JP4013472B2

JP4013472B2 - 液晶装置

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Publication number: JP4013472B2
Application number: JP2000300936A
Authority: JP
Inventors: 信一降幡
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2020-09-29
Also published as: JP2002109926A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明装置を具備する液晶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化に伴い、ディスプレイ装置として液晶パネルを用いることが行なわれている。また、この液晶パネルを暗所で使用できるように、一般に、液晶パネルには照明装置が付設されている。
【０００３】
前記照明装置は、放電管やＬＥＤ等の光源と、光源からの光を液晶パネルの全体に均一に供給するための導光板とによって構成されるバックライトとして、液晶パネルの裏側に配置される。特にサイドライト方式のバックライトは、図８に示されるように、液晶パネル１１０と対向するように導光板１０２が光源１００の側方に配置されて成る。この場合、光源１００は、例えば、光源用基板１０４上に複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）１００ａ…を一定間隔をもって配列して成る。また、導光板１０２は、表面１０２ｂが発光面（出射面）で、裏面および側面が遮光面になっている。
【０００４】
このようなバックライトにおいて、ＬＥＤ１００ａからの光は、導光板１０２の入射面１０２ａから導光板１０２内に入り込み、導光板１０２の内面によって反射されながら出射面１０２ｂの前面に導かれる。この時、光をより効率的に出射面１０２ｂに導くために、出射面１０２ｂの外側（導光板１０２と液晶パネル１１０との間）には、透光性の拡散シート（プリズムシート）１０６が貼付される。
また、光源１００の周囲を完全且つ効率的に遮光することが難しく、光源１００からの光の全てを導光板１０２の入射面１０２に入射させることが難しい。すなわち、光源から発せられた光の一部は導光板１０２の入射面１０２に入射しないで漏洩する場合がある。このような漏洩光は、他の回路や機械要素に悪影響を及ぼす虞があるばかりでなく、液晶パネルを照明するのに寄与しない損失となるため、照明効率を悪くしてしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなバックライトでは、拡散シート１０６と液晶パネル１１０とが直接に接触しているため、拡散シート１０６と液晶パネル１１０とが干渉し、それに伴って干渉縞が発生する場合がある。したがって、表示画面が見にくくなる虞がある。
【０００７】
本発明は前記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、導光板上の拡散シートと液晶パネルとの干渉によって発生する干渉縞を防止できる液晶装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１に記載された液晶装置は、光を発する少なくとも１つの光源と、導光板と、該導光板の上に載置された拡散板と、該拡散板の上に載置された液晶パネルと、を具備する液晶装置において、前記拡散板の前記液晶パネル側の面上にはスペーサと空気層とが設けられ、前記拡散板と前記液晶パネルとは、互いに接触せず、前記スペーサと前記空気層を介して重ねられていることを特徴とする。
【０００９】
この請求項１に記載された液晶装置によれば、拡散板と被照射体との干渉が防止され、被照射体の表示領域内に干渉縞が発生することが防止される。
【００１０】
また、請求項２に記載された液晶装置は、請求項１に記載の液晶装置において、前記スペーサの厚さが０．１ｍｍ〜０．５ｍｍに設定されていることを特徴とする。
【００１１】
この請求項２に記載された液晶装置によれば、拡散板と被照射体との干渉がほぼ確実に防止され、被照射体の表示領域内に干渉縞が発生することがほぼ確実に防止される。なお、スペーサの厚さが０．１ｍｍ以下だと、干渉縞の発生を防止できなくなる。また、スペーサの厚さが０．５ｍｍを超えると、液晶装置全体が厚くなってしまい、被照射体を含む表示装置の小型化に支障をきたしてしまう。
【００１２】
また、請求項３に記載された液晶装置は、請求項１に記載の液晶装置において、前記スペーサが遮光板を兼ねることを特徴とする。
【００１３】
この請求項３に記載された液晶装置によれば、光漏れを防止して照明効率を向上させることができる。
【００１４】
また、請求項４に記載された液晶装置は、請求項３に記載の液晶装置において、前記スペーサが白色のポリエチレンテレフタラートを含むから成ることを特徴とする。
【００１５】
この請求項４に記載された液晶装置によれば、光が反射し易く、光漏れや表示ムラを防止して照明効率を更に向上させることができる。
【００１６】
また、請求項５に記載された液晶装置は、請求項３または請求項４に記載の液晶装置において、前記スペーサは、その内縁が被照射体の表示領域の近傍に位置して表示領域をほぼ規定するように延びる矩形の枠状部材として形成されていることを特徴とする。
【００１７】
この請求項５に記載された液晶装置によれば、導光板から出射された光を無駄無く効率的に被照射体の表示領域に導くことができる。
【００２４】
また、請求項６に記載された液晶装置は、拡散板として拡散シートを用いることを特徴とする。これにより、被照射体に光を均一に照射することができる。
【００２５】
また、請求項７に記載された液晶装置は、拡散板としてプリズムシートを用いることを特徴とする。これにより、被照射体に光を均一に照射することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００３３】
図１および図２には、本発明の一実施形態に係る照明装置を備えた液晶装置１が示されている。図示のように、液晶装置１は、被照射体としての矩形の液晶パネル６０と、液晶パネル６０に照明光を供給する照明装置としてのバックライトとから主に構成されており、偏平な直方体状に形成されている。バックライトは、光源としての複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）２０と、ＬＥＤ２０からの光を液晶パネル６０の全体に均一に供給する矩形の導光板５０とを備えており、液晶パネル６０の裏側に配置される。
【００３４】
導光板５０は矩形枠状の遮光部材４０に収容状態で載置されており、ＬＥＤ２０と対向する導光板５０の側面部位は、ＬＥＤ２０からの光を受ける入射面５０ａとして形成されている。また、発光面（出射面）である導光板５０の表面５０ｂ上には、バックライトの光を均一に分散（拡散）して液晶パネル６０に導く拡散板としての矩形の拡散シート（プリズムシート）７０が貼付されている。また、拡散シート７０と液晶パネル６０との間には、拡散シート７０と液晶パネル６０との接触を防止する矩形枠状の接触防止シート１０が介挿されている。そして、液晶パネル６０とバックライトとを含むこれら一連の部材の側面および上面(表面)の周縁部、すなわち、液晶パネル６０の矩形の表示領域６０ａを除く部位は、遮光を兼ねたカバー８０によって覆われている。ここで、液晶パネル６０の表示領域６０ａとは、液晶パネルに形成される電極によって点灯画素として表わされる領域のことを言う。
【００３５】
遮光部材４０は、導光板１０を載置する凹状の載置面４４を有し且つ導光板１０とその上のシート１０，７０及び液晶パネル６０が載置される矩形枠状の載置部４０ａと、導光板１０の側方に配置され且つ複数のＬＥＤ２０を収容する収容空間Ｓを形成する箱状の光源収容部４０ｂとから成る。
【００３６】
図１〜図４に示されるように、載置部４０ａは、導光板５０の入射面５０ａを除く３つの側面を覆ってこれらの側面からの光の漏れを防止する３つの側壁４５ａ，４５ｂ，４５ｃと、導光板５０の発光面５０ｂと反対側の裏面を覆ってこの裏面からの光の漏れを防止する底壁４５ｄとを有している。また、光源収容部４０ｂは、収容空間Ｓ内に配置される複数のＬＥＤ２０を側方から取り囲んで外部への光の漏れを防止する３つの側壁４２ａ，４２ｂ，４２ｃと、収容空間Ｓ内に配置されるＬＥＤ２０を上側から覆う上壁４２ｄとを有している。光源収容部４０ｂのうち、側壁４２ｃと対向する側には、導光板５０の入射面５０ａを収容空間Ｓに対して露出させる開口４３が形成されている。なお、遮光部材４０の４つの角部には、遮光部材４０を介して液晶装置１を図示しない取付枠に取り付けるためのブラケット４９が設けられている。
【００３７】
なお、遮光部材４０は、その遮光性能を向上させるため、導光板５０とＬＥＤ２０とに対向する少なくとも内面部位（遮光面）が白色に塗装され或いは白色のシートで被覆（貼付）されている。特に本実施形態では、遮光部材４０の全体が白色に塗装されている。
【００３８】
導光板５０は、液晶パネル６０と対向するように、遮光部材４０の凹状の載置面４４上に位置して設けられている。この場合、前述したように、導光板５０の４つの側面のうち、遮光部材４０の側壁４５ａ，４５ｂ，４５ｃによって覆われていない側面は、ＬＥＤ２０と対向するように遮光部材４０の開口４３を通じて収容空間Ｓに対して露出する入射面５０ａとなっている。
【００３９】
また、導光板５０は透明なアクリル樹脂によって直方体状に形成されている。この場合、導光板５０の出射面（表面）５０ｂ及びこれと対向する裏面は互いに平行な平面に形成されており、また、入射面５０ａを含む４つの側面は出射面５０ｂに対して直角を成す平面に形成されている。
【００４０】
なお、導光板５０の光拡散性能を向上させるために、導光板５０の例えば表面に光拡散形状の突起を射出成形等によって形成しても良い。また、導光板５０の全ての面は、内反射する光が乱反射（及び透過）して拡散するように、シボ加工がなされた乱反射面として形成されていても良い。また、導光板５０を形成する透明材料は、アクリル樹脂の他、ポリカーボネート樹脂、非結晶ポリオレフィン樹脂等の透明樹脂、ガラス等の無機透明材料またはそれらの複合体を用いても良い。
【００４１】
導光板５０の側方に位置する複数のＬＥＤ２０は、光源用基板３０上に互いに一定の間隔をもって配列されている。具体的には、基板３０上に立設された支持体３０ａによって複数のＬＥＤ２０が支持されており、基板３０が遮光部材４０に取り付けられると、支持体３０ａによって支持された複数のＬＥＤ２０が遮光部材４０の収容空間Ｓ内に位置されて導光板５０の入射面５０ａと対向するようになっている。この時、収容空間Ｓと対向する基板３０の部位３０ｂは、収容空間Ｓの底部を塞ぐように光源収容部４０ｂの一部を成し、遮光部材４０の側壁４２ａ，４２ｂ，４２ｃ及び上壁４２ｄとともに、ＬＥＤ２０からの光が外部に漏れることを防止する。なお、光源としては、ＬＥＤ２０の他、放電管（蛍光管）、ランプ等の点光源もしくは線光源を用いることができる。また、ＬＥＤ２０の数は任意である。
【００４２】
また、導光板５０上に載置される拡散シート７０は、例えば透明なアクリル樹脂板の表面をマット化して光を反射・屈折するようにしたものであり、導光板の出射面から出射された光を均一に分散（拡散）して液晶パネル６０に導く。
【００４３】
また、拡散シート７０と後述する接触防止シート１０とを介して導光板５０と対向する液晶パネル６０の構成としては、単純マトリックス型の液晶パネル、ＴＦＴやＭＩＭなどのアクティブ素子を用いた液晶パネル、また、液晶材料についても高分子が液晶中に分散した高分子液晶材料を使った液晶パネル、を用いることが可能である。なお、高分子分散型の液晶パネルの場合、偏光板を用いる必要はない。さらに、単純マトリックス型の液晶パネルの場合、特にＳＴＮ型液晶を用いる場合、必要に応じて少なくとも１枚の位相差板を配置する。反射型の液晶パネルであるため、偏光板を１枚のみ使うタイプの液晶パネルを用いることによって、より明るい表示が得られる。
【００４４】
図５には、拡散シート７０と液晶パネル６０との間に介挿される接触防止シート１０が示されている。図示のように、接触防止シート１０は、拡散シート７０と液晶パネル６０とを所定距離だけ離間させて両者間の接触を防止するスペーサとして機能する矩形状の枠部１０ａを有している。この枠部１０ａは、拡散シート７０上に載置されるとともに、導光板５０からの光を液晶パネル６０の表示領域６０ａへと導く開口１５を有しており、この開口１５によって液晶パネル６０と拡散シート７０との間に空気層を形成する。また、枠部１０ａは、拡散シート７０と液晶パネル６０とが干渉して干渉縞が発生することを防止するために、その厚さｔが０．１ｍｍ〜０．５ｍｍに設定されている。特に、本実施形態では、ｔ＝０．２５ｍｍ（２５０μｍ）に設定されている。
【００４５】
また、この接触防止シート１０は、拡散シート７０と液晶パネル６０との接触を防止するスペーサとしての機能の他、遮光板としての機能も有している。そのため、接触防止シート１０は、その全体が白色のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）によって形成されるとともに、枠部１０ａの他、枠部１０ａから外側に向かって延びる平板状の延在部１０ｂを有している。接触防止シート１０を遮光板として見た場合、枠部１０ａは導光板５０からの光を遮る（導光板５０に向けて反射する）第１の遮光部を形成するとともに、延在部１０ｂは、ＬＥＤ２０からの光が開口４３を通じて光源収容部４０ｂの外側に漏れ出ることを防止する第２の遮光部を形成する。
【００４６】
具体的には、枠部１０ａは、図６に破線で示されるように、拡散シート７０上に載置されて液晶パネル６０と重ね合わされた際に、その内縁が液晶パネル６０の表示領域６０ａ（図中に一点鎖線で示されている）の近傍に位置するようになっている。すなわち、枠部１０ａは、表示領域６０ａをほぼ規定するような幅で延びている。特に、本実施形態では、表示領域６０ａの外縁と枠部１０ａの内縁との間の距離Ｘが０．５〜１ｍｍに設定されている。この距離Ｘは、表示領域６０ａに枠部１０ａの内縁が重ならない範囲で設定してある。また、延在部１０ｂは、図１、図２、図７に示されるように、枠部１０ａが拡散シート７０上に載置された状態で、遮光部材４０の光源収容部４０ｂの開口４３から収容空間Ｓ内へと延びて、ＬＥＤ２０の全てを上側から覆うように配置される。特に、本実施形態において、延在部１０ｂは、開口４３によって導光板５０側と遮光部材４０側との間に形成される隙間を略完全に閉塞するような幅と長さとに設定されている。この場合、延在部１０ｂと、導光板５０及び拡散シート７０と、光源収容部４０ｂの側壁４２ａ，４２ｂと、基板３０の支持体３０ａとによって囲まれる閉空間Ｓ１が形成されることが望ましい。なお、本実施形態では、延在部１０ｂとＬＥＤ２０との間の距離Ｙは、特に限定されず、導光板５０の位置に合わせて適宜設定可能である。
【００４７】
次に、上記構成の照明装置及び液晶装置の作用について説明する。
【００４８】
まず、ＬＥＤ２０が発光すると、ＬＥＤ２０からの光は、導光板５０の入射面５０ａから導光板５０内に入り込む。この時、ＬＥＤ２０から導光板５０内に直接に入射しない光も、遮光部材４０の光源収容部４０ｂの内面や基板３０（支持体３０ａも含む）或いは接触防止シート１０の延在部１０ｂによって反射されながら、導光板５０の入射面５０ａへと導かれる。すなわち、本実施形態では、遮光部材４０の光源収容部４０ｂによって光源（ＬＥＤ２０）が外部から隔離されるとともに、導光板５０の入射面５０ａを光源に対して露出すべく形成した開口４３を閉塞するように接触防止シート１０の延在部１０ｂが収容空間Ｓ内へと延び、光源収容部４０ｂと延在部１０ｂとが共同して閉空間Ｓ１を形成している。そのため、ＬＥＤ２０からの光は、外部に漏れ出ることなくその略全てが導光板５０の入射面５０ａに入射する。
【００４９】
このようにして導光板５０内に入射した光は、導光板５０の表面および裏面によって多重反射および拡散され、導光板５０の全体に均一に拡散していく。この場合、導光板５０の側面及び裏面は遮光部材４０によって外側から覆われているため、これらの側面及び裏面から外部に透過する光はなく、導光板５０内に入射した光は、全て、乱反射されて拡散され、導光板５０の出射面５０ｂの全域から略均等なエネルギ密度にて（均一に）出射される。すなわち、遮光部材４０は、導光板５０内を導光して端面まで達した光線を再び導光板５０内に戻して、照明効率を向上させる。
【００５０】
こうして導光板５０の出射面５０ｂから出射された光は、拡散シート（プリズムシート）７０によって更に均一に分散（拡散）された後、接触防止シート１０の枠部１０ｂの開口１５を通って液晶パネル６０を照明する。この時、枠部１０ａは、その内縁が液晶パネル６０の表示領域６０ａの近傍に位置して表示領域６０ａをほぼ規定するように延びているため、表示領域６０ａから逸れる光は、枠部１０ａによって反射されて再び導光板５０側に戻され、開口１５を通じて表示領域６０ａのみに導かれる。すなわち、光は、表示領域６０ａに向かって絞られるように導かれる。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態の照明装置及び液晶装置では、拡散シート７０と液晶パネル６０との間に、拡散シート７０と液晶パネル６０との接触を防止するスペーサとしての接触防止シート１０が介挿されている。そのため、拡散シート７０と液晶パネル６０との干渉が防止され、液晶パネル６０の表示領域６０ａ内に干渉縞が発生することが防止される。なお、拡散シート７０と液晶パネル６０との干渉を防止して干渉縞が発生しないようにするには、本実施形態のように、接触防止シート１０の厚さｔを０．１ｍｍ〜０．５ｍｍに設定することが望ましい。接触防止シート１０の厚さｔが０．１ｍｍ以下だと、干渉縞の発生を防止できなくなる。また、接触防止シート１０の厚さｔが０．５ｍｍを超えると、照明装置全体が厚くなってしまい、液晶装置１の小型化に支障をきたしてしまう。
【００５２】
また、本実施形態の照明装置及び液晶装置において、接触防止シート１０は、拡散シート７０と液晶パネル６０との接触を防止するスペーサとしての機能の他、遮光板としての機能も有している。したがって、光漏れを防止して照明効率を向上させることができる。特に、本実施形態において、接触防止シート１０の延在部１０ｂは、光源収容部４０ｂおよび基板３０と共同して、ＬＥＤ２０と導光板５０の入射面５０ａとの間の光路を外部から遮断する閉空間を形成し、また、枠部１０ａは、その内縁が液晶パネル６０の表示領域６０ａの近傍に位置して表示領域６０ａをほぼ規定するように延びている。すなわち、第２の遮光部である延在部１０ｂによってＬＥＤ２０からの光を無駄無く導光板５０内に導き、また、第１の遮光部である枠部１０ａによって導光板５０から出射された光を無駄無く効率的に液晶パネル６０の表示領域６０ａに導くようにしている。開口４３から抜けようとする光が延在部１０ｂによって防止されると、照射光のムラに起因する液晶パネル６０の表示ムラや、観察者側への不要な光漏れをなくすことができる。また、枠部１０ａも同様にして液晶パネル６０の表示ムラを防止する。すなわち、仮に、枠部１０ａで光が吸収されてしまうと、液晶パネル６０の表示領域６０ａの中央部と周縁部とで表示ムラ（光ムラ）が生じてしまうが、本実施形態では枠部１０ａで光が反射されて表示領域６０ａに向けて光が均等に集光されるため、表示ムラがなくなる。このように、接触防止シート１０は、枠部１０ａと延在部１０ｂとの相乗効果によって、照明効率を従来よりも格段に向上させることができる。
【００５３】
また、本実施形態では、接触防止シート１０が白色のＰＥＴによって形成されているため、光が反射し易く、光漏れや表示ムラを防止して照明効率を更に向上させることができる。
【００５４】
なお、上記実施形態においては、光源収容部４０ｂ内における遮光性能を向上させて照明効率を更にアップさせるために、収容空間Ｓと対向する基板３０の部位３０ｂおよび支持体３０ａを白色に設定しても良い。これによって、ＬＥＤ２０を取り囲む遮蔽部分（閉空間Ｓ１）の内面の全てが白色になり、ＬＥＤ２０からの光の略全てを外部に漏らすことなく導光板５０の入射面５０ａに無駄無く入射させることができる。したがって、照明効率が従来に比べて格段に向上する。
【００５５】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施できることは言うまでもない。例えば、遮光部材４０を使用する代わりに、導光板５０の出射面５０ｂである表面以外の面、すなわち、側面や底面に反射膜を形成しても良い。この反射膜は、溶着膜でも良く、箔を貼り付けたものでも良い。また、水銀を塗り付けたものでも良い。この反射膜を蒸着膜とする場合には、その蒸着材料としては、金属、例えばアルミニウムを用いることができる。また、例えば、本発明の実施形態では、拡散板と被照射体（液晶パネル）との接触についてのみ示したが、プリズムシート（集光レンズシート）と被照射体（液晶パネル）とが直接接触する場合においても、同様に被照射体（液晶パネル）の表示に干渉縞が発生する。従って、この場合にも、プリズムシートと被照射体（液晶パネル）の間にスペーサを設けることによって、干渉縞の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る照明装置が適用される液晶装置の側断面図である。
【図２】図１の液晶装置の拡大断面図である。
【図３】図１の液晶装置をＢ方向から見た側面図である。
【図４】図１の液晶装置をＣ方向から見た側面図である。
【図５】（ａ）は接触防止シートの平面図、（ｂ）は接触防止シートの側面図である。
【図６】図５の接触防止シートを液晶パネルと重ねあわせた状態を示す平面図である。
【図７】図１のＡ−Ａ線に沿って見た平面図（液晶パネルを取り除いた照明装置の平面図）である。
【図８】従来の液晶装置の断面図である。
【符号の説明】
１０…接触防止シート（スペーサ）
２０…ＬＥＤ（光源）
５０…導光板
５０ａ…入射面
５０ｂ…出射面
６０…液晶パネル（被照射体）
７０…拡散シート（拡散板）

Claims

光を発する少なくとも１つの光源と、導光板と、該導光板の上に載置された拡散板と、該拡散板の上に載置された液晶パネルと、を具備する液晶装置において、
前記拡散板の前記液晶パネル側の面上にはスペーサと空気層とが設けられ、
前記拡散板と前記液晶パネルとは、互いに接触せず、前記スペーサと前記空気層を介して重ねられていることを特徴とする液晶装置。
前記スペーサの厚さが０．１ｍｍ〜０．５ｍｍに設定されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
前記スペーサが遮光板を兼ねることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
前記スペーサが白色のポリエチレンテレフタラートを含むことを特徴とする請求項３に記載の液晶装置。
前記スペーサは、その内縁が被照射体の表示領域の近傍に位置して表示領域をほぼ規定するように延びる矩形の枠状部材として形成されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の液晶装置。
前記拡散板は拡散シートであることを特徴とする請求項１乃至５に記載の液晶装置。
前記拡散板はプリズムシートであることを特徴とする請求項１乃至５に記載の液晶装置。