JP2008299167A

JP2008299167A - 液晶表示装置

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Publication number: JP2008299167A
Application number: JP2007146610A
Authority: JP
Inventors: Seiji Murata; 誠治村田; Yasutaka Tsuru; 康隆都留; Satoshi Ouchi; 敏大内; Mayumi Nagayoshi; 真弓長吉
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-06-01
Filing date: 2007-06-01
Publication date: 2008-12-11
Anticipated expiration: 2027-06-01
Also published as: CN101315494A; JP5147297B2; CN101315494B

Abstract

【課題】液晶表示装置に使用する直下型バックライトユニットにおいて、薄型化のために、発光しない電極部の一部をバックライトユニット内に配設する必要があり、液晶パネルの有効表示領域端部の輝度レベルを減衰させていた。
【解決手段】線状光源端部側壁のリフレクタ部を反射板で構成し、かつ、少なくとも２つ以上の傾斜面を有する構造とする。傾斜面は、階段状でもよく、中央部が高い稜を備えた構造にすることで、更に有効表示領域端部の輝度レベルの減衰が少なくなる。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶表示装置に係わり、特に、液晶表示装置に用いられる直下型バックライトユニットに関する。

液晶表示装置に用いられる液晶パネルとして、単純マトリクス型とＴＦＴ（ Thin Film Transistor ）等を用いたアクティブマトリクス型と知られている。しかし、このような液晶パネルは、自己発光型ではないため、液晶パネルに形成した画像を可視化するためには、別途、照明光源が必要である。
従って、液晶表示装置は、周囲にドレインドライバ及びゲートドライバが配置された液晶表示パネルと、液晶表示パネルを照射するバックライトユニット（以降、バックライトユニットをＢＬＵと称する）とで構成される。

このＢＬＵは、サイドライト型ＢＬＵと直下型ＢＬＵとがある。
近年、液晶表示装置は大型化、大画面化されてきている、このような大型、大画面の液晶表示装置では、高輝度が得られる直下型ＢＬＵが適している。
なお、直下型のＢＬＵを採用した液晶表示装置は、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載がある。

特開２００６−２５９７５０号公報特開平１１−０８４３７７号公報

直下型のＢＬＵでは、１つ若しくは複数の線状光源（例えば、冷陰極蛍光灯）を有すると共に、線状光源から照射された光が入射される拡散板を含む光学部材と、線状光源から液晶表示パネルと反対の側に照射された光を、液晶表示パネル側に反射する反射面を有するリフレクタ（反射部材）とを備えている。
近年、大画面の液晶表示装置であっても、薄型化の要求が強まってきている。
しかし、大画面の液晶表示装置を薄型化するためには、直下型ＢＬＵを薄型化する必要がある。直下型ＢＬＵの薄型化、即ち、光学部材とリフレクタとの間の距離を短くすると、液晶表示パネルの表示面で輝度分布が不均一になるという問題点があった。輝度分布の不均一は、特に液晶表示パネルの端面で顕著であり、線状光源の長手方向の両端面での輝度の減少が問題になってきている。
本発明の目的は、上記のような問題を解決し、線状光源の長手方向の両端部での輝度の減衰が少ない液晶表示装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の液晶表示装置のバックライトユニットは、線状光源の両端領域にあるフレームの側壁の少なくとも内面をフレーム外側に傾斜させる。
即ち、本発明は、液晶パネルと、この液晶パネルの裏面に設置して照明光を出射するバックライトユニットとを具備する液晶表示装置において、略矩形の底部の対向する各一対の平行端縁から液晶パネル方向に立ち上がる側壁を有するフレームと、このフレームの内底部の一対の側壁の一方と平行な方向に延在させて取り付けた線状光源と、線状光源と液晶パネルの間に介挿した光拡散板とを少なくとも備え、線状光源と直交する方向の一対の側壁の少なくとも内側が底部から液晶パネル方向と逆方向に向けて開く方向に傾斜した反射面を有する。

また、好ましくは、上記液晶表示装置におけるバックライトユニットは、線状光源と直交する方向の側壁毎に、異なる傾斜角の反射面を２つ以上有することを特徴とする。
また、上記液晶表示装置における別のバックライトユニットは、線状光源の電極部の両側に傾斜した反射面をそれぞれ有することを特徴とする。
また、上記液晶表示装置における別のバックライトユニットは、線状光源と直交する方向の側壁が、少なくとも１つの曲面状の反射面で構成されていることを特徴とする。
また、上記液晶表示装置における別のバックライトユニットは、線状光源と直交する方向の側壁が、複数の階段状の反射面で構成されていることを特徴とする。
また、上記液晶表示装置における別のバックライトユニットは、線状光源と直交する方向の側壁が、フレームの底部から傾斜角が漸増する複数の反射面で構成されていることを特徴とする。
また、上記液晶表示装置における別のバックライトユニットは、線状光源と直交する方向の側壁が、フレームの底部から傾斜角が漸減する複数の反射面で構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、薄型化した液晶表示装置において、線状光源の長手方向の両端部での液晶表示パネルの輝度の減少を少なくし、発光品位を良好にすることが可能となる。また狭フレーム化も可能となる。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
図１は、直下型バックライトを備えた液晶表示装置の構成例を説明する模式図である。図１（ａ）はバックライトのみを示した展開斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）のバックライトを液晶パネルに組込んだ状態を説明するための線状光源と直角方向の部分断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）の線状光源と平行方向の部分断面図を示す。

図１（ａ）に示すように、直下型のバックライト１は、矩形の底板２ａの対向する各一対の平行端縁から液晶パネル方向に立ち上がる側壁２ｂと２ｃを有するフレーム２と、このフレーム２の底板２ａの内底部の一対の側壁２ｂの一方と平行な方向に延在させて取り付けた線状光源３と、線状光源３と液晶パネルの間に介挿した光拡散板４とを少なくとも備えている。
線状光源３は、例えば、冷陰極蛍光灯であり、図１（ａ）では、その２本を側壁２ｃに掛けわたすように他の側壁２ｂと平行に底面２ａに沿って設置している。

このバックライト１を液晶パネル５の背面に設置した状態を図１（ｂ）、（ｃ）に示す。液晶パネル５は２枚の透明基板（ガラス板）５ａと５ｂの間に液晶層５ｅを挟持し、その上限の面に偏光板５ｃと５ｄを積層して構成されている。なお、この液晶パネルは単純マトリクス型若しくはアクティブマトリクス型の何れでもよく、型式に応じて他の光補償フィルム等がどのように積層されていても良い。
なお、矢印Ａの方向が、液晶表示装置の液晶パネル５の有効表示領域を示す。

図１（ｂ）に示すように、フレーム２の線状光源３と底板２ａ、並びに、線状光源３の長手方向と平行な側壁２ｂは、少なくともその内面が反射面とされ、線状光源３からの光を液晶パネル５方向に反射させ、光を効率的に利用する。

一方、図１（ｃ）に示すように、線状光源３には、電圧を印加するための電極３ａが両端にあり、電極３ａの部分からは発光しない。従って、液晶パネルの端部は、ある程度輝度が中央部に比べ減少することは避けられない。しかし、液晶表示パネル５の有効表示領域は、矢印Ａの範囲内である。即ち、電極３の部分の上方までが有効表示領域となっている。電極３ａを有効表示領域の外側に配置するようにすれば、この問題が解決するかも知れない。しかし、近年、薄型化の他、更に、狭フレーム化の要求も強まってきている。液晶表示装置の薄型化、および狭フレーム化を進めていくと、電極３ａは有効表示領域の内側に配置せざるを得ない。
これをカバーするため、線状光源３と直角なフレーム２の側壁２ｃの少なくとも内面は、図１（ｂ）と同様に、表面を反射面とし、液晶パネル５に対して斜めの角度で線状光源３からの光を液晶パネル５方向に反射させ、光を効率的に利用するリフレクタとする。

図２は、図１（ｃ）の左側壁２ｃの有効表示領域端部近くでの輝度分布を説明するための図である。図２（ａ）は、線光源３及びその電極３ａ、並びに左側壁２ｃ及び底板２ａとの相対的な位置を示す略断面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の線光源３に沿って平行な方向での液晶パネル５の輝度レベルの定性的な関係を説明するためのグラフである。横軸は、有効表示領域の端部ｄ０から有効表示領域内部へ向かう、線光源３に沿って平行な方向の位置であり、縦軸は、輝度レベルである。また、図２（ｃ）は、該当する位置と線光源３の電極３ａとの関係をグラフ上部に参考のため示す。また、左側壁２ｃと底板２ａが角度θで傾斜を持っているリフレクタであることを示す略図である。ただし、本発明では、線状光源に垂直な方向の側壁をリフレクタと称し、他の反射面と区別する。

図２（ｂ）のグラフにおいて、輝度レベルＰは、有効表示領域内部から端部ｄ０に近づくほど減少していくことが分かる。即ち、液晶パネル５の内側から、電極３ａまでは輝度Ｐの減少はほとんどなく、電極３ａの位置ｄ１（輝度Ｐ１）から輝度Ｐの減少が顕著になり、有効表示領域端部ｄ０では輝度Ｐ０となっている。なお、側壁２ｃがリフレクタとしての反射機能がなければ、有効表示領域端ｄ０での輝度Ｐ０はさらに減少し、ほとんどゼロになることが分かっている。
図２に示すように、側壁２ｃを底板２ａに対して傾斜角θを持たせ、かつ反射面とすることでリフレクタを構成し、線光源３の発光しない電極３ａ部分上方の有効表示領域での輝度レベルの減少を図ったが、まだ十分とはいえない。

次に、図３によって、本発明の他の実施例を説明する。図３は本発明のリフレクタの一実施例を説明するための図で、その構成は図２と同様であり、側壁２ｃの形状とは異なる側壁２ｃ０を備えるものである。
図３の実施例では、側壁２ｃ０の反射面は、少なくとも２つ以上の異なる傾斜角を有するリフレクタである、若しくは、少なくとも２つ以上の反射面を有するリフレクタである。
即ち、図３（ａ）若しくは（ｃ）の側壁２ｃ０に示すように、図３の実施例のリフレクタは、少なくとも２つの異なる傾斜角を有するか若しくは、少なくとも２つの傾斜面を備えるものである。なお、傾斜面とは、図２（ｃ）で示す側壁２ｃ０のリフレクタを構成する２つの傾斜面ｆ１及びｆ２である。例えば、傾斜面が３あり、うち、上下の２面が同じ傾斜角を有し、中の１面が上下２面と異なる構成のリフレクタである。なお、図３（ｂ）の破線部は図２で示した輝度レベルを再掲したもので、実線部が図３（ａ）若しくは図３（ｃ）の構成時の輝度レベルである。本実施例に拠れば、図３（ｂ）に示すように、有効表示領域端部ｄ０での輝度レベルがＰ０’と上昇する。

なお、図３の実施例では、リフレクタの傾斜角度が変わる高さは、線光源３の軸中心３ｘより低い。しかし、この他、線光源３の軸中心３ｘより高い場合もある。更に、軸中心３ｘの高さを基準にせず、線光源３の管径を考慮し、管の上の高さまたは管の下の高さを基準にしても良い。
なお、いずれの場合でも、底板２ａと側壁２ｃ０との境界は、電極３ａより内側である。

次に、本発明の他の実施例を図４によって説明する。図４は、本発明のリフレクタの一実施形態を説明するための図である。
図４は、図２（ｃ）若しくは、図３（ｃ）と同様に、横方向から底板２ａと本発明のリフレクタの形状を簡単に示した図である。一点鎖線は、線光源３の中心３ｘである。

図４のリフレクタ（側壁）は、傾斜面の数が４面の実施例である。又、傾斜面ｈ１〜ｈ４については傾斜面を、図示しない曲線、例えば放物線の内接する弦で構成したものである。従って、傾斜面ｈ１〜ｈ４、‥‥‥、ｈｎの傾斜角には、次のような関係がある。即ち、
θｈ１＜θｈ２＜θｈ３＜θｈ４＜‥‥‥＜θｈｎ ‥‥‥式（１）
である。

また、傾斜面の数を無限数にすれば、曲線になる。従って、本発明の側壁（リフレクタ）を構成する傾斜面には、曲線も含まれる。
なお、放物線等の曲線が、上下逆で、傾斜角の関係が、
θｈ１＞θｈ２＞θｈ３＞θｈ４＞‥‥‥＞θｈｎ ‥‥‥式（２）
であっても良い（図５参照）。この場合は、放物線等の曲線の外接する弦で構成することになる。
更に元にする曲線は１つである必要はなく、同じかあるいは異なる形態の曲線を複数用いても良い。

また、各傾斜面の接合部のコーナ部のエッジを取り、曲線で構成する等、滑らかになるように加工しても良い。
更に又、曲線を所定の割合で分割して、階段状の側壁を形成しても良い、
なお、傾斜面の分割構成は、高さ方向、横方向、どちらについても、均等でも良いが、異なるのが普通である。例えば、曲線の接線と底板２ａとの角が小さい場合には分割の割合を多くしても良い。

また次に、本発明の他の実施例を図５によって説明する。図５は、本発明のリフレクタの一実施形態を説明するための図である。
図５は、図２（ｃ）若しくは、図３（ｃ）と同様に、横方向から底板２ａと本発明のリフレクタの形状を簡単に示した図である。一点鎖線は、線光源３の中心３ｘである。
図５は、図４と放物線等の曲線が上下逆の場合の実施例である。即ち、傾斜角の関係が、
θｍ１＞θｍ２＞θｍ３＞θｍ４＞‥‥‥＞θｍｎ ‥‥‥式（３）
である。

次に、本発明の他の実施例を図６によって説明する。図６は、本発明のリフレクタの一実施形態を説明するための図である。
図６は、図２（ｃ）若しくは、図３（ｃ）と同様に、横方向から底板２ａと本発明のリフレクタの形状を簡単に示した図である。
図６に示すように、３面以上の傾斜面を有するリフレクタの場合には、傾斜面の角度を下面（底板２ａ）側から順に、傾斜板ｑ０、‥‥‥、ｑｋ、ｑｋ＋１、ｑｋ＋２、‥‥‥、ｑｎ（ｎとｋは自然数、０≦ｋ＜ｎ）としたとき、次の関係がある。即ち、
θｋ＜θｋ＋１、かつ、θｋ＋１＞θｋ＋２ ‥‥‥式（４）
若しくは、
θｋ＞θｋ＋１、かつ、θｋ＋１＜θｋ＋２ ‥‥‥式（５）
即ち、図４若しくは図５の実施例では、それぞれ、リフレクタを構成する反射面の傾斜角が、上に行くにつれて、単純に増加するか若しくは単純に減少するかどちらかであった。
しかし、図６の実施例のように、リフレクタを構成する夫々の反射面の傾斜角が単純に漸減する構成や、単純に漸増する構成ではなく、不規則な傾斜角で組合されている。従って、リフレクタは、凹凸ができているものである。
また、各反射面の接続部の凹凸部のエッジを取り、曲線で構成する等、滑らかになるように加工しても良い。

更に、本発明の他の実施例について以下に説明する。上述の実施例は、いずれも、線状光源の長手方向に対して、複数の傾斜角若しくは複数の傾斜した反射面で構成したリフレクタであった。しかし、本発明の他の実施例では、線状光源の側面側の形状に傾斜を設けた構造としたものである。
図７は、上述の図４の実施例について、上方から見たリフレクタ部分を示す図である。なお、説明の都合上、便宜的に液晶パネル部は省略している。また、線状光源２本分及び左端部しか図示していない。
図７は、図４で示したリフレクタ形状について上方から見た模式図である。傾斜面ｈ１〜ｈ４は、底板２ａから立ち上がり、液晶パネル面まで達する。またｈ０は液晶パネル面のフレーム部（有効表示領域外）と接する部分である。

次に、図８と図９によって、本発明の他の実施例を説明する。図８と図９は、本発明のリフレクタの一実施形態を説明するための図である。
図８と図９の実施例は、前述の実施例が線状光源の長手方向に反射するように傾斜をつけたリフレクタ構造であるのに対し、線状光源の長手方向に垂直な方向に反射するように傾斜をつけたものである。

図８において、２本の平行に並べて配置した線状光源３の間に平行に三角錐状のリフレクタが、側壁２ｃに設けられている。なお、図８では、便宜的に２本の線状光源、底板２ａ、及びリフレクタｂ１は途中までしか図示していない。
また、線状光源３の数及びリフレクタｂ１の数は、任意に設けることができる。また、リフレクタｂ１の長さも図示しないもう一端まであっても良いし、途中までの長さでも良い。

図９は、例えば、図４の実施例の傾斜面について、更に、線状光源３に平行な方向にも傾斜を加えたリフレクタの構造である。
このよう傾斜をつけることによって、線状光源の長手方向に加え、線状光源の長手方向に垂直な方向にも効率的に光源からの光が反射されるため、有効表示領域端部での輝度レベルが更に上昇する。
なお、図９においては、リフレクタｂ２の構造が分かりやすいように、１本の線状光源しか描いていないが、左側にも同様な線状光源３があることは言うまでもない。同様に、線状光源３と底板２ａも途中までしか図示していない。
また、線状光源３の数及びリフレクタｂ２の数は、任意に設けることができる。また、リフレクタｂ２の長さも図示しないもう一端まであっても良いし、途中までの長さでも良い。

以上のように、図４〜図９の実施例に拠れば、有効表示領域の端部側の輝度レベルが内部の輝度レベルに近くなるので、液晶パネルの端部での輝度の減少を少なくすることができる。
即ち、薄型化した液晶表示装置において、線状光源の長手方向の両端部での液晶表示パネルの輝度の減少を少なくし、発光品位を良好にすることが可能となる。更にまた、狭フレーム化も可能となる。

上述の実施例では、リフレクタの形状を液晶パネルのすべてについて同一とした。しかし、線状光源の軸方向に垂直な方向に対して、液晶パネルの中央部と両端部で異なる形状としても良い。また、交互若しくは所定の順番でリフレクタの形状を変えても良い。
更に、上述の実施例において、リフレクタの反射面は、通常、反射効率を上げるため、鏡面仕上げされるか若しくは光沢を持たすような表面処理をされている。しかし、例えば、ブラスター等の手段で表面を荒らして、光反射と共に光拡散させて、液晶パネルの輝度レベル分布を、更に均一化させるようにしても良い。その場合、表面を荒らした後、反射膜を形成し、反射率を上げるようにしても良い。

以上、本発明を実施例によって説明したが、これらの実施の形態は、本発明の一実施例であって、本発明をこれらの実施形態だけに限定するものではない。本発明は、実施例に限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論当然である。

直下型バックライトを備えた液晶表示装置の構成例を説明する模式図。本発明のリフレクタの有効表示領域端部近くでの輝度分布を説明するための図。本発明のリフレクタの一実施例を説明するための図。本発明のリフレクタの一実施例を説明するための図。本発明のリフレクタの一実施例を説明するための図。本発明のリフレクタの一実施例を説明するための図。本発明のリフレクタの一実施例を説明するための図。本発明のリフレクタの一実施例を説明するための図。本発明のリフレクタの一実施例を説明するための図。

符号の説明

１：バックライト、２：フレーム、２ａ：フレームの底板、２ｂ：フレームの側壁、２ｃ，２ｃ０：フレームの側壁、３：線状光源、３ａ：線状光源の電極、３ｘ：線光源の軸中心、４：光拡散板、５：液晶パネル、Ａ：有効表示領域。

Claims

液晶パネルと、上記液晶パネルの裏面に設置して照明光を出射するバックライトユニットとを具備する液晶表示装置において、
上記バックライトユニットは、底部の対向する各一対の平行端縁から液晶パネル方向に立ち上がる側壁を有するフレームと、一対の側壁の一方と平行な方向に延在させて取り付けた線状光源と、上記線状光源と上記液晶パネルの間に介挿した光拡散板とを少なくとも備え、
線状光源と直交する方向の一対の側壁の内側が上記底部から上記液晶パネル方向と逆方向に向けて開く方向で傾斜した反射面を有することを特徴とする液晶表示装置。
請求項１記載の液晶表示装置において、上記バックライトユニットは、上記線状光源と直交する方向の側壁毎に、異なる傾斜角の反射面を２つ以上有することを特徴とする液晶表示装置。
請求項１又は請求項２のいずれかに記載の液晶表示装置において、上記バックライトユニットは、上記線状光源の電極部の両側に上記傾斜した反射面をそれぞれ有することを特徴とする液晶表示装置。
請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の液晶表示装置において、上記バックライトユニットの上記線状光源と直交する方向の側壁が、少なくとも１つの曲面状の反射面で構成されていることを特徴とする液晶表示装置。
請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の液晶表示装置において、上記バックライトユニットの上記線状光源と直交する方向の側壁が、複数の階段状の反射面で構成されていることを特徴とする液晶表示装置。
請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の液晶表示装置において、上記バックライトユニットの上記線状光源と直交する方向の側壁が、上記フレームの底部から傾斜角が漸増する複数の反射面で構成されていることを特徴とする液晶表示装置。
請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の液晶表示装置において、上記バックライトユニットの上記線状光源と直交する方向の側壁が、上記フレームの底部から傾斜角が漸減する複数の反射面で構成されていることを特徴とする液晶表示装置。