JP2005249942A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な輝度，面内輝度分布及び色度分布などが得られるＬＥＤ直下型バックライトユニットを有する表示装置を提供する。
【解決手段】一対の透明基板の間に液晶層を挟持して構成された液晶表示パネルＰＮＬの背面に設置された光学補償シート積層体ＯＰＳと、該光学補償シート積層体ＯＰＳの背面に設置されて導光板ＧＬＢと、光学補償シート積層体ＯＰＳと導光板ＧＬＢの光出射面との間に介在された第１の空気層ＡＲＬ１と、導光板ＧＬＢの光入射面に設置された複数の光拡散板ＤＩＰと、導光板ＧＬＢの光入射面に対向して設置された反射シートＲＦＳと、この反射シートＲＦＳの前面に設置されて複数の光拡散板ＤＩＰの形成位置に対応する部位にそれぞれ複数色のＬＥＤチップＣＨＰを配列してなるＬＥＤアレイＡＬＬと、複数の光拡散板ＤＩＰとＬＥＤアレイＡＬＬとの間に介在された第２の空気層ＡＲＬ２とを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置に係り、特に液晶表示パネルの背面に設置されて当該液晶表示パネルに光源光を照射させる発光ダイオードに代表される固体発光素子（ＬＥＤ）直下型バックライトユニットの構造に関するものである。

近年、表示装置として軽量、且つ低消費電力の液晶表示装置が広く用いられている。この液晶表示装置は、少なくとも一方が透明なガラスを好適とする一対の絶縁性基板の間に液晶層を挟持した液晶表示パネルで構成される。この液晶表示パネルはその一方または双方の絶縁性基板の内面に画素選択用の電極を形成し、または薄膜トランジスタなどのアクティブ素子を形成し、選択された画素に電子的な潜像を形成してこれを前面または背面から照明光を照射することにより可視化するものである。

特にパソコン，ディスプレイモニター，テレビ受像機などの表示装置では液晶表示パネルの背面に光源を備えた構造が多用されている。このような背面設置型の光源はバックライトユニットと称され、典型例としてアクリル板などの導光板と称される透明板を液晶表示パネルの背面に配置し、その側縁に設置した光源の光を当該導光板に伝播させながら、液晶表示パネルの方向に出光させて照明する所謂サイドライト型バックライトユニットを設置した液晶表示装置が知られている。また、液晶表示パネルの前面に光源を配置する所謂フロントライトユニットを設置した液晶表示装置も知られている。

この種の液晶表示パネルの光源としては、表示画面寸法が比較的大きいノート型パソコンや大型テレビ受像機などには、冷陰極蛍光ランプを側縁（サイドエッジ）に配設した導光板を有する構造のものもあるが、携帯電話機や小型携帯情報端末装置（所謂ＰＤＡなど）には、上記冷陰極蛍光ランプに代えて消費電力が少ない発光ダイオード（ＬＥＤ）に代表される固体発光素子が多く用いられている。

最近、色再現性が高く、且つ応答速度が速く、しかも環境対応の面で水銀レスである発光ダイオードを用いたバックライト光源は、小型液晶表示装置の光源として各種の構造が提案されているが、ノート型パソコンや大型テレビ受像機などのバックライト光源として適用することが各社で検討されている。

図１０は、表示装置として導光体に発光素子としての発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いたバックライトユニットを有する小型液晶表示装置の要部構成例を模式的に説明する断面図である。図中、ＰＮＬは液晶表示パネルであり、この液晶表示パネルＰＮＬは第１の基板ＳＵＢ１と第２の基板ＳＵＢ２との間に液晶層を挟持してなり、ガラス製の第１の基板ＳＵＢ１と第２の基板との双方または一方の内面に画素形成用に電極またはアクティブ素子などを有する。薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などのアクティブ素子を形成した第１の基板ＳＵＢ１をアクティブ・マトリクス基板、薄膜トランジスタを用いたものをＴＦＴ基板とも称する。

第２の基板ＳＵＢ２にカラーフィルタを形成した場合は、これをカラーフィルタ基板とも称する。第１の基板ＳＵＢ１と第２の基板ＳＵＢ２との表面には、それぞれ偏光板ＰＯＬ１，ＰＯＬ２が貼り付けられている。また、ＢＬはバックライトであり、このバックライトＢＬは、アクリル製の板で構成した主導光板ＧＬＢＭと、副導光板ＧＬＢＳと、主導光板ＧＬＢＭと副導光板ＧＬＢＳとを光学的に結合する反射板ＲＥＦと、副導光板ＧＬＢＳの一端に光学的に結合する光導入部ＧＬＢＩと、この光導入部ＧＬＢＩに光学的に結合するＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）色発光のＬＥＤチップを搭載した発光ダイオードアレイＬＥＤＡとで構成されている。

また、液晶表示パネルＰＮＬとバックライトＢＬとの間には、光学補償シート積層体ＯＰＳが介挿されている。この光学補償シート積層体ＯＰＳは、バックライトＢＬの主導光板ＧＬＢＭ側から第１の拡散シートＤＦ１，第１のプリズムシートＰＲＺ１，第２のプリズムシートＰＲＺ２，第２の拡散シートＤＦ２の順で積層されて形成されている。第２のプリズムシートＰＲＺ２のプリズム溝の方向は、第１のプリズムシートＰＲＺ１のプリズム溝の方向に対して交差して配置されている。主導光板ＧＬＢＭの出光面、すなわち光学補償シート積層体ＯＰＳと対面する表面は平坦である。

このように構成される液晶表示装置は、第２のプリズムシートＰＲＺ２，第２の拡散シートＤＦ２を通して液晶表示パネルＰＮＬの背面に対して略鉛直に入射する。第１のプリズムシートＰＲＺ１及び第２のプリズムシートＰＲＺ２を通った光は、第２の拡散シートＤＦ２の光拡散作用で第１のプリズムシートＰＲＺ１及び第２のプリズムシートＰＲＺ２を通ることによる輝度ムラ（明るさムラ）が修正され、液晶表示パネルＰＮＬの背面を照射する。

なお、導光体に発光素子として発光ダイオードを用いたバックライト装置を有する小型液晶表示装置は、例えば下記「特許公報１」を挙げることができる。

特開平８−３０４６１２号公報

近年の大型テレビ受像機及びモニタ装置などでは、上述した冷陰極蛍光ランプを光源とし、光源光の面内の輝度ムラ（［Ｍａｘ−Ｍｉｎ］／平均）が２０％以内，色度分布ムラ（Ｍａｘ／Ｍｉｎ）が１．０５以内程度の実力を発揮しており、主観評価ではほぼ気にならない程度のレベルであった。

しかしながら、発光ダイオードをバックライト光源とした上記構成による液晶表示装置は、発光ダイオードアレイＬＥＤＡから出射した光が光導入部ＧＬＢＩ，副導光板ＧＬＢＳ，副導光板ＧＬＢＳ及び主導光板ＧＬＢＭを順次経て光伝播する光路長を長く稼げるので、液晶パネルＰＮＬの背面に投射する光源光の面内輝度及び色度分布のバラツキが比較的小さくでき、これによって光学的に極めて好適な光源光が得られる反面、光路間に存在する各種の光学部材間のカップリングロスが大きく、発光ダイオードアレイＬＥＤＡから出射する出射光の５０〜６０％程度しか光学補償シート積層体ＯＰＳの表面から液晶パネルＰＮＬに照射されず、光源光の利用効率が低いという課題があった。

したがって、高輝度化が要求される大型テレビ受像機及びモニタ装置などに適用するバックライトユニットとしては、上記カップリングロスの少ない直下型バックライトユニットを適用することが必須条件となる。直下型のバックライトユニットは、色混合度合いを向上させるために通常の手段で長い光路長を確保しようとすると、バックライトユニット全体の厚みが大きくなり、実用化に適しない。また、その厚みを小さくする構造とすると、上記輝度，面内輝度及び色度分布などのバラツキが大きくなり、現状の冷陰極蛍光ランプを用いたバックライトユニットとほぼ同等またはそれ以上の主観評価が得られないという課題があった。

したがって、本発明は前述した従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、現状の冷陰極蛍光ランプを用いたバックライトユニットより同等以上の輝度，面内輝度及び色度分布などが得られるＬＥＤ直下型バックライトユニットを有する表示装置を提供することにある。

このような目的を達成するために本発明による表示装置は、内面に画素形成用の電極を有する一対の透明基板の間に液晶層を挟持して構成された液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面に設置された光学補償シート積層体と、この光学補償シート積層体の背面に設置され、かつ液晶表示パネルに対向する前面に光を面状に展開して出射する光出射面を有し、この光出射面と反対向する背面に光を入射する光入射面を有する導光板と、光学補償シート積層体と導光板の光出射面との間に介在された第１の空気層と、導光板の光入射面に設置された複数の光拡散板と、導光板の光入射面に対向して設置された反射シートと、この反射シートの前面に設置され、且つ複数の光拡散板の形成位置に対応する部位にそれぞれ複数色のＬＥＤチップを配列してなるＬＥＤアレイと、複数の光拡散板とＬＥＤアレイとの間に介在された第２の空気層とを設けることにより、輝度低下を抑えつつ、輝度分布及び色度分布が改善され、背景技術の課題を解決することができる。

好ましくは、上記構成において、複数の光拡散板は、複数色のＬＥＤチップの配置面から光学補償シート積層体の背面までの距離を１としたとき、複数色のＬＥＤチップの配置面から０．３より小さい位置に設置することにより、輝度低下を抑えつつ、輝度分布及び色度分布が改善され、背景技術の課題を解決することができる。

さらに好ましくは、上記構成において、複数の光拡散板は、円盤状に形成することに より、輝度低下を抑えつつ、輝度分布及び色度分布が改善され、背景技術の課題を解決 することができる。

さらに好ましくは、上記構成において、複数の光拡散板は、導光板の背面に保持することにより、輝度低下を抑えつつ、輝度分布及び色度分布が改善され、背景技術の課題を解決することができる。

また、本発明による他の表示装置は、内面に画素形成用の電極を有する一対の透明基板の間に液晶層を挟持して構成された液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面に設置された光学補償シート積層体と、この光学補償シート積層体の背面に設置され、かつ液晶表示パネルに対向する前面に光を面状に展開して出射する光出射面を有し、この出射面と反対向する背面に光を入射する光入射面を有する導光板と、光学補償シート積層体と導光板の光出射面との間に介在された第１の空気層と、導光板の光出射面に設置された光拡散シートと、導光板の光入射面に対向して設置された反射シートと、この反射シートの前面に設置された複数色のＬＥＤチップを配列してなるＬＥＤアレイと、導光板の光入射面とＬＥＤアレイとの間に介在された第２の空気層とを設けることにより、輝度低下を抑えつつ、輝度分布及び色度分布が改善され、背景技術の課題を解決することができる。

好ましくは、上記構成において、光拡散シートの位置は、ＬＥＤチップの配置位置から光学補償シート積層体の背面までの距離を１としたとき、ＬＥＤチップの配置位置を基準として０．３８から０．７８の範囲の位置に設置されることにより、輝度低下を抑えつつ、輝度分布及び色度分布が改善され、背景技術の課題を解決することができる。

さらに好ましくは、上記構成において、光拡散シートは、導光板の光出射面に保持されていることにより、輝度低下を抑えつつ、輝度分布及び色度分布が改善され、背景技術の課題を解決することができる。

好ましくは、光拡散シートは、複数のＬＥＤチップの配置面から光学補償シート積層体の背面までの距離を１としたとき、複数のＬＥＤチップの配置面を基準として０．３８から０．７８の範囲の位置に設置することにより、輝度低下を抑えつつ、輝度分布及び色度分布が改善され、背景技術の課題を解決することができる。

さらに好ましくは、光拡散シートは、導光板の光出射面に保持することにより、輝度低下を抑えつつ、輝度分布及び色度分布が改善され、背景技術の課題を解決することができる。

なお、本発明は上記構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく、種々の変更が可能である。

本発明によれば、背面直下型バックライトユニットの厚さを薄く構成して実効光路長を長くとることができので、面内輝度及び色度分布を大幅に向上させ、色再現性が高い、しかも応答速度が速い高輝度の表示画像が得られるなどの極めて優れた効果が得られる。

また、本発明によれば、水銀を使用した冷陰極蛍光ランプと比較して略同等以上の面内輝度及び色度分布が得られ、しかも環境に対応した水銀レスの大型表示装置用直下型バックライトユニットが実現可能となるなどの極めて優れた効果が得られる。

以下、本発明の具体的な実施の形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。以下の説明中に参照する図面において、同一機能を有するものは同一の参照符号を付し、重複説明は可能な限り省略する。

図１及び図２は、本発明による表示装置として背面直下型ＬＥＤバックライトユニットを有する液晶表示装置の実施例１による構成を模式的に説明する図であり、図１は要部断面図、図２は図１のＡ−Ａ´線方向から見た平面構造を示す要部拡大平面図である。図１において、参照符号ＰＮＬは液晶表示パネルであり、この液晶表示パネルＰＮＬは、内面に画素形成用の電極を有するガラス板からなる第１の基板ＳＵＢ１と第２の基板ＳＵＢ２との間に液晶層ＬＣが挟持され、第１の主面（バックライト装置側）に第１の偏光板ＰＯＬ１が、第２の主面（表示面側）に第２の偏光板ＰＯＬ２がそれぞれ接着などにより積層されている。

また、この液晶表示パネルＰＮＬの背面側には、光学補償シート積層体ＯＰＳが配設されており、この光学補償シート積層体ＯＰＳの背面側には、第１の空気層ＡＲＬ１を介して透明アクリル樹脂材からなる導光板ＧＬＢが配設され、この導光板ＧＬＢの背面側には複数個の円盤状の光拡散板ＤＩＰが接着などにより保持されて配設されている。

また、この導光板ＧＬＢの背面方向には、第２の空気層ＡＲＬ２を介して白色のＰＥＴ（ポリエチレン−テレフタレート樹脂）材からなる反射シートＲＦＳが配設されている。この反射シートＲＦＳの導光板ＧＬＢと対向する前面側には、図２に示すように複数の赤色発光，緑色発光及び青色発光を行うＬＥＤチップＣＨＰを一方向に順序良く配列して形成された複数組のＬＥＤアレイＡＬＬが接着などにより保持されて配設されている。この白色のＰＥＴ材からなる反射シートＲＦＳは、各ＬＥＤチップＣＨＰから出射した赤色光，緑色光及び青色光を散乱させるとともに、混合させて導光板ＧＬＢの背面方向に反射させて色再現性を向上させる機能を有している。

また、導光板ＧＬＢの背面側に配設された円盤状の各光拡散板ＤＩＰと、ＬＥＤアレイＡＬＬを構成する各ＬＥＤチップＣＨＰとは、図３に要部拡大断面図で示すように互いに対向してそれぞれ同一直線上に配設され、各ＬＥＤチップＣＨＰの直径をｄ₁とし、円盤状の光拡散板ＤＩＰの直径をｄ₂としたとき、ｄ₂＞ｄ₁の関係を有して形成されている。これによってＬＥＤチップＣＨＰから出射した光が円盤状の光拡散板ＤＩＰの表面に直接当って第２の空気層ＡＲＬ２内に反射及び散乱させ、導光板ＧＬＢ内に直接入射して透過され難くすることによって輝度分布及び色度分布の改善を行う機能を有している。

また、この複数個の円盤状の光拡散板ＤＩＰは、その背面方向に設置されているＬＥＤアレイＡＬＬ上の各ＬＥＤチップＣＨＰが配置された位置と対応する個所に各ＬＥＤチップＣＨＰからの直接光を遮断するようにそれぞれ設置される。

この円盤状の拡散板ＤＩＰは、ＬＥＤチップＣＨＰから出射する光が直接導光板ＧＬＰを通過して直接液晶パネルＰＮＬの背面（照光面）に向かうのを防止し、照光面でＬＥＤチップＣＨＰなどの光源の位置がそのまま表れることによる輝度分布または色度分布の悪化を防止させる。また、この円盤状の光拡散板ＤＩＰは光拡散性を有しているとともに、光反射性の機能も同時に有している。

また、導光板ＧＬＢの背面側に配設されている複数個の円盤状の光拡散板ＤＩＰは、例えば、導光板ＧＬＢの背面を平面状に形成した後に光拡散性を有する複数の円盤状の金属薄膜を貼り付けてフィルム状に形成し、接着などにより保持させて設けても良く、また、導光板ＧＬＢをアクリル樹脂の成形体で形成する際にその所要部位を凸状に一体成形法により形成し、その先端部に金属メッキを施して形成しても良い。さらに、この円盤状の光拡散板ＤＩＰに代えて光拡散性を有する金属シールまたは光反射反射性を有する金属シールなどを用いても良い。

また、図１に示すように上記光学補償シート積層体ＯＰＳは、バックライトＢＬの導光板ＧＬＢと対面する側から第１の拡散シートＤＦ１，第１のプリズムシートＰＲＺ１，第２のプリズムシートＰＲＺ２，第２の拡散シートＤＦ２の順で積層されて形成されている。第２のプリズムシートＰＲＺ２のプリズム溝の方向は、第１のプリズムシートＰＲＺ１のプリズム溝の方向に対して交差して配置されている。主導光板ＧＬＢの出光面、すなわち光学補償シート積層体ＯＰＳと対面する表面は平坦である。また、第１のプリズムシートＰＲＺ１の一方の面または両面に拡散処理を施すこともできる。

また、この光学補償積層体ＯＰＳの背面に配置された第１の拡散シートＤＦ１及び第２の拡散シートＤＦ２は、導光板ＧＬＢの光出射面から拡散された出射光の角度を絞って光学補償シート積層体ＯＰＳでの中央輝度を効率的に向上させる補助機能を有している。これによって光学補償シート積層体ＯＰＳは、全体として輝度ムラ及び色度ムラの発生を減少させる。

また、上述した光学補償シート積層体ＯＰＳ，第１の空気層ＡＲＬ１，導光板ＧＬＢ，第２の空気層ＡＲＬ２，ＬＥＤアレイＡＬＬ及び反射シートＲＦＳなどは、その側縁部にＰＥＴ材からなる反射材が貼り付けられるが、図示は省略した。上述した各種構成部材は、それぞれ所定の位置に所定間隔を有して図示しないが箱状のモールドケース内に収容されて背面直下型のＬＥＤバックライトユニットＢＬが構成される。

発明者等は、このような構成において、ＬＥＤチップＣＨＰの設置位置，円盤状の光拡散板ＤＩＰの設置位置及び平面状の第１の拡散シートＤＦ１の設置位置をそれぞれ変えることにより、輝度，輝度分布及び色度分布などの変化について種々検討し、これらの構成部材の位置関係を規定することにより、液晶表示装置に最適なバックライトユニットの構成を見出した。

図４は、上述した図１の構成を模式的に説明する図であり、図４（ａ）要部断面図であり、図４（ｂ）はその斜視図である。図４（ａ）において、ＬＥＤチップＣＨＰの設置表面から円盤状の光拡散板ＤＩＰまでの距離をｈ１とし、ＬＥＤチップＣＨＰの設置表面から光学補償シート積層体ＯＰＳの背面側の第１の拡散シートＤＦ１の背面までの距離をｈ０の関係について測定を行ってバックライトユニットＢＬの最適値を見出したものである。なお、導光板ＧＬＢの背面に配置された複数の円盤状の光拡散板ＤＩＰは、図４（ｂ）に示すように各ＬＥＤアレイＡＬＬ上に配置された各ＬＥＤチップＣＨＰの配置位置に対応して設置されている。また、図４（ｂ）において、ＧＳ１，ＧＳ２，ＧＳ３，ＧＳ４は各種構成部材を所定位置に保持させる形状弾性部材を示している。

具体的には、図４（ａ）に示すようにＬＥＤチップＣＨＰから光学補償シート積層体ＯＰＳまでの範囲内において、ＬＥＤチップＣＨＰの表面から拡散シートＤＦ１まで距離ｈ０を固定とし、ＬＥＤチップＣＨＰの表面から円盤状の光拡散板ＤＩＰまでの距離ｈ１を変化させることにより、輝度，輝度分布及び色度分布の測定を行った。

なお、測定には、光学測定機トプコン（株）製ＢＭ−７を用い、測定条件を雰囲気温度が室温約２５℃とし、測定機レンズが照光面測定点までの距離を５００ｍｍとして行った。なお、ここで５００ｍｍとは、ＢＭ−７に焦点が合う最短距離である。

本発明では、輝度，輝度分布及び色度分布を評価する基準として評価指数を用いる。この評価指数とは、輝度，輝度分布及び色度分布の目標値１００に対する相対指数であり、輝度，輝度分布及び色度分布は、この評価指数が大きくなるにつれて改善されることを示す。また、本発明では、現状の自社規格を基準にして評価指数を約８０％以上を目標とした。

また、円盤状の光拡散板ＤＩＰの位置ａは、光源であるＬＥＤチップＣＨＰから光学補償シート積層体ＯＰＳの背面側の第１の拡散シートＤＦ１までの距離をｈ０を１とし、ＬＥＤチップＣＨＰの表面から円盤状の光拡散板ＤＩＰまでの距離をｈ１としたとき、ａ＝ｈ１／ｈ０の関係で表される位置としてＬＥＤバックライトユニットＢＬにおける相対的な位置を示すものである。

ここで、現時点におけるＬＥＤバックライトユニットＢＬの目標輝度は約８０００ｃｄ／ｍ²である。なお、現時点としたのは、液晶表示パネルを搭載した液晶表示装置としての目標値である約７０００ｃｄ／ｍ²をＴＦＴ液晶表示パネル透過率及び輝度向上フィルムによって輝度が向上することが見込めることに起因している。

次に測定結果について下記表１及び図５を用いて詳細に説明する。図５は円盤状の拡散板ＤＩＰの位置ａに対する輝度，輝度分布及び色度分布における評価指数の関係を示している。まず、円盤状の光拡散板ＤＩＰが導光板ＧＬＢの背面に配設されない場合では、円盤状の光拡散板ＤＩＰが配設された場合よりも輝度及び輝度分布は評価指数８０を超えるものの、色素バラツキが著しく評価指数８０を下回ることが分った。

次に円盤状の光拡散板ＤＩＰの位置ａを０〜０．８の範囲で変えて種々測定した結果、輝度は概ね一定であり、全ての位置で評価指数８０付近から殆ど変化しないことが分った。また、色度分布については、円盤状の光拡散板ＤＩＰの相対位置が０．２から評価指数が下がり始め、相対位置が０．３の位置で評価指数８０となり、さらに相対位置が０．４を超えると評価指数が７０を下回ってしまうことが分った。さらに、輝度分布は全ての範囲で評価指数８０を上回っており、特に相対位置が０．２〜０．７の範囲で評価指数が著しく良好であり、また、相対位置が０．５で評価指数が下がり始めることが分った。

ここで、許容とする評価指数を８０以上とすると、輝度及び輝度分布は全ての位置で合格であるが、色度分布は円盤状の光拡散板ＤＩＰの相対位置が０．３以上で評価指数を下回ってしまうため、相対位置ａは、０＜ａ＜０．３の範囲が望ましいことが分った。

なお、この結果は、ＬＥＤアレイＡＬＬと円盤状の光拡散板ＤＩＰとの間の空気層ＡＲＬ２の厚み及び導光板ＧＬＢと拡散シートＤＦ１との間の空気層ＡＲＬ１の厚みの関係の最適値を示すものである。また、相対位置ａが０＜ａ＜０．２の範囲ではさらに良好な表示特性を示すことが分った。

図６は、本発明による表示装置として背面直下型ＬＥＤバックライトユニットを有する液晶表示装置の実施例２の構成を模式的に説明する図であり、図６（ａ）は要部断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）の展開斜視図ある。図中、上述した図１と同一機能部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図６において、図１と異なる点は、導光板ＧＬＢの光入射面には実施例１の円盤状の光拡散板ＤＩＰを配設しないで、その光出射面上で光学補償シート積層体ＯＰＳと対向する面上に平面状の光拡散シートＤＦ３が接着などにより保持されて配設されている。

このような構成においては、導光板ＧＬＢの光出射面上に配設した平面状の光拡散シートＤＦ３の位置を変えることにより、輝度，輝度分布及び色度分布の変化について着目し、上記同様の測定を行った。なお、本実施例では平面状の光拡散シートＤＦ３を配設した理由は、上記実施例１の円盤状の光拡散板ＤＩＰによる輝度低下を抑えつつ、輝度分布及び色度分布改善の可能性の検討を試みたものである。

図６（ａ）に示すように平面状の光拡散シートＤＦ３の位置ｂは、光源であるＬＥＤチップＣＨＰの表面から光学補償シート積層体ＯＰＳの背面側の拡散シートＤＦ１までの距離をｈ０を１とし、ＬＥＤチップＣＨＰの表面からまでの距離をｈ１としたとき、ｂ＝ｈ１／ｈ０で表される位置としてＬＥＤバックライトユニットにおける相対的な位置を示すものである。

また、本実施例においても、評価指数が８０以上を目的とする。上記同様に平面状の光拡散シートＤＦ３の位置ｂａを０〜０．９２の範囲で変えて上記同様に種々測定した結果、下記表２及び図７に示すようなデータが得られた。表２及び図７から明らかなように平面状の光拡散シートＤＦ３の相対位置を高くしていくと、輝度は減少し続け、相対位置ｂが０．８を越えると、評価指数８０を下回る。一方、輝度分布は相対位置を高くしていくと、改善し、相対位置ｂ＝０．３４の位置では評価指数８０を超えており、さらに相対位置を変えても評価指数が上昇する傾向にある。

また、色度分布はｂ＝０付近から離れると、増加し、約０．３４の位置では評価指数８０を超えている。さらに相対位置ｂ＝０．４付近で減少に転じ、相対位置ｂ＝０．７８を超えたところで評価指数８０を下回る傾向にある。以上の結果より、平面状の拡散シートＤＦ３の設定位置ｂは、０．３８＜ｂ＜０．７８の範囲に設定することが望ましいことが分った。

なお、図７に示したデータ上では、相対位置ｂが０．３＜ｂ＜０．８５の範囲で評価指数８０を超えていることが分る。この結果についても、ＬＥＤアレイＡＬＬと平面状の光拡散シートＤＦ３との間の空気層ＡＲＬ２の厚さ及び光拡散シートＤＦ３と拡散シートＤＦ２との間の空気層ＡＲＬ１の厚さの関係の最適値を示すものである。

図８は、本発明による表示装置の全体構成例を説明する展開斜視図である。図８において、液晶表示パネルＰＮＬは、液晶表示セルの周囲（ここでは上辺と左辺）に駆動回路を搭載し、これらの駆動回路に信号を供給するプリント基板ＰＣＢを備えている。また、この液晶表示セルの表裏面にはそれぞれ偏光板ＰＯＬ１，ＰＯＬ２が積層されている。この液晶表示パネルＰＮＬの背面に設置されるバックライトユニットＢＬは、導光板ＧＬＢ，ＬＥＤアレイ及び拡散シートなどを収納したモールドフレームＭＤＬを有し、このモールドフレームＭＤＬにより支持されている。また、導光板ＧＬＢの上方にはそれぞれ二組のプリズムシート及び拡散シートからなる光学補償シートＯＰＳが載置されている。

この構成例では、前述した図４または図６で説明した実施例のようにバックライトユニットＢＬのモールドＭＤＬの内縁部に形状弾性部材ＧＳが設置されている。この形状弾性部材ＧＳを介在して液晶表示パネルＰＮＬが載置され、その上方から上フレームＳＨＤを被せて下フレームＭＦＬと接続することで一体化されている。

このように構成とした表示装置において、液晶表示パネルＰＮＬは、実施例１及び実施例２で説明した導光板ＧＬＢ，ＬＥＤアレイＡＬＬ及び反射シートＲＦＳなどにより構成されたバックライトユニットＢＬからの光で照射され、当該液晶表パネルＰＮＬに形成された電子潜像が可視化される。

図９は、本発明の表示装置として液晶表示モジュールを実装した電子機器に一例であるテレビ受像機の外観図である。図９において、このテレビ受像機は表示部ＤＳＰとスタンド部ＳＴＤとで構成され、比較的大きいサイズの画面を有する液晶表示パネルＰＮＬを有する液晶表示装置が表示部ＤＳＰに実装される。液晶表示装置の画面となる液晶表示パネルＰＮＬの有効表示領域は表示部ＤＳＰに露呈されている。このテレビ受像機の表示部ＤＳＰに本発明に係る液晶表示装置を実装することにより、色再現性の高い高品質，高信頼性の画像表示装置が実現できる。

なお、上述した実施例において、ＬＥＤバックライトユニットを有する液晶表示装置を用いた液晶モジュールを実装した液晶テレビ受像機に適用した場合について説明したが、この液晶表示パネルを用いた液晶カーナビゲーション，デジタルメディア対応モニタ，医療用液晶モニタ，印刷／デザイン用液晶モニタなどの表示装置に適用しても前述と同様の効果が得られる。

本発明による表示装置として背面直下型ＬＥＤバックライトユニットを有する液晶表示装置の実施例１による構成を模式的に説明する図である。 図１に示す液晶表示装置のＡ−Ａ´線方向から見た平面構造を示す要部拡大平面図である。 円盤状の光拡散板とＬＥＤチップとの位置関係を示す要部拡大断面図である。 図１の液晶表示装置の構成を模式的に説明する図である。 円盤状の拡散板の位置に対する輝度，輝度分布及び色度分布における評価指数の関係を示す図である。 本発明による表示装置として背面直下型ＬＥＤバックライトユニットを有する液晶表示装置の実施例２の構成を模式的に説明する図である。 平板状の拡散シートの位置に対する輝度，輝度分布及び色度分布における評価指数の関係を示す図である。 本発明による表示装置の全体構成の一例を説明する要部展開斜視図である。 本発明による表示装置として液晶表示装置を用いた液晶表示モジュールを実装した電子機器の一例であるテレビ受像機の外観図である。 発光素子として発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いたバックライトユニットを有する小型液晶表示装置の要部構成例を模式的に説明する断面図である。

符号の説明

ＰＮＬ・・・液晶表示パネル、ＳＵＢ１・・・第１の基板、ＳＵＢ２・・・第２の基板、ＰＯＬ１・・・第１の偏光シート、ＰＯＬ２・・・第２の偏光シート、ＤＦ１・・・第１の拡散シート、ＤＦ２・・・第２の拡散シート、ＤＦ３・・・平面状の光拡散シート、ＰＲＺ１・・・第１のプリズムシート、ＰＲＺ２・・・第２のプリズムシート、ＯＰＳ・・・光学補償シート積層体、ＧＬＢ・・・導光板、ＤＩＰ・・・円盤状の光拡散板、ＡＲＬ１・・・第１の空気層、ＡＲＬ２・・・第２の空気層、ＣＨＰ・・・ＬＥＤ（発光素子）チップ、ＡＬＬ・・・ＬＥＤアレイ、ＲＦＳ・・・反射シート、ＢＬ・・・バックライトユニット。

Claims (7)

1. 内面に画素形成用の電極を有する一対の透明基板の間に液晶層を挟持して構成された液晶表示パネルと、
   前記液晶表示パネルの背面に設置された光学補償シート積層体と、
   前記光学補償シート積層体の背面に設置され、かつ前記液晶表示パネルに対向する前面に光を面状に展開して出射する光出射面を有し、前記光出射面と反対向する背面に光を入射する光入射面を有する導光板と、
   前記光学補償シート積層体と前記導光板の光出射面との間に介在された第１の空気層と、
   前記導光板の光入射面に設置された複数の光拡散板と、
   前記導光板の光入射面に対向して設置された反射シートと、
   前記反射シートの前面に設置され、且つ前記複数の光拡散板の形成位置に対応する部位にそれぞれ複数色のＬＥＤチップを配列してなるＬＥＤアレイと、
   前記光拡散板と前記ＬＥＤアレイとの間に介在された第２の空気層と、
   を備えたことを特徴とする表示装置。
2. 前記複数の光拡散板は、前記ＬＥＤチップの配置面から前記光学補償シート積層体の背面までの距離を１としたとき、前記ＬＥＤチップの配置面から０．３より小さい位置に設置されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記複数の光拡散板は、円盤状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示装置。
4. 前記複数の光拡散板は、前記導光板の光入射面に保持されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の表示装置。
5. 内面に画素形成用の電極を有する一対の透明基板の間に液晶層を挟持して構成された液晶表示パネルと、
   前記液晶表示パネルの背面に設置された光学補償シート積層体と、
   前記光学補償シート積層体の背面に設置され、かつ前記液晶表示パネルに対向する前面に光を面状に展開して出射する光出射面を有し、前記出射面と反対向する背面に光を入射する光入射面を有する導光板と、
   前記光学補償シート積層体と前記導光板の光出射面との間に介在された第１の空気層と、
   前記導光板の光出射面に設置された光拡散シートと、
   前記導光板の光入射面に対向して設置された反射シートと、
   前記反射シートの前面に設置された複数色のＬＥＤチップを配列してなるＬＥＤアレイと、
   前記光拡散パターンと前記ＬＥＤアレイとの間に介在された第２の空気層と、
   を備えたことを特徴とする表示装置。
6. 前記光拡散シートは、前記ＬＥＤチップの配置面から前記光学補償シート積層体の背面までの距離を１としたとき、前記ＬＥＤチップの配置位置を基準として０．３８から０．７８の範囲の位置に設置されることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
7. 前記光拡散シートは、前記導光板の光出射面に保持されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の表示装置。
   

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