JPH03200930A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、液晶テレビ、コンピュータ用デイスプレィな
どの液晶デイスプレィや液晶ディジタルウォッチなどの
背光（バックライト）を備えた液晶表示装置に係わり、
特に光源装置を薄型化でき、かつ液晶表示面の輝度を均
一化することのできるものに関する。

「従来の技術」 従来より、背光（バックライト）を用いた液晶表示装置
の背面光源としては、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス
）素子や小形蛍光灯が用いられていた。

これらの光源のうちＥＬ素子では、高い輝度が得られず
液晶画像が暗くなってしまう問題があり、またこのＥＬ
素子では、カラー表示に好適な白色光が得られないため
にカラー液晶表示素子の光源としては不適当である問題
があった。

一方、蛍光灯を液晶表示素子の背面光源として使用する
場合には、液晶表示面の輝度が高くなり、明るい液晶画
像が得られるとともに、カラー表示に好適な白色光が得
られるためにカラー液晶表示素子の光源として特に好適
である。

従来、この蛍光灯を背面光源として用いた液晶表示素子
の平面光源装置としては、ハウジング内に１本または２
本以上の小形蛍光灯を設置するとともに、この蛍光灯か
ら適当な距離を離して拡散板を配置した構造のものが主
流となっている。

ところが、このような装置においては、蛍光灯と拡散板
との距離を十分にとらないと、スリムラインと称される
蛍光灯の輝線が見えてしまい、液晶表示面における明る
さの均一性を確保するためには必然的に光源装置の奥行
を大きくしなければならない。このような装置で奥行を
小さくしようとすると、拡散板の拡散性能を上げざるを
得ないが、このことは光線透過率の低下を招き暗くなる
ので、同一の明るさを維持するためには、蛍光灯の本数
を増さざるを得す、消費電力の増加や温度上昇の対策等
の問題が生じている。

これらの問題点を解決するために、光源直上部を遮蔽し
て輝線を消す方法が考えられるが、この方法では面の暗
い部分に水準を合わせて輝度を均一化することとなり、
光量の利用効率の観点からは好ましいとはいえない。

また原理的に考えられることとして、点光源近似を用い
て凸レンズの焦点にランプを配置し、凸レンズを通過し
た光が平行光になることを応用して、このような機能を
有するフレネルレンズを光源に組込むことも可能である
が、蛍光灯はいわゆる点光源でないため、原理の再現性
は悪く、実用に供し得ないのが現状である。

「発明が解決しようとする課題」 本発明者等はこのような状況に鑑み、照光面に蛍光灯の
ような線状光源を近接させようとすると輝線があられれ
ること、そしてこのような輝線を解消するため遮蔽部材
を用いると全体として輝度を低下させ光量の利用効率を
下げてしまうこと、また同様に拡散性能の高い拡散板を
用いて均一化を図ろうとすると面が暗く１なること、の
いわば面輝度を低下させずに光源装置を薄型化するとい
う“二律背反”の現象であることを認識し、できるだけ
光源の発する光エネルギーを有効に活用しながら光源装
置の薄型化を達成すべく鋭意検討を行ったところ、反射
光の制御と独特のマルチプリズムシートの使用により達
成し得ることを見出だし、本発明を完成した。

「課題を解決するための手段」 すなわち、本発明は上記の課題を達成するためになされ
たもので、その要旨とするところは、線状光源または線
状に配列された光源を内蔵し、背面には反射面を備え、
かつ正面にはマルチプリズムシートを備えたボックス型
の平面光源装置と、このマルチプリズムシート上に設置
された液晶表示素子とを備え、上記マルチプリズムシー
トから出射された光を液晶表示素子の背光として液晶表
示を行う液晶表示装置であって、上記平面光源装置の反
射面は数面で反射した光の大部分が上記マルチプリズム
シートに対し斜めに入射させる機能を有しており、°か
つ上記マルチプリズムシートの内面には光源に平行に延
びて配列され、直接あるいは反射して斜めに入射された
光を所定方向に集中出光させる機能を有するプリズム群
が形成されていることを特徴とする液晶表示装置にある
。

「作用　」 本発明による液′晶表示装置は、上記構成としたことに
より、平面光源装置において、反射面で反射した光の大
部分がマルチプリズムシートに対して斜めに入射され、
マルチプリズムシートに直接ないし斜めに入射した光を
液晶表示装置方向に集中出光するので、液晶表示面の輝
度が均一化される。

また、液晶表示素子とマルチプリズムシートとの間に暗
部除去シートを設け、マルチプリズムシートの法線方向
より外れた角度で出射している光を法線方向に揃えるこ
とができ、液晶表示面の輝度の均一性が更に良好となる
。

「実施例」 以下、本発明を図面に従って更に詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す図であって、この図
中符号１は液晶表示装置である。また第２図は、第１図
に示す液晶表示装置に用いられる平面光源装置を示して
いる。なお、この実施例は、本発明の液晶表示装置を液
晶カラーテレビなどのカラー液晶表示装置に適用させた
例を示すものである。

この液晶表示装置ｌは、ボックス型のハウジング２内に
設けられた線状の光源３と、その背面に配設された反射
面４と、ハウジング２正面に設けられたマルチプリズム
シート５と、マルチプリズムシート５の外面に取り付け
られた暗部除去シート６とを備えた平面光源装置７と、
この平面光源装置７上に設置された液晶表示素子８とを
備えて構成されている。

上記光源３としては、液晶表示素子８の背面光源用ラン
プとして使用される直線状の小形蛍光ランプを使用する
ことができる。この蛍光ランプの管径、長さおよび本数
は、液晶表示素子８の寸法や必要光量などに合わせて適
宜選択使用される。

上記反射面４としては、例えばアルミニウムシートの表
面に銀蒸着ポリエステルフィルムを積層したものを用い
ることができる。この積層フィルムを用いる場合には、
銀蒸着ポリエステルフィルム面を上面として使用する。

この反射面４は、光源３の直下位置を除く大部分の面で
反射した光がマルチプリズムシート５に対し斜めに入射
されるよう、より具体的にはマルチプリズムシート５の
法線（第３図の図中符号Ｌ）に対し５０〜８０″″程度
の入射角で入射させることができるように構成されてお
り、この反射面４の配置状態が本発明の機能を達成する
ための一つの条件になっている。

この点を確認するため、第４図の如き構成即ち底面に平
坦部を有する反射面４ｂを用いてマルチプリズムシート
５外面の輝度分布を検討した。第４図に示す装置におい
て平坦面の距離Ｒを変化させたところ、光源３の管径り
に対し、Ｒ＝２ＤないしＲ＝３Ｄになると、このＲの部
分が暗くなり、表示面の輝度の均一性が低下することが
判明した。

上記マルチプリズムシート５は、第３図に部分的に示さ
れているように、配列ピッチがＰ１プリズム角αｈα、
で頭頂角αのプリズム群が光源３と平行且つ互いに平行
に延びて配列されて設けられたシートからなる。該マル
チプリズムシート５は、例えば厚さ１ｍｎの無色透明の
アクリル樹脂板を用い、これを金型と共に熱プレス加工
して得ることができる。

上記ピッチＰは例えば０．３８ｍｎであり、上記プリズ
ム角α１．α、はともに例えば３１．５°で頭頂角αが
６３°である。

このようなマルチプリズムシート５の単独使用により均
一な明るさの面が得られるが、このマルチプリズムシー
ト５外面に暗部を形成させないためには、僅少の間隔で
光源３とマルチプリズムシート５とを組立てる必要があ
り、実用上困難な面がある。このため暗部除去シート６
を用いて暗部の除去を図ることが望ましい。

上記暗部除去シート６は、上記マルチプリズムシート５
を通過した光による法線方向の輝度が、光源直上部にお
いて低くなる傾向がある（即ち、この部分ではマルチプ
リズムシート５に対し光は主として法線り方向から入射
され、かくして該シートからは斜め方向たとえば法線方
向に対し６０〜８０°の方向に出射する）ので、マルチ
プリズムシート５の法線方向より外れた角度で出射して
いる光を法線方向に揃える作用をなすものである。

このような上記暗部除去シート６としては、ある程度の
拡散性を有する半透明板、例えば各種の合成樹脂半透明
板（例えば、厚さ１〜２ｍｎ＋程度）や樹脂フィルムを
用いることができる。該シートの例を以下に示す。

・三菱レイヨン社製アクリル樹脂乳半板「アクリライト
＃４３２Ｊ　　（厚さ２　ｍｍ）・三菱レイヨン社製ア
クリル樹脂乳半板「アクリライト＃４２２Ｊ　　（厚さ
２　ｍｍ）・三菱レイヨン社製アクリル樹脂乳半板「ア
クリライト＃６０９Ｊ　　（厚さ２ＩＩＩＩ１１）・三
菱レイヨン社製アクリル樹脂乳半板「アクリライト＃６
１０Ｊ　　（厚さ２ＩＩＩＩｌ）・三菱レイヨン社製ア
クリル樹脂乳半板「アクリライト＃６１３Ｊ　　（厚さ
２ＩＩＩＩ１１）・三菱レイヨン社製アクリル樹脂乳半
板「アクリライト＃Ｍ３Ｊ　　（厚さＩ　ｍ１ｌＩ）上
記ハウジング２は、合成樹脂板を用いて上方に開口を有
するボックス型に形成したものを用いることができる。

このハウジング２の開口には、マルチプリズムシート５
が、光源３にプリズム群を向けた状態で取り付けられ、
さらにこのマルチプリズムシート５の外面には暗部除去
シート６が取り付けられている。

上記液晶表示素子８は、スペーサ９により一定の間隔を
隔てて設けられた二枚のガラス基板１０゜１１と、これ
らのガラス基板１０．１１の外面に設けられた偏光板１
２．１３と、上部ガラス基板ｌＯの内面に設けられたカ
ラーフィルタ層１４と、このカラーフィルタ層１４の外
面に設けられた内部電極１５と、下部ガラス基板１１の
内面に設けられた内部電極１６と、２枚のガラス基板１
Ｏ９１１間に充填された液晶１７とを備えて構成されて
いる。

上記内部電極１６は、微少な画素電極が多数縦横に配列
されて構成されている。またカラーフィルタ層Ｉ４は、
赤、緑、青の３色の色フィルタを上記画素電極に対応さ
せて配列し、各々画素を形成している。

この液晶表示装置ｌは、平面光源装置７の光源３を点灯
してマルチプリズムシート５外面から液晶表示素子８側
に光を出射し、液晶表示素子８の内部電極１５．１６間
に映像信号電圧を印加することにより、液晶表示素子８
の液晶表示面にカラー画像が映し出されるようになって
いる。

このように構成された液晶表示装置１は、平面光源装置
７において、反射面４で反射した光の大部分がマルチプ
リズムシート５に対して斜めに入射され、マルチプリズ
ムシート５に直接ないし斜めに入射した光を液晶表示装
置８方向に集中出射するので、光源３からの光を有効に
活用して、明るく均一性の高い、しかも十分に薄型化が
可能な液晶表示装置１を提供しうる利点がある。

以上各実施例に従って詳細に説明したが、本発明の内容
はこれらの例に限定されるものではなく、種々の改変が
可能である。例えば、先の各実施例では、液晶表示装置
の一例としてカラー液晶表示装置の例を示したが、カラ
ー液晶表示素子の代わりに、ディジタルウォッチ表示素
子、プロセッサ用表示素子あるいは案内や広告を表示す
るための液晶表示素子を取り付けることによって種々の
用途の液晶表示装置として使用可能であることは言うま
でもない。

また光源としては、蛍光灯の如き線状光源の他に、ＬＥ
Ｄアレイ、リンクランプあるいはクエンチングランプ等
の線状に配列された光源を用いることができる。

また反射面についても適宜な金属反射面等を選ぶことが
でき、光源から光を反射して大部分をマルチプリズムシ
ートに対し斜めに入射させる機能を有していれば、例え
ば平面の組合わせからなる上方に凹の面にするなど、そ
の形状は問われない。

本発明に使用するマルチプリズムシートとしても、アク
リル樹脂以外にポリカーボネート樹脂、スチレン樹脂、
塩化ビニル樹脂等の合成樹脂あるいは無機ガラスが使用
できる。そしてマルチプリズムシート５は、板状（厚さ
０．５〜５１１１ｍ程度）だけでなくフィルム状のもの
も使用しうる。またプリズムの形状も、線状光源の直接
の光ないし一旦反射して斜め方向から入射した光をマル
チプリズムシートに直交する方向、あるいは任意の方向
に集中して出射する方向に応じてプリズム角を設定すれ
ば良い。

さらに暗部除去シートとしては、実施例に用いたアクリ
ル系樹脂半透明板の他に、これと同様な性能を有するシ
ートやフィルムが使用できるが、目的に応じて全光線透
過率、入射角に対するピーク出射角及びその時の角度幅
を考慮して、適性なものを選択すればよい。

なお、マルチプリズムシート５や暗部除去シート６とし
て、薄い板やフィルムを用いたときで必要があるときは
、第５図に・示すように、撓み防止のための透明板１８
をマルチプリズムシート５と光源３との間に介在させて
もよい。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明の液晶表示装置は、上述の
ように構成したことにより、平面光源装置において、反
射面で反射した光の大部分がマルチプリズムシートに対
して斜めに入射され、マルチプリズムシートに直接ない
し斜めに入射した光を液晶表示装置方向に集中出射する
ので、光源からの光を有効に活用して、明るく均一性の
高い、しかも十分に薄型化が可能な液晶表示装置を提供
しうる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す図であって、液晶表
示装置の側面断面図、第２図は、第１図に示す液晶表示
装置における平面光源装置の斜視図、第３図は、マルチ
プリズムシートの要部拡大図、第４図は、底部に平坦部
を設けた反射面を備えた表示装置の例を示す断面図、第
５図は、本発明の変形例を示す液°晶表示装置の要部断
面図である。 ｌ・・・・・・液晶表示装置 ２・・・・・・ハウジング ３・・・・・・光源 ４・・・・・・反射面 ５・・・・・・マルチプリズムシート ６・・・・・・暗部除去シート ７・・・・・平面光源装置 ８・・・・・・液晶表示素子。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）線状光源または線状に配列された光源を内蔵し、
   背面には反射面を備え、かつ正面にはマルチプリズムシ
   ートを備えたボックス型の平面光源装置と、このマルチ
   プリズムシート上に設置された液晶表示素子とを備え、
   上記マルチプリズムシートから出射された光を背光とし
   て液晶表示を行う液晶表示装置であつて、 上記平面光源装置の反射面は該面で反射した光の大部分
   が上記マルチプリズムシートに対し斜めに入射させる機
   能を有しており、かつ上記マルチプリズムシートの内面
   には光源に平行に延びて配列され、直接あるいは反射し
   て斜めに入射された光を所定方向に集中出光させる機能
   を有するプリズム群が形成されていることを特徴とする
   液晶表示装置。
2. （２）上記液晶表示素子と上記マルチプリズムシートと
   の間に、光源直上位置の暗部を解消するための暗部除去
   シートが配置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。