(57)【要約】【課題】表示領域外の額縁を広げたり、部材を追加することなく、導光体からの漏れ光が液晶パネルの表示領域に出射することを防止することができ、輝度むらの少ない液晶表示装置を提供する。【解決手段】導光板３は、光源１側は厚く、有効表示領域Ａｒ側は薄くなるようなテーパー部３ａを有する。導光板３と液晶パネル２との間には、光源１から導光板３への光の出射方向（ｘ方向）に沿って第１プリズムが形成された下側プリズムシート５が配置されている。下側プリズムシート５と液晶パネル２との間には、第１プリズムと交差する第２プリズムが形成された上側プリズムシート６が配置されている。下側プリズムシート５は、上側プリズムシート６よりも光源１側に延長して設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示領域を有する液晶パネルと、
光源と、
前記光源側の厚みを確保し他の領域は薄くなるようなテーパーを有し、前記光源からの光を導波して前記液晶パネルの前記表示領域へ向けて照明光を出射する導光体と、
前記液晶パネルと前記導光体との間に配置され、前記光源から前記導光体への光の出射方向に沿って第１プリズムが形成された第１プリズムシートと、
前記液晶パネルと前記第１プリズムシートとの間に配置され、前記第１プリズムと交差する第２プリズムが形成された第２プリズムシートと、
を有し、
前記第１プリズムシートは、前記第２プリズムシートよりも光源側に延長して設けられた
液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１プリズムシートは、前記第２プリズムシートに比べて前記光源からの前記光の出射方向に沿った幅が大きく形成されている
請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第１プリズムシートは、前記第２プリズムシートに比べて前記光源からの前記光の出射方向に沿った幅が０．３５ｍｍ以上大きく形成されている
請求項２記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、バックライト方式の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、あるいはＥＬ（Electro Luminescence）といった他のディスプレイとは異なり、液晶そのものは発光せずに、特定の光源からの光の透過光量を調節することによって文字や画像を表示する。
【０００３】
従来の液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）は、透過型と、反射型とに大別され、近年では半透過（併用型）のものも開発されている。透過型および半透過型の液晶表示装置は、液晶パネルの背面に、光源としての蛍光管や、ＬＥＤなどを用いたバックライトが配置される。
【０００４】
上記のバックライトを備えた液晶表示装置は、近年ますます需要が高まってきているデジタルカメラや、携帯情報端末やモバイルコンピュータに適用されている。バックライトを備えた液晶表示装置は、その用途から薄型化が要求されている。
【０００５】
上記の液晶表示装置では、光源から出射された光を導光板により面状の光にし、この面状の光を液晶パネルへの照明光として用いている。ここで液晶表示装置を薄型化する場合には、ＬＥＤなどの光源の薄型化は困難であるため、導光板を薄くする必要がある。
【０００６】
しかしながら、図５（ａ）に示すように、光源１０の厚みより導光板３０の厚みを薄くすると、光源１０からの一部の光Ｌ２が導光板３０へ入らなくなり、光の利用効率が悪い。図中、Ａｒは有効表示領域を示す。
【０００７】
そこで、図５（ｂ）に示すように、光源１０からの光を受光する導光板３０の端部の厚さｄ２を光源１０の厚さにそろえ、有効表示領域Ａｒにおける導光板３０の厚さｄ１は薄くするくさび形の導光板３０の構造が採用されている（例えば、特許文献１参照）。この結果、導光板３０は、その端部から徐々に薄くなるテーパー部３０ａを有する。これにより、有効表示領域Ａｒにおける導光板３０の厚さｄ１を薄くしつつ、光源１０からの光の利用効率を向上させている。
【特許文献１】特開２００４−１１００２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図６（ａ）に示すように、光源１０からの光Ｌが導光板３０内に入り、導光板３０の内部で全反射しながら導波されていくと、テーパー部３０ａで反射されるたびに反射角度が変わっていく。このため、全反射のための臨界角を超えるようになって、最終的に、有効表示領域Ａｒに到達する前に導光板３０から出射してしまう光成分が発生する。
【０００９】
従来の液晶表示装置は、図６（ｂ）に示すように、導光板３０上には、拡散シート４０と、図中ｘ方向にプリズムが形成された下側プリズムシート５０と、図中ｙ方向にプリズムが形成された上側プリズムシート６０が配置された構成となっている。
【００１０】
このため、導光板３０から漏れた光は、上側プリズムシート６０へ直接入射し、入射した光は屈折して角度が立ち上がって、液晶パネルへ入射する。この結果、光源１０側の有効表示領域Ａｒの縁部に輝度むらが生じてしまう。この輝度むらは、ＬＥＤなどの発光部が有効表示領域Ａｒの縁部に顕著に見えてしまうことから「玉見え」とも称される。
【００１１】
上記の「玉見え」と称される輝度むらを抑制するため、光源から有効表示領域Ａｒまでの距離を大きくしたり、導光板３０のテーパー部３０ａに遮光テープを貼り付ける方法もある。しかしながら、前者の場合には、液晶表示装置の有効表示領域Ａｒ外の額縁の面積が大きくなってしまうという問題があり、後者の場合には遮光テープの追加と貼り付け作業が新たに生じ、コストが高くなってしまうという問題がある。
【００１２】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、表示領域外の額縁を広げたり、部材を追加することなく、導光体からの漏れ光が液晶パネルの表示領域に出射することを防止することができ、輝度むらの少ない液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は、表示領域を有する液晶パネルと、光源と、前記光源側の厚みを確保し他の領域は薄くなるようなテーパーを有し、前記光源からの光を導波して前記液晶パネルの前記表示領域へ向けて照明光を出射する導光体と、前記液晶パネルと前記導光体との間に配置され、前記光源から前記導光体への光の出射方向に沿って第１プリズムが形成された第１プリズムシートと、前記液晶パネルと前記第１プリズムシートとの間に配置され、前記第１プリズムと交差する第２プリズムが形成された第２プリズムシートとを有し、前記第１プリズムシートは、前記第２プリズムシートよりも光源側に延長して設けられたものである。
【００１４】
上記の本発明の液晶表示装置では、導光体はテーパーを有するため、導光体の内部を導波する光は、このテーパー部において反射されるたびに反射角度が変わる。このため、光の反射角度が臨界角を超えると、光は表示領域に到達する前に導光体の外部へ漏れる場合がある。
本発明では、第１プリズムシートは、第２プリズムシートよりも光源側に延長して設けられていることから、上記の漏れ光は、第２プリズムシートに直接入射することなく、第１プリズムシートに入射する。
第１プリズムシートは、光源から導光体への光の出射方向に沿って第１プリズムが形成されていることから、この第１プリズムにより漏れ光は全反射されて、導光体へ戻される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の液晶表示装置によれば、表示領域外の額縁を広げたり、部材を追加することなく、導光体からの漏れ光が液晶パネルの表示領域に出射することを防止することができ、輝度むらを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の液晶表示装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態に係る液晶表示装置の概略構成図である。
【００１８】
液晶表示装置は、光源１と、液晶パネル２と、導光板（導光体）３と、拡散シート４と、下側プリズムシート（第１プリズムシート）５と、上側プリズムシート（第２プリズムシート）６とを有する。拡散シート４、下側プリズムシート５、上側プリズムシート６は、この順で、導光板３と液晶パネル２との間に配置されている。
【００１９】
光源１は、外部から供給される電源に応じて光を出射する。光源１は、例えば点状の光を出射するＬＥＤ（Light Emitting Diode）により構成される。例えば、ＬＥＤが図中ｙ方向に数個配置されている。光源１は、導光板３の端部に向けて、すなわち光をｘ方向に出射する。
【００２０】
液晶パネル２は、第１透明基板２１と、第２透明基板２２と、偏光板２３，２４とを有する。
【００２１】
第１透明基板２１には、例えば透明な画素電極がマトリクス状に複数形成されており、当該画素電極に接続するＴＦＴ（Thin Film Transistor）スイッチング素子が形成されている。
【００２２】
第２透明基板２２には、各画素電極に対応してＲ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）の各色のカラーフィルタが形成されており、カラーフィルタ上には透明な共通電極が形成されている。
【００２３】
上記の第１透明基板２１および第２透明基板２２の間には、液晶が充填されている。また、第１透明基板２１および第２透明基板２２の外側には、偏光板２３，２４が配置されている。
【００２４】
液晶パネル２は、偏光板２３側から入射した面状の照明光の透過量を画素ごとに制御することにより、所望の画像表示を行う。
【００２５】
導光板３は、光源１から入射された光を内部で全反射させて、有効表示領域Ａｒにおいて液晶パネル２の方向に面状の光を照射する。導光板３は、光源１から図中ｘ方向に出射される光の全てを取り込むため、光源１の厚さ（特に光源１において実質的に発光する部分）に合わせて光源１側の厚さが設定されている。また、液晶表示装置全体の薄さを実現するため、有効表示領域Ａｒにおいては光源１側に比べて薄く設定されている。このため、導光板３は、光源１側から有効表示領域Ａｒにわたって徐々に薄くなるテーパー部３ａを有する。テーパー部３ａの傾きθは、例えば３°以下である。導光板３は、例えばＰＣ（ポリカーボネート）や、アクリル樹脂であるＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）などの透光性樹脂により形成され、テーパーをもつ板状に加工されている。有効表示領域Ａｒにおける導光板３の厚さｄ１は例えば０．４５ｍｍであり、導光板３の光源１側の厚さｄ２は例えば０．６ｍｍである。
【００２６】
拡散シート４は、導光板３によって有効表示領域Ａｒの全面に広がる光を拡散させる。これにより、光をむらなく有効表示領域Ａｒの全体にいきわたらせることができる。拡散シート４は、例えばＰＭＭＡを用いて加工され、例えば０．０６５ｍｍの厚さをもつ。
【００２７】
拡散シート４から出た光は、四方八方に拡散しているため、有効表示領域Ａｒの正面から見たときに明るくなるように、光をできるだけ起こす、すなわち光をできるだけ液晶パネル２に垂直（ｚ方向）に入射させるために下側プリズムシート５と上側プリズムシート６が設けられている。
【００２８】
図２は、下側プリズムシート５と上側プリズムシート６の詳細な構造を説明するための要部拡大断面図である。
【００２９】
下側プリズムシート５の表面には、ｘ方向に伸びるプリズム（第１プリズム）５ａがｙ方向に複数配置されている。下側プリズムシート５は、拡散シート４から出た光をプリズム５ａの斜面で屈折させることにより、ｙ方向に傾いた光をｚ方向に向ける。下側プリズムシート５は、例えばＰＭＭＡを用いて加工される。下側プリズムシート５の厚さは、例えば０．０６２ｍｍである。
【００３０】
上側プリズムシート６の表面には、プリズム５ａに交差する方向のプリズム（第２プリズム）６ａが複数配置されている。より詳細には、上側プリズムシート６の表面には、ｙ方向に伸びるプリズム６ａがｘ方向に複数配置されている。上側プリズムシート６は、下側プリズムシート５から出た光をプリズム６ａの斜面で屈折させることにより、ｘ方向に傾いた光をｚ方向に向ける。上側プリズムシート６は、例えばＰＭＭＡを用いて加工される。上側プリズムシート６の厚さは、例えば０．０６２ｍｍである。
【００３１】
上記の下側プリズムシート５および上側プリズムシート６により、拡散シート４から出た光は、液晶パネル２へ略垂直に入射する光となる。下側プリズムシート５および上側プリズムシート６は、必要としない角度の光を反射して拡散シート４に戻す機能も有する。
【００３２】
本実施形態では、下側プリズムシート５は、上側プリズムシート６よりも光源側に延長して設けられている。延長量Ｅ（図１参照）は、製品個々の寸法関係に基づいて設定される。また、下側プリズムシート５は、拡散シート４よりも光源側に延長して設けられている。
【００３３】
大型のプリズムシートを裁断して、下側プリズムシート５および上側プリズムシート６を作製する際の寸法公差は、現在約０．１５ｍｍである。また、下側プリズムシート５および上側プリズムシート６を配置する際の配置公差は、現在約０．２ｍｍである。このため、下側プリズムシート５の幅Ｗ１が上側プリズムシート６の幅Ｗ２よりも０．３５ｍｍ以上大きくなるように予め設計しておくことにより、裁断公差や配置公差が生じても、必ず、下側プリズムシート５が上側プリズムシート６よりも光源１側に延長して配置されることとなる。この幅Ｗ１および幅Ｗ２は、光源１から光が出射されるｘ方向における幅である。
【００３４】
図示はしないが、上側プリズムシート６と液晶パネル２との間に、さらに拡散シートが配置されていてもよい。また、導光板３の裏側（拡散シート４の配置側とは反対側）に、反射板を設けてもよい。
【００３５】
上記の液晶表示装置の動作について説明する。
【００３６】
光源１としてＬＥＤを採用する場合には、光源１からは点状の光が導光板３の内部へ出射される。光は導光板３の内部で全反射しながらｘ方向に進みつつ、全反射のための臨界角を超えた部位において導光板３からｚ方向に出る。これにより、導光板３からは面状の光が照射される。
【００３７】
導光板３から出射された光は、拡散シート４により拡散され、下側プリズムシート５および上側プリズムシート６を通過することにより、液晶パネル２へ略垂直に入射する光となる。
【００３８】
液晶パネル２へ略垂直に入射した光は、液晶パネル２の各画素における透過量が制御されて、所望の画像表示がなされる。
【００３９】
上記の表示動作において、図１に示すように、導光板３にテーパー部３ａが形成されているため、このテーパー部３ａにおいて全反射のための臨界角を超えて、外部に出る光が存在する。
【００４０】
本実施形態では、下側プリズムシート５は、上側プリズムシート６よりも光源側に延長して設けられていることから、テーパー部３ａから出た光は、上側プリズムシート６に直接入射することがなく、必ず下側プリズムシート５に入射する。下側プリズムシート５に入射することにより、後述するように光は液晶パネル２側へ出ることが防止される。
【００４１】
図３（ａ）は、下側プリズムシート５による遮光効果を説明するための光線追跡シミュレーション図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ部における拡大図である。
【００４２】
図３に示すように、角度θのテーパー部３ａをもつ導光板３の内部で全反射しながら進む光Ｌの一部が、有効表示領域に到達する前に導光板３の外部へ出ると、当該光Ｌは、下側プリズムシート５に入射し、当該下側プリズムシート５により導光板３に戻される結果が得られた。
【００４３】
この理由は、下側プリズムシート５は光の進行方向（ｘ方向）に対して、平行なプリズム５ａが形成されていることから、光線がプリズム５ａの斜面により全反射されるためである。
【００４４】
比較例として、図６（ｂ）に示す下側プリズムシート５０と上側プリズムシート６０の光源側の端面が一致した構造についても調べた。図４（ａ）は、比較例の光線追跡シミュレーション図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ部における拡大図である。
【００４５】
シミュレーションにおいて、下側プリズムシート５０と上側プリズムシート６０の光源１０側の端面が一致している点以外の点、すなわち、導光板３０の角度θや、導光板３０、下側プリズムシート５０、上側プリズムシート６０の材料は図３に示す条件と同じとした。
【００４６】
図４に示すように、角度θのテーパー部３０ａをもつ導光板３０の内部で全反射しながら進む光の一部が、有効表示領域に到達する前に導光板３０の外部へ出ると、当該光は上側プリズムシート６０に入射する。上側プリズムシート６０に入射した光は、上側プリズムシート６０により立ち上げられて液晶パネル側へ出射する結果が得られた。
【００４７】
この理由は、上側プリズムシート６０のプリズム６０ａは、光Ｌの進行方向に対して直交しているため、表示動作と同様の原理で、光はプリズム６０ａの斜面により屈折されて、液晶パネル側へ出射されてしまうからである。この出射光は、ＬＥＤなどの発光部が有効表示領域Ａｒの縁部に顕著に見えてしまう「玉見え」と称される輝度むらの原因となる。
【００４８】
上記の本実施形態に係る液晶表示装置では、下側プリズムシート５は、上側プリズムシート６よりも光源側に延長して設けられている。このため、有効表示領域Ａｒに到達する前に導光板３から漏れ出た光は、上側プリズムシート６に直接入射することがなく、必ず下側プリズムシート５に入射することから、下側プリズムシート５により遮光される。このため、ＬＥＤなどの光源１の発光部が有効表示領域Ａｒの縁部に顕著に見えてしまう「玉見え」と称される輝度むらを防止することができる。
【００４９】
このように、表示領域外の額縁を広げたり、部材を追加することなく、低コストな方法で、導光板からの漏れ光が液晶パネル２の有効表示領域Ａｒに出射することを防止することができ、輝度むらを低減することができる。
【００５０】
また、従来例の図６（ｂ）の構造では、下側プリズムシート５０と上側プリズムシート６０の反りにより、下側プリズムシート５０と上側プリズムシート６０の端部の隙間が広がると「玉見え」と称される輝度むらがさらに顕著になるが、本実施形態ではシートが反ってもこのような問題はない。
【００５１】
この結果、液晶表示装置の狭額縁化、薄型化、高画質化を実現することができる。
【００５２】
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
例えば、液晶パネル２の構造に限定はなく、導光板３、拡散シート４、下側プリズムシート５、上側プリズムシート６の材料や数値は一例であり、これに限定されるものではない。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本実施形態に係る液晶表示装置の概略構成図である。
【図２】下側プリズムシートと上側プリズムシートの詳細な構造を説明するための要部拡大断面図である。
【図３】（ａ）は本実施形態の液晶表示装置における光線追跡シミュレーション図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ部における拡大図である。
【図４】（ａ）は比較例の液晶表示装置における光線追跡シミュレーション図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ部における拡大図である。
【図５】（ａ）は薄型化した導光板の断面図であり、（ｂ）はテーパーをもつ導光板の断面図である。
【図６】（ａ）は導光板のテーパー部からの漏れ光を説明するための断面図であり、（ｂ）は漏れた光が上側プリズムシートに入射することによる問題点を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…光源、２…液晶パネル、３…導光板、３ａ…テーパー部、４…拡散シート、５…下側プリズムシート、５ａ…プリズム、６…上側プリズムシート、６ａ…プリズム、１０…光源、２１…第１透明基板、２２…第２透明基板、２３…偏光板、２４…偏光板、３０…導光板、３０ａ…テーパー部、４０…拡散シート、５０…下側プリズムシート、６０…上側プリズムシート、Ａｒ…有効表示領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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