JP2008262222A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
線状光源の発光効率の低下を抑制して表示品質の劣化を防止すると共に、線状光源を複数配列したバックライトにおける液晶パネルの周辺における輝度不足を解消して高輝度かつ高品質の画像表示を得る。
【解決手段】
端部に電極部ＥＬＤを有する複数の線状光源ＣＦＬを配列し、光学補償シートを介して液晶パネルの背面に設置したバックライトを備え、バックライトは金属板で成形した下フレームＦＬＭ−Ｄを有し、線状光源ＣＦＬの電極部ＥＬＤを絶縁クッション材ＧＢを介在させて包囲した金属材からなる下フレームＦＬＭ−Ｄと熱的に結合した放熱部材ＭＰを備えた。また、複数配列した線状光源ＣＦＬの端部の線状光源を液晶パネル側に寄せて配置した。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置に係り、特に液晶パネルを照明する光源の発熱に起因する輝度の低下を抑制し、また上記光源を複数配列した場合の液晶パネルの端部における輝度不足を解消して液晶パネルの全域で均一な明るさとした液晶表示装置に関する。

ノート型コンピユータやディスプレイモニターあるいはテレビ受像機用の高精細、薄型、軽量、かつカラー表示が可能な表示装置として液晶表示装置が広く採用されている。

この種の液晶表示装置には、各内面に互いに交差する如く形成された平行電極を形成した一対の基板で液晶層を挟持した液晶パネルを用いた単純マトリクス型液晶パネルを用いたものと、一対の基板の一方に画素単位で選択するためのスイッチング素子を有する液晶パネルを用いたアクティブ・マトリクス型液晶表示装置とが知られている。

アクティブ・マトリクス型液晶パネルは、ツイステッドネマチック（ＴＮ）方式に代表されるように、画素選択用の電極群が上下一対の基板のそれぞれに形成した液晶パネルを用いた、所謂縦電界方式（一般に、ＴＮ方式と称する）と、画素選択用の電極群が上下一対の基板の一方のみに形成されている液晶パネルを用いた、所謂横電界方式（一般に、ＩＰＳ方式と称する）とがある。

前者のＴＮ方式の液晶パネルは、一対（第１の基板（下基板）と第２の基板（上基板）からなる２枚）の基板内で液晶が例えば９０°ねじれて配向されており、その液晶パネルの上下基板の外面に吸収軸方向をクロスニコル配置し、かつ入射側の吸収軸をラビング方向に平行または交差させた２枚の偏光板を積層している。

このようなＴＮ方式アクティブ・マトリクス型液晶パネルは、電圧無印加時で入射光は入射側偏光板で直線偏光となり、この直線偏光は液晶層のねじれに沿って伝播し、出射側偏光板の透過軸が当該直線偏光の方位角と一致している場合は直線偏光は全て出射して白表示となる（所謂、ノーマリオープンモード）。

また、電圧印加時は、液晶層を構成する液晶分子軸の平均的な配向方向を示す単位ベクトルの向き（ダイレクター）は基板面と垂直な方向を向き、入射側直線偏光の方位角は変わらないため出射側偏光板の吸収軸と一致するため黒表示となる。（１９９１年、工業調査会発行「液晶の基礎と応用」参照）。

一方、一対の基板の一方にのみ画素選択用の電極群や電極配線群を形成し、当該基板上で隣接する電極間（画素電極と対向電極の間）に電圧を印加して液晶層を基板面と平行な方向にスイッチングするＩＰＳ方式の液晶パネルでは、電圧無印加時に黒表示となるように偏光板が配置されている（所謂、ノーマリクローズモード）。

ＩＰＳ方式液晶パネルの液晶層は、初期状態で基板面と平行なホモジニアス配向で、かつ基板と平行な平面で液晶層のダイレクターは電圧無印加時で電極配線方向と平行または幾分角度を有し、電圧印加時で液晶層のダイレクターの向きが電圧の印加に伴い電極配線方向と垂直な方向に移行し、液晶層のダイレクター方向が電圧無印加時のダイレクター方向に比べて４５°電極配線方向に傾斜したとき、当該電圧印加時の液晶層は、まるで１／２波長板のように偏光の方位角を９０°回転させ、出射側偏向板の透過軸と偏光の方位角が一致して白表示となる。

このＩＰＳ方式液晶パネルは視野角においても色相やコントラストの変化が少なく、広視野角化が図られるという特徴を有している（特開平５−５０５２４７号公報参照）。

上記した各種の液晶パネルを用いた液晶表示装置のフルカラー化ではカラーフィルタ方式が主流である。これは、カラー表示の１ドットに相当する画素を３分割し、それぞれの単位画素に３原色、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各々に相当するカラーフィルタを配置することにより実現するものである。

このような液晶表示装置では、その液晶パネルに形成した電子的な画像を可視化するために外部から照明を与える必要がある。

この照明手段としては、周囲光を用いるパッシブ照明方式と、液晶パネルの背面側あるいは表面側に冷陰極蛍光灯等の光源を設置するアクティブ照明方式とがある。

アクティブ照明方式のうち、液晶パネルの表面側に光源を配置する方式（一般に、フロントライト方式と称する）は携帯型の情報機器に多く採用される。一方、パソコンやディスプレイモニターなどの比較的サイズが大きい液晶表示装置では、その液晶パネルの背面に光源を配置するのが一般的である（これを一般にバックライトと称する）。

ノートパソコン等の薄型化が要求される情報機器では、透明板（導光板と称する）の端縁に冷陰極蛍光灯（以下、ＣＦＬとも言う）などの線状光源を配置してバックライトを構成している。

しかし、近年のディスプレイモニターや動画対応のテレビ受像機等に用いられる液晶表示装置の液晶パネルの大型化に伴い、画面の明るさ（輝度）を充分に得るため、かつ画面輝度を均一にするために複数のＣＦＬを液晶パネルの背面に配置した高輝度のバックライトが採用されるようになっている。これを、一般に直下型バックライトと称している。

図２２は従来の直下型バックライトの一例を説明する展開斜視図である。このバックライトは、一般に金属材からなる下フレームＦＬＭ−Ｄの上面に複数のＣＦＬを、その長手方向が平行になるように配列し、この上に上フレームＦＬＭ−Ｕを被せて両者を爪ＮＬで合体し、両側（左右）に樹脂材のモールドＭＬＤ−Ｌ（左モールド）、ＭＬＤ−Ｒ（右モールド）で上フレームＦＬＭ−Ｕと下フレームＦＬＭ−Ｄを挟持して一体化している。この場合、下フレームＦＬＭ−ＤのＣＦＬ側の面は反射板の機能を有している。しかし、図示しないが、この下フレームＦＬＭ−ＤとＣＦＬの間に光反射機能を有するシートなどの別部材を介挿したもの、あるいはＣＦＬの長手方向に沿って下フレームＦＬＭ−Ｄの全面に山形の反射板を配置したもの、この反射シートあるいは反射機能を有する下フレームＦＬＭ−Ｄの上記ＣＦＬの下部を除いた部分に山形の反射板を配置したものもある。

そして、上フレームＦＬＭ−Ｕの上に光拡散板ＳＣＴ（以下、単に拡散板と言う）、拡散シートＳＣＴＳ、プリズムシートなどからなる光学補償シートＯＰＳを積層して直下型のバックライトを構成している。上記拡散シートＳＣＴＳを有しないものもある。このバックライトの上方に液晶パネル（図示せず、後述する）が載置され、ＣＦＬを駆動する電源、その他の必要回路、構造部材が実装される。

なお、直下型のバックライトは上記の構成に限らず、多様な組み立て形状が知られているが、ＣＦＬの固定部材としての機能をもつ下フレームＦＬＭ−Ｄは必須である。

図２３は複数の線状光源を用いた直下型のバックライトにおける線状光源の配置例を説明する模式断面図である。図２２で説明した従来のバックライトでは、図２３に示したように、複数の線状光源ＣＦＬは下フレームＦＬＭ−Ｄの内面に、当該内面と等距離の線Ｌ−Ｌ上に配置されている。そのため、図示したように、拡散板ＳＣＴの端部領域においては、端部の線状光源ＣＦＬ−Ｅからの距離ｄが中央領域での線状光源ＣＦＬとの距離より大きくなる。その結果、液晶パネルＰＮＬの周辺では照明光量が中央領域よりも不足し、画面周辺の輝度が低下して表示品質が劣化するという問題がある。

また、この種のバックライトでは、その下フレームＦＬＭ−ＤへのＣＦＬの保持は次のようにしているのが一般的である。すなわち、図２４は図２２に示したバックライトのＣＦＬ支持構造の一例を示す要部模式図である。図中、ＰＢＲはＣＦＬを固定するための枠部材、ＰＸＨはＣＦＬ固定凹部、ＧＢはゴム材やウレタンフォーム材等の絶縁クッション材である。

ＣＦＬは、その両端にある電極部に絶縁クッション材ＧＢを被せ、これを枠部材ＰＢＲのＣＦＬ固定凹部ＰＸＨに押し込んで保持させる。そして、この枠部材ＰＢＲを下フレームＦＬＭ−Ｄに適宜の手段で固定している。

しかし、液晶パネルの画面の輝度を上げるためにＣＦＬの印加電流値の増大や本数が増えるに従い、特に電極部の発熱量が増大してＣＦＬの効率が低下する。また、図示したようなＣＦＬの固定構造では、電極部の発熱が放散し難く、バックライトに熱が籠もり、これが液晶パネルの液晶層に及んでその特性を変化させ、表示品質を劣化させるという問題がある。

さらに、従来の直下型バックライトに用いる拡散板は、その両面（線状光源と対向する面と線状光源とは反対側の面）にそれぞれ光を拡散させるための凹凸が形成されている。

図２５は従来の直下型バックライトに使用されている拡散板の模式断面図であり、拡散板ＳＣＴの入光面（線状光源と対向する面）ＳＦ−１と出光面（線状光源とは反対側の面）ＳＦ−Ｅには、共に凹凸ＤＢが形成されている。この凹凸ＤＢはアクリル樹脂板などの透明板の表面を発泡処理（表面発泡）して形成されている。

出光面ＳＦ−Ｅから出射する出射光ＬＥ とこの出光面ＳＦ−Ｅの凹凸ＤＢで散乱される散乱光ＬＳ は液晶パネルを照明するための照明光となる。しかし、このように両面に凹凸を形成した拡散板では、図中にＬで示した線状光源から、あるいは反射板、反射シートから反射して入射する入射光Ｌの一部は入光面ＳＦ−１で反射光ＬＲ 、散乱光ＬＳ となり、反射板で再反射して再利用される反射光ＬＲ が少なくなる。

図２６は反射機能を備えた下フレームＦＬＭ−Ｄに山形の反射板ＲＥＦを備えた直下型バックライトに図２５に示した両面凹凸を有する拡散板を組み合わせたときの光利用形態の模式的説明図である。

拡散板ＳＣＴの入光面ＳＦ−１で反射光ＬＲ 、散乱光ＬＳ となり、主として反射光ＬＲ が反射板ＲＥＦにより再度拡散板ＳＣＴ方向に反射されて液晶パネルの照明光として再利用されるが、入射光Ｌの一部は当該入光面ＳＦ−１で散乱光ＬＳ となり、反射板ＲＥＦで再反射される反射光ＬＲ はその分少なくなる。そのため、照明光の輝度分布を反射板で制御して液晶パネルの画面での輝度均一性を得ることは困難となる。

これが、線状光源を用いた直下型バックライトにおける光の利用効率を向上させる一つの障害となっていた。

本発明の目的は、上記従来技術の諸問題を解消し、ＣＦＬの発光効率の低下を抑制して表示品質の劣化を防止すると共に、ＣＦＬを複数配列したバックライトにおける液晶パネルの周辺における輝度不足を解消し、反射板による線状光源からの光および拡散板の反射光を制御して線状光源の光利用率と輝度分布の均一性を向上させて、高輝度かつ高品質の画像表示を得るようにした液晶表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、線状光源の電極部に被覆した絶縁クッション材を金属板等の放熱部材で包囲し、金属材からなる前記下フレームと熱的に結合させた。また、複数の線状光源のうち、下フレームの端部に位置する線状光源を液晶パネル側に近接させて配置した。さらに、拡散板の線状光源と対向する面を反射面とすることにより液晶パネルの照明光の輝度分布を制御するようにした。以下、本発明の代表的な構成を記述する。
（１）：端部に電極部を有する複数の線状光源を配列し、光学補償シートを介して液晶パネルの背面に設置したバックライトを備えた液晶表示装置であって、
前記バックライトは金属板で成形した下フレームを有し、線状光源の電極部を絶縁クッション材を介在させて包囲した金属材からなる前記下フレームと熱的に結合した放熱部材を備えた。

これにより、線状光源の電極部の発熱が放熱部材から放散すると共に、下フレームに伝導して熱放散が効率よく達成できる。
（２）：（１）における前記放熱部材を、前記下フレームの一部を切り起こして形成したものとする。

放熱部材は熱伝動度が大きい金属板が好適であり、下フレームと別部材でも、あるいは下フレームの一部を切り越したものでもいいが、下フレームの一部を切り越して形成するのがコスト的に好適である。
（３）：端部に電極部を有する複数の線状光源を配列し、光学補償シートを介して液晶パネルの背面に設置したバックライトを備えた液晶表示装置であって、
前記バックライトを構成する複数の線状光源の長手方向を液晶パネルの背面に対して平行に配列し、かつ複数の線状光源の両端に位置する線状光源を前記液晶パネル側に近接して配置した。

この構成により、液晶パネルの端部への照明光の密度が増大し、画面全域で均一な輝度が得られる。
（４）：（３）における前記バックライトは、金属材からなる下フレーム上と、下フレームに平行に配列した複数の線状光源と、複数の線状光源を前記下フレームと共に挟持する上フレームと、上フレームの上に積層した光学補償シートとから構成した。
（５）：（３）または（４）における前記線状光源の電極部は、絶縁クッション材を介在させて包囲した金属材からなる前記下フレームと熱的に結合した放熱部材を備えた構成とした。

これにより、（１）と同様に、線状光源の電極部の発熱が放熱部材から放散すると共に、下フレームに伝導して熱放散が効率よく達成できる。
（６）：（５）における前記放熱部材を前記下フレームの一部を切り起こして形成した。

（２）と同様に、放熱部材は熱伝動度が大きい金属板が好適であり、下フレームと別部材でも、あるいは下フレームの一部を切り越したものでもいいが、下フレームの一部を切り越して形成するのがコスト的に好適である。
（７）：（４）（５）（６）における前記光学補償シートに前記複数の線状光源の直上に位置した拡散板を備え、当該拡散板の前記複数の線状光源に対する背面に拡散用凹凸を有すると共に前記複数の線状光源と対向する面を平坦面とした。

この構成により、拡散板からの反射光を再利用するための反射板の反射特性を調整することによる反射光制御が容易にない、均一かつ高輝度の照明高分布が得られる。
（８）：（７）における前記複数の線状光源に関して前記拡散板と反対側に、当該複数の線状光源の間に沿った頂上を有すると共にこの頂上から前記拡散板との距離が離れるに従って漸次前記線状光源に接近するごとき曲面を有する山形反射板を備えた。

上記（７）の構成による効果に加え、線状光源の光と共に拡散板の反射光を効率よく利用でき、かつ輝度分布を制御することにより拡散板方向に指向させて液晶パネルの画面を均一に照明することが可能となる。

本発明は、上記の構成に限るものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく、種々の変形が可能である。本発明の他の目的および構成は後述する実施例の説明から明らかになるであろう。

本発明によれば、液晶パネルの画面の輝度を上げるためにバックライトを構成する線状光源の印加電流値の増大や本数が増えることに伴う電極部の発熱量の増大に起因する発光効率の低下を抑制して、液晶パネルの表示品質の劣化を回避できる。

また、線状光源を複数配列したバックライトにおける液晶パネルの周辺における輝度不足を解消して高輝度かつ高品質の画像表示を得るようにした液晶表示装置を提供することができる。

さらに、光利用率と輝度分布の均一性を向上させた高輝度かつ高品質の画像表示を可能とした液晶表示装置を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態につき、実施例の図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明による液晶表示装置の実施例１を説明するためのバックライトを構成する線状光源の保持構造を示す要部側面図、図２は図１を矢印Ａ方向から見た要部上面図、図３は図２を矢印Ｂ方向から見た正面図である。各図中、ＦＬＭ−Ｄは下フレーム、ＣＦＬは線状光源としての冷陰極蛍光灯、ＥＬＤはその電極部、ＥＳＰは給電線、ＧＢは絶縁クッション材としてのゴムクッション、ＭＰは放熱板を示す。

本実施例では、下フレームＦＬＭ−Ｄの一部を図３の矢印Ｃに示したように切り起こして放熱板ＭＰを形成し、これを冷陰極蛍光灯ＣＦＬの電極部ＥＬＤの回りに被せたゴムクッションＧＢの周りを包囲して冷陰極蛍光灯ＣＦＬを保持固定した。

本実施例により、冷陰極蛍光灯ＣＦＬの電極部近傍の発熱は放熱板ＭＰから放散されると共に、下フレームＦＬＭ−Ｄに伝導して放散され、冷陰極蛍光灯ＣＦＬの発光効率の低下が防止される。したがって、輝度の低下が抑制されて液晶パネルの画面に明るい画像が形成される。

図４は本発明による液晶表示装置の実施例２を説明するためのバックライトを構成する線状光源の保持構造を示す要部側面図、図５は図４を矢印Ａ方向から見た要部上面図、図６は図５を矢印Ｂ方向から見た正面図である。各図中、図１乃至図３に同一符号で示した同一機能部分に対応する。

本実施例は、下フレームＦＬＭ−Ｄの一部を図６の矢印Ｃに示したように切り起こし、これを冷陰極蛍光灯ＣＦＬ側に凹となるように湾曲させて放熱板ＭＰを形成した。

本実施例によっても、冷陰極蛍光灯ＣＦＬの電極部近傍の発熱は放熱板ＭＰから放散されると共に、下フレームＦＬＭ−Ｄに伝導して放散され、冷陰極蛍光灯ＣＦＬの発光効率の低下が防止される。したがって、輝度の低下が抑制されて液晶パネルの画面に明るい画像が形成される。

図７は本発明による液晶表示装置の実施例３を説明するためのバックライトを構成する線状光源の保持構造を示す要部側面図、図８は図７を矢印Ａ方向から見た要部上面図、図９は図８を矢印Ｂ方向から見た正面図である。各図中、ＰＲＪは屈曲部、図４乃至図６および図１乃至図３と同一符号は同一機能部分に対応する。

本実施例は、下フレームＦＬＭ−Ｄの一部を図９の矢印Ｃに示したように切り起こし、これを冷陰極蛍光灯ＣＦＬ側に凹となるように湾曲させて放熱板ＭＰを形成すると共に、その先端部分を反転させて屈曲部ＰＲＪを形成したものである。

本実施例によっても、冷陰極蛍光灯ＣＦＬの電極部近傍の発熱は放熱板ＭＰから放散されると共に、下フレームＦＬＭ−Ｄに伝導して放散され、冷陰極蛍光灯ＣＦＬの発光効率の低下が防止される。また、湾曲させた放熱板ＭＰの先端部分を反転させた屈曲部ＰＲＪにより、冷陰極蛍光灯ＣＦＬの電極部に被覆したゴムクッションＧＢの挿入が容易となる。これにより前記各実施例と同様に、輝度の低下が抑制されて液晶パネルの画面に明るい画像が形成される。

図１０は本発明による液晶表示装置の実施例４を説明するためのバックライトを構成する線状光源の保持構造を示す要部側面図である。本実施例は、放熱板ＭＰを下フレームＦＬＭ−Ｄとは別体の金属板で形成し、これを下フレームＦＬＭ−Ｄに溶接あるいはネジ止め、もしくは嵌合して固定したものである。

なお、放熱板ＭＰの形状は、上記図１乃至図９で説明した各実施例と同様のいずれを採用してもよく、その効果も上記各相当実施例の効果と同様である。

本実施例によっても、冷陰極蛍光灯ＣＦＬの電極部近傍の発熱は放熱板ＭＰから放散されると共に、下フレームＦＬＭ−Ｄに伝導して放散され、冷陰極蛍光灯ＣＦＬの発光効率の低下が防止される。これにより前記各実施例と同様に、輝度の低下が抑制されて液晶パネルの画面に明るい画像が形成される。

図１１は本発明による液晶表示装置の実施例５を説明するためのバックライト全体の構成を説明する展開斜視図である。図中、図２２と同一符号は同一機能部分に対応する。このバックライトの概略構造は前記図２２と同様であるので、繰り返しの説明は最小限とする。

一般に金属材からなる下フレームＦＬＭ−Ｄの上面に複数のＣＦＬを、その長手方向が平行になるように配列してある。下フレームＦＬＭ−ＤのＣＦＬ側の面は反射板の機能を有している。この下フレームＦＬＭ−ＤとＣＦＬの間に反射機能を有するシート、あるいは山形の反射板などの別部材をそれぞれあるいは共に介挿あるいは設置してもよい。

本実施例では、下フレームＦＬＭ−Ｄの上面に配置する複数の線状光源ＣＦＬのうち、両端に位置する線状光源ＣＦＬ−Ｅの取り付け位置を他の線状光源ＣＦＬの配置面レベルよりも拡散板ＳＣＴ側すなわち液晶パネル側に距離Ｈだけ寄せてある。

図１２は複数の線状光源を用いた直下型のバックライトにおける線状光源の配置例を説明する図２３と同様の模式断面図である。図中、Ｌ−Ｌは両端に位置する線状光源ＣＦＬ−Ｅ以外の線状光源ＣＦＬの配置面レベルである。両端に位置する線状光源ＣＦＬ−Ｅをこの配置面レベルＬ−Ｌに対して寸法Ｈだけ拡散板ＳＣＴ側に寄せてある。この寸法Ｈは、当該バックライトのサイズ、線状光源の数とその発光量および拡散板ＳＣＴの周辺までの間隔Ｄなどを勘案して、設計段階で決定する。

また、図１１に示したように、この両端に位置する線状光源ＣＦＬ−Ｅに対応する下フレームＦＬＭ−Ｄの上面を液晶パネル方向に傾斜させてもよく、このことで当該線状光源ＣＦＬ−Ｅの発光々の利用効率を向上させることができる。

本実施例により、拡散板ＳＣＴの背面を照射する線状光源の発光々は前面において略均一になり、拡散板の上方に設置する液晶パネルは、その全面において均一な輝度で画像を表示できる。

図１３は本発明による液晶表示装置のバックライトの具体的構造の一例を説明する図１１の線Ｄ−Ｄに沿った要部断面図、図１４は本発明による液晶表示装置のバックライトの具体的構造の一例を説明する図１１の線Ｅ−Ｅに沿った要部断面図である。このバックライトは、下フレームＦＬＭの内面に複数の線状光源ＣＦＬを前記実施例のいづれかの構造で固定した後、下フレームＦＬＭ−Ｄと上フレームＦＬＭ−Ｕを貼り合わせて爪ＮＬで両者を所定の位置に固定すると共に、左右のモールドＭＬＤ−Ｌ，ＭＬＤ−Ｒとで一体化固定する。

そして、上フレームＦＬＭ−Ｕの上面に拡散板ＳＣＴと拡散シートＳＣＴＳおよびプリズムシートＰＲＳからなる光学補償シートＯＰＳを載置してネジＢＴで固定して構成される。

前記したように、下フレームＦＬＭの内面に設置する線状光源ＣＦＬのうち、両端に位置する線状光源ＣＦＬ−Ｅは他の線状光源ＣＦＬの配置レベルよりも距離Ｈだけ拡散板ＳＣＴ側に寄せてある。

図１４では、下フレームＦＬＭの内面に波形に形成した反射板ＲＥＦが設置されており、この反射板ＲＥＦによって線状光源の発光々の利用効率を向上させている。

図１５は本発明による直下型バックライトのより具体的な構成例を示す展開斜視図である。図１５には、図１１及び図２２に示した直下型バックライト構造にも搭載される構成要素が示されている。線状光源ＣＦＬの両端には夫々給電線（ケーブル）ＥＳＰの一端が取り付けられ、夫々の給電線に嵌められたゴムクッション（ゴムブッシュ）ＧＢで覆われている。

給電線ＥＳＰの他端には夫々コネクタＣＯＮが取り付けられている。このコネクタＣＯＮは、互いに隣接する一対の給電線ＥＳＰを受ける構造を有するが、コネクタ内部において互いの給電線は分離されている。

図１５の右側に並ぶコネクタＣＯＮは、アルミニウムなどの金属材料からなる下フレームＦＬＭ−Ｄの下面に取り付けられた回路基板に搭載されたインバータ回路ＩＮＶに結線される。図１５では、インバータ回路を搭載した回路基板をＩＮＶで示してあるが、以下ではインバータ回路そのものもＩＮＶとして説明する。

線状光源ＣＦＬの夫々に対し、個別にインバータ回路ＩＮＶが設けられ、この回路と線状光源ＣＦＬの高電圧印加側（Ｈｏｔ側とも呼ばれ、図２において右側に位置する）の端部（電極）とは、この間の配線長が線状光源毎にばらつかないように結線される。

インバータ回路ＩＮＶから線状光源ＣＦＬ（冷陰極管）に供給される電圧は給電線ＥＳＰの長さに応じた損失を受け、複数の線状光源ＣＦＬ間に輝度のばらつきが生じる。各々の給電線ＥＳＰの配線長を一様にすることは、この輝度ばらつきによる液晶パネルの画像劣化を防止する上で有効であり、複数のインバータ回路ＩＮＶを下フレームＦＬＭ−Ｄの右側に並列に配置するレイアウトはその一つの手段である。

下フレームＦＬＭ−Ｄの下面と上記インバータ回路ＩＮＶを搭載した回路基板の間に絶縁シートＩＮＳが配置され、インバータ回路ＩＮＶ（回路基板）はカバーＩＣＯＶに取り付けられて上記絶縁シートＩＮＳを介して下フレームＦＬＭ−Ｄに取り付けられる。

絶縁シートＩＮＳの下面には下フレームＦＬＭ−Ｄの左側に沿って延びるコネクタ基板ＣＳＵＢが設けられる。図１５では、各線状光源ＣＦＬの左側に結線される給電線ＥＳＰを受けるコネクタＣＯＮはコネクタ基板ＣＳＵＢの端子に接続される。コネクタ基板ＣＳＵＢの別の端子には給電線ＥＳＰの両端に形成されたコネクタＣＯＮの一方が接続され、その他方はインバータ回路ＩＮＶの低電圧側（基準電位側）の端子に接続される。このような結線において、図１５の各線状光源ＣＦＬの左側の電極（低電圧側、Ｃｏｌｄ側とも呼ばれる）には基準電位が印加される。

以上の構成は、図１１および図２２に示した直下型バックライトに共通するが、図１５に示したバックライトは次のような構造的な特徴を有する。その主たる特徴は以下のとおりである。

すなわち、拡散板ＳＣＴ、拡散シートＳＣＴＳ、プリズムシートＰＲＳの積層からなる光学シートをアルミニウムを好適とする金属製の上フレームＦＬＭ−Ｕと合成樹脂等からなる右モールドＭＬＤ−Ｒ並びに左モールドＭＬＤ−Ｌとの間に挟んで固定する構造とした点である。

このような構造において、金属製の上フレームＦＬＭ−Ｕの上面が液晶パネルの下面、即ちガラス等からなる基板の主面に接することによる不測の機械的衝撃又は熱的な衝撃が当該液晶パネルの下面に加わり、基板を破損することがある。これを防止するため、上フレームＦＬＭ−Ｕの上面にはゴムスペーサＧＳが当該上フレームＦＬＭ−Ｕの開口に沿って設けてある。

光学シートを構成する拡散板ＳＣＴ、拡散シートＳＣＴＳ及びプリズムシートＰＲＳの各々は、図１５に示した直下型バックライトを組み立てた状態で、その端部が上フレームＦＬＭ−Ｕの下面、右モールドＭＬＤ−Ｒ並びに左モールドＭＬＤ−Ｌの上面に夫々重なるような大きさを有する。

一方、上フレームＦＬＭ−Ｕと右モールドＭＬＤ−Ｒ並びに左モールドＭＬＤ−Ｌとは夫々螺子ＶＬＴで組み合わされるため、これらの光学シートの夫々の端部には、この螺子を避けるための凹みＨＯＬが形成されている。この凹みＨＯＬを各光学シートの隅でなく、隅から離して設けることで、光学シートの積層体は上フレームＦＬＭ−Ｕと右モールドＭＬＤ−Ｒ並びに左モールドＭＬＤ−Ｌとにより把持され、機械的な振動に対しずれ難くなる。また、光学シート端部を把持したことで、光学シートの周辺での透過光の散乱等の問題は解消される。

図１５に示した直下型バックライトにおいては、上モールドＭＬＤ−Ｕと下モールドＭＬＤ−Ｄを有している。これら上モールドＭＬＤ−Ｕと下モールドＭＬＤ−Ｄのそれぞれの上面が拡散板ＳＣＴの下面の右モールドＭＬＤ−Ｒおよび左モールドＭＬＤ−Ｌの延伸方向に交差する方向に延びかつ互いに対向する周縁部（図２２では上辺、下辺）に夫々接するように配置される。したがって、上モールドＭＬＤ−Ｕと下モールドＭＬＤ−Ｄのいずれも、上記拡散板ＳＣＴの下面の右モールドＭＬＤ−Ｒと左モールドＭＬＤ−Ｌとに挟まれた領域に互いに離間して配置される。

上記右モールドＭＬＤ−Ｒおよび上記左モールドＭＬＤ−Ｌのいずれも上記光学シートの周縁の下面および側面に対向する形状を有するのに対し、上モールドＭＬＤ−Ｕ及び下モールドＭＬＤ−Ｄは上記光学シートの周縁の下面のみに対向する。換言すれば、上記上モールドＭＬＤ−Ｕ及び下モールドＭＬＤ−Ｄは、上記光学シートの側面に対向する部分が無い分、液晶パネルの基板主面内における面積を小さくすることができるため、液晶表示装置の所謂狭額縁化に好適である。

さらに、上記上モールドＭＬＤ−Ｕ及び下モールドＭＬＤ−Ｄの夫々の下部（下面）は下フレームＦＬＭ−Ｄの上面により支持されるため、直下型バックライト全体で見た安定性も増す。このように、図２２に示した直下型バックライト構造は、液晶表示装置の薄型化に好適である。

上記で説明した直下型バックライトにおける拡散板ＳＣＴは、前記図２５、図２６で説明した従来から用いられているものを使用できるが、以下で説明する実施例の拡散板を用いることにより、さらに光利用率が向上し、液晶パネルの画面輝度を均一にかつ高輝度とすることができる。

図１６は本発明による液晶表示装置の実施例６を説明する拡散板の模式断面図である。本実施例の拡散板ＳＣＴは、アクリル樹脂板を好適とする透明板の一面すなわち、出光面（線状光源とは反対側の面）ＳＦ−Ｅにのみ凹凸ＤＢを形成し、線状光源ＣＦＬと対向する入光面ＳＦ−Ｉは平坦面としたものである。

この構成としたことにより、入射光Ｌの一部は反射光ＬＲ となって反射板方向に指向される。図２５に示したような入光面ＳＦ−Ｉでの散乱光ＬＳ は殆ど生じないため、この反射光ＬＲ を反射板あるいは反射シートで再度拡散板方向に制御して指向させることができる。

図１７は反射機能を備えた下フレームＦＬＭ−Ｄに山形の反射板ＲＥＦを備えた直下型バックライトに図１６に示した出射面にのみ凹凸を形成した拡散板を組み合わせたときの光利用形態の模式的説明図である。

線状光源から入射面ＳＦ−１に入射した光Ｌは、その大分が出射面ＳＦ−Ｅに透過し、液晶パネルの照明光となる。拡散板ＳＣＴの入光面ＳＦ−１で反射した反射光ＬＲ は山形の反射板ＲＥＦにより再度拡散板ＳＣＴ方向に反射されて液晶パネルの照明光として再利用される。なお、下フレームＦＬＭ−Ｄに反射機能を有するもの、あるいは反射シートを備えたものでは、これらの反射光も再利用されることは言うまでもない。

上記反射光ＬＲ の量は、従来の拡散板よりも多くなり、山形の反射板ＲＥＦの曲面形状、高さ、位置などを調整することによって液晶パネルの画面における輝度分布が均一となるように制御できる。拡散板ＳＣＴの入射面ＳＦ−Ｉで再度反射された反射光も同様に再々度利用される。

そのため、照明光の輝度分布を反射板で制御して液晶パネルの画面での輝度均一性を得ることが容易となる。

上記した本実施例の拡散板ＳＣＴを前記した図１１〜図１５に示した拡散板として用いることにより、前記本発明の第１〜第５実施例の構成による効果に加えた効果を有する高品質の液晶表示装置を得ることができる。

図１８は本発明による液晶表示装置を実装したディスプレイモニターの一例を示す外観図である。このモニターの画面すなわち表示部に実装する液晶表示装置を構成するバックライトは前記した本発明の実施例の構成を有している。

なお、本発明による液晶表示装置は、上記のようなディスプレイモニターに限るものではなく、ディスクトップパソコンのモニターやノートパソコン、テレビ受像機、その他の機器の表示デバイスにも使用できる。

図１９は本発明を適用する一般的なアクティブ・マトリクス型液晶表示装置の構成と駆動システムの説明図である。この種の液晶表示装置は、液晶パネルＰＮＬと、この液晶パネルＰＮＬの周辺にデータ線（ドレイン信号線またはドレイン線とも言う）駆動回路（ＩＣチップ）すなわちドレインドライバＤＤＲ、走査線（ゲート信号線またはゲート線とも言う）駆動回路（ＩＣチップ）すなわちゲートドライバＧＤＲを有し、これらドレインドライバＤＤＲとゲートドライバＧＤＲに画像表示のための表示データやクロック信号、階調電圧などを供給する表示制御手段である表示制御装置ＣＲＬ、電源回路ＰＷＵを備えている。

コンピュータ、パソコンやテレビ受像回路などの外部信号ソースからの表示データと制御信号クロック、表示タイミング信号、同期信号は表示制御装置ＣＲＬに入力する。表示制御装置ＣＲＬには、階調基準電圧生成部、タイミングントローラＴＣＯＮなどが備えられており、外部からの表示データを液晶パネルＰＮＬでの表示に適合した形式のデータに変換する。

ゲートドライバＧＤＲとドレインドライバＤＤＲに対する表示データとクロック信号は図示したように供給される。ドレインドライバＤＤＲの前段のキャリー出力は、そのまま次段のドレインドライバのキャリー入力に与えられる。

図２０は液晶パネルの各ドライバの概略構成と信号の流れを示すブロック図である。ドレインドライバＤＤＲは映像（画像）信号等の表示データのデータラッチ部と出力電圧発生回路とから構成される。また、階調基準電圧生成部ＨＴＶ、マルチプレクサＭＰＸ、コモン電圧生成部ＣＶＤ、コモンドライバＣＤＤ、レベルシフト回路ＬＳＴ、ゲートオン電圧生成部ＧＯＶ、ゲートオフ電圧生成部ＧＦＤ、およびＤＣ−ＤＣコンバータＤ／Ｄは図１７の電源回路ＰＷＵに設けられる。

図２１は信号ソース（本体）から表示制御装置に入力される表示データおよび表示制御装置からドレインドライバとゲートドライバに出力される信号を示すタイミング図である。表示制御装置ＣＲＬは信号ソースからの制御信号（クロック信号、表示タイミング信号、同期信号）を受けて、ドレインドライバＤＤＲへの制御信号としてクロックＤ１（ＣＬ１）、シフトクロックＤ２（ＣＬ２）および表示データを生成し、同時にゲートドライバＧＤＲへの制御信号として、フレーム開始指示信号ＦＬＭ、クロックＧ（ＣＬ３）および表示データを生成する。

なお、信号ソースからの表示データの伝送に低電圧差動信号（ＬＶＤＳ信号）を用いる方式では、当該信号ソースからのＬＶＤＳ信号を上記表示制御装置を搭載する基板（インターフェイス基板）に搭載したＬＶＤＳ受信回路で元の信号に変換してからゲートドライバＧＤＲおよびドレインドライバＤＤＲに供給する。

図２１から明らかなように、ドレインドライバのシフト用クロック信号Ｄ２（ＣＬ２）は本体コンピュータ等から入力されるクロック信号（ＤＣＬＫ）および表示データの周波数と同じであり、ＸＧＡ表示素子では約４０ＭＨｚ（メガヘルツ）の高周波となる。このような構成の液晶表示装置は薄形、低消費電力といった特徴を有し、今後は各分野における表示デバイスとして広く採用される傾向にある。

上記で説明した本発明の各実施例により、線状光源の発光効率の低下を抑制して表示品質の劣化を防止すると共に、当該線状光源を複数配列した直下型バックライトにおける液晶パネルの周辺における輝度不足を解消し、線状光源の光と反射板による線状光源からの光および拡散板の反射光を制御して線状光源の光利用率と輝度分布の均一性を向上させた高輝度かつ高品質の画像表示を可能とした液晶表示装置を得ることができる。

本発明による液晶表示装置の実施例１を説明するためのバックライトを構成する線状光源の保持構造を示す要部側面図である。 図１を矢印Ａ方向から見た要部上面図である。 図２を矢印Ｂ方向から見た正面図である。 本発明による液晶表示装置の実施例２を説明するためのバックライトを構成する線状光源の保持構造を示す要部側面図である。 図４を矢印Ａ方向から見た要部上面図である。 図５を矢印Ｂ方向から見た正面図である。 本発明による液晶表示装置の実施例３を説明するためのバックライトを構成する線状光源の保持構造を示す要部側面図である。 図７を矢印Ａ方向から見た要部上面図である。 図８を矢印Ｂ方向から見た正面図である。 本発明による液晶表示装置の実施例４を説明するためのバックライトを構成する線状光源の保持構造を示す要部側面図である。 本発明による液晶表示装置の実施例５を説明するためのバックライト全体の構成を説明する展開斜視図である。 複数の線状光源を用いた直下型のバックライトにおける線状光源の配置例を説明する図２３と同様の模式断面図である。 本発明による液晶表示装置のバックライトの具体的構造の一例を説明する図１１の線Ｄ−Ｄに沿った要部断面図である。 本発明による液晶表示装置のバックライトの具体的構造の一例を説明する図１１の線Ｅ−Ｅに沿った要部断面図である。 本発明による直下型バックライトのより具体的な構成例を示す展開斜視図である。 本発明による液晶表示装置の実施例６を説明する拡散板の模式断面図である。 反射機能を備えた下フレームＦＬＭ−Ｄに山形の反射板ＲＥＦを備えた直下型バックライトに図１６に示した出射面にのみ凹凸を形成した拡散板を組み合わせたときの光利用形態の模式的説明図である。 本発明による液晶表示装置を実装したディスプレイモニターの一例を示す外観図である。 本発明を適用する一般的なアクティブ・マトリクス型液晶表示装置の構成と駆動システムの説明図である。 液晶パネルの各ドライバの概略構成と信号の流れを示すブロック図である。 信号ソース（本体）から表示制御装置に入力される表示データおよび表示制御装置からドレインドライバとゲートドライバに出力される信号を示すタイミング図である。 従来の直下型バックライトの一例を説明する展開斜視図である。 複数の線状光源を用いた直下型のバックライトにおける線状光源の配置例を説明する模式断面図である。 図２２に示したバックライトのＣＦＬ支持構造の一例を示す要部模式図である。 従来の直下型バックライトに使用されている拡散板の模式断面図である。 反射機能を備えた下フレームＦＬＭ−Ｄに山形の反射板ＲＥＦを備えた直下型バックライトに図２５に示した両面凹凸を有する拡散板を組み合わせたときの光利用形態の模式的説明図である。

符号の説明

ＦＬＭ−Ｕ 上フレーム
ＦＬＭ−Ｄ 下フレーム
ＭＬＤ−Ｌ 左モールド
ＭＬＤ−Ｒ 右モールド
ＳＣＴ 拡散板
ＳＦ−Ｉ 入光面
ＳＦ−Ｅ 出光面
ＤＢ 凹凸
ＳＣＴＳ 拡散シート
ＰＲＳ プリズムシート
ＣＦＬ 線状光源（冷陰極蛍光灯）
ＣＦＬ−Ｅ 端部の線状光源
ＥＬＤ 電極部
ＥＳＰ 給電線
ＧＢ 絶縁クッション材（ゴムクッション）
ＭＰ 放熱板。

Claims (6)

1. 端部に電極部を有する複数の線状光源を配列し、光学補償シートを介して液晶パネルの背面に設置したバックライトを備えた液晶表示装置であって、
   前記バックライトを構成する複数の線状光源の長手方向を液晶パネルの背面に対して平行に配列し、かつ複数の線状光源のうち両端に位置する線状光源を他の線状光源よりも前記液晶パネル側に近接して配置したことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記バックライトは、金属材からなる下フレーム上と、下フレームに平行に配列した複数の線状光源と、複数の線状光源を前記下フレームと共に挟持する上フレームと、上フレームの上に積層した光学補償シートとを有する請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記線状光源の電極部は、絶縁クッション材を介在させて包囲した金属材からなる前記下フレームと熱的に結合した放熱部材を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置。
4. 前記放熱部材が前記下フレームの一部を切り起こして形成してなることを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
5. 前記光学補償シートは前記複数の線状光源の直上に位置した拡散板を備え、当該拡散板の前記複数の線状光源に対する背面に拡散用凹凸を有すると共に前記複数の線状光源と対向する面を平坦面としたことを特徴とする請求項２、３または４記載の液晶表示装置。
6. 前記複数の線状光源に関して前記拡散板と反対側に、当該複数の線状光源の間に沿った頂上を有すると共にこの頂上から前記拡散板との距離が離れるに従って漸次前記線状光源に接近するごとき曲面を有する山形反射板を備えたことを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置。

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