WO2010109958A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

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WO2010109958A1
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light sources
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智広 淺水
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シャープ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device including a plurality of point light sources as light sources.
  • a liquid crystal display device including a liquid crystal panel capable of obtaining a high-definition color image with low power consumption is used in various applications (for example, home televisions, mobile phones, personal computers). ing. Since the liquid crystal element constituting the liquid crystal panel is a non-self-luminous element, a backlight device including various types of light sources is attached to the liquid crystal display device in order to improve the illuminance of the panel. As one aspect of such a backlight device, a backlight device including a plurality of point light sources such as high-intensity white LEDs (Light Emitting Diodes) is known.
  • the above point light source has been changed so as not to cause uneven light irradiation from a light source such that a part of the liquid crystal panel is not irradiated with light or the amount of light irradiated is smaller than other parts.
  • the number of point light sources equipped in the used backlight device is also increasing, but from the viewpoint of power saving or reducing manufacturing costs, the entire liquid crystal panel can be used without increasing the number of light sources. It is preferable that light is evenly irradiated (that is, light irradiation unevenness (illuminance unevenness) does not occur).
  • Patent Document 1 in order to irradiate a wider area with a single point light source, a recess for guiding the emitted light from each point light source to the inside of the light guide plate is formed, and a device for expanding the light irradiation area is proposed. A backlight device is described. However, the device described in Patent Document 1 is for expanding the light irradiation area from each point light source, and it is difficult to uniformly illuminate the entire liquid crystal panel surface by such a device.
  • the present invention has been made in view of the above points, and its main object is to provide a liquid crystal panel without excessively increasing the number of point light sources even when a relatively large liquid crystal panel is provided. It is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device that can irradiate light uniformly throughout (that is, does not cause uneven light irradiation that can be recognized by a viewer).
  • a liquid crystal display device provided by the present invention includes a liquid crystal panel, a plurality of optical members disposed on the back side of the liquid crystal panel, and a backlight disposed on the back side of the optical member.
  • the backlight device includes a backlight substrate having a plurality of point light sources.
  • the plurality of point light sources are arranged on the backlight substrate in a predetermined point light source arrangement pattern set in advance so as to be spaced apart from each other in a region facing the liquid crystal panel.
  • the liquid crystal display device according to the present invention includes, as the optical member, an anisotropic optical member provided with optical anisotropy that diffuses light emitted from each of the point light sources in a predetermined direction. Yes.
  • the anisotropic optical member is formed by any three or four adjacent point light sources in the region of the backlight substrate where a plurality of point light sources are arranged according to the predetermined point light source arrangement pattern. Radiation light from a point light source closest to the anisotropic reference position when a position within the enclosed area and the position farthest from each of the adjacent point light sources is defined as the anisotropic reference position Is formed so that optical anisotropy in the direction is realized so as to selectively diffuse (preferentially) in the direction toward the reference position.
  • the anisotropic optical member having the optical anisotropy that is, the radiated light from the point light source closest to the anisotropic reference position is selected in the direction toward the reference position.
  • an anisotropic optical member having optical anisotropy of preferentially diffusing is selected in the direction toward the reference position.
  • the point light source arrangement pattern is a pattern in which a plurality of point light sources are arranged in a grid pattern in the region of the backlight substrate, and the anisotropic reference The position is defined as a position farthest from each of the four point light sources in a virtual quadrangle area surrounded by the four point light sources adjacent to each other in the lattice-like point light source arrangement pattern. It is characterized by.
  • a liquid crystal display device comprising a plurality of point light sources arranged in such a grid arrangement pattern and capable of irradiating light almost uniformly over the entire liquid crystal panel.
  • the point light source arrangement pattern is a pattern in which a plurality of point light sources are arranged in a staggered manner in a predetermined direction in the region of the backlight substrate.
  • the anisotropic reference position is farthest from each of the three point light sources in the virtual triangular area surrounded by the three point light sources adjacent to each other in the staggered point light source arrangement pattern. It is defined as a position.
  • a liquid crystal display device including a plurality of point light sources arranged in such a staggered arrangement pattern and capable of irradiating light substantially uniformly over the entire liquid crystal panel.
  • the anisotropic optical member includes an anisotropic diffusion member formed in a plate shape or a sheet shape. With this configuration, the object of the present invention can be easily realized.
  • the anisotropic optical member includes a lens member formed in a plate shape or a sheet shape. With this configuration, the object of the present invention can be easily realized.
  • the anisotropic optical member is disposed closest to the point light source among the plurality of optical members.
  • the anisotropic optical member is disposed at a position closest to the point light source, thereby more reliably preventing occurrence of light irradiation unevenness. Can do.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing a configuration of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. It is sectional drawing which shows typically the structure of the liquid crystal display device which concerns on one Embodiment of this invention. It is principal part sectional drawing which shows typically the point light source and optical member with which the liquid crystal display device which concerns on one Embodiment of this invention is provided. It is a figure which illustrates typically the diffusion direction of the radiated light of each point light source of the liquid crystal display device which concerns on one Embodiment of this invention. It is a figure which illustrates typically the radiation range of the radiated light of each point light source of the liquid crystal display device which concerns on one Embodiment of this invention.
  • an active matrix type (TFT type) liquid crystal display device 100 including a liquid crystal panel 10 will be described.
  • TFT type active matrix type
  • members and parts having the same action are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted or simplified.
  • the dimensional relationship (length, width, thickness, etc.) in each drawing does not necessarily accurately reflect the actual dimensional relationship.
  • “front” or “front side” means a side facing the viewer (that is, the liquid crystal panel side) in the liquid crystal display device 100
  • back side” or “back side” means the liquid crystal display device 100. The side that does not face the viewer (that is, the backlight device 70 side behind the liquid crystal panel).
  • the liquid crystal display device 100 includes a liquid crystal panel 10 and a backlight device 70 that is an external light source disposed on the back side (lower side in FIG. 1) of the liquid crystal panel 10. These are integrally held by being assembled by the bezel 20 or the like.
  • the liquid crystal panel 10 generally has a rectangular shape as a whole, and has a display area 10A that is an area where pixels are formed in the central area and displays an image.
  • the liquid crystal panel 10 has a sandwich structure composed of a pair of translucent glass substrates 11 and 12 facing each other and a liquid crystal layer 13 sealed therebetween. The substrates 11 and 12 are each cut from a large base material called mother glass in the manufacturing process.
  • the front side is the color filter substrate (CF substrate) 11, and the back side is the array substrate 12.
  • a sealing material 25 is provided on the peripheral portions of the substrates 11 and 12 (peripheral portions in the liquid crystal panel 10) so as to surround the periphery of the display region 10A, and the liquid crystal layer 13 is sealed.
  • the liquid crystal layer 13 is made of a liquid crystal material containing liquid crystal molecules. In such a liquid crystal material, the alignment of liquid crystal molecules is manipulated with the application of an electric field between the substrates 11 and 12, and the optical characteristics change.
  • spacers (not shown) for securing the thickness (gap) of the layer 13 are typically arranged at a plurality of locations.
  • An alignment film (not shown) for determining the alignment direction of the liquid crystal molecules is formed on the opposite surfaces (inner side) of both substrates 11 and 12, and the opposite (outer) surfaces are not provided. Are attached with polarizing plates 26 and 27, respectively.
  • pixels for displaying an image are arranged on the front side (the side facing the liquid crystal layer 13) of the array substrate 12, and each pixel (sub-pixel) is displayed.
  • a plurality of source wirings and gate wirings (not shown) for driving (1) are formed in a lattice pattern.
  • a (sub) pixel electrode and a thin film transistor (TFT) as a switching element are provided in each lattice region surrounded by the wiring.
  • the pixel electrodes are typically made of ITO (Indium Tin Oxide), which is a transparent conductive material, and a voltage corresponding to an image is applied to these pixel electrodes via the source wiring and the thin film transistor. Supplied at timing.
  • one color filter of R (red), G (green), and B (blue) is opposed to one pixel electrode of the array substrate 12 on the CF substrate 11, and each of the colors And a common electrode (transparent electrode) formed uniformly on the surface of the color filter and the black matrix.
  • the source wiring and the gate wiring are typically external drive circuits (driver ICs) provided around the liquid crystal panel 10 and can supply image signals and the like. 16 through a flexible wiring board 14.
  • driver ICs driver ICs
  • the pixel configuration and the electrode wiring itself described above may be the same as those in the case of manufacturing a conventional liquid crystal panel, and do not characterize the present invention, and thus will not be described in detail.
  • the backlight device 70 includes a backlight substrate 71 and a case (chassis) 74 that houses the substrate 71.
  • the backlight device 70 has a plurality of point light sources (typically LEDs) 72 on a backlight substrate 71 as light sources, and a circuit (not shown) for turning on / off each point light source 72. And power is supplied to each point light source (LED) 72 from the backlight substrate 71.
  • the plurality of point light sources (LEDs) 72 are arranged in a region facing the liquid crystal panel 10 of the backlight substrate 71 in a predetermined arrangement pattern (typically a lattice shape or a zigzag shape). .
  • a grid-like arrangement pattern in which the point-like light sources 72 are arranged regularly at a predetermined interval is employed as the point-like light source arrangement pattern.
  • the backlight device 70 is configured so that a substantially frame-like frame 30 having an opening corresponding to the display area 10 ⁇ / b> A of the liquid crystal panel 10 is sandwiched between the liquid crystal panel 10.
  • the liquid crystal panel 10 is mounted on the back side.
  • a plurality of sheet-like optical members 80 are stacked in the opening of the frame 30 so as to cover the opening.
  • an anisotropic optical member 82 corresponding to the anisotropic optical member according to the present embodiment
  • a lens sheet 84 a brightness enhancement sheet. (Brightness enhancement film) 86, but is not limited to this combination and order.
  • the liquid crystal display device 100 including the liquid crystal panel 10 and the backlight device 70 configured as described above applies liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 13 by applying a controlled voltage to the array substrate 12 and the CF substrate 11. Is operated to allow light from the backlight device 70 to pass through or be blocked in the liquid crystal panel 10.
  • the liquid crystal display device 100 displays a desired image on the display area 10 ⁇ / b> A of the liquid crystal panel 10 while controlling the luminance and the like of the backlight device 70.
  • the drive / control of the liquid crystal panel 10 may be the same as that of the prior art and does not characterize the present invention, and thus detailed description thereof is omitted.
  • FIG. 3 is a main part sectional view schematically showing the positional relationship between the backlight substrate 71, the point light source 72 and the optical member 80 included in the liquid crystal display device 100 according to the present embodiment.
  • the point light source 72 of the backlight device 70 of the liquid crystal display device 100 according to the present embodiment various types can be used, but typically a point LED (for example, a white LED). Is used.
  • the LED is suitable because it can easily control the light emission time and has a long electrode life (for example, 100,000 hours or more) as compared with a cold cathode fluorescent lamp (CCFL) that has been used as a light source. Can be used as a light source.
  • CCFL cold cathode fluorescent lamp
  • the optical member 80 has a configuration in which an anisotropic optical member 82, a lens sheet 84, and a brightness enhancement sheet 86 are arranged in order from a point light source (LED) 72 to the front.
  • the anisotropic optical member 82 is a diffusion plate (diffusion sheet) made of a synthetic resin that can arbitrarily set the scattering angle range of light from the point light source 72.
  • the anisotropic optical member 82 is disposed at a position closest to the point light source (LED) 72, thereby diffusing the radiated light (anisotropic diffusion) of the point light source (LED) 72.
  • the anisotropic optical member 82 is rigid by making it flexible or plate-like having flexibility (although it is not particularly limited, a typical thickness is about 1 to 2 mm, for example, 1.5 mm). Can be secured.
  • a lens sheet (typically a refractive prism sheet) 84 is used to deflect light from a point light source (LED) 72 forward.
  • FIGS. 5A and 5B will be used to describe the case where the point light sources (LEDs) 72 are spaced apart from each other in a grid pattern.
  • 4A and 5A are explanatory diagrams schematically showing the main diffusion direction of light emitted from the point light source (LED) 72 of the liquid crystal display device 100 according to the present embodiment by arrows.
  • 4B and 5B are explanatory views schematically showing the light irradiation range of the point light source (LED) 72 of the liquid crystal display device 100 according to the present embodiment.
  • the point light source (LED) 72 is indicated by reference numerals L1 to L8.
  • four adjacent point light sources (for example, four point light sources indicated by reference numerals L1 to L4) constitute vertices of a virtual quadrangle (square) according to the present embodiment.
  • a symbol G1 in the figure is defined as a position (anisotropy reference position) farthest from the four point light sources L1 to L4 in a virtual square area surrounded by the four point light sources L1 to L4.
  • the anisotropic reference positions in the area of the virtual rectangle surrounded by the other four point light sources L3 to L6 and L5 to L8 are G2 and G3, respectively.
  • the anisotropic optical member 82 is provided as the optical member, and the optical anisotropy of the optical member 82 is closest to the anisotropic reference positions G1 to G3.
  • Direction in which radiated light from one of the point light sources 72 (for example, any one of the light sources indicated by symbols L1 to L4 at the anisotropic reference position indicated by G1) is directed toward the anisotropic reference positions G1 to G3 (the arrow direction in FIG. 4A) Or it is formed to diffuse in the direction of the arrow in FIG. 5A (means for realizing such optical anisotropy will be described later).
  • the point light source arrangement pattern is a lattice pattern as in the present embodiment (that is, when four adjacent point light sources 72 constitute the vertices of a virtual square)
  • the point light sources L1 to L8 In each region of the backlight substrate 71 on which the point light source 72 facing the liquid crystal panel 10 is arranged so that light diffuses in the direction of the point light source 72 constituting the diagonal in the virtual quadrangle.
  • Set optical anisotropy As a result, the light emission range schematically shown in FIGS. 4B and 5B is realized, and the light irradiation portion 90A in which light emission unevenness does not occur on the entire surface of the liquid crystal panel 10 can be formed.
  • the point light source 72 Since the emitted light 72 is not anisotropically diffused, the emitted light from the point light source 72 is diffused isotropically as schematically shown in FIG. 11B. For this reason, in particular, there is a possibility that a portion 90 ⁇ / b> B that is not irradiated with light or is difficult to be irradiated with light in a region (typically the above-described anisotropic reference position) away from each point light source 72 may be generated.
  • the point light sources (LEDs) 72 are arranged in a staggered manner.
  • the point light sources (LEDs) L9 to L16 are scattered apart from each other.
  • Three adjacent point light sources (for example, three point light sources indicated by symbols L9 to L11) constitute the vertices of a virtual triangle (regular triangle).
  • Reference numeral G4 in the figure is a position (anisotropy reference position) farthest from the three point light sources L9 to L11 in the virtual triangular area surrounded by the three point light sources L9 to L11.
  • the anisotropic reference positions of the other three point light sources L11 to L13, L12 to L14, and L14 to L16 are G5 to G7, respectively.
  • an anisotropic optical member 82 is provided as an optical member, and the optical anisotropy of the optical member 82 is the point light source 72 closest to the anisotropic reference positions G4 to G7.
  • the point light source arrangement pattern is a staggered pattern as in the present embodiment (that is, when three adjacent point light sources constitute each vertex of a virtual equilateral triangle)
  • the anisotropic reference position (for example, code G4) in the area of the virtual triangle from any point light source (for example, the light source of codes L9, L10, and L11) constituting any virtual triangle.
  • the optical anisotropy in the entire region of the backlight substrate 71 on which 72 is disposed is set. Accordingly, the light emission range schematically shown in FIGS. 6B, 7B, and 8B is realized, and the light irradiation portion 90A that does not cause uneven light emission can be formed on the entire surface of the liquid crystal panel 10.
  • the anisotropic optical member 82 having predetermined optical anisotropy in the above two embodiments will be briefly described.
  • the optical difference in which the emitted light from the point light source closest to the anisotropic reference position is selectively diffused in the direction toward the reference position may be produced or used so as to realize the directivity, and the type and material of the optical member are not particularly limited.
  • an anisotropic diffusion plate with anisotropy formed in a predetermined direction formed from a synthetic resin such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, acrylic resin, polycarbonate, polystyrene, polyolefin, cellulose acetate, and weather resistant vinyl chloride is suitable.
  • a synthetic resin such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, acrylic resin, polycarbonate, polystyrene, polyolefin, cellulose acetate, and weather resistant vinyl chloride
  • a plasticizer, a stabilizer, a deterioration preventing agent, a dispersant, a light diffusing agent, an inorganic filler, and the like may be blended.
  • limiting in particular about the method to provide optical anisotropy A various method is employable.
  • an anisotropic diffusion plate 82 which is a synthetic resin diffusion plate and in which a short fiber light diffusing agent is dispersed in a resin matrix so that the long axis directions of the fibers are aligned in a predetermined direction is preferably used.
  • an optical member having anisotropy can be formed by substantially aligning the fiber major axis direction of the short fiber light diffusing agent in a predetermined direction.
  • a plurality of optical members 180 may be arranged in the order shown in FIG.
  • the configuration of the optical member 180 is, in order from the backlight device 70 side, a diffusion plate 188 having no anisotropy, a sheet shape (which may or may not have flexibility).
  • Anisotropic optical member 182 for example, a thickness of about 0.2 to 2 mm, typically 0.5 to 1 mm
  • a lens sheet for example, prism sheet
  • a brightness enhancement sheet 186 are disposed.
  • the rigidity of the entire optical member can be further increased by employing a thicker diffusion plate (for example, 1 mm to 2 mm) as the diffusion plate 188 having no anisotropy.
  • a plurality of optical members 280 may be arranged in the order shown in FIG. That is, in the present embodiment, the configuration of the optical member 280 may be a sheet-like anisotropic optical member 282, a lens sheet 284, and a brightness enhancement sheet 286 in order from the backlight device 70 side.
  • the thickness of the entire optical member 280 can be reduced, and a more compact liquid crystal display device can be configured.
  • a diffusion plate typically made of a synthetic resin is employed as the anisotropic optical member.
  • the present invention is not limited to this.
  • an optical member is configured.
  • the lens member may be provided with optical anisotropy suitable for the purpose of the present invention.
  • optical anisotropy suitable for the purpose of the present invention can be imparted to the lens sheet (typically a prism sheet) 284 shown in FIG. 10 described above as another embodiment.
  • the lens member 284 having optical anisotropy (for example, a prism sheet) may be manufactured by a conventional method, and it is not necessary to employ a special method in carrying out the present invention.
  • a lens member 284 made of a synthetic resin for example, a prism sheet
  • an extrusion mold that realizes that a predetermined fine surface structure pattern is transferred during extrusion molding is used to extrude a resin molding material.
  • a lens member for example, a prism sheet
  • optical anisotropy formed by transferring the pattern can be manufactured.
  • an appropriate photocurable resin typically UV curable resin
  • a surface of a base material made of a predetermined synthetic resin material for example, polyethylene terephthalate (PET)
  • PET polyethylene terephthalate
  • the desired optical anisotropy can be imparted also by a known method of coating in a form that is imparted) and curing the coating in a state where the pattern is transferred.
  • an anisotropic optical member having optical anisotropy in which emitted light from a point light source closest to the anisotropic reference position is selectively (preferentially) diffused in a direction toward the reference position.
  • a liquid crystal display device is provided. Since such a liquid crystal display device can reach a sufficient amount of light from any point light source even at the position farthest from the point light source, even when a relatively large liquid crystal panel is provided, Light can be irradiated almost uniformly over the entire liquid crystal panel without excessively increasing the number of point light sources.

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Abstract

 本発明の目的は、点状光源(LED)の数を過剰に増大させることなく液晶パネルの全体に亘って均等に光を照射し得る(即ち、視聴者に認識され得るような光照射ムラが生じない)液晶表示装置を提供することである。  本発明の液晶表示装置では、格子状配置パターンによって複数の点状光源(L1)~(L8)が配置されているバックライト基板の領域において、隣り合う4つの点状光源により包囲される仮想4角形の区域内の位置であって、該隣り合う点状光源の各々からみて最も遠い位置を異方性基準位置(G1)~(G3)と規定している。  異方性光学部材(82)によって、上記異方性基準位置から最も近い点状光源からの放射光が該基準位置(G1)~(G3)に向かう方向に選択的に拡散するように該方向への光学的異方性が実現される。

Description

液晶表示装置
 本発明は、光源として複数の点状光源を備える液晶表示装置に関する。なお、本出願は2009年3月23日に出願された日本国特許出願第2009-070803号に基づく優先権を主張しており、その出願の全内容は本明細書中に参照として組み入れられている。
 映像や画像を表示する表示装置として、高精彩カラー画像を低消費電力で得ることができる液晶パネルを備えた液晶表示装置が種々の用途(例えば家庭用テレビ、携帯電話、パーソナルコンピュータ)に用いられている。液晶パネルを構成する液晶素子は非自発光型の素子であるため、パネルの照度を向上させるために液晶表示装置には種々の形態の光源を備えるバックライト装置が付設されている。
 かかるバックライト装置の一態様として、高輝度の白色LED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)等の点状光源を複数備えたバックライト装置が知られている。
 近年の液晶パネルの大型化に伴い、液晶パネルの一部分に光が照射されない若しくは他の部分よりも照射される光量が少ないというような光源からの光照射ムラが生じないよう、上記点状光源を用いたバックライト装置に装備される点状光源の数も増加傾向にあるが、省電力或いは製造コストを削減するという観点からは、光源の数を増大させることなく、液晶パネルの全体に亘って均等に光が照射される(即ち光照射ムラ(照度ムラ)が生じない)ことが好ましい。
 特許文献1には、1つの点状光源でより広い領域を照射するために、各点状光源からの出射光を導光板の内部に導くための凹部が形成され、光照射領域を広げる工夫をしたバックライト装置が記載されている。しかしながら、かかる特許文献1に記載の工夫は、個々の点状光源からの光照射領域を拡大させるためのものであり、かかる工夫によって液晶パネル面全体を均等に照らすことは困難である。
日本国特許出願公開第2007-005111号公報
 そこで本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、比較的大型の液晶パネルを備える場合であっても、点状光源の数を過剰に増大させることなく液晶パネルの全体に亘って均等に光を照射し得る(即ち視聴者に認識され得るような光照射ムラが生じない)液晶表示装置を提供することである。
 上記目的を実現するべく、本発明によって提供される液晶表示装置は、液晶パネルと、上記液晶パネルの背面側に配置される複数の光学部材と、上記光学部材の背面側に配置されるバックライト装置と、を備える。また、上記バックライト装置は複数の点状光源を備えるバックライト基板を有している。また、上記複数の点状光源は、上記液晶パネルと対向する領域において、相互に離隔して点在するように予め設定された所定の点状光源配置パターンで上記バックライト基板に配置されている。
 そして本発明に係る液晶表示装置は、上記光学部材として、上記点状光源のそれぞれから放射される光を所定の方向へ拡散させる光学異方性が付与された異方性光学部材を有している。
 ここで上記異方性光学部材は、上記所定の点状光源配置パターンによって複数の点状光源が配置されている上記バックライト基板の領域において、隣り合う任意の三つ若しくは四つの点状光源により包囲される区域内の位置であって該隣り合う点状光源の各々からみて最も遠い位置を異方性基準位置と規定したとき、該異方性基準位置から最も近い点状光源からの放射光が該基準位置に向かう方向に選択的(優先的)に拡散するように該方向への光学的異方性が実現されるように形成されていることを特徴とする。
 本発明に係る液晶表示装置は、上記光学的異方性を有する異方性光学部材、即ち、上記異方性基準位置から最も近い点状光源からの放射光が該基準位置に向かう方向に選択的(優先的)に拡散するという光学的異方性を有する異方性光学部材を備えることを特徴とする。
 このことによって、本発明に係る液晶表示装置では、上記異方性基準位置のような点状光源から最も離れた位置であっても何れかの点状光源から十分な光量の光を到達させることができる。従って、本発明に係る液晶表示装置によると、過剰に(徒に)点状光源の数を増大させることなく液晶パネルの全体に亘ってほぼ均等に光を照射することができ、視聴者に認識され得る過度の光照射ムラの発生を防ぐことができる。
 ここで開示される液晶表示装置の好ましい一態様では、上記点状光源配置パターンは、上記バックライト基板の領域において複数の点状光源が格子状に配置されるパターンであり、上記異方性基準位置は、上記格子状の点状光源配置パターンにおいて隣り合う四つの点状光源を頂点として包囲される仮想四角形の区域内において該四つの点状光源の各々からみて最も遠い位置として規定されることを特徴とする。
 本発明によると、かかる格子状配置パターンで配置された複数の点状光源を備え、液晶パネルの全体に亘ってほぼ均等に光を照射することができる液晶表示装置が提供される。
 ここで開示される液晶表示装置の好ましい他の一態様では、上記点状光源配置パターンは、上記バックライト基板の領域において複数の点状光源が所定の方向に千鳥状に配置されるパターンであり、上記異方性基準位置は、上記千鳥状の点状光源配置パターンにおいて隣り合う三つの点状光源を頂点として包囲される仮想三角形の区域内において該三つの点状光源の各々からみて最も遠い位置として規定されることを特徴とする。
 本発明によると、かかる千鳥状配置パターンで配置された複数の点状光源を備え、液晶パネルの全体に亘ってほぼ均等に光を照射することができる液晶表示装置が提供される。
 ここで開示される液晶表示装置の好ましい他の一態様では、上記異方性光学部材として、板状又はシート状に形成された異方性拡散部材を備えることを特徴とする。
 かかる構成とすることにより容易に本発明の目的を実現することができる。
 ここで開示される液晶表示装置の好ましい他の一態様では、上記異方性光学部材として、板状又はシート状に形成されたレンズ部材を備えることを特徴とする。
 かかる構成とすることにより容易に本発明の目的を実現することができる。
 また、ここで開示される液晶表示装置の好ましい他の一態様では、上記複数の光学部材のうちで上記異方性光学部材が最も上記点状光源に近い位置に配置されていることを特徴とする。
 かかる構成の液晶表示装置では、上記複数の光学部材のうちで上記異方性光学部材が最も上記点状光源に近い位置に配置されていることにより、より確実に光照射ムラの発生を防ぐことができる。
本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の構成を模式的に示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置が備える点状光源及び光学部材を模式的に示す要部断面図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の各点状光源の放射光の拡散方向を模式的に説明する図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の各点状光源の放射光の放射範囲を模式的に説明する図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の各点状光源の放射光の拡散方向を模式的に説明する図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の各点状光源の放射光の放射範囲を模式的に説明する図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の各点状光源の放射光の拡散方向を模式的に説明する図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の各点状光源の放射光の放射範囲を模式的に説明する図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の各点状光源の放射光の拡散方向を模式的に説明する図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の各点状光源の放射光の放射範囲を模式的に説明する図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の各点状光源の放射光の拡散方向を模式的に説明する図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の各点状光源の放射光の放射範囲を模式的に説明する図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置が備える点状光源及び光学部材を模式的に示す要部断面図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置が備える点状光源及び光学部材を模式的に示す要部断面図である。 従来の液晶表示装置の各点状光源の配置を模式的に示す要部正面図である。 従来の液晶表示装置の各点状光源の放射光の放射範囲を模式的に説明する図である。
 以下、図面を参照しながら、本発明の好適ないくつかの実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項(例えば、光学部材)以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄(例えば、液晶パネルの構成や構築方法、液晶表示装置に装備される光源の駆動方式に係る電気回路等)は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
 先ず、本発明の好ましい一実施形態に係る液晶パネル10を備えたアクティブマトリックス方式(TFT型)の液晶表示装置100について説明する。なお、以下の図面において、同じ作用を奏する部材、部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化することがある。また、各図における寸法関係(長さ、幅、厚さ等)は、必ずしも実際の寸法関係を正確に反映するものではない。また、以下の説明において、「前方」または「表側」とは液晶表示装置100における視聴者に面する側(すなわち液晶パネル側)をいい、「裏側」または「背面側」とは液晶表示装置100における視聴者に面しない側(すなわち液晶パネル後方にあるバックライト装置70側)をいうこととする。
 図1及び図2を参照しつつ、液晶表示装置100の大まかな構成について説明する。図1に示されるように、液晶表示装置100は、液晶パネル10と、該液晶パネル10の裏側(図1における下側)に配置された外部光源であるバックライト装置70とを備えており、これらはベゼル20等により組み付けられることで一体的に保持されている。
 液晶パネル10は、概して、全体として矩形の形状を有しており、その中央領域に画素が形成されている領域であって画像を表示する表示領域10Aを有している。また、この液晶パネル10は、互いに対向する一対の透光性のガラス基板11,12と、その間に封入された液晶層13とから構成されるサンドイッチ構造を有している。かかる基板11,12には、製造工程でそれぞれマザーガラスと称される大型の母材から切り出されたものを使用している。上記一対の基板11,12のうち、表側がカラーフィルタ基板(CF基板)11であり、裏側がアレイ基板12である。なお、基板11及び12の周縁部(液晶パネル10における周縁部)には、上記表示領域10Aの周囲を囲むようにシール材25が設けられており、液晶層13を封止している。液晶層13は、液晶分子を含む液晶材料から構成される。かかる液晶材料は、基板11,12の間の電界印加に伴って液晶分子の配向が操作され光学特性が変化する。液晶層13には、かかる層13の厚み(ギャップ)を確保するためのスペーサ(図示せず)が典型的には複数箇所に配置されている。また、両基板11,12における互いに対向する側(内側)の面には、それぞれ液晶分子の配向方向を決定する配向膜(図示せず)が形成されており、対向しない側(外側)の面には、それぞれ偏光板26及び27が貼り付けられている。
 ここで開示される液晶パネル10では、アレイ基板12の表側(液晶層13に臨む側)に、画像を表示させるための画素(詳細にはサブ画素)が配列されており、各画素(サブ画素)を駆動するための複数の図示しないソース配線及びゲート配線が格子状のパターンをなすように形成されている。かかる配線に囲まれた各格子領域には、(サブ)画素電極及びスイッチング素子である薄膜トランジスタ(TFT)が設けられている。画素電極は、典型的には透明な導電材料であるITO(Indium Tin Oxide:インジウム酸化スズ)からなり、これらの画素電極には、画像に応じた電圧が上記ソース配線及び薄膜トランジスタを介して所定のタイミングで供給される。
 他方、CF基板11には、上記アレイ基板12の1つの画素電極に対してR(赤),G(緑),B(青)のいずれか1つのカラーフィルタが対向しているとともに、該各色のカラーフィルタを区画するブラックマトリクス、さらに該カラーフィルタとブラックマトリクスの表面上に一様に形成された共通電極(透明電極)が設けられている。
 また、図1に示されるように、上記ソース配線及びゲート配線は、典型的には液晶パネル10の周辺に設けられた外部駆動回路(ドライバIC)であって画像信号等を供給可能な回路基板16にフレキシブル配線基板14を介して接続されている。
 なお、上述した画素の構成や電極の配線自体は、従来の液晶パネルを製造する場合と同様でよく、本発明を特徴付けるものではないため、これ以上の詳細な説明は省略する。
 バックライト装置70は、図1及び図2に示されるように、バックライト基板71と、該基板71を収納するケース(シャーシ)74とから構成されている。バックライト装置70は、光源としてバックライト基板71上に複数の点状光源(典型的にはLED)72を有しているとともに、各点状光源72を点灯/消灯させるための図示しない回路を備えており、バックライト基板71から各点状光源(LED)72へ電力が供給されるように構成されている。図示されるように、上記複数の点状光源(LED)72は所定の配置パターン(典型的には格子状又は千鳥状)でバックライト基板71の液晶パネル10と対向する領域に配置されている。なお、本実施形態においては図示されるように点状光源配置パターンとしては所定の間隔で点状光源72を整然と配置した格子状配置パターンが採用されている。
 図1及び図2に示されるように、上記バックライト装置70は、液晶パネル10の表示領域10Aに相当する部分が開口している略枠状のフレーム30を液晶パネル10との間に挟むようにして該液晶パネル10の背面側に装着されている。また、フレーム30の開口部には、複数のシート状の光学部材80が積層されて該開口部を覆うように配置されている。これら光学部材80の構成(組合せ)としては、例えば、バックライト装置70側から順に、本実施形態に係る異方性光学部材に相当する異方性光学部材82、レンズシート84、及び輝度上昇シート(輝度上昇フィルム)86から構成されているが、この組合せ及び順序に限定されない。
 以上のような構成の液晶パネル10やバックライト装置70等を備える液晶表示装置100は、アレイ基板12とCF基板11に対して、制御された電圧を印加することによって液晶層13中の液晶分子を操作し、バックライト装置70からの光を液晶パネル10において通過または遮断させる。また、液晶表示装置100は、バックライト装置70の輝度等も制御しつつ、所望の画像を上記液晶パネル10の表示領域10Aに表示させる。
 なお、このような液晶パネル10の駆動・制御自体は、従来と同様でよく、本発明を特徴付けるものではないため、詳細な説明は省略する。
 次に、図3を参照しつつ本実施形態に係る液晶表示装置100の点状光源72及び光学部材80の構成と作用・効果について詳細に説明する。なお、図3は、本実施形態に係る液晶表示装置100が備えるバックライト基板71、点状光源72及び光学部材80の位置関係を模式的に示す要部断面図である。
 本実施形態に係る液晶表示装置100のバックライト装置70の点状光源72としては、種々のタイプの点状光源を使用することができるが、典型的には点状のLED(例えば白色LED)を用いる。LEDは、従来光源として用いられていた冷陰極管(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)に比べて発光時間の制御が容易であり、電極寿命も長い(例えば100,000時間以上)ことから好適な点状光源として使用することができる。
 図3に示されるように、光学部材80の構成は、点状光源(LED)72から前方へ向かって順に異方性光学部材82、レンズシート84、輝度上昇シート86が配置されている。異方性光学部材82は点状光源72からの光の散乱角度範囲を任意に設定することができる合成樹脂製の拡散板(拡散シート)である。本実施形態では異方性光学部材82が、点状光源(LED)72から最も近い位置に配置されていることにより、点状光源(LED)72の放射光の拡散(異方性拡散)をより大きい度合いで実現することができるため、より確実に光照射ムラの発生を防ぐことができる。また、異方性光学部材82を可撓性を有しないか或いは可撓性を有する板状(特に限定しないが典型的な厚さは凡そ1~2mm、例えば1.5mm)とすることにより剛性を確保することができる。レンズシート(典型的には屈折型のプリズムシート)84は点状光源(LED)72からの光を前方へ偏角するために用いられる。
 図4A及び図4Bならびに図5A及び図5Bを用いて点状光源(LED)72が格子状に相互に離隔して配置されている場合について説明する。図4Aと図5Aは本実施形態に係る液晶表示装置100の点状光源(LED)72から放射された光の主拡散方向を模式的に矢印で示している説明図である。また、図4Bと図5Bは本実施形態に係る液晶表示装置100の点状光源(LED)72の光の照射範囲を模式的に示している説明図である。これらの図面において、点状光源(LED)72は符号L1~L8で示している。また、隣り合う四つの点状光源(例えば符号L1~L4で示す四つの点状光源)は本実施形態に係る仮想四角形(正方形)の頂点を構成している。図中の符号G1は、四つの点状光源L1~L4により包囲される仮想四角形の区域内において該四つの点状光源L1~L4から最も遠い位置(異方性基準位置)として規定される。同様に、別の四つの点状光源L3~L6、およびL5~L8により包囲される仮想四角形の区域内の異方性基準位置は、それぞれG2,G3である。
 ここで本実施形態においては、上記のとおり、光学部材として異方性光学部材82を備えており、該光学部材82の光学的異方性は、上記異方性基準位置G1~G3から最も近い点状光源72のひとつ(例えばG1で示す異方性基準位置では符号L1~L4で示す何れかの光源)からの放射光が異方性基準位置G1~G3へ向かう方向(図4Aの矢印方向または図5Aの矢印方向)に拡散するように形成されている(かかる光学的異方性を実現するための手段は後述する。)。
 具体的には、本実施形態のように点状光源配置パターンが格子状パターンの場合(即ち隣り合う四つの点状光源72が仮想正方形の各頂点を構成する場合)、点状光源L1~L8のそれぞれからみて上記仮想四角形における対角を構成する点状光源72の方向に光が拡散するように、液晶パネル10と対向する点状光源72が配置されているバックライト基板71の全領域における光学的異方性を設定する。
 このことによって、図4Bおよび図5Bに模式的に示す光放射範囲が実現され、液晶パネル10の全面において光放射ムラの生じない光照射部90Aを形成することができる。
 これに対し、本実施形態のような異方性光学部材82を伴わないで点状光源(LED)72が格子状に配置されている従来の液晶表示装置(図11A参照)では、点状光源72の放射光が異方拡散されないため、図11Bに模式的に示すように点状光源72の放射光は等方に拡散される。そのため、特に各点状光源72から離れた領域(典型的には上記異方性基準位置)において光が照射されないか或いは光が照射され難い部分90Bが生じる虞がある。
 さらに別の実施形態として図6A~図8Bを用いて点状光源(LED)72が千鳥状に配置されている場合について説明する。図示されるように、この配置パターンにおいても点状光源(LED)L9~L16は相互に離隔して点在する。そして隣り合う三つの点状光源(例えば符号L9~L11で示す三つの点状光源)は仮想三角形(正三角形)の頂点を構成している。図中の符号G4は、三つの点状光源L9~L11により包囲される仮想三角形の区域内において該三つの点状光源L9~L11から最も遠い位置(異方性基準位置)である。同様に、他の三つの点状光源L11~L13、L12~L14、およびL14~L16の異方性基準位置は、それぞれG5~G7である。
 ここで本実施形態においても、光学部材として異方性光学部材82を備えており、該光学部材82の光学的異方性は、上記異方性基準位置G4~G7から最も近い点状光源72のひとつ(例えばG4で示す異方性基準位置では符号L9~L11で示す何れかの光源)からの放射光が異方性基準位置G4~G7へ向かう方向(図6A、7A、8Aの矢印方向)に拡散するように形成されている。
 具体的には、本実施形態のように点状光源配置パターンが千鳥足状パターンの場合(即ち隣り合う三つの点状光源が仮想正三角形の各頂点を構成する場合)、異方性基準位置G4~G7は、各仮想正三角形の重心に相当する。従って、本実施形態の場合、何れかの仮想三角形を構成する何れかの点状光源(例えば符号L9,L10,L11の光源)から該仮想三角形の区域内の異方性基準位置(例えば符号G4の異方性基準位置)の方向に光が拡散するように、液晶パネル10と対向する点状光源72が配置されているバックライト基板71の全領域における光学的異方性を設定する。即ち、図6Aに示す態様では符号L9の光源から異方性基準位置G4への方向に、図7Aに示す態様では符号L11の光源から異方性基準位置G4(重心)への方向(この場合は液晶パネル10の水平方向になる。)に、そして図8Aに示す態様では符号L10の光源から異方性基準位置G4への方向に光が拡散するように液晶パネル10と対向する点状光源72が配置されているバックライト基板71の全領域における光学的異方性を設定する。
 このことによって、図6B、図7Bおよび図8Bに模式的に示す光放射範囲が実現され、液晶パネル10の全面において光放射ムラの生じない光照射部90Aを形成することができる。
 次に、上記二つの実施形態において所定の光学的異方性を備える異方性光学部材82の作製方法について簡単に説明する。上述した図4A~図8Bに示すように、本発明の実施にあたっては、異方性基準位置から最も近い点状光源からの放射光が該基準位置に向かう方向に選択的に拡散する光学的異方性が実現されるように異方性光学部材82を作製し或いは使用すればよく、光学部材の種類や材質に特に制限はない。
 例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリオレフィン、セルロースアセテート、耐候性塩化ビニル等の合成樹脂から形成された所定方向に異方性が形成された異方性拡散板が好適例として挙げられる。異方性拡散板を構成する主材料たる上記合成樹脂の他に、例えば可塑剤、安定化剤、劣化防止剤、分散剤、光拡散剤、無機フィラー等を配合してもよい。
 また、光学的異方性を付与する方法については、特に制限がなく、種々の手法を採用することができる。例えば、合成樹脂製拡散板であって、樹脂マトリックス中に所定方向に繊維の長軸方向が揃うようにして短繊維状光拡散剤を分散させて成る異方性拡散板82を好適に使用することができる。このように短繊維状光拡散剤の繊維長軸方向を所定の方向に実質的に揃えることにより、異方性を有する光学部材を構成することができる。
 以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。
 例えば、他の実施形態として図9に示すような順序で複数の光学部材180を配列してもよい。即ち、本実施形態では、光学部材180の構成をバックライト装置70側から順に、異方性のない拡散板188、シート状(可撓性を有していてもよく有していなくてもよい。)の異方性光学部材182(例えば厚さが凡そ0.2~2mm、典型的には0.5~1mm)、レンズシート(例えばプリズムシート)184、及び輝度上昇シート186を配置している。この場合において、上記異方性のない拡散板188として、より肉厚な拡散板(例えば1mm~2mm)を採用することにより、光学部材全体としての剛性をより大きくすることができる。
 また、別の実施形態として図10に示すような順序で複数の光学部材280を配列してもよい。即ち、本実施形態では、光学部材280の構成をバックライト装置70側から順に、シート状の異方性光学部材282、レンズシート284、及び輝度上昇シート286としてもよい。かかるシート状の三種類の部材を用いることによって光学部材280全体の厚みを狭くし、よりコンパクトな液晶表示装置を構成することができる。
 なお、上述した各実施形態では、異方性光学部材として、典型的には合成樹脂製である拡散板(拡散シート)が採用されているがこれに限定されず、例えば、光学部材を構成するレンズ部材に本発明の目的に適う光学的異方性を付与してもよい。例えば、別の実施形態として上述した図10に示すレンズシート(典型的にはプリズムシート)284に本発明の目的に適う光学的異方性を付与することができる。
 なお、光学的異方性を有するレンズ部材284(例えばプリズムシート)の作製は、従来の手法を採用すればよく、本発明を実施するにあたって特別な方法を採用する必要はない。例えば、合成樹脂からなるレンズ部材284(例えばプリズムシート)の場合、所定の微細な表面構造パターンが押出成形の際に転写されることを実現する押出成形金型を採用して樹脂成形材料を押出成形することにより、該パターンが転写されて成る光学的異方性が付与されたレンズ部材(例えばプリズムシート)を製造することができる。或いは、所定の合成樹脂材料(例えばポリエチレンテレフタレート(PET))から成る基材の表面に、適当な光硬化性樹脂(典型的にはUV硬化性樹脂)を所定の微細な表面構造パターンが転写(付与)されるような形態でコーティングし、該パターンが転写された状態で当該コーティングを硬化させるという公知の方法によっても所望する光学的異方性を付与することができる。かかる異方性を有するレンズ部材284を用いることにより容易に本発明を実施することができる。
産業上の利用の可能性
 本発明によると、異方性基準位置から最も近い点状光源からの放射光が該基準位置に向かう方向に選択的(優先的)に拡散するという光学的異方性を有する異方性光学部材を備えた液晶表示装置が提供される。かかる液晶表示装置は、点状光源から最も離れた位置であっても何れかの点状光源から十分な光量の光を到達させることができるので、比較的大型の液晶パネルを備えた場合でも、点状光源の数を過剰に増大させることなく液晶パネルの全体に亘ってほぼ均等に光を照射させることができる。
 10  液晶パネル
 10A 表示領域
 11  カラーフィルタ(CF)基板
 12  アレイ基板
 13  液晶層
 14  フレキシブル配線基板
 16  回路基板
 20  ベゼル
 25  シール材
 26,27 偏光板
 30  フレーム
 70  バックライト装置
 71  バックライト基板
 72  点状光源
 74  ケース(シャーシ)
 76  反射部材
 80,180,280  光学部材
 82,182,282  異方性光学部材
 84,184,284  レンズシート
 86,186,286  輝度上昇シート
 90A 光照射部
 90B 光非照射部
 100  液晶表示装置
 188  拡散板
L1~L16 点状光源(LED)
G1~G7 異方性基準位置

Claims (6)

  1.  液晶パネルと、
     前記液晶パネルの背面側に配置される複数の光学部材と、
     前記光学部材の背面側に配置されるバックライト装置と
    を備える液晶表示装置であって、
     前記バックライト装置は複数の点状光源を備えるバックライト基板を有しており、
     前記複数の点状光源は、前記液晶パネルと対向する領域において、相互に離隔して点在するように予め設定された所定の点状光源配置パターンで前記バックライト基板に配置されており、
     前記光学部材として、前記点状光源のそれぞれから放射される光を所定の方向へ拡散させる光学異方性が付与された異方性光学部材を有しており、
     ここで前記異方性光学部材は、前記所定の点状光源配置パターンによって複数の点状光源が配置されている前記バックライト基板の領域において、隣り合う任意の三つ若しくは四つの点状光源により包囲される区域内の位置であって該隣り合う点状光源の各々からみて最も遠い位置を異方性基準位置と規定したとき、該異方性基準位置から最も近い点状光源からの放射光が該基準位置に向かう方向に選択的に拡散するように該方向への光学的異方性が実現されるように形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
  2.  前記点状光源配置パターンは、前記バックライト基板の領域において複数の点状光源が格子状に配置されるパターンであり、
     前記異方性基準位置は、前記格子状の点状光源配置パターンにおいて隣り合う四つの点状光源を頂点として包囲される仮想四角形の区域内において該四つの点状光源の各々からみて最も遠い位置として規定されることを特徴とする、請求項1に記載の液晶表示装置。
  3.  前記点状光源配置パターンは、前記バックライト基板の領域において複数の点状光源が所定の方向に千鳥状に配置されるパターンであり、
     前記異方性基準位置は、前記千鳥状の点状光源配置パターンにおいて隣り合う三つの点状光源を頂点として包囲される仮想三角形の区域内において該三つの点状光源の各々からみて最も遠い位置として規定されることを特徴とする、請求項1に記載の液晶表示装置。
  4.  前記異方性光学部材として、板状又はシート状に形成された異方性拡散部材を備えることを特徴とする、請求項1~3のいずれかに記載の液晶表示装置。
  5.  前記異方性光学部材として、板状又はシート状に形成されたレンズ部材を備えることを特徴とする、請求項1~3のいずれかに記載の液晶表示装置。
  6.  前記複数の光学部材のうちで前記異方性光学部材が最も前記点状光源に近い位置に配置されていることを特徴とする、請求項1~5のいずれかに記載の液晶表示装置。
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