JP2007264446A

JP2007264446A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2007264446A
Application number: JP2006091540A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Ikeda; 達也池田
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2007-10-11

Abstract

【課題】高価なレンズシートと偏光シートを用いることなく、輝度ムラが少なく、低コスト化が図れる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】本発明の液晶表示装置は、筐体の底部側に複数の蛍光ランプが配置され、筐体の出光面側の開口部に光透過板が配置され、当該光透過板の出光面側に拡散シートが配置されたバックライト装置１と、バックライト装置の出光面開口部側に配置され、当該バックライト装置からの光の透過率が７％以上である液晶パネル100とを具備し、バックライト装置の光透過板又は／及び拡散シートが蛍光ランプの軸に対して垂直方向の輝度分布を均一化させるものを採用したことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶パネルとそれを背面から照明するための直下型のバックライト装置から成る液晶表示装置に関する。

従来、液晶テレビに採用されている液晶表示装置は、液晶パネルとそれを背面から照明する直下型のバックライト装置から構成されている。例えば、図１０に示すように、液晶パネル１００は、下面側からバックライト装置からの光（バックライト）１１１によって照射され、上面側が表示側として、上面側から下方へ順に、第１の偏光板１０１、第１のガラス基板１０２、カラーフィルター１０３、第１の透明電極１０４、第１の配向膜１０５、液晶１０６、第２の配向膜１０７、第２の透明電極１０８、第２のガラス基板１０９、第２の偏光板１１０の積層した構造である。

このような液晶パネル１００に対するバックライト装置１２０は、従来、例えば、図１１に示す構成である。図１１に示すものは、例えば、３２インチクラスの大画面液晶表示装置用の直下型のバックライト装置１２０の構成を模式的に示しており、複数の外面電極型蛍光ランプ（ＥＥＦＬ）１２１を配置すると共に、このＥＥＦＬ１２１の底面及び側面を反射シート１２２で覆い、ＥＥＦＬ１２１が発した光を輝度ムラ防止のために配置した拡散板１２３及び拡散シート１２４を通じ、マイクロプリズムの設けられたレンズシート（例えば、ＢＥＦ（商品名））１２５で集光し、輝度上昇シートとしての偏光シート（例えば、Ｄ−ＢＥＦ（商品名））１２６により高輝度化した光を液晶パネル（図示せず）に照射する構成である。尚、これらの構成要素１２１〜１２６は、バックフレーム１２７とフロントフレーム１２８とで形成される筐体内に組み込まれ、その全体でバックライト装置１２０が構成される。

近年、液晶表示装置の需要が増え、製品コストの低減が求められており、バックライト装置に対してもコスト低減の要求がある。バックライト装置のコスト低減策としてはランプ本数やシート類の削減による対策が考えられるが、ランプ本数やシートを削減すると、要求される明るさを実現できず、また輝度ムラが大きくなる問題点があり、特に高輝度が要求される液晶テレビ用のバックライト装置のコスト低減は難しかった。特に、図１１に示した従来のバックライト装置１２０において、レンズシート１２５と偏光シート１２６は、輝度を上昇させる作用と輝度均斉度を満たす作用との両方を果たすものとして必須の構成要素であり、これを削減することは考えられなかった。

反面、これらのレンズシートと偏光シートは高価なものであり、バックライト装置の価格の大部分を占めてしまうほどである。そのため、バックライト装置の構成において、これらの高価なレンズシートと偏光シートを削減し、かつ、従来と同程度の輝度特性が得られる代替技術が得られるならば、コストを格段に低減でき、ひいてはそれをバックライト装置として搭載する液晶表示装置のコストも大きく低減できることになる。加えて、これらのシートは高価であると共に非常に傷つきやすいものであるため、その取り扱いにも細心の注意が求められ、その面からもコストの嵩むものであった。

近年、技術の進展により、従来、６％程度の光透過率しか持っていなかった液晶パネルに対して、光透過率が７％以上に改善された液晶パネルが入手できるようになっている。尚、本願にあって「液晶パネルの（光）透過率」とは、バックライト装置の発光面で得られる光の全波を利用した場合の液晶パネルの光透過率を意味する。すなわち、バックライト装置から出た光にはＰ波とＳ波とがあり、液晶パネルはＰ波しか透過させない特性があるが、透過しないＳ波を偏光シート等でＰ波に変換し、液晶パネルに透過させた場合の入射光に対する出射光の割合を示している。したがって、偏光シート等を用いない場合においては、Ｓ波は全く利用しないことになるので、液晶パネルの透過率は約半分になる。

従来の液晶パネルの場合、これに対応するバックライト装置として要求される輝度は、１５０００ｃｄ／ｍ^２以上であった。ところが、開発された新型の高透過率の液晶パネルに対応するバックライト装置として要求される輝度は、１００００ｃｄ／ｍ^２程度になっている。つまり、輝度特性上はＢＥＦやＤ−ＢＥＦといった高価なシートを削除することが可能になりつつあるが、それらのシートを単に削除しても画面上の輝度ムラを解消することができず、もはや実用的な液晶表示装置を達成することはできない。
実開平６−５４０３８号公報（実願平４−８９０１４）特開平１０−１０６３１９号公報特開２００４−２１９８３８号公報

本発明は、上記従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、光透過率が７％以上の液晶パネルと直下型のバックライト装置で構成される液晶表示装置であって、高価なレンズシートと偏光シートを用いることなく、輝度ムラが少なく、低コスト化が図れる液晶表示装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明の液晶表示装置は、筐体の底部側に複数の蛍光ランプが配置され、前記筐体の出光面側の開口部に光透過板が配置され、当該光透過板の出光面側に拡散シートが配置されたバックライト装置と、前記バックライト装置の出光面開口部側に配置され、当該バックライト装置からの光の透過率が７％以上である液晶パネルとを具備し、前記バックライト装置の前記光透過板又は／及び拡散シートは、前記蛍光ランプの軸に対して垂直方向の輝度分布を均一化させるものであることを特徴とするものである。

請求項２の発明の液晶表示装置は、筐体の底部側に複数の蛍光ランプが配置され、前記筐体の出光面側の開口部に拡散板が配置され、当該拡散板の出光面側に拡散シートが配置されたバックライト装置と、前記バックライト装置の出光面開口部側に配置され、前記バックライト装置からの光の透過率が７％以上である液晶パネルとを具備し、前記バックライト装置の前記拡散板には、前記蛍光ランプの軸付近の光を遮光、反射又は屈折させる加工が施されていることを特徴とするものである。

請求項３の発明の液晶表示装置は、筐体の底部側に複数の蛍光ランプが配置され、前記筐体の出光面側の開口部に光透過板が配置され、当該光透過板の出光面側に拡散シートが配置されたバックライトと、前記バックライト装置の出光面開口部側に配置され、前記バックライト装置からの光の透過率が７％以上である液晶パネルとを具備し、前記バックライト装置の前記拡散シートには、前記蛍光ランプの軸に対して垂直方向に光を広げる加工が施されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、光透過率が７％以上の液晶パネルと、光学面材に高コストとなっていたレンズシートと偏光シートを用いない構成のバックライト装置とで構成することで、低コストで輝度均斉度に優れた液晶表示装置が提供できる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。

（第１の実施の形態）図１は本発明の１つの実施の形態の液晶表示装置の構成を示している。この液晶表示装置は、図１０に示したような一般的な液晶パネル１００であってバックライト１１１の光透過率が７％以上であるものと、図２に示す構成の直下型のバックライト装置１とを、液晶フロントフレーム１１２と液晶バックフレーム１１３とで成る液晶筐体内に一体的に収容したものである。

液晶パネル１００の光透過率は概ね液晶の光透過率、すなわち、カラーフィルター１０３の光透過率と透明電極１０４，１０８間の液晶１０６等の部材の光透過率によって決定されるが、本実施の形態ではこの液晶パネル１００に７％以上の光透過率特性を有するものを採用している。

図２に示すように、バックライト装置１は、複数の外面電極型蛍光ランプ（ＥＥＦＬ）２を配置すると共に、このＥＥＦＬ２の底面及び側面を反射シート３で覆い、ＥＥＦＬ２が発した光を輝度ムラ防止のために配置した所要の加工が施された拡散板４及び拡散シート５を通じて拡散集光して図１０に示したような液晶パネル１００に背面から照射する構成である。これらの構成要素２〜５は、バックフレーム６とフロントフレーム７とで成る筐体内に組み込まれ、その全体で図１におけるバックライト装置１を構成している。

このバックライト装置１では、ＥＥＦＬ２の出光側に配置する光学面材として、従来のような高価なレンズシートと偏光シートを使用せずに輝度均斉度を上げるために、拡散のための加工が施された拡散板４と拡散シート５のみを使用している。このバックライト装置１の特性の目標値は出光面の中央部輝度が１００００ｃｄ／ｍ^２、輝度ムラが中央部輝度の０．２％以下とする。また、本実施の形態のランプ仕様は、３２インチサイズ、１６本のＥＥＦＬ２、そのランプ外径φ３ｍｍ、内径２．０ｍｍ、ランプ電流５．５ｍＡとする。

拡散板４は、輝度をある程度下げるが、輝度均斉度を向上させる働きをする。レンズシートと偏光シートを用いずに上記の設計目標を達成するために、この拡散板４には、光透過率７０％以上の高透過率で、図３に示すように、輝度ムラを低減するための拡散加工４１が施されたものを用いている（例えば、特開２００４−１２７６８０号公報に記載の拡散板）。この拡散加工４１は、ＥＥＦＬ２の真上部分の光を反射させ、ＥＥＦＬ２，２間の真上の部分では、光をできるだけ阻害しないようにしているため、ランプ軸方向に垂直方向において、輝度分布の均一化が可能となる。尚、拡散加工４１は、拡散板４の発光面側に形成されていてもよい。また、図３のような反射型の加工形状に限らず、遮光、屈折させるような加工形状でもよい。

拡散シート５は輝度、輝度均斉度を考慮し、全光線透過率６０％〜９５％、ヘーズ透過率５０％〜９０％のものを使用している。尚、ランプ本数が少なくなる等、ランプピッチが広がった場合は、複数使用することが望まれる。従来であれば図４（ａ），（ｂ）に示したように蛍光ランプ（ＥＥＦＬ）２から出た光は拡散板１２３を透過することで拡散され、拡散シート１２４によってさらに拡散されるがその拡散の度合いはわずかであり、輝度の均斉度が十分には得られなかった。これに対して本実施の形態によれば、図５（ａ），（ｂ）に示すように、バックライト装置１における光拡散のための加工が施された拡散板４によってＥＥＦＬ２から出た光が十分に拡散され、拡散シート５によってさらに拡散されることにより、輝度の均斉度が高い光となって液晶パネルを照射でき、液晶表示装置としても輝度ムラがなく、輝度均斉度が高い輝度分布が得られる。

図６は、本実施の形態の液晶表示装置により得られた輝度分布特性を示している。上述したように、バックライト装置１においてレンズシートと偏光シートを用いずに、拡散加工４１付の拡散板４と拡散シート５のみで輝度均斉度を調整するようにしたにも拘わらず、中央部輝度は１０７００ｃｄ／ｍ^２を達成し、輝度ムラも０．１２％までに抑えることができる。そして製造コストは、従来のレンズシートと偏光シートを用いるものに比し、約１／２になる。また、これらのシートは高価であると共に非常に傷つきやすいものであるためにその取り扱いにも細心の注意が求められていたが、その面からもコストの低減化が可能になる。

（第２の実施の形態）図７は本発明の第２の実施の形態の液晶表示装置に採用するバックライト装置１Ａの構成を示している。本実施の形態にあっても、液晶パネル１００とバックライト装置１Ａとを一体的に組み込む構成は、第１の実施の形態と同様に図１に示したものであり、図１においてバックライト装置１を本実施の形態におけるバックライト装置１Ａに置き換えた構成となる。

本実施の形態におけるバックライト装置１Ａは、複数の外面電極型蛍光ランプ（ＥＥＦＬ）２を配置すると共に、このＥＥＦＬ２の底面及び側面を反射シート３で覆い、上面側に配置した透明板４０及び楕円形状に光を拡散させる拡散シート５Ａと第１の実施の形態におけるバックライト装置１で採用したものと同様の拡散シート５を通じて拡散集光して液晶パネル１００を背面から照射する構成である。その他、図７において、図２に示した第１の実施の形態におけるバックライト装置１と共通する構成要素は同一の符号を用いて示している。

本実施の形態の液晶表示装置では、バックライト装置１ＡにおいてＥＥＦＬ２の出光側に配置する光学面材として、従来のようなレンズシートと偏光シートを使用せずに輝度均斉度を上げるために、透明板４０と点光源からの光を楕円形状に拡散させる拡散特性を有する拡散シート５Ａと通常の拡散シート５を使用したことを特徴とする。

透明板４０には、輝度を高めるためにほぼ１００％の光透過率のものを用いる。拡散シート５Ａには、図８に示すように、点光源の光２Ａを楕円形状の拡散光２Ｂに拡散する光拡散特性を持ち、その楕円形状に拡散する光の長径方向がＥＥＦＬ２の軸方向に直交する方向に設定されたものである。尚、通常の拡散シート５は第１の実施の形態におけるバックライト装置１で採用したものと同様であり、楕円形状に拡散された光を集光させる働きをする。

そして、本実施の形態におけるＥＥＦＬ２の仕様は、例えば、３２インチサイズ、１６本のＥＥＦＬ２、そのランプ外径φ３ｍｍ、内径２．０ｍｍ、そして輝度を高めるためにランプ電流は６ｍＡとする。

図９に示すように、本実施の形態におけるバックライト装置１Ａでは、バックライト装置１においてＥＥＦＬ２から出た光は透明板４０を透過した後、２枚の拡散シート５Ａ，５によって十分に拡散される。これにより、本実施の形態のバックライト装置１Ａでも、レンズシートと偏光シートを用いずに、透明板４０と拡散シート５Ａ、最上面の拡散シート５のみで輝度均斉度を調整するようにしたにも拘わらず、７％以上の光透過率を有する液晶パネル１００に対してバックライト光源として組み込んで液晶表示装置を構成する場合に、十分な輝度、輝度均斉度が得られ、製造コストの低減化も可能である。

尚、本実施の形態におけるバックライト装置１Ａにおいて、拡散シート５Ａによる拡散方向はランプ軸に対して厳密に垂直な方向でなくてもよく、例えばランプ軸に垂直な方向から約１０度傾く範囲まで許容できる。また、図８に示した特性の拡散シート５Ａを２枚用い、それらをランプ軸に対して４５度ずつずらし、クロスさせて配設してもよい。

本発明の第１、第２の実施の形態の液晶表示装置の分解斜視図。本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置におけるバックライト装置の分解斜視図。本発明の第１の実施の形態におけるバックライト装置に採用する拡散のための加工が施された拡散板の断面図。従来例の液晶表示装置におけるバックライト装置の光拡散作用の説明図。本発明の第１の実施の形態におけるバックライト装置の光拡散作用の説明図。本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置の輝度分布特性の説明図。本発明の第２の実施の形態の液晶表示装置におけるバックライト装置の分解斜視図。本発明の第２の実施の形態におけるバックライト装置に採用する楕円拡散シートの光拡散特性の説明図。本発明の第２の実施の形態におけるバックライト装置の光拡散作用の説明図。一般的な液晶パネルの一部破断斜視図。従来の液晶表示装置に採用されている直下型のバックライト装置の分解斜視図。

符号の説明

１，１Ａバックライト装置
２外部電極蛍光ランプ（ＥＥＦＬ）
３反射シート
４，４Ａ拡散板
５，５Ａ拡散シート
６バックフレーム
７フロントフレーム
４０透明板
４１拡散加工
１００液晶パネル
１１２液晶フロントフレーム
１１３液晶バックフレーム

Claims

筐体の底部側に複数の蛍光ランプが配置され、前記筐体の出光面側の開口部に光透過板が配置され、当該光透過板の出光面側に拡散シートが配置されたバックライト装置と、
前記バックライト装置の出光面開口部側に配置され、当該バックライト装置からの光の透過率が７％以上である液晶パネルとを具備し、
前記バックライト装置の前記光透過板又は／及び拡散シートは、前記蛍光ランプの軸に対して垂直方向の輝度分布を均一化させるものであることを特徴とする液晶表示装置。
筐体の底部側に複数の蛍光ランプが配置され、前記筐体の出光面側の開口部に拡散板が配置され、当該拡散板の出光面側に拡散シートが配置されたバックライト装置と、
前記バックライト装置の出光面開口部側に配置され、前記バックライト装置からの光の透過率が７％以上である液晶パネルとを具備し、
前記バックライト装置の前記拡散板には、前記蛍光ランプの軸付近の光を遮光、反射又は屈折させる加工が施されていることを特徴とする液晶表示装置。
筐体の底部側に複数の蛍光ランプが配置され、前記筐体の出光面側の開口部に光透過板が配置され、当該光透過板の出光面側に拡散シートが配置されたバックライトと、
前記バックライト装置の出光面開口部側に配置され、前記バックライト装置からの光の透過率が７％以上である液晶パネルとを具備し、
前記バックライト装置の前記拡散シートには、前記蛍光ランプの軸に対して垂直方向に光を広げる加工が施されていることを特徴とする液晶表示装置。