JP2009098263A - 液晶表示装置及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】照明装置を薄型化しても、輝度ムラを抑制した良好な画像を表示できる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】反射シート５と拡散シート１１との距離Ｄを、７〜１３ｍｍとし、隣接し合う蛍光管２同士の距離ｐ(ｍｍ)と、距離Ｄ(ｍｍ)とは、ｐ≦１．３４×Ｄ＋９の関係式を満たすと共に、反射シート５の上部端面５ａと傾斜面５ｂとの境界からの最も近い蛍光管２までの距離ｅ(ｍｍ)と、距離Ｄ(ｍｍ)とは、１３．７ｅ≦1．６×Ｄ＋４の関係式を満たし、拡散シート１１は、液晶パネル３側の面が凹凸形状であるパターン付き拡散シートであり、パターン付き拡散シートの正面に配置される光学シート１２は、少なくとも２枚の拡散シートと１枚の集光フィルムを含み、反射シート５は端部において傾斜面５ｂを有し、反射シート５と蛍光管２の中心軸との距離は２．８ｍｍ以下である。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶表示装置の小型化及び液晶表示装置のバックライトとして用いる照明装置の薄型化に関する。

従来例の液晶表示装置として、特許文献１に記載の通り、画像を表示する液晶パネルと、この液晶パネルの背面に配置され、液晶パネルに白色光を出射する照明装置とを有する液晶表示装置が開示されている。そして、この液晶表示装置の照明装置は、複数の蛍光管と、この蛍光管の背面に配置され、蛍光管からの白色光を拡散して反射する反射部材と、蛍光管の正面に配置され、蛍光管からの白色光を拡散して透過する拡散板を有する。
特開２００５−３４７０６２号公報

前述の従来の液晶表示装置では、小型化のために照明装置を薄型化した際、液晶パネル上において、蛍光管の真上付近は明るくなるものの、隣接し合う蛍光管と蛍光管との中間の真上付近は暗くなることにより、図１０の通り、液晶パネルの輝度分布が一様にならずに、液晶パネル上の画面縦方向位置に応じて、即ち、蛍光管の真上付近の位置であるか否かに応じて輝度が変化するため、蛍光管の発光部が輝度ムラとして見えるという不具合が発生する。
更に、図１０の通り、液晶パネルの中央付近に比べて、画面縦方向での両端部近傍の輝度が低下する。即ち、液晶パネルの中央付近に比べて、画面縦方向での両端部近傍では暗くなるという不具合が発生する。なお、図１０は、従来例の液晶表示装置の液晶パネルの画面縦方向での輝度分布を示す図である。

そこで本発明では、照明装置を薄型化しても、輝度ムラを抑制した良好な画像を表示することができる液晶表示装置を提供することを目的とする。

そこで本発明では、画像を表示する液晶パネルと、該液晶パネルの背面に配置され、前記液晶パネルに光を出射する照明装置とを有し、該照明装置は、前記液晶パネルの画面横方向に略平行に配置された複数の線状光源（蛍光管）と、該線状光源の背面に配置され、前記線状光源からの光を拡散して反射する反射部材（反射シート）と、前記線状光源の正面に配置され、前記線状光源からの光を拡散して透過する拡散透過部材（拡散板）とを有する液晶表示装置において、前記反射部材と前記拡散透過部材との距離Ｄは、７〜１３ｍｍであり、各前記線状光源間の距離ｐと、前記反射部材と前記拡散透過部材との距離Ｄとは、ｐ≦１．３４×Ｄ＋９の関係式を満たすと共に、前記液晶パネルの画面縦方向での前記反射部材の端部に最も近い前記線状光源と前記反射部材の端部との距離ｅと、前記反射部材と前記拡散透過部材との距離Ｄとは、ｅ≦１．６×Ｄ＋４の関係式を満たすようにした。

本発明によれば、照明装置を薄型化しても、輝度ムラを抑制した良好な画像を表示する液晶表示装置を提供することができる。

以下、本発明の一実施形態である液晶表示装置について、説明する。

＜１．本実施形態の液晶表示装置の構造＞
まず、本実施形態の液晶表示装置の構造について、図１〜図４を用いて説明する。図１は、本実施形態の液晶表示装置の構造を示す分解図、図２は、本実施形態の液晶表示装置の構造を示す正面図（全断面図）、図３は、本実施形態の液晶表示装置の構造を示す側面図（Ａ−Ａ断面図）、図４は、本実施形態の液晶表示装置における蛍光管の配置を示す図である。

本実施形態の液晶表示装置１は、線状光源であり、均一な白色光を照射する９本の蛍光管２と、画像が表示される液晶パネル３を有し、各蛍光管２からの白色光が、バックライトとして、液晶パネル３に入射される。なお、本実施形態の液晶表示装置１では、蛍光管の本数は、９本であるが、複数であるのならば、８本以下でも、１０本以上でも良い。
蛍光管２は、図１、図２の通り、両端にある電極２ａが下サイドモールド７に固定された電極ホルダ８に保持されることにより、反射シート５から所定の高さの位置に固定される。なお、下サイドモールド７は、下フレーム４に貼り付けられた反射シート５に固定される。更に、蛍光管２は、図３、図４の通り、同一ピッチで配置される（ピッチは、図３、図４においては、符号ｐで示す）。即ち、隣接し合う蛍光管２同士の距離が同じとなるように蛍光管２は配置される。また、蛍光管２を駆動するインバータ１５は、即ち、蛍光管から白色光を発光させるための装置であるインバータ１５は、図１〜図３の通り、下フレーム４の下部に固定される。

そして、拡散板１１は、図１、図２の通り、下サイドモールド７を覆いかぶすように設けられた上サイドモールド９により、反射シート５から所定の高さの位置に固定され、この拡散板１１には、４枚の光学シート１２が貼り付けられる。なお、４枚の光学シート１２は、本実施形態の液晶表示装置１では、拡散板１１側から拡散シート、集光フィルム、拡散シート、拡散シートの順番で積み重ねられた構成となっているが、拡散板１１側から拡散シート、集光フィルム、拡散シート、偏向反射フィルムの順番で積み重ねられた構成等、他の構成であっても良い。また、光学シート１２は、３枚以下でも、５枚以上でも良い。更に、本実施形態の液晶表示装置１では、拡散板１１の液晶パネル３側の面は平面であるが、図５の通り、液晶パネル３側の面が凹凸形状であるパターン付き拡散板（パターン付き拡散透過部材）１１´であっても良い。なお、図５は、パターン付き拡散板の外形を示す斜視図である。

液晶パネル３は、中間フレーム１３の溝１３ａに嵌め込まれた後、中間フレーム１３に接着剤等により固定される。そして、液晶パネル３が固定された中間フレーム１３に、上フレーム１４が固定される。

＜２．本実施形態の液晶表示装置の動作＞
次に、本実施形態の液晶表示装置１の動作について、説明する。
反射シート５は蛍光管２からの反射光を効率良く上方へ拡散反射すること、更に、拡散板１１は蛍光管２からの白色光を拡散しながら透過することにより、蛍光管２から発光された白色光は、反射シート５と拡散板１１の間を複数回の拡散と反射を繰り返しながら出射した後、拡散板１１の上面に配置された４枚の光学シート１２により、拡散性と指向性とが制御される。

＜３．本実施形態の液晶表示装置における輝度ムラの抑制＞
次に、本実施形態の液晶表示装置１における輝度ムラの抑制について、説明する。
本実施形態の液晶表示装置１では、蛍光管２、反射シート５、拡散板１１、４枚の光学シート１２等から成る照明装置の薄型化により、反射シート５から拡散板１１までの距離Ｄが小さくなるため、言い換えると、光拡散距離Ｄが小さくなるため、輝度ムラを抑制できるようにするには、隣接し合う蛍光管２同士の距離ｐを所定距離以下にする必要がある。即ち、図３、図４に示すｐの寸法を所定距離以下にする必要がある。万一、隣接し合う蛍光管２同士の距離ｐが所定距離よりも大きくなると、前述の通り、蛍光管２の発光部が輝度ムラとして見えるという不具合が発生するからである。なお、従来の液晶表示装置では、特許第３６４２７２３号公報の段落００１８に記載の通り、照明装置（バックライト装置）の厚みは２０ｍｍであったことにより、光拡散距離Ｄが２０ｍｍ弱であったため、つまり、照明装置が薄型化されていなかったことで、前述の不具合が発生することがなかった。

更に、隣接し合う蛍光管２同士の距離ｐを所定距離以下にする以外にも、輝度ムラを抑制するためには、反射シート５の上部端面５ａと傾斜面５ｂとの境界からこの境界に最も近い蛍光管２までの距離ｅを所定距離以下にする必要がある。即ち、図３、図４に示すｅの寸法を所定距離以下にする必要がある。万一、反射シート５の上部端面５ａと傾斜面５ｂとの境界からこの境界に最も近い蛍光管２までの距離ｅが所定距離よりも大きくなると、前述の通り、液晶パネル３の画面縦方向での両端部近傍の輝度が中央付近の輝度よりも低くなることにより、液晶パネル３の画面縦方向での両端部近傍が中央付近に比べて暗くなるという不具合が発生するからである。なお、反射シート５が傾斜面５ｂを有するようにしたのは、特許第３６４２７２３号公報の段落００３４に記載の通り、液晶パネル３側の方向に向けて白色光を集光させるためである。

なお、以下、隣接し合う蛍光管２同士の距離ｐを蛍光管ピッチｐ、反射シート５の上部端面５ａと傾斜面５ｂとの境界からこの境界に最も近い蛍光管２までの距離ｅをバックライト上下端から端部側蛍光管までの距離ｅと称する。

そして、各光拡散距離Ｄにおいて、輝度ムラを抑制することができる蛍光管ピッチｐ及びバックライト上下端から端部側蛍光管までの距離ｅを、実験で導出した。この実験により、光拡散距離Ｄが７〜１３ｍｍにおいて、下記（１）式及び（２）式を満たすように、蛍光管ピッチｐ及びバックライト上下端から端部側蛍光管までの距離ｅを設定することにより、輝度ムラを抑制することができることが判明した。なお、輝度ムラを抑制することができるとは、蛍光管２の発光部が輝度ムラとして見えるという不具合を除去することができると共に、図６の通り、液晶パネル３の縦寸法の１０％だけ液晶パネル３の下端から上方の位置での輝度と、液晶パネル３の縦寸法の１０％だけ液晶パネル３の上端から下方の位置での輝度とが中央付近の輝度の７０％以上にすることである。

ｐ≦１．３４×Ｄ＋９ ………（１）
ｅ≦１．６×Ｄ＋４ ………（２）
ｐ：蛍光管ピッチ
ｅ：バックライト上下端から端部側蛍光管までの距離
Ｄ：光拡散距離

図６は、本実施形態の液晶表示装置における液晶パネルの画面縦方向位置と輝度との関係を示す図である。輝度ムラを抑制することができることに関し、前述の通りに定義する理由は、一般にテレビとして用いられる液晶パネルでは、縦寸法の１０％だけ下端から上方での輝度と、縦寸法の１０％だけ上端から下方での輝度は、中央の輝度の７０〜８０％であるからである。

＜４．最適な蛍光管ピッチ及びバックライト上下端から端部側蛍光管までの距離の導出＞
以下、輝度ムラを抑制することができる蛍光管ピッチｐ及びバックライト上下端から端部側蛍光管までの距離ｅの、実験による導出について説明する。

（４．１ 最適な蛍光管ピッチｐの導出）
まず、輝度ムラを抑制することができる蛍光管ピッチｐの、実験による導出について説明する。実験では、光拡散距離Ｄを５ｍｍから１７ｍｍまで変えたときの、それぞれの光拡散距離Ｄで、輝度ムラを抑制することができる蛍光管ピッチｐを導出する。具体的には、光拡散距離Ｄが５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１１ｍｍ、１２ｍｍ、１３ｍｍ、１４ｍｍ、１５ｍｍ、１７ｍｍのそれぞれの値のときに、蛍光管ピッチｐを設定する毎に、輝度ムラが抑制することができるか否かの実験を行うのを繰り返すことにより、それぞれの光拡散距離Ｄで、輝度ムラを抑制することができる蛍光管ピッチｐを導出する。実験条件を図７に、実験結果を図８に示す。図８より、光拡散距離Ｄが７〜１３ｍｍでは、光拡散距離Ｄと輝度ムラｐとが上記（１）式を満たす関係であれば、蛍光管の発光部が輝度ムラとして見えるという不具合を除去できることが判明した。

一方、液晶パネルの画面縦方向での両端部近傍での輝度の低下の不具合については、バックライト上下端から端部側蛍光管までの距離ｅを実験により得た最適値に設定することにより、除去する。即ち、下記に記載の輝度ムラを抑制することができるバックライト上下端から端部側蛍光管までの距離ｅの、実験による導出によって得た最適値に設定することにより、除去する。

（４．２ 最適なバックライト上下端から端部側蛍光管までの距離ｅの導出）
次に、輝度ムラを抑制することができるバックライト上下端から端部側蛍光管までの距離ｅの、実験による導出について説明する。具体的には、光拡散距離Ｄが５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１１ｍｍ、１２ｍｍ、１３ｍｍ、１４ｍｍ、１５ｍｍ、１７ｍｍのそれぞれの値のときに、バックライト上下端から端部側蛍光管までの距離ｅを設定する毎に、輝度ムラを抑制することができるか否かの実験を行うのを繰り返すことにより、それぞれの光拡散距離Ｄで、輝度ムラを抑制することができるバックライト上下端から端部側蛍光管までの距離ｅを導出する。実験条件を図９に、実験結果を図８に示す。図８より、光拡散距離Ｄが７〜１３ｍｍでは、光拡散距離Ｄとバックライト上下端から端部側蛍光管までの距離ｅとが上記（２）式を満たす関係であれば、液晶パネルの画面縦方向での両端部近傍での輝度が低下するという不具合を除去できることが判明した。

（４．３ まとめ）
以上の通り、光拡散距離Ｄが７〜１３ｍｍにおいて、上記（１）式及び（２）式を満たすように、蛍光管ピッチｐ及びバックライト上下端から端部側蛍光管までの距離ｅを設定することにより、蛍光管の発光部が輝度ムラとして見えるという不具合を除去できると共に、液晶パネルの画面縦方向での両端部近傍での輝度が低下するという不具合を除去できる。その結果、光拡散距離Ｄが２０ｍｍ弱から７〜１３ｍｍになることで照明装置が薄型化しても、輝度ムラを抑制することができる。

＜５．その他の実施形態の液晶表示装置＞
前述の実施形態の液晶表示装置以外の液晶表示装置でも、上記（１）式及び上記（２）式を満たすように、蛍光管ピッチｐ及びバックライト左右端から端部側蛍光管までの距離ｅを設定することにより、光拡散距離Ｄを２０ｍｍ弱から７〜１３ｍｍにすることで照明装置が薄型化しても、輝度ムラを抑制することができる。なお、図３、図４の通り、蛍光管ピッチｐ、バックライト上下端から端部側蛍光管までの距離ｅ、蛍光管の本数Ｎ、バックライト縦方向長さＬとの間には、下記（３）式に示す関係があることにより、下記（３）式に上記（１）式及び上記（２）式を代入することにより、下記（４）式を導出することができる。

Ｎ＝（Ｌ−２×ｅ）／ｐ＋１ ………（３）
Ｎ：蛍光管の本数
Ｌ：バックライト縦方向長さ
ｅ：バックライト上下端から端部側蛍光管までの距離
ｐ：蛍光管ピッチ
Ｎ≧｛Ｌ−（３．２×Ｄ＋８）｝／（１．３４×Ｄ＋９）＋１ ………（４）
Ｎ：蛍光管の本数
Ｌ：バックライト縦方向長さ
Ｄ：光拡散距離

以下、３２型（インチ）サイズ、３７型（インチ）サイズ、４２型（インチ）サイズで、光拡散距離Ｄが７〜１３ｍｍになることで照明装置が薄型化した液晶表示装置について、説明する。なお、以下、計量法の趣旨に則して、非ＳＩ単位のインチ表示は省略する。

（５．１ ３２型サイズの液晶表示装置）
３２型サイズの液晶表示装置では、バックライト縦方向長さＬ＝３９８ｍｍである。光拡散距離Ｄ＝９．３ｍｍとした場合、上記（１）〜（４）式より、蛍光管ピッチｐ≦２１．４６ｍｍ、バックライト上下端から端部側蛍光管までの距離ｅ≦１８．８８ｍｍ、蛍光管の本数Ｎ≧１７．７９となる。そこで、光拡散距離Ｄ＝９．３ｍｍとすることで照明装置を薄型化しても、例えば、蛍光管の本数Ｎ＝１８本、蛍光管ピッチｐ＝２１．４ｍｍ、バックライト上下端から端部側蛍光管までの距離ｅ＝１７．１ｍｍに設定することにより、３２型サイズの液晶表示装置で、輝度ムラを抑制することができる。

（５．２ ３７型サイズの液晶表示装置）
３７型サイズの液晶表示装置では、バックライト縦方向長さＬ＝４６７．４ｍｍである。光拡散距離Ｄ＝１０ｍｍとした場合、上記（１）〜（４）式より、蛍光管ピッチｐ≦２２．４ｍｍ、バックライト上下端から端部側蛍光管までの距離ｅ≦２０ｍｍ、蛍光管の本数Ｎ≧２０．１となる。そこで、光拡散距離Ｄ＝１０ｍｍとすることで照明装置を薄型化しても、例えば、蛍光管の本数Ｎ＝２１本、蛍光管ピッチｐ＝２２ｍｍ、バックライト上下端から端部側蛍光管までの距離ｅ＝１３．７ｍｍに設定することにより、３７型サイズの液晶表示装置では、輝度ムラを抑制することができる。

（５．３ ４２型サイズの液晶表示装置）
４２型サイズの液晶表示装置では、バックライト縦方向長さＬ＝５２４ｍｍである。光拡散距離Ｄ＝１１ｍｍとした場合、上記（１）〜（４）式より、蛍光管ピッチｐ≦２３．７４ｍｍ、バックライト上下端から端部側蛍光管までの距離ｅ≦２１．６ｍｍ、蛍光管の本数Ｎ≧２１．２５となる。そこで、例えば、光拡散距離Ｄ＝９．３ｍｍとすることで照明装置を薄型化しても、蛍光管の本数Ｎ＝２２本、蛍光管ピッチｐ＝２３ｍｍ、バックライト上下端から端部側蛍光管までの距離ｅ＝２０．５ｍｍに設定することにより、４２型サイズの液晶表示装置では、輝度ムラを抑制することができる。

本発明の一実施形態である液晶表示装置の構造を示す分解図。 本発明の一実施形態である液晶表示装置の構造を示す正面図（全断面図）。 本発明の一実施形態である液晶表示装置の構造を示す側面図（Ａ−Ａ断面図）。 本発明の一実施形態である液晶表示装置における蛍光管の配置を示す図。 パターン付き拡散板の外観を示す斜視図。 本発明の一実施形態である液晶表示装置における液晶パネルの画面縦方向位置と輝度との関係を示す図。 輝度ムラを抑制することができる蛍光管ピッチｐを導出する実験における実験条件を示す図。 輝度ムラを抑制することができる蛍光管ピッチｐ及びバックライト上下端から端部側蛍光管までの距離ｅを導出する実験における実験結果を示す図。 輝度ムラを抑制することができるバックライト上下端から端部側蛍光管までの距離ｅを導出する実験における実験条件を示す図。 従来例の液晶表示装置における液晶パネルの画面縦方向位置と輝度との関係を示す図。

符号の説明

１：液晶表示装置
２：蛍光管
２ａ：電極
３：液晶パネル
４：下フレーム
５：反射シート
５ａ：上部端面
５ｂ：傾斜面
７：下サイドモールド
８：電極ホルダ
９：上サイドモールド
１１：拡散板
１１´：パターン付き拡散板
１２：光学シート
１３：中間フレーム
１３ａ：溝
１４：上フレーム
１５：インバータ

Claims (5)

1. 画像を表示する液晶パネルと、該液晶パネルの背面に配置され、前記液晶パネルに光を出射する照明装置とを有し、
   該照明装置は、前記液晶パネルの画面横方向に略平行に配置された複数の線状光源と、該線状光源の背面に配置され、前記線状光源からの光を拡散して反射する反射部材と、前記線状光源の正面に配置され、前記線状光源からの光を拡散して透過する拡散透過部材とを有する液晶表示装置において、
   前記反射部材と前記拡散透過部材との距離Ｄは、７〜１３ｍｍであり、
   各前記線状光源間の距離ｐと、前記反射部材と前記拡散透過部材との距離Ｄとは、ｐ≦１．３４×Ｄ＋９の関係式を満たすと共に、
   前記液晶パネルの画面縦方向での前記反射部材の端部に最も近い前記線状光源と前記反射部材の端部との距離ｅと、前記反射部材と前記拡散透過部材との距離Ｄとは、ｅ≦１．６×Ｄ＋４の関係式を満たすことを特徴とする液晶表示装置。
2. 請求項１記載の液晶表示装置において、
   前記拡散透過部材は、前記液晶パネル側の面が凹凸形状であるパターン付き拡散透過部材であることを特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項１又は２の液晶表示装置において、
   前記拡散透過部材の正面もしくは前記パターン付き拡散透過部材の正面に配置される光学シートは、少なくとも２枚の拡散シートと１枚の集光フィルムを含むことを特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項３記載の液晶表示装置において、
   前記光学シートは、前記２枚の拡散シートと１枚の集光フィルムの他、少なくとも１枚の拡散シートまたは１枚の偏向反射フィルムを含むことを特徴とする液晶表示装置。
5. 液晶パネルの画面横方向に略平行に配置され、光を出射する複数の線状光源と、該線状光源の背面に配置され、前記線状光源からの光を拡散して反射する反射部材と、前記線状光源の正面に配置され、前記線状光源からの光を拡散して透過する拡散透過部材とを有する照明装置において、
   前記反射部材と前記拡散透過部材との距離Ｄは、７〜１３ｍｍであり、
   各前記線状光源間の距離ｐと、前記反射部材と前記拡散透過部材との距離Ｄとは、ｐ≦１．３４×Ｄ＋９の関係式を満たすと共に、
   前記液晶パネルの画面縦方向での前記反射部材の端部に最も近い前記線状光源と前記反射部材の端部との距離ｅと、前記反射部材と前記拡散透過部材との距離Dとは、ｅ≦１．６×Ｄ＋４の関係式を満たすことを特徴とする照明装置。

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