記入射面と該入射面に交差して隣接する一方の端面とに接する暗部防止領域では前記入射面から前記一方の端面の方向に偏った第１の傾斜方向に設定される一方、前記暗部防止領域以外の前記液晶パネルの表示領域に導光する領域では前記入射面から他方の端面の方向に偏った第２の傾斜方向に設定され、前記第１の傾斜方向の垂直方向と前記入射面との夾角αは、
   ２０°≦α≦３５°
   に設定され、
   前記プリズム列の繰り返し周期Ｐは、
   ０．４×３×ａ≦Ｐ≦１×３×ａ
   に設定され、
   前記暗部防止領域は、
   前記入射面から式（１）で表される距離ｙの位置に至る領域に設定されていることを特徴とする液晶表示装置。
   Ｌｈ≧ｙ≧Ｌｅ／ｔａｎα ……（１）
   但し、
   Ｌｈ；一方の端面の長さ
   Ｌｅ；一方の端面から光源の発光部と非発光部との境界までの距離
2. 前記第１の傾斜方向の垂直方向と前記入射面との夾角α、及び前記第２の傾斜方向の垂直方向と前記入射面との夾角βは、
   ２０°≦α≦３５°，２０°≦β≦３５°
   に設定されていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 互いに平行で間隔ａに配置された複数の第１の線と前記第１の線に直交する互いに平行で間隔３×ａに配置された複数の第２の線とからなる格子上に配列された表示セルを有し、第１の反射光を入射して表示画面に対応した制御を行って反射させ、第２の反射光を射出する液晶パネルと、
   所定の長さの発光部を有する光源と、
   前記液晶パネルに重ねて設置され、前記第２の線に平行で、前記光源の発光部よりも長い入射面、プリズム面、及び射出面を有し、前記光源から与えられた光を前記入射面から入射し、該入射した光を前記プリズム面で反射して前記射出面から前記第１の反射光を前記液晶パネルへ射出し、前記第２の反射光を前記射出面から入射して前記プリズム面から観測者側へ射出する導光体とを備えた液晶表示装置であって、
   前記導光体は、
   前記与えられた光を伝搬する伝搬部と該伝搬された光を反射する反射部とが前記表示画面に対応した周期で繰り返し形成されたプリズム列を有し、かつ該プリズム列の繰り返し方向は、前記入射面と該入射面に交差して隣接する一方の端面とに接する暗部防止領域では前記入射面から前記一方の端面の方向に偏った第１の傾斜方向に設定される一方、前記暗部防止領域以外の前記液晶パネルの表示領域に導光する領域では前記入射面から他方の端面の方向に偏った第２の傾斜方向に設定され、前記第１の傾斜方向の垂直方向と前記入射面との夾角αは、
   ２０°≦α≦３８°
   に設定され、
   前記プリズム列の繰り返し周期Ｐは、
   ０．４×３×ａ≦Ｐ≦１×３×ａ
   に設定され、
   前記暗部防止領域は、
   前記入射面から式（２）で表される距離ｙの位置に至る領域に設定されていることを特徴とする液晶表示装置。
   Ｌｈ≧ｙ≧Ｌｅ／ｔａｎα ……（２）
   但し、
   Ｌｈ；一方の端面の長さ
   Ｌｅ；一方の端面から光源の発光部と非発光部との境界までの距離
4. 前記第１の傾斜方向の垂直方向と前記入射面との夾角α、及び前記第２の傾斜方向の垂直方向と前記入射面との夾角βは、
   ２０°≦α≦３８°、２０°≦β≦３８°
   に設定されていることを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
5. 前記プリズム列の繰り返し周期Ｐは、
   ０．５×３×ａ≦Ｐ≦０．８×３×ａ
   に設定されていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の液晶表示装置。

Images