(57)【要約】【課題】  液晶ユニットのブラックマトリックスによる縞の発生を防止し高精細化要求に応え得る液晶照明装置を提供すること。【解決手段】  導光板（２０）の表側の面（２０ｂ）に谷深さ（ｄ1〜ｄ6）が光源装置（３０）から遠くなるにつれて大きくなるようにＶ字状に谷（２２1〜２２6）を削ってプリズムアレイ（２１）が形成される。谷の光源側に向かう第１斜面（２２1a〜２２6a）の中間位置が、液晶ユニット（１０）の第１ブラックマスク（１３ａ）の中間位置に一致するようにされている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶ユニットを照明する液晶照明装置であって、
液晶ユニットに平行に導光板を配設し、光源から導光板の側方端面に入射した光を導光板の出射面に形成されたプリズムアレイで液晶ユニットに向けて出射するものにおいて、
プリズムアレイはそれぞれ導光板の側方端面に平行に延伸する谷と山を有する複数のプリズムから成り、各プリズムは光原側に向かって谷へ降下する第１斜面と、反光原側に向かって谷へ降下する第２斜面を有し、
液晶ユニットは、導光板の側方端面に対して平行で、かつ、互いに等ピッチで平行に延伸する、複数の第１ブラックマスクと、該第１ブラックマスクに直角に延伸する複数の第２ブラックマスクと、を含むブラックマトリックスを有し、
導光板の側方端面から反光源側に延びる導光板奥行き方向における、導光板のプリズムアレイのプリズムのピッチが、前記ブラックマトリックスの第１ブラックマスクのピッチ、の整数分の１になるようにプリズムアレイが形成されている、
ことを特徴とする液晶照明装置。
【請求項２】
導光板の側方端面から反光源側に延びる導光板奥行き方向における、導光板のプリズムアレイのプリズムのピッチが、前記ブラックマトリックスの第１ブラックマスクのピッチ、と等しい、ことを特徴とする請求項１に記載の液晶照明装置。
【請求項３】
導光板の側方端面から反光源側に延びる導光板奥行き方向における、導光板のプリズムアレイのプリズムのピッチが、前記ブラックマトリックスの第１ブラックマスクのピッチ、の１／２とされている、ことを特徴とする請求項１に記載の液晶照明装置。
【請求項４】
前記ブラックマトリックスの第１ブラックマスクの中心線の位置が、プリズムの第１斜面の範囲にあるようにプリズムアレイが形成されている、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の液晶照明装置。
【請求項５】
前記ブラックマトリックスの第１ブラックマスクの中心線の位置が、略プリズムの第１斜面の中間点の位置にあるようにプリズムアレイが形成されている、ことを特徴とする請求項４に記載の液晶照明装置。
【請求項６】
導光板のプリズムアレイの各プリズムの第２斜面の斜面長が導光板の側端面からの距離により異なるように形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の液晶照明装置。
【請求項７】
導光板の側端面からの距離により掘り込み深さを変えて第２斜面の斜面長が導光板の側端面からの距離により異なるようにされている、ことを特徴とする請求項６に記載の液晶照明装置。
【請求項８】
導光板の側端面からの距離により第２斜面の角度を変えて第２斜面の斜面長が導光板の側端面からの距離により異なるようにされている、ことを特徴とする請求項６に記載の液晶照明装置。
【請求項９】
導光板のプリズムアレイの谷線を、液晶ユニットに対し遠い側に凸の導光板内の仮想の非線形曲線上にあるようにして、第２斜面の斜面長が導光板の側端面からの距離により異なるようにされている、ことを特徴とする請求項６に記載の液晶照明装置。
【請求項１０】
導光板が液晶ユニットに対し使用者の視認位置側にあるフロントライト型液晶照明装置であることを特徴とする請求項１に記載の液晶照明装置。
【請求項１１】
導光板が液晶ユニットに対し使用者の視認位置と反対側にあるバックライト型液晶照明装置であることを特徴とする請求項１に記載の液晶照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶ユニットを照明する液晶照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ユニットの面に平行に導光板を配設し、光源から導光板の側方端面に入射した光を導光板の反液晶ユニット側の面に形成されたプリズムアレイで反射せしめて液晶ユニット側の出射面から液晶ユニットに向けて出射する液晶照明装置が多数開発され使用されている。
そして導光板のプリズムアレイは、初期のものにおいては、出射面に平行な基礎面に同じ大きさの谷を同じピッチで刻設して形成され、各プリズムの谷線に向かって光源側に延びる第１斜面と反光源側に向かって延びる第２斜面は、それぞれ、光源からの位置にかかわらず同じ角度、大きさのものとされていた。
【０００３】
しかしながら、光源から遠い領域の輝度を向上させるために、光源から遠くなるにつれてプリズムの谷線の深さ位置を深くしたもの、プリズムを形成する基礎面を光源から遠くなるにつれて出射面に近づくようにしたもの、プリズムアの谷の第２斜面の角度を、光源から遠くなるにつれて緩やかにしたもの、あるいは、これらを、適宜、組み合わせたものもある。さらには、特許文献１のようにプリズムの谷線が導光板の反出射面の側に凸な非線形曲線上にあるようにしたものも開発されている。その結果、プリズムの第１斜面の中心あるいは第２斜面の中心が同じピッチで配置されないものがでてきた。
【０００４】
一方、液晶ユニットにおいては周知のように各液晶画素の周囲にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等のアクティブ素子が配置されており、このアクティブ素子の部分は液晶画素の部分よりも光の透過率が大きいので、アクティブ素子部分の光の透過率を減じるためにブラックマトリックスを設けたものが多い。ブラックマトリックスはフロントライト型の照明装置を備えている場合には液晶ユニットの導光板側の外表面に設けられ、バックライト型の照明装置を備えている場合には液晶ユニットの反導光板側の外表面に設けられることが多い。
【０００５】
図７がこのブラックマトリックスを説明する平面図であって、液晶画素の部分が実線で右下がりのハッチングで、アクティブ素子の部分が実線で左下がりのハッチングで、ブラックマトリックスの部分が破線で右下がりのハッチングで示されている。
【０００６】
図示されるように、ブラックマトリックスは一方向に等ピッチで平行に延伸する複数のブラックマスクと、前記一方向に直交する方向に等ピッチで平行に延伸する複数のブラックマスクからなる。そして、２つの方向の内の一つは、通常、導光板の光の入射面の延伸方向と一致している。したがって、一方のブラックマトリックスは導光板のプリズムの谷線、あるいは、山線に平行である。
【０００７】
前述したように、最近では、導光板の第１斜面の中心、あるいは、第２斜面の中心が同一のピッチではないものがある。これに対して、上述したように、ブラックマトリックスのブラックマスクは一定のピッチで配列されている。その結果、縞模様、所謂モアレ縞が発生するものがでてきた。この縞模様は大きなものではなく、従来は看過されていたが、最近の液晶表示装置に対する高精細化の要求にともなって看過できないようになってきた。
【０００８】
【特許文献１】特願２００１−１１６９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記問題に鑑み、縞の発生を防止した高精細化要求に応え得る液晶照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明によれば、液晶ユニットを照明する液晶照明装置であって、
液晶ユニットに平行に導光板を配設し、光源から導光板の側方端面に入射した光を導光板の出射面に形成されたプリズムアレイで液晶ユニットに向けて出射するものにおいて、
プリズムアレイはそれぞれ導光板の側方端面に平行に延伸する谷と山を有する複数のプリズムから成り、各プリズムは光原側に向かって谷へ降下する第１斜面と、反光原側に向かって谷へ降下する第２斜面を有し、
液晶ユニットは、導光板の側方端面に対して平行で、かつ、互いに等ピッチで平行に延伸する、複数の第１ブラックマスクと、該第１ブラックマスクに直角に延伸する複数の第２ブラックマスクと、を含むブラックマトリックスを有し、
導光板の側方端面から反光源側に延びる導光板奥行き方向における、導光板のプリズムアレイのプリズムのピッチが、前記ブラックマトリックスの第１ブラックマスクのピッチ、の整数分の１になるようにプリズムアレイが形成されている、
、ことを特徴とする液晶照明装置が提供される。
このように構成される液晶照明装置では、光源からの位置にかかわらずプリズムアレイのプリズムとブラックマトリックスの相対位置関係が変わらず縞が発生することが防止される。
【００１１】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、導光板の側方端面から反光源側に延びる導光板奥行き方向における、導光板のプリズムアレイのプリズムのピッチが、前記ブラックマトリックスの第１ブラックマスクのピッチ、と等しい、ことを特徴とする液晶照明装置が提供される。
【００１２】
請求項３の発明によれば、請求項２の発明において、導光板の側方端面から反光源側に延びる導光板奥行き方向における、導光板のプリズムアレイのプリズムのピッチが、前記ブラックマトリックスの第１ブラックマスクのピッチ、の１／２とされている、ことを特徴とする液晶照明装置が提供される。
【００１３】
請求項４の発明によれば、請求項１から３の発明において、前記ブラックマトリックスの第１ブラックマスクの中心線の位置が各プリズムの第１斜面の範囲にあるようにプリズムアレイが形成されている液晶照明装置が提供される。
導光板に入射した光は導光板の第２斜面の内面で反射して液晶ユニットに向かうので、第２斜面の範囲は第１斜面の範囲より明るく、逆に、第１斜面の範囲は第２斜面の範囲より暗い。
したがって、請求項４のように構成される液晶照明装置では、相対的に暗い部分にブラックマトリックスのブラックマスクが位置するので縞の発生をよりよく防止できる。
【００１４】
請求項５の発明によれば、請求項１の発明において、前記ブラックマトリックスの第１ブラックマスクの中心線の位置が略導光板のプリズムアレイの各プリズムの第１斜面の中間点の位置にあるようにプリズムアレイが形成されている、液晶照明装置が提供される。
このように構成される液晶照明装置では、ブラックマスクの中心線の位置と導光板のプリズムアレイの各プリズムの第１斜面の中間点の位置とが略一致するようにされ、プリズムから出射される光の強弱の差が減少し、縞の発生をさらによく防止できる。
【００１５】
請求項６の発明によれば、請求項１の発明において、導光板のプリズムアレイの各プリズムの第２斜面の斜面長が導光板の側端面からの距離により異なるように形成されている。
【００１６】
請求項７の発明によれば、請求項６の発明において、導光板の側端面からの距離により掘り込み深さを変えて第２斜面の斜面長が導光板の側端面からの距離により異なるようにされている。
【００１７】
請求項８の発明によれば、請求項６の発明において、導光板の側端面からの距離により第２斜面の角度を変えて第２斜面の斜面長が導光板の側端面からの距離により異なるようにされている。
【００１８】
請求項９の発明によれば、請求項６の発明において、導光板のプリズムアレイの谷線を、液晶ユニットに対し遠い側に凸の導光板内の仮想の非線形曲線上にあるようにして、第２斜面の斜面長が導光板の側端面からの距離により異なるようにされている。
【００１９】
請求項１０の発明によれば、請求項１の発明において、導光板が液晶ユニットに対し使用者の視認位置側にあるフロントライト型液晶照明装置である液晶照明装置が提供される。
【００２０】
請求項１１の発明によれば、請求項１の発明において、導光板が液晶ユニットに対し使用者の視認位置と反対側にあるバックライト型液晶照明装置である液晶照明装置が提供される。
【発明の効果】
【００２１】
各請求項に記載の液晶照明装置によれば、縞の発生を防止し、高精細化の要求に応えることができる。
特に、請求項３のように、導光板奥行き方向における、導光板のプリズムアレイのプリズムのピッチを、前記ブラックマトリックスの第１ブラックマスクのピッチ、の１／２とすること、また、請求項５のように、前記ブラックマトリックスの第１ブラックマスクの中心線の位置が略導光板のプリズムアレイの各プリズムの第１斜面の中間点の位置にあるようにプリズムアレイを形成すること、によりより良好な結果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明による液晶照明装置を備える液晶表示装置の第１の実施の形態の構成を概略的に示す断面図であって、適宜誇張して描いてある。
第１の実施の形態における液晶照明装置は所謂、フロントライト型のものであって、液晶表示装置１の液晶ユニット１０の表面側（使用者が見る側）に導光板２０が配設され、導光板２０の側端面２１に対向して線状光源３１とリフレクタ３２からなる光源装置３０が配設されている。
【００２３】
液晶ユニット１０の内部には、液晶表示画素１１と、この液晶表示画素１１を所望のように作動せしめるためのＴＦＴ等のアクティブ素子１２が配列されている。アクティブ素子１２は平面的に見ると図７に示されるように互いに直交する第１アクティブ素子１２ａと第２アクティブ素子１２ｂが液晶表示画素１１を取り囲むように格子状に配列されている。この内、第１アクティブ素子１２ａは導光板２０の側端面２１に平行にされていて、図１ではこの第１アクティブ素子１２ａのみが示されている。
【００２４】
そして、液晶ユニット１０の表面側（使用者が見る側）の外表面１０ａには、それぞれ、第１アクティブ素子１２ａと第２アクティブ素子１２ｂと同じ、あるいは、やや巾の広い、第１ブラックマスク１３ａと第２ブラックマスク１３ｂから成るブラックマトリックス１３が、第１アクティブ素子１２ａと第２アクティブ素子１２ｂと同じ位置に配設されている。図７には破線で格子状にその配置を示してあるが、図１に示されるのは導光板２０の側端面２１に平行な第１ブラックマスク１３ａである。
【００２５】
導光板２０は裏側（液晶ユニット１０の側）の面２０ａは液晶ユニット１０に平行な平面とされ、表側の面２０ｂにはプリズムアレイ２１が刻設されている。プリズムアレイ２１の谷線２１ｂは導光板２０の側端面２１に平行に延伸しており、山の部分（平らなものもある）も導光板２０の側端面２１に平行に延伸している。
この第１の実施の形態では、プリズムアレイ２１を刻設する前の表側の面２０ｂは液晶ユニット１０に平行な平面であって、そこに同じ刃先のバイトで、同じバイトの当て角で、Ｖ字状に谷２２1〜２２6を削ってプリズムアレイ２１が形成される。したがって、谷２２1〜２２6の、光源側に向かう第１斜面２２1a〜２２6aの角度α1〜α6、および、反光源側に向かう第２斜面２２1b〜２２6bの角度β1〜β6は、それぞれ等しくされている。しかし、谷深さｄ1〜ｄ6は光源装置３０から遠くなるにつれて大きくなるようにされている。
【００２６】
その結果、谷２２1〜２２6の光源側に向かう第１斜面２２1a〜２２6aの長さは光源３０からの距離が遠くなるほど大きくされている。
そして、第１斜面２２1a〜２２6aの中間位置（それぞれ小さな黒丸で示してある）が、液晶ユニット１０の第１ブラックマスク１３ａの中間位置（それぞれ小さな黒丸で示してある）に一致するようにされている。したがって、第１斜面２２1a〜２２6aの中間位置のピッチをＰａとし、第１ブラックマスク１３ａの中間位置のピッチをＰｂとすると、Ｐａ＝Ｐｂである。
図２がその拡大図であって、このようにすることにより、縞が発生せず、高精細化の要求を満たすことができた。
【００２７】
次に第２の実施の形態について説明する。図３が第２の実施の形態の特徴を示す断面図であって、この第２の実施の形態は、プリズムアレイ２１を刻設する前の表側の面２０ｂは光源装置３０から遠くなるにつれて裏側の面２０ａに接近していく傾斜面とされている。そこに同じ刃先のバイトで、刃先の当て角を光源装置３０からの距離が遠くなるほど水平に近づくようにしながら、谷線の位置が表側の面２０ｂに平行な仮想線２０ｃの上にあるようにＶ字状に谷２２1〜２２6を削ってプリズムアレイ２１が形成される。
したがって、谷２２1〜２２6の、光源側に向かう第１斜面２２1a〜２２6aの角度α1〜α6はα1＜α2＜α3＜α4＜α5＜α6、とされ、反光源側に向かう第２斜面２２1b〜２２6bの角度β1〜β6は、β1＞β2>β3＞β4＞β5＞β6となっている。しかし、谷２２1〜２２6の角度γ1〜γ6は等しい。
【００２８】
その結果、谷２２1〜２２6の光源側に向かう第１斜面２２1a〜２２6aの長さは光源３０からの距離が近いほど大きくされている。しかし、その中間位置（それぞれ小さな黒丸で示してある）は、第１の実施の形態と同様に、液晶ユニット１０のブラックマスク１３ａの中間位置（それぞれ小さな黒丸で示してある）に一致するようにされている。したがって、第１斜面２２1a〜２２6aの中間位置のピッチをＰａとし、第１ブラックマスク１３ａの中間位置のピッチをＰｂとすると、Ｐａ＝Ｐｂである。
その結果、第１の実施の形態と同様に縞が発生せず、高精細化の要求を満たすことができた。
【００２９】
次に第３の実施の形態について説明する。図４が第３の実施の形態の特徴を示す断面図であって、導光板２０は裏側（液晶ユニット１０の側）の面２０ａは液晶ユニット１０に平行な平面とされ、表側の面２０ｂにはプリズムアレイ２１が形成されている。
この第３の実施の形態では、プリズムアレイ２１を刻設する前の表側の面２０ｂは第１の実施の形態のように液晶ユニット１０に平行な平面でよい。そこに、谷線が表側に凸の非線形曲線の上にあるように同じ刃先のバイトで、同じバイトの当て角で、谷２２1〜２２6を削っていく。したがって、第１の実施の形態と同様に、谷２２1〜２２6の、光源側に向かう第１斜面２２1a〜２２6aの角度α1〜α6、および、反光源側に向かう第２斜面２２1b〜２２6bの角度β1〜β6は、それぞれ等しい。
【００３０】
その結果、図示されるように、谷２２1〜２２6の光源側に向かう第１斜面２２1a〜２２6aの長さは光源３０に近いほど大きくされている。しかし、その中間位置（それぞれ小さな黒丸で示してある）は、液晶ユニット１０のブラックマスク１３ａの中間位置（それぞれ小さな黒丸で示してある）に一致するようにされている。したがって、第１斜面２２1a〜２２6aの中間位置のピッチをＰａとし、第１ブラックマスク１３ａの中間位置のピッチをＰｂとすると、Ｐａ＝Ｐｂである。
その結果、第１、２の実施の形態と同様に、縞が発生せず、高精細化の要求を満たすことができた。
【００３１】
図５は第４の実施の形態の構成を概略的に示す断面図であって、第３の実施の形態と同様に、谷線が表側に凸の非線形曲線の上にあるように同じ刃先のバイトで、同じバイトの当て角で、谷２２1〜２２6を削っていく。したがって、谷２２1〜２２6の、光源側に向かって谷線に降下する第１斜面２２1a〜２２6aの角度α1〜α6、および、反光源側に向かって谷線に降下する第２斜面２２1b〜２２6bの角度β1〜β6は、それぞれ等しくされている。
【００３２】
しかし、第３の実施の形態とは異なり、第１斜面２２1a〜２２6aの中間位置（それぞれ小さな黒丸で示してある）のピッチＰａが液晶ユニット１０のブラックマスク１３ａの中間位置（それぞれ小さな黒丸で示してある）のピッチＰｂの二分の一にされている。そして、１つおきのプリズムの第１斜面（２２2a,２２4a，２２6a）の中間位置が液晶ユニット１０のブラックマスク１３ａの中間位置に一致するようにされている。
このようにした結果、第１の実施の形態よりも、さらに、縞の発生を抑制することができた。
【００３３】
次に、第５の実施の形態について説明する。図６がこの第５の実施の形態の断面図であって、この第５の実施の形態の液晶表示装置１は、所謂フロントライト反転型バックライトタイプのものであって、第４の実施の形態における導光板２０を反転させて液晶ユニット１０の裏側（使用者が見る側と反対側）に配置したものである。そして、この第５の実施の形態の導光板２０のプリズムアレイ２１の谷２２1〜２２6は第４の実施の形態と同じように形成されるので詳しい説明は省略する。
【００３４】
フロントライト反転型バックライトタイプのものではブラックマトリックス１３が使用者の目に最も近い側に配設されるので、縞ができやすいが、この第５の実施の形態のようにすることにより、縞の発生を防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、液晶ユニットの面に平行に導光板を配設し、光源から導光板の側方端面に入射した光を導光板の反液晶ユニット側の面に形成されたプリズムアレイで反射せしめて液晶ユニット側の出射面から液晶ユニットに向けて出射する液晶照明装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１の実施の形態の構成を示す断面図である。
【図２】第１の実施の形態におけるブラックマトリックスとプリズムの位置関係を拡大して示す図である。
【図３】第２の実施の形態の構成を示す断面図である。
【図４】第３の実施の形態の構成を示す断面図である。
【図５】第４の実施の形態の構成を示す断面図である。
【図６】第５の実施の形態の構成を示す断面図である。
【図７】ブラックマトリックスを説明する図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０…液晶ユニット
１１…画像素子
１２…アクティブ素子
１２ａ…第１アクティブ素子
１２ｂ…第２アクティブ素子
１３…ブラックマトリックス
１３ａ…第１ブラックマスク
１３ｂ…第２ブラックマスク
２０…導光板
２１…プリズムアレイ
２２…谷
２２ｂ…第２斜面
２２ａ…第１斜面
３０…光源装置
３１…線状光源
３２…リフレクタ
【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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【図７】
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