JP5417031B2

JP5417031B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP5417031B2
Application number: JP2009115772A
Authority: JP
Inventors: 健治青島; 誠河野; 正剛杉山
Original assignee: Japan Display Inc
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2009-05-12
Filing date: 2009-05-12
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2029-05-12
Also published as: JP2010266543A

Description

本発明は液晶表示装置に関し、特にアクティブマトリクス型の液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、表示部を備えた液晶表示パネルと、表示部を照明する照明手段と、を備えている。照明手段は、互いに対向する主面と２つの主面間に延びる側面とを備えた導光体と、導光体の一側面に向けて光を出射する光源と、を備えている。

光源は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ：light emitting diode）や冷陰極管（ＣＣＦＬ：cold cathode fluorescent tube）が採用される。特許文献１には、光源として発光ダイオードを用いた液晶表示装置が開示されている。

特開２００６−１５４２９２号公報

発光ダイオードは、冷陰極管と比較して、出射された光の指向性が高いという性質がある。この性質により、導光体の光源に近い部分で輝度が不均一になる輝度ムラが発生することがある。

なお、この輝度ムラは、発光ダイオードを配置するピッチや、発光ダイオードと導光体の側面との間の距離等の関係により生じ、特に、表示部の周囲を囲む額縁領域が狭くなるほど生じやすくなる。この輝度ムラが発生すると、表示画像の輝度にムラが発生し、表示品位が低下することがあった。

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであって、良好な表示品位の液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明の態様による液晶表示装置は、マトリクス状に配置された複数の表示画素から成る表示部を備えた表示パネルと、前記表示部を照明する照明手段と、を備え、前記照明手段は、複数の光源と、前記複数の光源から出射された光を前記表示部側に誘導する導光体と、を備え、前記導光体は、対向する２つの主面と、前記２つの主面との間に延びる４つの側面と、を備え、前記２つの主面のうち１つの主面が前記表示部を照明する出射面とされ、前記４つの側面のうち１つの側面が前記複数の光源から出射された光が入射する入射面とされ、前記複数の光源は、光が出射される方向が前記入射面と略直交する方向に対して同じ方向に所定の傾きを持つとともに、隣に配置された光源から出射された光が前記入射面に入射する際の幅が重複するように配置された液晶表示装置である。

本発明によれば、表示品位が良好な液晶表示装置を提供することができる。

本発明の一実施形態にかかる液晶表示装置の一構成例について説明するための図である。図１に示す液晶表示装置のバックライトの一構成例について説明するための図である。図２に示すバックライトの複数の光源の一構成例について説明するための図である。図３に示す複数の光源について、光源から出射される光の方向と導光体の側面との関係を説明するための図である。複数の光源から光が出射される方向が、導光体の側面に略直交する方向である場合の導光体に入射する光について説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置は、液晶表示パネル１０と、液晶表示パネル１０を背面から照明する面光源装置２０と、液晶表示パネル１０の前面側に取り付けられた前面カバー４０とを備えている。本実施形態に係る液晶表示装置は、面光源装置２０からの光を選択的に透過して画像を表示する透過型の液晶表示装置である。

液晶表示パネル１０は、対向配置された一対の基板すなわちアレイ基板１２及び対向基板１４と、アレイ基板１２と対向基板１４との間に保持された液晶層ＬＱと、を備えている。アレイ基板１２と対向基板１４との外側にはそれぞれ偏光板（図示せず）が配置されている。

液晶表示パネル１０は、画像を表示する略矩形状の表示部１１を有している。表示部１１は、マトリクス状に配置された複数の画素ＰＸを含む。アレイ基板１２は、表示部１１において、複数の画素ＰＸの行方向に沿って延在する複数の走査線ＹＬ、複数の画素ＰＸの列方向に沿って延在する複数の信号線ＸＬ、及びこれら走査線ＹＬと信号線ＸＬとの交差部付近において画素ＰＸ毎に配置されたスイッチング素子ＳＷ、スイッチング素子ＳＷを介して信号線ＸＬに接続された複数の画素電極ＰＥ等を備えている。

スイッチング素子ＳＷは薄膜トランジスタを備えている。薄膜トランジスタのゲート電極は、対応する走査線ＹＬに電気的に接続されている（あるいは一体に形成されている）。薄膜トランジスタのソース電極は、対応する信号線ＸＬに電気的に接続されている（あるいは一体に形成されている）。薄膜トランジスタのドレイン電極は、対応する画素電極ＰＥに電気的に接続されている（あるいは一体に形成されている）。

表示部１１の周囲には、走査線ＹＬおよび信号線ＸＬを駆動する駆動部（図示せず）が配置されている。駆動部は走査線ＹＬを順次駆動する。駆動された走査線ＹＬにゲート電極が接続されたスイッチング素子ＳＷは、ゲート−ドレイン間が導通し、対応する信号線ＸＬから画素電極ＰＥへ映像信号が供給される。

対向基板１４は、表示部１１において、複数の画素ＰＸに共通の対向電極ＣＥなどを備えている。これらアレイ基板１２及び対向基板１４は、画素電極ＰＥと対向電極ＣＥとを対向させた状態で配設され、これらの間にギャップを形成する。液晶層ＬＱは、アレイ基板１２と対向基板１４とのギャップに封止された液晶組成物によって形成されている。

対向電極ＣＥには、対向電極駆動回路（図示せず）より対向電圧が供給される。液晶層ＬＱに含まれる液晶分子は、画素電極ＰＥに供給される映像信号と、対向電極ＣＥに印加される対向電圧との電位差により、その配向状態が制御される。

回路基板１８は、フレキシブル基板１６を介して、液晶表示パネル１０の一側縁に電気的に接続され、液晶表示パネル１０に駆動信号を供給する。回路基板１８は、面光源装置２０の背面側に向けてフレキシブル基板１６を湾曲させることにより、面光源装置２０の背面側に配置される。

面光源装置２０は、照明光を出射する略矩形状の出射領域２０Ａを有している。この面光源装置２０は、出射領域２０Ａと液晶表示パネル１０の表示部１１とが対応するように液晶表示パネル１０の背面に重ねられる。面光源装置２０から出力された光は液晶表示パネル１０に入射し、液晶層ＬＱに含まれる液晶分子の配向状態により、表示部１１を選択的に透過する。

面光源装置２０は、図２に示すように導光体２２と、複数の発光ダイオードＬＤを備える光源装置２１と、を有している。また、面光源装置２０は、複数の光学シート２４と、光学シート２６と、バックフレーム２８と、フロントフレーム２９と、を有している。

導光体２２は、対向する２つの主面２２Ａ、２２Ｂと、２つの主面２２Ａ、２２Ｂ間に延びる４つの側面と、を備えている。複数の光学シート２４は、導光体２２の一方の主面２２Ａに対向するように配置されている。光学シート２６は、導光体２２の他方の主面２２Ｂに対向するように配置されている。

光学シート２４は、導光体２２の一方の主面２２Ａから出射された光を拡散する拡散板や拡散シート、拡散した拡散光を集光するプリズムシート、偏光分離シートなどである。光学シート２６は、導光体２２の他方の主面２２Ｂ側に出射された光を前面側（一方の主面側）に反射する反射シートである。

バックフレーム２８は、ほぼ矩形状に形成され、光源装置２１、導光体２２、光学シート２４、および、光学シート２６を収容する。バックフレーム２８には、光学シート２４上からフロントフレーム２９が取り付けられ、フロントフレーム２９により光源装置２１、導光体２２、光学シート２４、及び光学シート２６が保持される。

図２に示すように、光源装置２１は導光体２２の１つの側面（入射面）２２Ｃに沿って配置されている。光源装置２１は、複数の光源と、複数の光源が搭載された基板ＣＢと、光源を駆動するための駆動信号源（図示せず）と基板ＣＢとを接続するためのコネクタＣＮＴと、を備えている。

本実施形態では、光源装置２１は、複数の光源として、複数の発光ダイオードＬＤを備えている。基板ＣＢには、外部の駆動信号源から駆動信号が供給され、駆動信号により複数の発光ダイオードＬＤが駆動されて光が出射される。

複数の発光ダイオードＬＤそれぞれは、導光体２２の入射面２２Ｃに沿って第１方向Ｄ１に並ぶとともに、導光体２２の入射面２２Ｃに向けて光を出射するように配置されている。図３および図４に示すように、複数の発光ダイオードＬＤは、光を出射する方向ＤＬが、導光体２２の入射面２２Ｃ、および、入射面２２Ｃに略直交する方向Ｄ２に対して傾いた方向である。

なお、図３において、説明のため、光源装置２１に近い領域について、複数の発光ダイオードＬＤから出射され光に照射される領域ＬＡを、ドットのハッチングにより図示しているが、複数の発光ダイオードＬＤから出射された光は、導光体２２内に入射した後、出射領域２０Ａの全体から液晶表示パネル１０側に向けて出射されるものである。

同様に、図４では、説明のため、複数の発光ダイオードＬＤから出射された光に照射される領域ＬＡを実線で囲んで図示しているが、複数の発光ダイオードＬＤから出射された光出射領域２０Ａの全体から液晶表示パネル１０側に向けて出射されるものである。

また、複数の発光ダイオードＬＤは、導光体２２の幅方向（第１方向Ｄ１）において、１つの発光ダイオードＬＤから出射された光が入射面２２Ｃに入射される際の入射幅ＷＬ（第１方向Ｄ１における長さ）と、その１つの発光ダイオードＬＤの隣に配置された発光ダイオードＬＤから出射された光による入射幅ＷＬとが互いに重複する重複部ＷＡが生じるように配置されている。

すなわち、複数の発光ダイオードＬＤは、複数の発光ダイオードＬＤのそれぞれから出射された光が入射面２２Ｃに入射する際の入射幅ＷＬが、隣に配置された発光ダイオードＬＤから出射された光の入射幅ＷＬと互いに重複するように配置されている。

例えば、第１発光ダイオードと第２発光ダイオードとが隣に並んで配置されている場合、第１発光ダイオードから出射された光が入射面２２Ｃに入射される際の入射幅ＷＬと、第２発光ダイオードから出射された光が入射面２２Ｃに入射される際の入射幅ＷＬとが重複する重複部ＷＡが生じる。

ここで、図５に示すように、発光ダイオードＬＤが光を出射する方向ＤＬが、導光体２２の入射面２２Ｃに略直交する方向Ｄ２と略平行である場合、導光体２２の幅方向において、発光ダイオードＬＤから出射した光が入射されない入射面２２Ｃの領域が生じる。したがって、導光体２２の光源装置２１に近い部分に、光源装置２１からの光が照射して明るくなる第１領域２２Ｌと、光源装置２１からの光が照射せず暗くなる第２領域２２Ｄとが生じる。

第１領域２２Ｌと第２領域２２Ｄとは第１方向Ｄ１において交互に並んで発生し、そのために、出射領域２０Ａの端部に明暗のムラが生して、表示ムラとして視認される場合がある。このような表示ムラは、特に、表示部１１の周囲の額縁領域１１Ａが狭くなるほど生じやすくなり、液晶表示装置の狭額縁化を実現することが困難であった。

これに対し、図３および図４のように、発光ダイオードＬＤを、発光ダイオードＬＤが光を出射する方向ＤＬが入射面２２Ｃおよび方向Ｄ２に対して傾くように配置すると、発光ダイオードＬＤから出射された光が入射面２２Ｃに入射する入射幅ＷＬが大きくなる。

さらに、複数の発光ダイオードＬＤのそれぞれから出射された光が入射面２２Ｃに入射する際の入射幅ＷＬが、隣に配置された発光ダイオードＬＤから出射された光の入射幅ＷＬと互いに重複するように、複数の発光ダイオードＬＤを配置することにより、導光体２２の光源装置２１に近い部分に、第２領域２２Ｄが生じることがなくなり、出射領域２０Ａの端部に明暗のムラが生じることもなくなる。

上記のように、光源装置２１の発光ダイオードＬＤを配置することによって、明暗のムラが生じることなく、表示品位が良好な液晶表示装置を提供することができる。また、図５に示すように光が入射面２２Ｃに入射する方向ＤＬが第１方向Ｄ１に対して略直交となるように発光ダイオードＬＤを配置すると、狭額縁化が困難であったが、図４のように、発光ダイオードＬＤから入射面２２Ｃへ入射する光の入射幅ＷＬが重複する重複部ＷＡを設けることによって、第２領域２２Ｄが生じなくなり、狭額縁であって、表示品位の良好な液晶表示装置を実現することが可能となった。

このように、本実施形態に係る液晶表示装置によれば、表示品位が良好な液晶表示装置を提供することができる。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、上記の実施形態では、光源装置２１は複数の光源として複数の発光ダイオードＬＤを備えていたが、光源は発光ダイオードに限られない。指向性の高い光を出射する光源であれば、上記実施形態に係る液晶表示装置と同様の効果を得ることができる。

また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

例えば、上記の実施形態では、光源装置２１は複数の光源として複数の発光ダイオードＬＤを備えていたが、光源が１つの場合であっても、その光源が光を出射する方向が入射面２２Ｃおよび入射面２２Ｃと略直交する方向に対して傾くように配置することによって、光源から出射された光が入射面２２Ｃに入射する際の入射幅ＷＬを、図５に示す場合より長くすることができる。

したがって、光源が１つの場合であっても、光源の位置や傾ける角度を調整することにより、導光体２２の光源装置２１に近い部分に光が照射せず暗くなる第２領域２２Ｄが生じることが抑制され、出射領域２０Ａの端部に明暗のムラが生じることも抑制される。

ＰＸ…表示画素、１１…表示部、１０…表示パネル、２０…面光源装置、ＬＤ…発光ダイオード、２２…導光体、２２Ｃ…入射面、ＤＬ…方向（光源から光が出射される方向）、Ｄ２…方向（入射面と略直交する方向）、ＷＬ…入射幅。

Claims

マトリクス状に配置された複数の表示画素から成る表示部を備えた液晶表示パネルと、
前記表示部を照明する照明手段と、を備え、
前記照明手段は、複数の光源と、前記複数の光源から出射された光を前記表示部側に導く導光体と、を備え、
前記導光体は、対向する２つの主面と、前記２つの主面との間に延びる４つの側面と、を備え、前記２つの主面のうち１つの主面が前記表示部を照明する出射面とされ、前記４つの側面のうち１つの側面が前記複数の光源から出射された光が入射する入射面とされ、
前記複数の光源は、各光源が光を出射する方向が前記入射面および前記入射面と略直交する方向に対して同じ方向に所定の傾きを持って配置されるとともに、前記複数の光源のそれぞれから出射された光が前記入射面に入射する際の入射幅が隣に配置された光源から出射された光の前記入射幅と互いに重複するように配置された液晶表示装置。
前記光源は発光ダイオードである請求項１記載の液晶表示装置。