WO2007119584A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

　正面輝度の低下を抑えながら、モアレの発生を防止できる液晶表示装置を提供する。面光源４と、液晶表示パネル２と、プリズム配列方向が直交し面光源４からの出射光を集光して液晶表示パネル側へ導く第１，第２のプリズムシート５，６とを備えた液晶表示装置１であって、液晶表示パネル２の画素ピッチをＰｐ［μｍ］、第１のプリズムシート５のプリズム配列ピッチをＰｘ［μｍ］、第２のプリズムシート６のプリズム配列ピッチをＰｙ［μｍ］としたときに、Ｐｘ≦Ｐｐ／（１４－０．０４５Ｐｐ）、かつＰｙ≦Ｐｐ／（１１．５－０．０３２Ｐｐ）の関係を満たすように構成する。

Description

明 細 書

液晶表示装置

技術分野

[0001] 本発明は、光透過性の集光シートを備えた液晶表示装置に関し、更に詳しくは、第 1の集光シートと第 2の集光シートとが重ねて配置された液晶表示装置に関する。 背景技術

[0002] 液晶表示装置（LCD: Liquid Crystal Display)は、ブラウン管（CRT: Cathode Ray Tube)と比較して低消費電力かつ小型化、薄型化が可能であり、現在では携帯電話 、デジタルカメラ等の小型機器から、大型サイズの液晶テレビに至るまで、様々なサイ ズのものが幅広く使用されている。

[0003] 液晶表示装置は、透過型、反射型等に分類され、特に透過型液晶表示装置は、液 晶層を一対の透明基板で挟んだ液晶表示パネルと、照明光源としてのバックライトュ ニットを備えている。ノ ックライトユニットは、光源を液晶表示パネルの直下に配置す る直下型のほ力、エッジライト型がある。

[0004] 一般に、液晶表示装置用のバックライトユニットにおいては、光源光の出射方向を 正面方向に配向させるプリズムシートやレンズシート等の集光シートが用いられてい る。

例えば、プリズムシートは、光出射側の面に断面三角形状のプリズムが多数配列さ れており、プリズムシートに入射した光をプリズム斜面で屈折透過させることで正面方 向に集光する作用を行う。また、特にモパイル機器用途では、プリズム列が直交する ように 2枚のプリズムシートを重ねて配置することで、 2方向の光を効率よく集光し正 面輝度を向上させる構成例が知られて ヽる（下記特許文献 1参照)。

[0005] 特許文献 1：特表平 10— 506500号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] ところで、プリズムシートのプリズム配列ピッチと液晶表示パネルの画素ピッチとの間 で干渉による明暗模様 (モアレ）が発生する。このモアレの発生を防止するためには、 プリズム配列ピッチの狭ピッチ化が有効である。

[0007] し力しながら、プリズム配列ピッチを単純に狭ピッチ化するのみでは正面輝度の低 下が甚だしくなり画質の低下を招くという問題がある。この問題は、上述のようにプリズ ムシートを 2枚重ねて配置した場合にも同様である。

[0008] 本発明は上述の問題に鑑みてなされ、正面輝度の低下を抑えながらモアレの発生 を防止できる液晶表示装置を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

[0009] 以上の課題を解決するに当たり、本発明者らは、液晶表示パネルの画素ピッチに 応じて各プリズムシートのプリズム配列ピッチを最適に組み合わせることで、正面輝度 の低下を最小限に抑えながら、モアレの発生のない液晶表示装置を構成できること を見出した。

[0010] すなわち、本発明の液晶表示装置は、光源と、液晶表示パネルと、光源からの出射 光を集光して液晶表示パネル側へ導く集光シートとを備え、この集光シートは、一方 の面に集光性をもつ第 1の凹凸構造が液晶表示パネルの横方向に沿って周期的に 配列された第 1の集光シートと、一方の面に集光性をもつ第 2の凹凸構造が液晶表 示パネルの縦方向に沿って周期的に配列された第 2の集光シートとからなり、液晶表 示パネルの画素ピッチを Ρρ[ m]、第 1の凹凸構造の配列ピッチを Px [ m]、第 2 の凹凸構造の配列ピッチを Py[ μ m]としたときに、

Ρχ≤Ρρ/ (14-0. 045Ρρ)、力つ

Py≤Pp/ (l l . 5-0. 032Pp)

の関係を満たすことを特徴とする。

[0011] 上記のように、第 1,第 2の集光シートの各々の凹凸構造の配列ピッチを液晶表示 パネルの画素ピッチに応じて規定することで、液晶表示パネルの正面輝度の低下を 抑えながらモアレの発生を防止できる。

好ましくは、 Pp≥222の場合、 Px≤50、 Py≤50、 | Ρχ-Py | < 50とする。また、 222>Pp≥144の場合は、 Px≤20、 Py≤20, | Ρχ-Py | < 20とする。更に、 14 4>Pp≥136. 5の場合、 Px≤15, Py≤20,— 20く Px— Pyく 15とする。

[0012] 第 1,第 2の凹凸構造は、集光シートがプリズムシートの場合は断面三角形状のプリ ズム構造が該当し、集光シートがレンズシートの場合は断面曲面形状、例えば非球 面レンズ形状が該当する。

発明の効果

[0013] 以上述べたように、本発明の液晶表示装置によれば、正面輝度の低下を抑えなが らモアレの発生を防止できる。

図面の簡単な説明

[0014] [図 1]図 1は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の概略構成を示す分解斜視 図である。

[図 2]図 2は、画素ピッチ 222 mの場合におけるプリズム配列ピッチ Px, Pyの各種 組合せでのモアレの発生の有無を示す図である。

[図 3]図 3は、画素ピッチ 144 mの場合におけるプリズム配列ピッチ Px, Pyの各種 組合せでのモアレの発生の有無を示す図である。

[図 4]図 4は、画素ピッチ 136. 5 mの場合におけるプリズム配列ピッチ Px, Pyの各 種組合せでのモアレの発生の有無を示す図である。

[図 5]図 5は、プリズム配列ピッチ Px, Pyの各種組合せでの正面輝度の大きさを示す 図である。

[図 6]図 6は、第 1,第 2のプリズムシートを接着層を介して一体化した構成例を示す 概略斜視図である。

[図 7]図 7は、プリズムシートからなる第 1の集光シートとレンズシートからなる第 2の集 光シートとの組合せ例を示す概略斜視図である。

発明を実施するための最良の形態

[0015] 以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本発明は以 下の実施形態に限定されることなぐ本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が 可能である。

[0016] 図 1は本発明の実施の形態による液晶表示装置 1の概略構成を示す分解斜視図 である。図示する液晶表示装置 1は、液晶表示パネル 2と、バックライトユニット 3とを 備えている。ノ ックライトユニット 3は、面光源 4と、第 1プリズムシート 5と、第 2プリズム シート 6および拡散板 7がこの順番で配置されて構成されている。 [0017] 液晶表示パネル 2は、パネル横方向（図 1において X方向）および縦方向（図 1にお いて Y方向）に画素が所定ピッチで配列されてなり、ノ ックライトユニット 3から照射さ れる光の透過率を画素毎に制御することで、パネル正面に所定の画像を表示する。 表示画像はカラー画像とされるが、勿論これに限られない。液晶表示パネル 2は、液 晶層を挟んで対向する一対の透明基板力もなる液晶セルと、この液晶セルを挟む一 対の偏光板等で構成されている。液晶層を構成する液晶材料は特に限定されず、 T N方式、 VA方式等の液晶駆動方式に応じて適宜選定される。

[0018] 面光源 4は、複数の光源を面内に配置させた直下型あるいは導光板を用いたエツ ジライト型で構成されており、液晶表示パネル 2の背面全域にバックライト光を照射す る。光源には、蛍光管等の線状光源や発光ダイオード等の点状光源が用いられる。

[0019] 第 1,第 2プリズムシート 5, 6は面光源 4からの出射光を正面方向（Z方向）に集光し 正面輝度を向上させる本発明に係る「集光シート」として構成されて ヽる。拡散板 7は 、バックライト光を拡散出射させて輝度の均一化を図る光学的機能素子である。なお 、拡散板 7は第 1のプリズムシート 5よりも面光源 4側に配置されてもよい。また、プリズ ムシート 5, 6および拡散板 7以外に他の光学的機能素子、例えば、一方の偏光成分 を透過させ他方の偏光成分を反射する偏光分離素子等を配置してもよい。

[0020] 第 1,第 2のプリズムシート 5, 6はそれぞれ、光出射面側に、断面三角形状のプリズ ム構造が形成されている。これらのプリズム構造は、本発明に係る「凹凸構造」に対応 する。

[0021] 一方の第 1のプリズムシート 5は、液晶表示パネル 2の横方向（図 1において X方向） にプリズム 5Pが所定ピッチで連続的に配列されている。他方、第 2のプリズムシート 6 は、液晶表示パネル 2の縦方向（図 1において Y方向）にプリズム 6Pが所定ピッチで 連続的に配列されている。プリズム 5Pおよびプリズム 6Pの断面形状は、本実施形態 では何れも頂角 90° の二等辺三角形で構成されて!ヽる。

[0022] 第 1のプリズムシート 5は、面光源 4から出射されるノ ックライト光のうち、 X方向に広 力 た光を Z方向に集光する作用を行う。また、第 2のプリズムシート 6は、 Y方向に広 力 た光を Z方向に集光する作用を行う。従って、これら第 1,第 2のプリズムシート 5 , 6によって X, Y方向に広がりをもつ光が正面方向（Z方向）に集光されることにより、 プリズムシートが 1枚のみ配置される場合に比べて、液晶表示装置 1の正面輝度の向 上が図られることになる。

[0023] ここで、第 1のプリズムシート 5のプリズム配列ピッチと第 2のプリズムシート 6のプリズ ム配列ピッチとは互いに同一でもよいし異なっていてもよい。一般的に、プリズム配列 ピッチが小さくなるほど得られる正面輝度は低くなる。また、第 1,第 2のプリズムシート 5, 6表面に形成された周期構造と液晶表示パネル 2の表示画素との間でモアレによ る干渉縞の発生が懸念される。プリズムシート 5, 6のプリズム配列を狭ピッチ化するこ とで上記モアレの発生を抑えることが可能である力 プリズム配列ピッチが過剰に狭く なると、正面輝度の著しい低下が見られる。

[0024] そこで本実施形態の液晶表示装置 1は、液晶表示パネル 2の画素ピッチを Ρρ [ μ m ]、第 1のプリズムシート 5のプリズム配列ピッチを Ρχ[ /ζ πι]、第 2のプリズムシート 6の プリズム配列ピッチを Py[ μ m]としたときに、

Ρχ≤Ρρ/ (14-0. 045Ρρ)、力つ

Py≤Pp/ (l l . 5-0. 032Pp) …… (1)

の関係を満たすように構成されて 、る。

[0025] 上記（1)式を満たすように、液晶表示パネル 2の画素ピッチ Ppに応じて第 1,第 2の プリズム配列ピッチ Px, Pyを規定することにより、正面輝度の低下を抑制しつつモア レの発生の無 、液晶表示装置を構成することができる。

例えば、画素ピッチ Ppが 222 μ mの場合、 Px, Pyの上限値はそれぞれ約 55 μ m 及び 56 μ m、画素ピッチ 144 μ mの場合には Px, Pyの上限値はそれぞれ約 19 μ m及び約 20 μ m、画素ピッチ 136. 5 μ mの場合、 Px, Pyの上限値はそれぞれ約 1 7 111及び19 111となる。

[0026] 好ましくは、 Pp≥222の場合、 Px≤50、 Py≤50、 | Px— Py | く 50、 222>Pp ≥ 144の場合は、 Px≤20、 Py≤20, | Px— Py | く 20、そして、 144>Pp≥136 . 5の場合、 Px≤15, Py≤20,— 20く Px— Pyく 15とする。

[0027] 図 2〜図 4は、液晶表示パネル 2の画素ピッチ（Pp)力 222 μ m、 144 μ m及び 136 . 5 /z mのそれぞれの場合において、第 1,第 2プリズムシート 5, 6のプリズム配列ピッ チの組合せ毎にモアレの発生の有無を調べた一実験結果を示している。各図にお いて、欄中の数字は「Px— Py」の大きさを示し、「〇」はモアレ発生無し、「X」はモア レ発生有りを示している。なお、モアレの発生の有無は目視により行った。

[0028] 画素ピッチが 222 μ mの場合、図 2に示すように、第 1,第 2のプリズムシート 5, 6の 各々のプリズム配列ピッチ Px, Pyが m以下の全ての組合せにおいて、モアレが 発生しないことが確認された。これに対し、画素ピッチが 144 /z mの場合は、図 3に示 すように、 Pxおよび Pyが何れも 19 μ m以下の組合せにおいてのみ、モアレの発生を 防止できた。更に、画素ピッチ力 136. 5 μ mの場合 ίま、 Ρχ≤ 14 μ m、 Py≤ 19 m の組合せにぉ 、てのみモアレの発生を防止できた。

[0029] 以上のように、（1)式の関係を満たすように液晶表示パネル 2の画素ピッチ Pp、第 1 ,第 2のプリズムシート 5, 6のプリズム配列ピッチ Px, Pyを規定することで、モアレの 発生の無い液晶表示装置 1を構成することができる。

[0030] 次に、図 5は、第 1,第 2のプリズムシート 5, 6の各々のプリズム配列ピッチ Px, Py( 50 m、 19 m、 14 m、 10 m)の組合せ例と正面輝度の大きさを示している。 正面輝度は、プリズムシート 5, 6の透過光の輝度測定値とした。また、図 5には、上述 した画素ピッチ 222 m、 144 μ m, 136. 5 mの場合におけるモアレの発生が無 いときのプリズムピッチ Px, Pyの組合せ範囲が、線種の異なる四角形の枠でそれぞ れ示されている。

[0031] 図 5に示すように、プリズム配列ピッチ Px, Pyが大き 、組合せほど高 、正面輝度が 得られることがわ力る。また、図 5の例に基づいて、使用される液晶表示パネル 2の画 素ピッチに応じて、プリズムの狭ピッチ化に起因する正面輝度の低下を抑えたプリズ ムシート 5, 6の最適な選択が可能となる。

[0032] 以上のように、本実施形態によれば、上記（1)式で示したように、第 1,第 2のプリズ ムシート 5, 6の各々のプリズム 5P, 6Pの配列ピッチを液晶表示パネル 2の画素ピッ チに応じて規定することで、液晶表示パネルの正面輝度の低下を抑えながらモアレ の発生を防止することができる。

[0033] また、モアレを発生させることなく高い正面輝度が得られるプリズム配列ピッチ Px, Pyの上限値を上記（1)式に基づ!/、て容易に取得することができるようになるので、プ リズムシート 5, 6の組合せの最適化を図ることができるとともに、設計自由度の向上に 貢献することができる。

[0034] 次に、第 1 ,第 2のプリズムシート 5, 6の構成の詳細とその変形例について以下説 明する。

[0035] 第 1 ,第 2のプリズムシート 5, 6は、 PET (ポリエチレンテレフタレート）や PC (ポリ力 ーボネート)等の透光性榭脂からなるベースフィルムの一方の面にプリズム構造が形 成されてなるもので、例えばキャスト法や溶融押出成形法などによりプリズム構造が ベースフィルム上に直接形成されてもょ 、し、プリズム構造面を紫外線硬化型榭脂で 成形しベースフィルム表面に転写する方法で作製してもよい。

[0036] また、プリズム構造をベースフィルムに転写成形する構成例にぉ 、ては、プリズム構 造をベースフィルム力 後に分離自在に構成することによって、プリズムシートの薄型 化を図ることができる。具体的に、例えば、 50 mピッチのプリズムシートでシート厚 5 0 m、 19 mピッチのプリズムシートでシート厚 35 μ ΐη, 14 μ mピッチのプリズムシ ートでシート厚 32 m、 10 mピッチのプリズムシートでシート厚 30 μ mと!、うように プリズムシートの薄厚化が可能である。

[0037] 更に、第 1 ,第 2のプリズムシートの薄厚化により取り扱い性が低下するような場合に は、図 6に示すように、第 1 ,第 2のプリズムシート 5, 6を接着層 8を介して一体化する ことも可能である。接着層 8としては、第 1 ,第 2のプリズムシート 5, 6よりも屈折率の低 い材料が好適であり、例えば、プリズムシート 5, 6が屈折率 1. 6程度のポリカーボネ ート製である場合、接着層 8は屈折率 1. 3〜1. 4程度のアクリル系紫外線硬化榭脂 で構成することができる。

[0038] 一方、図 1に示したように第 1 ,第 2のプリズムシート 5, 6を 2枚用いることで、正面輝 度の向上を図った液晶表示装置 1を構成することができる。ここで、下層側に位置す る第 1のプリズムシート 5のプリズム 5Pの頂角と、上層側に位置する第 2のプリズムシ ート 6のプリズム 6Pの頂角と力 互いに同一に構成される例に限られず、互いに異な らせてもよい。この場合、例えば、プリズム 6Pの頂角をプリズム 5Pの頂角よりも大きく 構成することで、視野角の拡大を図ることができる。

[0039] また、カラー液晶表示パネルのように、 1画素カ¾^^各色のサブ画素で構成される 場合には、画面横方向（X方向）にプリズム 5Pが配列された第 1のプリズムシート 5の プリズム配列ピッチ Pxを、画面縦方向（Y方向）にプリズム 6Pが配列された第 2のプリ ズムシート 6のプリズム配列ピッチ Pyの 3分の 1となるようにしてもよい。

[0040] 更に、本発明に係る集光シートは上述した構成のプリズムシート 5, 6の例に限られ ない。図 7は、第 1,第 2の集光シートとして、第 1の集光シートをプリズムシート 5で構 成するとともに、第 2の集光シートをレンズシート 9で構成した例を示している。レンズ シート 9は、光出射側の面に断面が例えば非球面形状のシリンドリカルレンズ 9Lがー 方向に多数連続的に配列されてなるもので、シリンドリカルレンズ 9Lの配列方向がプ リズム 5Pの配列方向と交差（図の例では直交)する方向に配置された例を示して!/、る

[0041] この例においても、液晶表示パネルの画素ピッチ Ρρ、プリズムシート 5のプリズム配 列ピッチ Pxおよびレンズシート 9のレンズ配列ピッチ Pyを上記（1)式を満たすように 構成することによって、本発明の目的とする効果を得ることができる。また、上層側に レンズシート 9を配置することによって、視野角の拡大を図った液晶表示装置を構成 することができる。なお、第 1,第 2の集光シートを何れもレンズシートで構成しても上 述と同様な効果を得ることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 光源と、液晶表示パネルと、前記光源からの出射光を集光して前記液晶表示パネ ル側へ導く集光シートとを備えた液晶表示装置において、

前記集光シートは、

一方の面に集光性をもつ第 1の凹凸構造が前記液晶表示パネルの横方向に沿つ て周期的に配列された第 1の集光シートと、

一方の面に集光性をもつ第 2の凹凸構造が前記液晶表示パネルの縦方向に沿つ て周期的に配列された第 2の集光シートとからなり、

前記液晶表示パネルの画素ピッチを Pp [ m]、前記第 1の凹凸構造の配列ピッチ を Px [ m]、前記第 2の凹凸構造の配列ピッチを Py[ μ m]としたときに、

Ρχ≤Ρρ/ (14-0. 045Ρρ)、力つ

Py≤Pp/ (l l . 5-0. 032Pp)

の関係を満たす

ことを特徴とする液晶表示装置。

[2] 前記第 1,第 2の凹凸構造は、断面三角形状のプリズム構造である

ことを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示装置。

[3] 前記第 1,第 2の凹凸構造のうち少なくとも一方は、非球面レンズ形状である

ことを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示装置。

[4] Pp≥222のとき、

Px≤50、 Py≤50, | Ρχ-Py |く 50である

ことを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示装置。

[5] 222>Pp≥144のとき、

Px≤20、 Py≤20, | Ρχ-Py |く 20である

ことを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示装置。

[6] 144>Pp≥136. 5のとき、

Px≤15, Py≤20,— 20く Px— Pyく 15である

ことを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示装置。