JP2003270634A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP2003270634A
JP2003270634A JP2002069741A JP2002069741A JP2003270634A JP 2003270634 A JP2003270634 A JP 2003270634A JP 2002069741 A JP2002069741 A JP 2002069741A JP 2002069741 A JP2002069741 A JP 2002069741A JP 2003270634 A JP2003270634 A JP 2003270634A
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light
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light guide
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JP2002069741A
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Ichiro Sato
佐藤  一郎
Yukio Tanaka
幸生 田中
Junko Asayama
純子 朝山
Kazunori Komori
一徳 小森
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 消費電力を増やすことなく輝度の向上が図ら
れるとともに、輝度輝度ムラの低減化が図れた液晶表示
装置を提供する。 【解決手段】 一方の側部端部に光源ユニット102が
配置された導光板101を含むバックライト部109
と、このバックライト部109上に配設される液晶パネ
ル110とを有する液晶表示装置において、非表示部1
15の導光板101上に反射部201を形成する。この
ような構成により、光源ユニット102から供給された
光は非表示部115を透過することなく表示部114を
透過して表示に利用されるため、光の利用効率を高める
ことが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として携帯電話
や携帯端末等に用いられる液晶表示装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】携帯電話や携帯端末などの表示部におい
ては、液晶表示パネルと薄型のバックライト(面照明装
置)とを主な構成要素として含む液晶表示装置が用いら
れている。
【0003】図17(a),(b)は、液晶表示装置の
構成を模式的に示す図であって、図17(a)は全体構
成を示す斜視図であり、図17(b)は同じく分解斜視
図である。また、図18(a)〜(c)は、図17の液
晶表示装置のバックライト部に用いられる光源ユニット
の構成を模式的に示す図であって、図18(a)は斜視
図であり、図18(b)は図18(a)のXVIIIb−XVII
Ib’線における断面図であり、図18(c)は図18
(a)のXVIIIc−XVIIIc’線における断面図である。ま
た、図19は、図17の液晶表示装置の構造を模式的に
示す断面図である。
【0004】図17(a),(b)に示すように、液晶
表示装置は、一対の基板90,91の間に液晶層92が
挟持され、この基板90,91の外面に偏光フィルム1
11a,111bが貼り付けられた構成を有する液晶パ
ネル110と、液晶パネル110の下側に配設され、液
晶パネル110を照明する照明装置たるバックライト部
109とを有する。
【0005】バックライト部109は、導光板101
と、LED(発光ダイオード)等の光源を含む光源ユニ
ット102とを主な構成要素として含む。光源ユニット
102は、例えば図18(a)〜(c)に示すように、
LED117が白色樹脂116によりコーティングされ
た構成を有する。導光板101の材料としては、ポリカ
ーボネイト等の樹脂やガラスなどの透明で屈折率の大き
い媒質が用いられる。図18に示すように、導光板10
1の下面には凸状の拡散パターン103が形成されてお
り、この下面が光拡散面106となる。また、導光板1
01や光源ユニット102の他に、導光板101の光拡
散面106から下側に漏れた光を再度導光板101内へ
戻すための反射シート107を備えており、さらに、光
出射面105から出射した光の指向性を均一化するため
の拡散シート、あるいは、逆に指向性を高めるためのレ
ンズシートまたはプリズムシート等の光学シート108
を備えている。
【0006】図19に示すように、光源ユニット102
から出力された光は、導光板101の光入射部104と
なる端面から導光板101内へ導入され、導光板101
の上下面で反射を繰り返しながら導光板101内を伝搬
する。この伝搬の過程で、光は、導光板101の下面
(光拡散面106)に形成された拡散パターン103に
当たって様々な方向に拡散される。この拡散された光の
うちの一部が導光板101の上面(光出射面105)か
ら出力光として液晶パネル110側に出射される。
【0007】エッジライト型の液晶表示装置において
は、バックライト部109において、光源ユニット10
2を導光板101の下部ではなく側部に配置するため、
装置の薄型化が可能となる。よって、このような液晶表
示装置は、携帯電話や携帯端末等に使用するのに適して
いる。また、エッジライト型構造では、導光板101内
を光が伝搬する際に、光源ユニット102から近い部分
では伝搬光量が多くなり光源ユニット102から遠くな
るに従って伝搬光量が少なくなる傾向があるが、拡散パ
ターン103の形状や配置状態を最適に設計することに
より、導光板101内の伝搬光量の均一化を図ることが
できる。このため、光出射面105全体から比較的均一
な出力光を出射することができる。また、拡散パターン
103の形状や配置状態を最適化することにより、出力
光の指向性を制御することも可能となる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】携帯電話や携帯端末に
用いられる液晶表示装置では、良好な画像を得るために
輝度の向上が望まれる。そのためには、バックライト部
109の輝度の向上を図る必要がある。また、液晶表示
装置の表示領域全体にわたって比較的輝度が均一であり
輝度ムラが生じないことが望ましい。
【0009】バックライト部109の消費電力を増やす
ことで輝度の向上を図ることが可能となるが、携帯電話
や携帯端末に用いられる液晶表示装置では、電源として
電池を使用することが想定されるので、消費電力の増加
は好ましくない。また、携帯という用途から考えて、輝
度向上のために装置を大きくするのは好ましくなく、外
形寸法は薄く小さいものが望まれる。
【0010】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、消費電力を増やすことなく輝度の
向上が図られるとともに、輝度輝度ムラの低減化が図れ
た液晶表示装置を提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】第1の発明に係る液晶表
示装置は、対向する一対の基板の間に液晶層が挟持さ
れ、前記基板の少なくとも一方に偏光板が設けられた液
晶パネルと、光源ユニットおよび導光板を含み前記液晶
パネルの背後に配設されて前記液晶パネルに表示用の光
を供給するバックライトとを備えた液晶表示装置におい
て、前記液晶パネルは表示を行う表示部と表示を行わな
い非表示部とから構成され、前記非表示部の少なくとも
一部の領域に対応する前記導光板の光出射面から前記液
晶パネルの光出射面までの間の領域に、前記バックライ
トから供給された光を反射する反射部が設けられたもの
である(請求項1)。
【0012】かかる構成において、反射部が設けられた
非表示部の領域では、バックライトから供給された光が
反射されるためこの領域を光が透過することはなく、こ
こで反射された光の少なくとも一部は表示部を透過して
表示に寄与する。このように、かかる構成によれば、非
表示部を透過する表示に寄与しない無駄な光を低減し、
表示部において光を有効に利用することができるため、
光の利用効率を向上させることが可能となる。このた
め、装置の消費電力を増加させることなく輝度の向上を
図ることが可能となる。
【0013】また、かかる構成によれば、反射部を設け
ることにより、輝度ムラの発生要因となる光漏れを防止
することができるため、輝度ムラを改善することが可能
となる。
【0014】前記偏光板が、前記反射部が設けられた領
域に対応する前記液晶パネルの領域を除く領域に設けら
れてもよい(請求項2)。
【0015】かかる構成によれば、反射部を設ける際の
位置合わせを偏光板を用いて行うことが可能となるた
め、容易に精度良く非表示部に反射部を設けることが可
能となる。
【0016】前記液晶パネルの少なくとも一方の前記基
板上に反射部材を配置することにより前記反射部が設け
られてもよい(請求項3)。また、前記バックライトに
反射部材を配置することにより前記反射部が設けられて
もよい(請求項4)。
【0017】かかる構成によれば、液晶パネルの少なく
とも一方の基板またはバックライトに設けられた反射部
材により、光を反射して透過を防止することができる。
このため、請求項1において前述した効果が得られる。
【0018】前記反射部材は反射膜であり、前記反射膜
を積層することにより前記反射部が設けられてもよい
(請求項5)。
【0019】かかる構成によれば、高い位置精度で容易
に反射部を設けることが可能となる。
【0020】前記液晶パネルは、周辺回路との配線接続
部または電気回路の実装部であり前記非表示部となる実
装部を含み、前記実装部に対応する領域に前記反射部が
設けられてもよい(請求項6)。また、前記光源ユニッ
トが、前記実装部に対応する領域に配置されてもよい
(請求項7)。
【0021】かかる構成によれば、非表示部となる実装
部に反射部が設けられているため、実装部を透過する表
示に寄与しない光を低減して光を有効に利用することが
可能となる。また、実装部に対応する領域に光源ユニッ
トが配置されると、装置の外形寸法を小さくかつ薄くし
た上で輝度の向上を図ることが可能となる。
【0022】第2の発明に係る液晶表示装置は、対向す
る一対の基板の間に液晶層が挟持され、前記基板の少な
くとも一方に偏光板が設けられた液晶パネルと、導光板
および前記導光板の端面に配設された光源ユニットを含
み前記液晶パネルの背後に配設されて前記液晶パネルに
表示用の光を供給するバックライトとを備えた液晶表示
装置において、前記光源ユニットは指向性を有し、前記
光源ユニットから出射され前記導光板内に入射した主光
束の進行方向が、前記導光板の光出射面から遠ざかる方
向であるものである(請求項8)。
【0023】かかる構成によれば、光源ユニットから出
射されて導光板内に入射した主光束の進行方向が、導光
板の光出射面に対して非平行であり光出射面から遠ざか
る方向であるため、導光板の光入射端面と対向する端面
の反射率の影響を受けることなく光を散乱反射して導光
板から出射させることが可能となる。このため、光の利
用効率の向上を図ることが可能となり、よって、消費電
力を増加させることなく輝度の向上を図ることが可能と
なる。
【0024】また、かかる構成によれば、主光束の進行
方向が導光板の光出射面から遠ざかる方向であるため、
導光板の光入射端面近傍における光の漏れの低減化を図
ることが可能となる。このため、光漏れに起因して発生
する輝度ムラの改善を図ることが可能となる。
【0025】前記液晶パネルは表示を行う表示部と表示
を行わない非表示部とから構成され、前記非表示部の少
なくとも一部の領域に対応する前記導光板の光出射面と
前記液晶パネルの光出射面との間の領域に、前記バック
ライトから供給される光を反射する反射部が設けられて
もよい(請求項9)。
【0026】かかる構成によれば、請求項8において前
述した効果に加えて、請求項1において前述した効果が
得られる。したがって、より輝度の向上および輝度ムラ
の改善を図ることが可能となる。
【0027】第3の発明に係る液晶表示装置は、対向す
る一対の基板の間に液晶層が挟持され、前記基板の少な
くとも一方に偏光板が設けられた液晶パネルと、導光
板、前記導光板の端面に配設される光源ユニットおよび
光学フィルムを含み、前記液晶パネルの背後に配設され
て前記液晶パネルに表示用の光を供給するバックライト
とを備えた液晶表示装置において、前記光学フィルム
は、所定の繰り返し単位が所定の周期で設けられたレン
ズシートまたはプリズムシートを含み、前記液晶パネル
に最も近い前記レンズシートまたはプリズムシートの前
記繰り返し単位の周期方向が、光入射面となる前記導光
板の前記端面に対して5°以上90°以下の角度をなす
ものである(請求項10)。
【0028】かかる構成によれば、レンズシートまたは
プリズムシートの繰り返し単位の周期方向が導光板の光
入射面となる端面に対して5°以上90°以下の角度を
なすため、光漏れにより発生する輝度ムラ、および、こ
れらのシートの繰り返し単位のパターンと液晶パネルの
画素とが干渉することにより発生する干渉ムラの低減化
を図りつつ高い集光性能を実現することが可能となる。
したがって、消費電力を増加させることなく輝度の向上
を図り、かつ輝度ムラの改善を図ることが可能となる。
【0029】前記角度が5°以上85°以下であっても
よい(請求項11)。
【0030】かかる構成によれば、高い集光性能を実現
することが可能となるとともに、特に干渉ムラを効果的
に改善することが可能となる。
【0031】前記角度が45°以上90°以下であって
もよい(請求項12)。
【0032】かかる構成によれば、高い集光性能を実現
することが可能となるとともに、特に光漏れに起因して
発生する輝度ムラを効果的に改善することが可能とな
る。
【0033】特に、前記角度が45°以上85°以下で
あることが好ましい(請求項13)。
【0034】かかる構成によれば、高い集光性能を実現
することが可能となるとともに、光漏れに起因して発生
する輝度ムラおよび干渉ムラの両方を効果的に改善する
ことが可能となる。
【0035】前記液晶パネルは表示を行う表示部と表示
を行わない非表示部とから構成され、前記非表示部の少
なくとも一部の領域に対応する前記導光板の光出射面と
前記液晶パネルの光出射面との間の領域に、前記バック
ライトから供給された光を反射する反射部が設けられて
もよい(請求項14)。
【0036】かかる構成によれば、請求項10において
前述した効果が得られるとともに、請求項1において前
述した効果が得られる。したがって、より輝度の向上が
図られるとともに輝度ムラの改善が図られる。
【0037】前記光源ユニットは指向性を有し、前記光
源ユニットから出射され前記導光板内に入射した主光束
の進行方向が、前記導光板の光出射面から遠ざかる方向
であってもよい(請求項15)。
【0038】かかる構成によれば、請求項10において
前述した効果が得られるとともに、請求項8において前
述した効果が得られる。したがって、より輝度の向上が
図られるとともに輝度ムラの改善が図られる。
【0039】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。 (実施の形態1)図1は、本発明の実施の形態1に係る
液晶表示装置の構造を模式的に示す断面図である。図1
に示すように、液晶表示装置は、対向する一対の基板9
0,91の間に液晶層92が挟持され、この基板90,
91の外面に偏光板(図示せず)が配設された構造を有
する液晶パネル110と、この液晶パネル110の下側
に配置されたバックライト部109とを有する。液晶パ
ネル110の基板91は基板90よりも長手方向に長
く、基板90と重ならない基板91の所定領域上に、周
辺回路との配線接続部あるいはIC等の電気回路自体の
実装部に相当する実装部112が配置されている。液晶
パネル110は、表示を行う表示部114と表示を行わ
ない非表示部115とに分けられ、前記実装部112が
配置された領域は非表示部115となる。
【0040】バックライト部109は、導光板101
と、導光板101の一方の側面に配設され、平面視にお
いて基板91に重なるように配置された光源ユニット1
02と、導光板101の下側に配設された反射シート1
07と、表示部114に位置するように導光板101の
上に配置された光学フィルム113と、非表示部115
に位置するように導光板101と液晶パネル110との
間に配置された反射部201とを有する。
【0041】例えば、光源ユニット102は光源として
LEDを含み、図17に示すように、LED117が樹
脂116にコーティングされて構成されている。また、
導光板101の材料としては、ポリカーボネイト等の樹
脂やガラスなどの透明で屈折率の大きい媒質が用いられ
る。光学フィルム113としては、導光板101から出
射した光の指向性を均一化するための拡散シート、ある
いは、逆に光の指向性を高めるためのレンズシートやプ
リズムシートが用いられる。反射シート107は、後述
するように、導光板101から下側へ漏れた光を反射し
て導光板101内に戻すために配置されるものであり、
輝度向上の上で重要な機能を果たす。
【0042】反射部201は、矩形の層状(膜状)形状
を有しており、導光板101上面および光源ユニット1
02上面に設けられてもよく、あるいは、液晶パネル1
10の一方の基板91の下面に設けられてもよい。ま
た、導光板101と液晶パネル110との間に配置され
ただけでもよい。反射部201は、例えば、住友3M社
製のESR(Enhanced Specular Reflector)のような反
射フィルムを導光板101および光源ユニット102と
液晶パネル110との間に配置することにより構成され
てもよく、あるいは、液晶パネル110の一方の基板9
1の下面あるいは上面、または導光板101および光源
ユニット102の上面に直接反射膜を積層することによ
り構成されてもよい。直接反射膜を積層する場合には、
反射フィルムを配置する場合に比べて、高い位置精度で
反射部201を形成できるという利点を有する。一方、
反射フィルムを配置する場合には、装置の組み立て時に
反射フィルムを配設する工程を加えるだけでよいため、
装置の組み立て工程のみの変更で製造プロセスの変更を
少なくできるという利点を有する。反射フィルムを配設
して反射部201を構成する場合には、図4に示すよう
に、バックライト部109側の偏光板111bの縁で反
射フィルム201Aの位置あわせをすると容易に精度良
く非表示部115に反射フィルム201Aを配置するこ
とができる。あるいは、偏光板111bと反射フィルム
201Aを一つの基材の上で作るとさらに高い位置精度
で反射フィルム201Aを配置することができる。
【0043】反射部201の反射特性については、反射
率が高いことが好ましい。光学シミュレーションを行う
場合には、鏡面反射する反射部材により反射部201を
構成することが好ましく、また、精度的に余裕をもたせ
たい場合には、散乱反射部材により反射部201を構成
することが好ましい。
【0044】バックライト部109において、光源ユニ
ット102から出力された光は、導光板101の端面か
ら導光板101内へ導入され、導光板101の上下面で
反射を繰り返しながら導光板101内を伝搬する。そし
て、導光板101の上面から出力光として液晶パネル1
10側へ出射される。なお、導光板101内を伝搬する
過程において、導光板101から下側に漏れた光は、反
射シート107により反射され、再度導光板101内へ
戻される。
【0045】ここで、導光板101上に反射部201が
設けられた非表示部115では、導光板101から液晶
パネル110側へ出射しようとする光が反射部201に
より反射される。このため、非表示部115では液晶パ
ネル110に光が照射されない。一方、反射部201が
設けられていない表示部114では、導光板101から
液晶パネル110側へ出射した光が光学フィルム113
を透過して液晶パネル110に照射される。それによ
り、液晶パネル110の表示部114において表示が行
われる。
【0046】このように、本実施の形態の液晶表示装置
では、表示に寄与しない液晶パネル110の非表示部1
15には光を照射せず、表示に寄与する表示部114に
のみ光を照射することができる。このため、光の利用効
率を高めることが可能となり、それにより、消費電力を
増加させることなく輝度の向上を図ることが可能とな
る。以下に、本実施の形態の液晶表示装置における効果
を、従来の液晶表示装置と比較して説明する。
【0047】まず、図2は、従来の液晶表示装置の構造
を模式的に示す断面図である。図2に示すように、従来
の液晶表示装置の構造は、非表示部115の導光板10
1上および光源ユニット102上に反射部201が設け
られていない点を除いて、図1の本実施の形態の液晶表
示装置と同様の構造を有する。このような従来の液晶表
示装置においては、導光板101を出射した光が液晶パ
ネル110の非表示部115に照射される。非表示部1
15に照射された光は表示に寄与しないため、この光は
無駄となる。
【0048】これに対して、前述のように、本実施の形
態では、非表示部115の導光板101上に反射部20
1を形成することにより、表示に寄与しない液晶パネル
110の非表示部115には光を照射せず、表示に寄与
する表示部114のみに光を照射することができるた
め、光を有効に利用して光の利用効率を高めることが可
能となる。このように、本実施の形態の液晶表示装置に
おいては、従来の液晶表示装置において無駄となってい
た光を表示に利用することが可能となるため、消費電力
を増加させることなく輝度の向上を図ることが可能とな
る。
【0049】また、本実施の形態では、非表示部115
となる実装部112の下部に光源ユニット102が配置
されているため、装置の外形寸法を小さくかつ薄くした
上で輝度の向上を図ることができる。
【0050】本実施の形態は、表示部114に対して非
表示部115の面積の割合が大きい装置に適用した場合
に特に効果が大きく、携帯用の機器に用いられる小型の
液晶表示装置に適用すると最も効果的であり、中型およ
び大型の液晶表示装置に適用しても効果が得られる。
【0051】上記においては、液晶表示装置の非表示部
115全域に反射部201を設けた場合について説明し
たが、非表示部の少なくとも一部に反射部が設けられた
構成であれば、輝度の向上を図ることが可能となる。以
下に、本実施の形態の変形例として、非表示部の一部に
反射部が設けられた場合について説明する。
【0052】図3(a)〜(e)は、実施の形態1の変
形例における液晶表示装置の反射部の配置を示す模式的
な断面図である。図3(a)に示すように、光源ユニッ
ト102の近傍、例えば光源ユニット102上に反射部
201を設けてもよい。それにより、非表示部115に
おける光源ユニット102からの光漏れを軽減すること
ができ、光を表示部114において有効に利用すること
ができる。例えば、光源ユニット102が図17に示す
ようにLED117を樹脂116でコーティングした構
造を有する場合、光源ユニット102を薄くするために
は樹脂116の厚さを薄くする必要があるが、樹脂11
6を薄くすると光源ユニット102から光が漏れる。そ
こで、光源ユニット102の近傍に反射部201を形成
することにより、光源ユニット102からの光漏れを防
ぐことができる。
【0053】また、図3(b)に示すように、光源ユニ
ット102に近い導光板101の領域上に反射部201
を設けてもよく、特に、光源ユニット102から供給さ
れるの光の入射部となる導光板101の端面近傍の領域
上に反射部201を設けることが好ましい。導光板10
1において、光の漏れが最も多いのは光の入射部となる
端面近傍であることから、この領域に反射部201を設
けた場合には、反射部201の面積が小さくても、輝度
向上に対する寄与は最も大きくなる。さらに、この領域
に反射部201を形成することにより、以下の効果が得
られる。
【0054】すなわち、通常、LED等の点光源を用い
た際には、導光板101の端面に近い領域から漏れた光
が液晶パネル110と導光板101との間を導波するた
め、点光源を中心に筋状あるいは円弧状に輝度ムラが発
生するが、本例においては、この輝度ムラの原因となる
光漏れ部に反射部201を形成するため、光漏れを低減
して輝度ムラの低減化を図ることが可能となる。
【0055】また、図3(c)に示すように、光源ユニ
ット102の近傍と、光源ユニット102に近い導光板
101の領域とに反射部201を設けてもよい。この構
成によれば、光源ユニット102からの光漏れを防止す
ることができるとともに、導光板101の端面近傍から
の光漏れを防止することができるため、輝度の向上が効
果的に図られる。また、この場合、導光板101および
光源ユニット102の両方の上面と反射部201の反射
面とが一致しており、各部位の高さが揃っているため、
光の漏れを効果的に低減できる。
【0056】また、図3(d)および図3(e)に示す
ように、光源ユニット102近傍または導光板101の
端面近傍に反射部201を設けるとともに、導光板10
1上面または光源ユニット102の上面の高さと、反射
部201の上面(反射面と反対側の面)の高さとを一致
させてもよい。このように各部位の高さを揃えることに
より、光の漏れをより効果的に低減できる。 (実施形態2)図5は、本発明の実施の形態2に係る液
晶表示装置の構造を示す模式的な断面図である。図5に
おいて、図1と同一の符号は、同一または相当する部分
を示している。
【0057】本実施の形態の液晶表示装置は、指向性を
有する光源を備えた光源ユニット102Aから出射され
導光板101に入射する主光束の方向を、液晶パネル1
10側から遠ざかる方向とすることにより輝度を向上さ
せるものである。
【0058】まず、光源ユニット102Aの指向性につ
いて簡単に説明する。図6は、光源ユニットの光源の各
角度方向への配光特性を示す図であり、図6(a)は、
LEDの中心軸を含む平面内における配光特性を示して
おり、図6(b)は、冷陰極管の中心軸に垂直な平面に
おける配光特性を示している。図6(a)に示すよう
に、LEDを光源ユニットの光源として使用した場合に
は、LEDから90°の方向すなわち水平方向の光量が
多くなる。このように、LEDから出射された光は指向
性を有する。これに対して、図6(b)に示すように、
冷陰極管を光源ユニットの光源として使用した場合に
は、各方向の光量がほぼ均一となる。したがって、冷陰
極管から出射された光は指向性を有さない。
【0059】本実施の形態の液晶表示装置は、指向性を
有する光源、例えばLEDを備えた光源ユニット102
Aを有しており、かつ、光源ユニット102Aから出射
される主光束の方向を水平方向よりも下向きとしてい
る。このような液晶表示装置においては、以下のように
輝度の向上が図られる。
【0060】図7は、光源ユニット102Aから出射さ
れた主光束の導光板101中における伝搬の様子を示す
模式図であり、図7(a)は、光源ユニット102Aか
ら出射され導光板101内に入射した主光束の方向が従
来のように導光板101の光出射面101aに対して平
行である場合について示しており、図7(b)は、本実
施の形態のように前記主光束が導光板101の光出射面
101aに対して平行ではなく下向きである場合につい
て示している。
【0061】図7(a)に示すように、従来において
は、光源ユニット102Aから出射された主光束は導光
板101の端面と垂直な方向、すなわち光出射面101
aと平行な方向(以下、この方向を水平方向と呼ぶ)か
ら入射し、導光板101中をこの方向に沿って進んでい
く。そして、導光板101の光の入射部とは反対側の端
面101bで反射されて散乱し、この反射された光が液
晶パネル110側に出射される。ここで、導光板101
の端面101bに黒色吸収体を配置したところ、液晶パ
ネル110全体の平均輝度が約30%低下するという実
験結果が得られた。このことから、導光板101中を水
平に進む光は、導光板101の端面101bに達し、こ
の面101bで反射されて散乱することにより液晶パネ
ル110側に出射されることが分かる。それゆえ、液晶
パネル110側に出射される光は導光板101の端面1
01bの反射率に大きく影響される。
【0062】一方、本実施の形態では、図7(b)に示
すように、導光板101の端面に対して垂直な方向すな
わち光出射面101aと平行な方向(水平方向)ではな
く、液晶パネル110側から遠ざかる方向、ここでは導
光板101の下面(光出射面101aと反対側の面)に
向かう方向から光を入射させる。このような方向で導光
板101に光を入射させることにより、光は導光板10
1の端面101bで反射されなくても導光板101の下
面において反射されて散乱される。このため、導光板1
01の端面101bの反射率の影響を受けることなく液
晶パネル110側へ光を出射することが可能となる。そ
の結果、光の利用効率を向上させることができ、よっ
て、消費電力を増加させることなく輝度の向上を図るこ
とが可能となる。
【0063】また、本実施の形態においては、さらに以
下の2つの効果が得られる。
【0064】1つ目として、輝度ムラの改善効果が得ら
れる。これは、導光板101に光を水平方向よりも下向
き、すなわち光出射面101aから遠ざかる方向に入射
させることにより、光の入射部となる導光板101の端
面近傍における光の漏れを低減することができるため、
実施形態1において前述した光漏れに起因して生じる輝
度ムラを改善することができるためである。
【0065】また、2つ目の効果として、導光板101
に水平方向よりも下向きに光を入射させることにより、
前述のように液晶パネル110側へ出射される光が端面
101bの反射率の影響を受けなくなるとともに、この
端面101bから漏れる光を少なくできるので、従来の
ように端面101bの反射についてケアをする必要がな
くなる。すなわち、従来においては、導光板101の端
面101bの反射率を高くするために、白色塗装した樹
脂からなる反射のための枠等を用意し、この枠に導光板
101をはめるなどの手段が必要であったが、本実施の
形態では、このような枠が不要となる。従って、部材コ
ストの低減化が図られるとともに、装置の設計の自由度
が増し、外形寸法を小さくできる。
【0066】以上のように、本実施形態においては、輝
度の向上を図ることが可能となるとともに、輝度ムラの
改善を図ることが可能となり、良好な表示特性を実現す
ることができる。
【0067】光源ユニット102Aから導光板101へ
入射する光の入射角度と輝度との関係を検討したとこ
ろ、図9に示す結果が得られた。ここでは、光を水平方
向(導光板101の光出射面101aと平行な方向)か
ら入射させて用いる従来設計の導光板101を用いて検
討を行った。図9の横軸の入射角度は、導光板101の
水平方向を0°とし、水平方向よりも下向きの方向を正
方向としている。また、縦軸の相対輝度は、入射角度が
0°である場合、すなわち、導光板101に水平方向か
ら光を入射させた場合の輝度を基準(100%)として
いる。
【0068】図9に示すように、導光板101への入射
角度が1°〜45°の場合には、従来のものと比較して
輝度の向上が図られ、入射角度が20°〜30°である
場合に最も輝度の向上が図れる。なお、導光板101へ
の入射角度と液晶表示装置の輝度との関係は、使用する
光源ユニット102Aの指向性や導光板101の設計に
よって変わるものなので、ここで述べた範囲に特に限定
されるものではない。
【0069】本実施の形態においては、光源ユニット1
02Aから出射された主光束の方向が導光板101の光
出射面101aと平行ではなく水平方向よりも下向きで
ある場合について説明したが、図8に示すように、導光
板101の光の入射側端面を、光の出射面101aに対
して垂直ではなく傾斜させた構成とすることにより、光
源ユニット102Aから出射された水平方向の主光束を
導光板101内において水平方向よりも下向きとするこ
とができる。 (実施形態3)図10は、本発明の第3の実施の形態に
係る液晶表示装置の構造を模式的に示す断面図である。
図10において、図1と同一の符号は、同一または相当
する部分を示す。
【0070】本実施の形態では、導光板101上に、導
光板101から出射した光の指向性を高めるための指向
性向上光学シート305が配置されており、それによ
り、輝度の向上と輝度ムラの改善を図るものである。
【0071】一般に、導光板101から出射した光の指
向性を高めることにより、特定の方向から液晶パネルを
観察した場合の輝度を向上させることができる。光の指
向性を高める機能を有する光学シートとしては、特殊な
拡散フィルム、プリズムシート、レンズシート等が用い
られる。
【0072】光の指向性向上機能を有する特殊な拡散フ
ィルムとしては、例えば、図11に示す構造を有する恵
和株式会社製のオパルス100TSCがある。図11に
示すように、この拡散フィルムは、基材303上におい
てバインダー302中に球状のビーズ301が分散され
て構成されている。また、光の指向性向上機能を有する
プリズムシートあるいはレンズシートとしては、例えば
図12に示す構造を有する住友3M社製のBEF(Brigh
tness Enhancement Film)がある。図12に示すよう
に、このプリズムシート(BEF)は、基材303上に
プリズム304が規則的に配置されて構成されている。
【0073】図11および図12に示すように、これら
のフィルムおよびシートを配置することにより、液晶パ
ネルの正面方向から外れた光を集光して進行方向を正面
方向に近づけることが可能となる、すなわち、光の指向
性を高めることが可能となるため、光を有効に利用する
ことができる。それにより、液晶パネルを正面から観察
した場合の輝度が向上する。
【0074】ところで、図11の拡散フィルムのように
球状のビーズ301がランダムに分散配置された構成を
有するフィルムまたはシートを配置した場合は、輝度ム
ラの改善が図られるという利点がある。しかしながら、
この場合には、集光性能が十分であるとは言えない。そ
こで、集光性能を向上させるために、高い集光機能を有
するレンズやプリズムをランダムに配置することも考え
られるが、この場合には製造プロセスが複雑となる。
【0075】一方、図13のプリズムシートを配置した
場合には、プリズムが規則的な周期で配置されており、
繰り返し単位と異方性を有するため、高い集光性能を実
現できる。しかしながら、この場合には、異方的な輝度
ムラが発生しやすい。この輝度ムラには次の2種類があ
る。1つ目は、導光板101の光の入射部から漏れた光
がプリズムパターンに沿って導波することにより、光源
を中心にパターンに沿って発生する輝度ムラである。ま
た、2つ目は、プリズムパターンと液晶パネルの画素と
が干渉することにより発生する干渉ムラ(モアレ縞)で
ある。この干渉ムラは、視角依存性があり、プリズムの
パターン方向と相関がある。
【0076】そこで、本実施の形態では、指向性向上光
学シート305において高い集光性を実現するとともに
輝度ムラの改善を図るため、指向性向上光学シート30
5としてプリズムシートを用い、このプリズムシートの
繰り返し単位の周期方向を導光板101の光入射端面に
対して垂直に近い角度とする。それにより、輝度ムラを
低減しつつ集光性の向上を図ることが可能となるため、
輝度の向上およびムラの改善が図られる。以下に、詳細
を説明する。
【0077】図13(a)は本実施の形態における液晶
表示装置の構成を模式的に示す分解平面図であり、図1
3(b)は、図13(a)のXIIIb−XIIIb’線における
断面図である。 図13(a)に示すように、本実施の
形態においては、導光板101上に配設される指向性向
上光学シート305が、図12に示すプリズムシート
(BEF)から構成されている。この場合、プリズムの
周期方向が平面視において直交する第1および第2のプ
リズムシート(BEF)305a,305bが積層され
て指向性向上光学シート305が構成されている。な
お、プリズムの周期方向とは、プリズムの稜線が走る方
向と直交する方向、すなわち、切断線XIIIb−XIIIb’線
に沿った方向である。
【0078】ここでは、液晶パネル110側に配設され
る第1のプリズムシート305aの周期方向を、導光板
101の光の入射端面101cに対して75°とする。
そして、この第1のプリズムシート305aの周期方向
と周期方向が直交する第2のプリズムシート(BEF)
305bを第1のプリズムシート305aの下に配置す
る。このような構成の指向性向上光学シート305を配
置することにより、高い集光性を実現して輝度の向上を
図ることが可能となるとともに、さらに、以下のような
2つの輝度ムラ改善効果が得られる。
【0079】1つ目の効果として、このような構成とす
ることにより、漏れた光の進行方向と第1のレンズシー
ト305aの周期方向とを直交に近い状態とすることが
できるため、漏れた光が第1のプリズムシート305a
上に導波されるのを抑制することができる。このため、
漏れた光により生じる輝度ムラを低減することが可能と
なる。
【0080】なお、第1のプリズムシート305aの周
期方向の導光板101の入射端面101cに対する角度
は75°に限定されるものではなく、45°〜90°の
範囲であれば輝度ムラを低減することが可能である。漏
れた光により生じる輝度ムラの低減のみに効果を限定す
るのであれば、65°〜90°とするのが好ましく、9
0°とするのが最も好ましい。
【0081】2つ目の効果は、干渉ムラの低減効果であ
る。ここで、干渉ムラが観察される条件は、以下の式
(1)で表される。
【0082】 400nm<|m×P1−n×P2|<750nm (1) 式中、P1は、第1のプリズムシート305aにおける
プリズムパターンの間隔(nm)であり、P2は、液晶
表示装置における画素の間隔(nm)である。また、m
およびnは整数である。
【0083】本実施の形態では、液晶パネル110を構
成する画素が液晶パネル110の各辺に沿って配置され
ており、よって、画素の配列方向と第1のプリズムシー
ト305aのプリズムパターンの周期方向とが直交しな
い。このため、第1のプリズムシート305aにおい
て、プリズムパターンの実質的な間隔を変化させること
が可能となる。したがって、上記の式(1)の条件から
外れるように第1のプリズムシート305aのプリズム
パターンの間隔P1を設定することにより、干渉ムラを
改善することが可能となる。
【0084】なお、第1のプリズムシート305aの周
期方向の導光板101の入射端面101cに対する角度
は75°に限定されるものではなく、5°〜85°の範
囲であれば干渉ムラを改善することが可能である。特
に、10°〜80°の範囲とするのが好ましい。
【0085】干渉ムラは、プリズム面に対して垂直な方
向から観察したときに最大となる。図14に示すよう
に、液晶表示装置の使用目的に合わせて第1のプリズム
シート305aのプリズムパターンの周期方向を設定
し、干渉ムラの見える方向を観察方向から外す。それに
より、装置の使用時において、干渉ムラの発生により不
都合が生じるのを防止することができる。
【0086】例えば、上下方向から観察することが多い
表示装置の場合は、液晶パネル110に最も近い第1の
プリズムシート305aのプリズムパターンの周期方向
を左右方向(縦目)とし、また、左右方向から観察する
ことが多い表示装置の場合は、プリズムパターンの周期
方向を上下方向(横目)とする。それにより、表示装置
を使用する上で干渉ムラが発生するのを防止することが
可能となる。
【0087】例えば、液晶表示装置を携帯電話に使用す
る場合には、表示装置を左右方向から見ることは多い
が、上下方向から見ることは少ない。したがって、本実
施の形態のように前記プリズムパターンを75°の横目
とすると、左右方向から観察した時に干渉輝度ムラはほ
とんど観察されず、良好な表示特性を実現できる。
【0088】以上のように、本実施の形態の構成によれ
ば、漏れた光により生じる輝度ムラおよび干渉ムラを低
減しつつ集光性の向上を図ることが可能となるため、輝
度の向上を図るとともに輝度ムラの改善を図ることが可
能となる。上記のような2つの輝度ムラの改善を効果的
に図るためには、第1のプリズムシート305aにおけ
る前記角度を45°〜85°とするのが好ましく、より
限定するならば65°〜85°とするのが好ましい。
【0089】なお、本実施の形態においては、指向性向
上光学シート305としてBEFを用いる場合について
説明したが、BEF以外のプリズムシートあるいはレン
ズシートを用いてもよい。また、本実施の形態において
は、第1および第2のプリズムシート305a,305
bを積層して指向性向上光学シート305が構成されて
いるが、例えば1枚のプリズムシートにより指向性向上
光学シート305が構成されてもよい。 (実施の形態4)図15は、本発明の実施の形態4に係
る液晶表示装置の構造を示す模式的な断面図である。本
実施の形態の液晶表示装置は、実施の形態1〜3を互い
に組み合わせたものである。このような本実施の形態の
液晶表示装置においては、輝度の向上と輝度ムラの低減
化を効果的に図ることが可能となる。
【0090】実施の形態1〜4において、導光板101
の拡散・反射パターンを最適化することにより、さらに
輝度が明るく輝度ムラの少ない液晶表示装置を得ること
ができる。
【0091】上記の実施の形態1〜4では、表示部の周
辺の非表示部について1辺の領域についてのみしか記述
していないが、本発明では、図16(a)に示すよう
に、非表示部は4辺にあり、1辺に限定されるものでは
ない。また、図16(b)に示すように、表示装置によ
っては、2辺にドライバIC等が配置されているものが
ある。この場合の各領域A,B,C,Dの面積の大小関
係は、A>B>>C,Dであり、したがって、この場合
には、LED等の光源は非表示部Aに配置するのが最適
である。なお、非表示部B,C,Dにも反射部材を設け
ることが好ましい。
【0092】また、実施の形態1〜4の液晶表示装置
に、輝度を向上させる手段をさらに組み合わせてもよ
い。例えば、日東電工株式会社製のPCF(Polarized
change Film)や住友3M社製の偏光変換フィルム(D
BEF)をさらに組み合わせると、より輝度の向上を図
ることができる。
【0093】また、液晶表示装置の用途等に応じて実施
の形態1〜4のうちのいくつかを適宜組み合わせること
によって、本発明の効果を有する種々の液晶表示装置を
実現することが可能である。
【0094】なお、実施の形態1〜4においては、本発
明を透過型液晶表示装置に適用する場合について説明し
たが、本発明は透過型液晶表示装置に限定されるもので
はなく、反射型や半透過型等の液晶表示装置においても
適用可能である。
【0095】
【発明の効果】本発明は、以上に説明したような形態で
実施され、以下のような効果を奏する。すなわち、本発
明によれば、消費電力を増すことなく輝度の向上が図ら
れるとともに輝度ムラの低減化が図れた薄型の液晶表示
装置を実現することができる。本発明は、光の利用効率
を高めて消費電力のロスを低減することができるので、
地球環境、宇宙環境にも優しい装置を実現することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る液晶表示装置の構
造を模式的に示す断面図である。
【図2】従来の液晶表示装置の構造を模式的に示す断面
図である。
【図3】実施の形態1の変形例における液晶表示装置の
構造を模式的に示す断面図である。
【図4】反射部の形成方法を示す断面図である。
【図5】本発明の実施の形態2に係る液晶表示装置の構
造を模式的に示す断面図である。
【図6】光源の配光特性を示す図であり、(a)はLE
Dの配光特性を示し、(b)は冷陰極管の配光特性を示
す。
【図7】バックライト部における光の伝搬の様子を示す
断面図であり、(a)は従来の場合について示し、
(b)は本実施の形態について示している。
【図8】実施の形態2の変形例におけるバックライト部
の構成を示す断面図である。
【図9】導光板への光の入射角度と液晶表示装置の輝度
との関係を示す図である。
【図10】本発明の実施の形態3に係る液晶表示装置の
構造を模式的に示す断面図である。
【図11】拡散シートの構造を模式的に示す断面図であ
る。
【図12】プリズムシートの構造を模式的に示す断面図
である。
【図13】図10の液晶表示装置の構成を示す図であ
り、(a)は分解平面図であり、(b)は(a)の切断
線における断面図である。
【図14】プリズムシートのプリズムパターンの周期方
向と干渉ムラとの関係を示す図であり、(a)はプリズ
ムシートの斜視図であり、(b)は(a)の切断線にお
ける断面図である。
【図15】本発明の実施の形態4に係る液晶表示装置の
構造を模式的に示す断面図である。
【図16】本発明のさらに他の実施の形態に係る液晶表
示装置の構成を模式的に示す平面図である。
【図17】従来の液晶表示装置の構成を示す模式図であ
り、(a)は全体構成を示す斜視図であり、(b)は分
解斜視図である。
【図18】図17の液晶表示装置に用いられる光源ユニ
ットの構造を示す模式図であり、(a)は斜視図であ
り、(b)および(c)は、(a)の切断線における断
面図である。
【図19】図17の液晶表示装置の構造を示す断面図で
ある。
【符号の説明】
101 導光板 102 光源ユニット 103 拡散パターン 107 反射シート 109 バックライト部 110 液晶パネル 111a,111b 偏光板 112 実装部 113 光学フィルム 114 表示部 115 非表示部 116 LED 117 白色樹脂 201 反射部 301 ビーズ 302 バインダー 303 基材 304 プリズム 305 指向性向上光学シート 305a 第1のプリズムシート(BEF) 306b 第2のプリズムシート(BEF)
フロントページの続き (72)発明者 朝山 純子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 小森 一徳 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 2H091 FA08X FA14X FA14Z FA21Z FA23Z FA26Z FA41Z FD04 FD05 FD06 GA11 LA03 LA18

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対向する一対の基板の間に液晶層が挟持
    され、前記基板の少なくとも一方に偏光板が設けられた
    液晶パネルと、光源ユニットおよび導光板を含み前記液
    晶パネルの背後に配設されて前記液晶パネルに表示用の
    光を供給するバックライトとを備えた液晶表示装置にお
    いて、 前記液晶パネルは表示を行う表示部と表示を行わない非
    表示部とから構成され、 前記非表示部の少なくとも一部の領域に対応する前記導
    光板の光出射面から前記液晶パネルの光出射面までの間
    の領域に、前記バックライトから供給された光を反射す
    る反射部が設けられたことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 前記偏光板が、前記反射部が設けられた
    領域に対応する前記液晶パネルの領域を除く領域に設け
    られた請求項1記載の液晶表示装置。
  3. 【請求項3】 前記液晶パネルの少なくとも一方の前記
    基板上に反射部材を配置することにより前記反射部が設
    けられた請求項1記載の液晶表示装置。
  4. 【請求項4】 前記バックライトに反射部材を配置する
    ことにより前記反射部が設けられた請求項1記載の液晶
    表示装置。
  5. 【請求項5】 前記反射部材は反射膜であり、前記反射
    膜を積層することにより前記反射部が設けられた請求項
    3または4記載の液晶表示装置。
  6. 【請求項6】 前記液晶パネルは、周辺回路との配線接
    続部または電気回路の実装部であり前記非表示部となる
    実装部を含み、前記実装部に対応する領域に前記反射部
    が設けられた請求項1記載の液晶表示装置。
  7. 【請求項7】 前記光源ユニットが、前記実装部に対応
    する領域に配置された請求項6記載の液晶表示装置。
  8. 【請求項8】 対向する一対の基板の間に液晶層が挟持
    され、前記基板の少なくとも一方に偏光板が設けられた
    液晶パネルと、導光板および前記導光板の端面に配設さ
    れた光源ユニットを含み前記液晶パネルの背後に配設さ
    れて前記液晶パネルに表示用の光を供給するバックライ
    トとを備えた液晶表示装置において、 前記光源ユニットは指向性を有し、 前記光源ユニットから出射され前記導光板内に入射した
    主光束の進行方向が、前記導光板の光出射面から遠ざか
    る方向であることを特徴とする液晶表示装置。
  9. 【請求項9】 前記液晶パネルは表示を行う表示部と表
    示を行わない非表示部とから構成され、前記非表示部の
    少なくとも一部の領域に対応する前記導光板の光出射面
    と前記液晶パネルの光出射面との間の領域に、前記バッ
    クライトから供給された光を反射する反射部が設けられ
    た請求項8記載の液晶表示装置。
  10. 【請求項10】 対向する一対の基板の間に液晶層が挟
    持され、前記基板の少なくとも一方に偏光板が設けられ
    た液晶パネルと、導光板、前記導光板の端面に配設され
    る光源ユニットおよび光学フィルムを含み、前記液晶パ
    ネルの背後に配設されて前記液晶パネルに表示用の光を
    供給するバックライトとを備えた液晶表示装置におい
    て、 前記光学フィルムは、所定の繰り返し単位が所定の周期
    で設けられたレンズシートまたはプリズムシートを含
    み、 前記液晶パネルに最も近い前記レンズシートまたはプリ
    ズムシートの前記繰り返し単位の周期方向が、光入射面
    となる前記導光板の前記端面に対して5°以上90°以
    下の角度をなすことを特徴とする液晶表示装置。
  11. 【請求項11】 前記角度が5°以上85°以下である
    請求項10記載の液晶表示装置。
  12. 【請求項12】 前記角度が45°以上90°以下であ
    る請求項10記載の液晶表示装置。
  13. 【請求項13】 前記角度が45°以上85°以下であ
    る請求項10記載の液晶表示装置。
  14. 【請求項14】 前記液晶パネルは表示を行う表示部と
    表示を行わない非表示部とから構成され、前記非表示部
    の少なくとも一部の領域に対応する前記導光板の光出射
    面と前記液晶パネルの光出射面との間の領域に、前記バ
    ックライトから供給された光を反射する反射部が設けら
    れた請求項10記載の液晶表示装置。
  15. 【請求項15】 前記光源ユニットは指向性を有し、前
    記光源ユニットから出射され前記導光板内に入射した主
    光束の進行方向が、前記導光板の光出射面から遠ざかる
    方向である請求項10または14記載の液晶表示装置。
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