JP2009098310A

JP2009098310A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2009098310A
Application number: JP2007268412A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Hiyama; 郁夫桧山; Tetsutoyo Konno; 哲豊紺野; Makoto Abe; 阿部　　誠; Akio Idei; 昭男出居; Kaoru Katayama; 薫片山
Original assignee: Hitachi Displays Ltd
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2007-10-15
Filing date: 2007-10-15
Publication date: 2009-05-07
Also published as: US20090096957A1

Abstract

【課題】輝度の均一性に優れ、液晶の表示性能を向上できる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】支持部材と、この支持部材に設けられた放熱部材と、液晶パネルの背面に設けられた導光板１２１と、導光板１２１の長さ方向の一方または両方の側面に形成される入射面１２１ａに対峙するように放熱部材に熱的に固定され、入射面１２１ａに向けて光線を出射する光源を有した光源モジュール１２４と、を備え、光源モジュール１２４は光源がレンズ１２４ｃで覆われたものにおいて、光源モジュール１２４の非駆動時におけるレンズ１２４ｃと入射面１２１ａとの間隙Ｄが一定の範囲にあるようにした。
【選択図】図５

Description

本発明は、液晶表示装置に関するものである。

近年、表示装置として、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）に代わって、発光型のプラズマディスプレイパネルや非発光型の液晶表示装置の使用が多くなっている。

このうち、液晶表示装置は、透過型の光変調素子として液晶パネルを用い、その裏面に照明装置（バックライトとも呼ぶ）を備えて光を液晶パネルに照射する。そして、液晶パネルはバックライトから照射された光の透過率を制御することにより画像を形成する。

液晶表示装置はＣＲＴに比べ、薄く構成できることが特徴の１つとなっているが、近年はさらに薄い液晶表示装置が望まれている。そこで、例えば特許文献１には、バックライトの光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）を使用し、さらにその光源を液晶パネル背面に配置するのではなく、液晶パネルの側方に配置して、導光板を使用して液晶パネルの背面から光を照射する構成のサイドライト方式の技術が開示されている。
特開２００６−１５６３２４号公報（図１参照）

ところで、前記したサイドライト方式では、液晶パネルの大型化に伴う構成部品の熱膨張による寸法変動で、輝度ムラや入射効率の低下が生じることが懸念されている。
特に、光源および導光板は、点灯時と非点灯時との温度差により位置関係が変化し易い。ここで、熱膨張による位置関係の変化によって光源と導光板とが密着してしまうと、全反射条件が崩れてしまい、輝度の均一性に影響がでる。また、光源に導光板が密着して導光板が歪むおそれもあった。
また、光源の取り付け時における工程削減や取り付けに係る介設部材等を削減するという観点から、液晶表示装置に設けられた放熱部材に光源を直接取り付けることが望まれている。特に、ＬＥＤは高い発熱性を有しているので、放熱部材に熱的に固定することが望ましいが、前記した構成部品の熱膨張による寸法変動が顕著となるため、光源と導光板との位置関係の設定がより難しくなる。

本発明は、このような諸問題を解決するためになされたものであり、輝度の均一性に優れ、液晶の表示性能を向上できる液晶表示装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、前記光源モジュールは前記光源がレンズで覆われており、前記光源モジュールの非駆動時における前記レンズと前記入射面との間隙Ｄを、次式（１）、（２）で求められる範囲に設定する構成とした。
{（α×Ｌ１）−（β×Ｌ２）}ｎ×ΔＴ＝Ｄ１・・・（１）
Ｄ１≦Ｄ≦Ｄ１×３・・・（２）
α：導光板の熱膨張係数
Ｌ１：導光板の長さ
β：支持部材の熱膨張係数
Ｌ２：導光板の長さ方向における支持部材の長さ
ｎ：変数（入射面が一方の側面に形成される場合には１、入射面が両方の側面に形成される場合には１／２）
ΔＴ：温度差（放熱部材の温度−液晶表示装置の周囲の環境温度）

本発明によると、光源モジュールのレンズと導光板の入射面との間隙が好適に保持されるようになり、輝度の均一性に優れ、液晶の表示性能を向上できる液晶表示装置が得られる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、適宜図を用いて詳細に説明する。
本実施形態では、図１に示すように、液晶パネル１２０の表示画面を基準として上下左右および前背面を定義した。

図１に示すように、本実施形態の液晶表示装置１は、液晶パネル１２０、導光板１２１、支持部材としての下シャーシ１２２、光源モジュール１２４、光源モジュール１２４の光源を覆うレンズ１２４ｃ、光源搭載用の基板１２３、放熱部材としてのヒートシンク１０１を含んで構成される。さらに、液晶表示装置１は、第１のフレーム１３７、第１のゴムクッション１３１、第２のゴムクッション１３２、第２のフレーム１３８、光学シート１３４、第１の反射シート１３５、第２の反射シート１３６、上シャーシ１３９を備える。

導光板１２１は、詳細は後記するが、液晶パネル１２０の背面に配置され、導光板１２１の長さ方向の左右側面には、光源モジュール１２４を構成する基板１２３がそれぞれ配置される。つまり導光板１２１には、左右両側方の光源モジュール１２４からの光線が入射されるようになっている。なお、導光板１２１の光源モジュール１２４が配置される側面を、それぞれ入射面１２１ａと称する。また、液晶パネル１２０側の表面を、出射面１２１ｂと称する。

また、図２に示すように、導光板１２１と下シャーシ１２２との間には空間が設けられており、その空間にはヒートシンク１０１が延伸している。

液晶パネル１２０は２枚のガラス基板間に液晶を挟持した構成を有し、液晶を構成する液晶分子の配向状態が制御されることにより導光板１２１から出射した光の透過／遮断を制御する光シャッタとしての機能を有する。

図３（ａ）に示すように、液晶パネル１２０は、信号配線１２０ｃと走査配線１２０ｄとが格子状に配線され、信号配線１２０ｃを駆動するための信号配線駆動回路１２０ａと走査配線１２０ｄを駆動するための走査配線駆動回路１２０ｂとが備わる。

また、図３（ｂ）に示すように、信号配線１２０ｃと走査配線１２０ｄとの格子点に液晶１２０ｆを駆動するＴＦＴ１２０ｅが接続される。ＴＦＴ１２０ｅは、走査配線１２０ｄに正の電圧が印加されると、信号配線１２０ｃと画素電極１２０ｇの間を導通させる。このとき、信号配線１２０ｃから画像データに応じた電圧が画素電極１２０ｇに印加され、該画素電極１２０ｇと対向電極１２０ｈの間の電圧に応じて、液晶１２０ｆのシャッタが開閉する。液晶１２０ｆのシャッタが開くと、図１に示す導光板１２１の出射面１２１ｂから出射された発光を透過して明るい画素となる。液晶１２０ｆのシャッタが開いてない場合には暗い画素となる。
液晶１２０ｆのシャッタの開閉と液晶に印加される電圧（≒画素電極１２０ｇと対向電極１２０ｈの間の電圧）の関係は、所謂、液晶１２０ｆの表示モードに依存する。一般的なテレビ受像機向け液晶パネル１２０（図１参照）の表示モードの一例としては、液晶１２０ｆに印加される電圧の絶対値が大きいとき（５Ｖ程度）は明るい画素となり、小さいとき（０Ｖ程度）は暗い画素となる。この際、０Ｖと５Ｖの間の電圧では、非線形的ではあるが電圧の絶対値が大きくなるほど明るくなる。そして、０Ｖと５Ｖの間を適当に区切ることで階調表示を行なうことができる。言うまでもないが、本発明はこれら表示モードを限定しない。
また、ＴＦＴ１２０ｅに接続されている走査配線１２０ｄに負の電圧が印加されている場合は、信号配線１２０ｃと画素電極１２０ｇの間は高抵抗の状態となり、液晶１２０ｆに印加される電圧は保持される。
このように、走査配線１２０ｄと信号配線１２０ｃへの電圧によって、液晶１２０ｆが制御される構成である。

走査配線駆動回路１２０ｂは、一定の周期で、例えば順次上から下に向かって、走査配線１２０ｄの１つに所定の電圧を印加するように走査する機能を有する。また、信号配線駆動回路１２０ａは、走査配線駆動回路１２０ｂが所定の電圧を印加している走査配線１２０ｄに接続される各画素に対応する電圧を、各信号配線１２０ｃに印加する。
このような構成とすれば、電圧が印加されている走査配線１２０ｄで、明るい画素と暗い画素とが設定できる。そして、走査配線駆動回路１２０ｂの走査に伴って、信号配線駆動回路１２０ａが各信号配線１２０ｃに印加する電圧を制御することで、全ての走査配線１２０ｄに明るい画素と暗い画素を設定することができ、液晶パネル１２０に映像を構成することができる。

なお、信号配線駆動回路１２０ａと走査配線駆動回路１２０ｂは、例えば制御装置１２５ａ（図１参照）が制御する構成とすればよい。
例えば、制御装置１２５ａは、液晶パネル１２０に表示する画像信号を、液晶１２０ｆ（図３（ｂ）参照）ごとの明暗の情報として管理する機能を有する。そして、走査配線駆動回路１２０ｂを制御して順次上から下に向かって、走査配線１２０ｄの１つに所定の電圧を印加するように走査するとともに、所定の電圧を印加している走査配線１２０ｄ上の信号配線１２０ｃの明暗の情報に対応して、各信号配線１２０ｃに所定の電圧が印加されるように信号配線駆動回路１２０ａを制御する構成とすればよい。

図１に戻って、導光板１２１はアクリルなどの透明な樹脂からなり、光源モジュール１２４から出射した光線（点光源）を面光源に変換する機能を有する。そして、図２に示すように、導光板１２１は、液晶パネル１２０の背面に、第２のフレーム１３８、第２のゴムクッション１３２、光学シート１３４を介して配置され、光源モジュール１２４の後記するＬＥＤ１２４ａが発光した光線（点光源）を面光源に変換する機能を有する。そのため、導光板１２１の左右側面には光源モジュール１２４を構成する基板１２３が配置される。なお、前記のように、導光板１２１は、入射面１２１ａと出射面１２１ｂとを有する。
ここで、本実施形態では、図５に示すように、液晶パネル１２０の長さＬ３よりも導光板１２１の長さＬ１が長く形成されているとともに、導光板１２１の長さＬ１よりも光学シート１３４の長さＬ４がさらに長く形成されている。

そして、図４（ａ）に示すように、導光板１２１の入射面１２１ａに沿うように光源モジュール１２４が備わり、光源モジュール１２４の発光する光線が、入射面１２１ａを介して導光板１２１に入射される構造となっている。なお、光源モジュール１２４は、液晶パネル１２０（図１参照）が、映像を表示するための光を発することが可能に構成されている。

光源モジュール１２４は、図４（ｂ）に示すように、基板１２３上に複数のＬＥＤ１２４ａ（例えばＲ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）の３色が交互に配置される）が固定され、ボンディング等によって基板１２３上に形成される配線パターン１２４ｂと電気的に接続される。さらに、発光を適度に散乱させるための、例えば、シリコーン樹脂製のレンズ１２４ｃが、発光面の上部を覆うように設けられている。このような光源モジュール１２４は、配線パターン１２４ｂを介して供給される電流／電圧で、ＬＥＤ１２４ａが発光するように構成されている。基板１２３は、例えば低熱抵抗のセラミック基板を用いることができ、図４（ａ）に示すようにヒートシンク１０１に接するように銀ペースト等の熱伝導接着部材１０１ａを介して固定することで、光源モジュール１２４で発生した熱を効果的にヒートシンク１０１に伝導させることができる。つまり、光源モジュール１２４を構成する基板１２３は、ヒートシンク１０１に対して熱的に固定されている。
ここで、図５に示すように、レンズ１２４ｃは、その直径寸法Ａが、導光板１２１の厚さ寸法Ｂよりも小さくなるように設定されている。なお、寸法の設定はこれに限られることはなく、レンズ１２４ｃの直径寸法Ａを導光板１２１の厚さ寸法Ｂと同等となるように設けてよい。

図４（ａ）に示すように、入射面１２１ａから導光板１２１に入射した光線は、導光板１２１内での反射を繰り返して伝播し、導光板１２１の背面側に印刷された図示しない反射ドットにより散乱され導光板１２１の前面側にある出射面１２１ｂから出射される。さらに、図２に示すように、導光板１２１の背面には、第２の反射シート１３６が配置され、全反射条件から外れて導光板１２１の背面に出た光線を再度導光板１２１に戻すことで、効率よく液晶パネル１２０（図１参照）を照射する。

このように、本実施形態では、導光板１２１の出射面１２１ｂから出射された光線が液晶パネル１２０を背面から照射する構成とする。

再度図１に戻る。下シャーシ１２２は、例えばアルミニウム合金製であり、液晶表示装置１の背面に配置され、液晶表示装置１の背面材としても機能する。下シャーシ１２２の前面には、ねじ１０１ｂ（図５参照）によりヒートシンク１０１が固定される。そして、下シャーシ１２２の下側面には吸気のための吸気口１０７ａが設けられており、また、下シャーシ１２２の上側面には排気のための排気口１０７ｂが設けられている。

第１のフレーム１３７は、例えばアルミニウム合金製であり、液晶パネル１２０の前面に配置され、液晶表示装置１の前面カバーとしても機能する。第１のフレーム１３７は、ねじ１３７ｃ（図２参照）によりヒートシンク１０１に固定され、液晶パネル１２０が露出するように表示エリア部１３７ｃが開口された形状となっている。そして、第１のフレーム１３７の下側面には吸気のための吸気口１３７ａが設けられており、また、第１のフレーム１３７の上側面には排気のための排気口１３７ｂが設けられている。
そして、第１のフレーム１３７と下シャーシ１２２とを組み合わせ、液晶表示装置１の筺体を形成したとき、第１のフレーム１３７の排気口１３７ｂと下シャーシ１２２の排気口１０７ｂとが連通し、第１のフレーム１３７の吸気口１３７ａと下シャーシ１２２の吸気口１０７ａとが連通するように構成されている。

液晶パネル１２０の前面には、第１のゴムクッション１３１が配置されており、この第１のゴムクッション１３１は、第１のフレーム１３７と液晶パネル１２０との間に介設されて支持部材として機能するようになっている。また、液晶パネル１２０の背面には、第２のゴムクッション１３２が配置されており、この第２のゴムクッション１３２は、液晶パネル１２０と第２のフレーム１３８との緩衝材として機能するようになっている。

第２のフレーム１３８は、液晶パネル１２０の支持機能を有するとともに、ヒートシンク１０１と液晶パネル１２０の間に介在することでヒートシンク１０１からの熱を液晶パネル１２０に伝えないようにする断熱材の機能も有している。

光学シート１３４は、第２のフレーム１３８の背面に配置され、導光板１２１から出射した光のさらなる面内均一化または正面方向の輝度を向上させる指向性付与機能を有する。なお、光学シート１３４の枚数は限定されるものではなく、本実施形態においては、図２に示すように３枚の光学シート１３４を配置した。また、第２のフレーム１３８と光学シート１３４との間には、ゴムなどの弾性部材からなる緩衝体１３３が配置され、例えば第１のフレーム１３７から入力される衝撃を吸収する。

第１の反射シート１３５は、光学シート１３４の背面に配置される。第１の反射シート１３５は、光源モジュール１２４から出射した光線のうち、導光板１２１に入射しない光線を反射して導光板１２１に入射させる機能、および光源モジュール１２４の近傍の導光板１２１の出射面１２１ｂから出た光線を、再度、導光板１２１に戻すための機能を有する。光源モジュール１２４の近傍では、ＲＧＢの出射光が不均一となっており、この部分を表示面にすることはできない。そこで、光源モジュール１２４の近傍の光線を第１の反射シート１３５によって、導光板１２１に戻すことにより、光線のロスを減らすことができる。

第２の反射シート１３６は、導光板１２１の背面に配置される。第２の反射シート１３６は、光源モジュール１２４から出射した光線のうち、直接導光板１２１に入射しない光を反射して導光板１２１に入射させることにより光線の利用効率を高める機能とともに、全反射条件から外れて導光板１２１の下面に出た光線を、再度導光板１２１に戻す機能を有する。

ヒートシンク１０１は、熱伝導性の優れた材料、例えば、銅、アルミなどの金属材料で形成され、光源モジュール１２４の発熱を効率よく放熱するための機能を有する。そして、ヒートシンク１０１は、前記したように基板１２３のＬＥＤ１２４ａが搭載されない面に、例えば熱伝導接着部材１０１ａ（図４（ａ）参照）を用いて接続され、光源モジュール１２４の発熱をヒートシンク１０１に伝導することで放熱する機能を有する。
さらに、ヒートシンク１０１は、ヒートシンク１０１に外接する仮想直方体領域の内部に液晶パネル１２０と導光板１２１を収容することで、液晶表示装置１に加重が掛かった際に液晶パネル１２０と導光板１２１とを保護する役割も有する。

ここで、ヒートシンク１０１は、上面視で略Ｌ字型を有する構造をとり、図２に示すように、ヒートシンク１０１の折り曲げられた部分は、導光板１２１と下シャーシ１２２との間に配置される。

光源モジュール１２４で発生した熱は、ヒートシンク１０１に伝導され、導光板１２１の背面に位置するヒートシンク１０１に面方向に拡散された後、導光板１２１と下シャーシ１２２との間を流れる空気に放熱される。導光板１２１と下シャーシ１２２との間を流れる空気は、自然対流により下方から上方へと流れる。

そして、外気は、第１のフレーム１３７に開口する吸気口１３７ａ（図１参照）と下シャーシ１２２に開口する吸気口１０７ａ（図１参照）とを通って液晶表示装置１に吸気され、第１のフレーム１３７に開口する排気口１３７ｂと下シャーシ１２２に開口する排気口１０７ｂ（図１参照）とを通って排気される。

このように、本実施形態では、図２に示すように導光板１２１と下シャーシ１２２との間に、液晶パネル１２０の表示画面に対して上下方向に熱を逃がすための隙間、すなわち通気路が形成される。そして、第１のフレーム１３７に開口する吸気口１３７ａ（図１参照）と下シャーシ１２２に開口する吸気口１０７ａ（図１参照）とから、第１のフレーム１３７に開口する排気口１３７ｂ（図１参照）と下シャーシ１２２に開口する排気口１０７ｂ（図１参照）とに抜ける自然対流による空気の流れが通気路を流れることで、通気路に配置されるヒートシンク１０１が冷却されるように構成されている。

さらに、液晶表示装置１（図１参照）を制御する制御装置１２５ａや、光源モジュール１２４等に電源電圧を供給するＤＣ／ＤＣ電源１２５ｂ等を備える駆動部１２５が備わる。制御装置１２５ａは、液晶パネル１２０や光源モジュール１２４などを制御したり、液晶表示装置１に表示される画像を画像処理したりする装置であって、例えば図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などを備えるコンピュータおよびプログラム、周辺回路などを含んで構成され、ＲＯＭに記憶されるプログラムによって駆動される。

以上のように構成される液晶表示装置１（図１参照）で、本実施形態においては、図５に示すように、導光板１２１の入射面１２１ａと、光源モジュール１２４のレンズ１２４ｃとの間隙Ｄが、光源モジュール１２４の非駆動時において、次式（１）、（２）で求められる範囲に設定されることを特徴としている。
{（α×Ｌ１）−（β×Ｌ２）}ｎ×ΔＴ＝Ｄ１・・・（１）
Ｄ１≦Ｄ≦Ｄ１×３・・・（２）

ここで、αは導光板１２１の熱膨張係数、Ｌ１は導光板１２１の長さ、βは下シャーシ１２２の熱膨張係数、Ｌ２は導光板１２１の長さ方向における下シャーシ１２２の長さ、ｎは変数（入射面１２１ａが一方の側面に形成される場合には１、入射面１２１ａが両方の側面に形成される場合には１／２：本実施形態では入射面１２１ａが両方の側面に形成されるものを例示しているので、変数は１／２となる）、ΔＴは温度差（ヒートシンク１０１の温度−液晶表示装置１の周囲の環境温度）である。
前記式（２）において、間隙Ｄが式（１）により得られる値Ｄ１よりも小さい範囲を除外した理由は、間隙Ｄを式（１）により得られる値Ｄ１よりも小さい範囲に設定した場合、光源モジュール１２４の駆動により導光板１２１が熱膨張して寸法変動を生じると、レンズ１２４ｃと導光板１２１の入射面１２１ａとが、部品の寸法交差やマージンを見込んだ設計をしても接触するおそれがあり、入射効率が低下するからである。
一方、間隙Ｄが式（１）により得られる値Ｄ１の３倍よりも大きい範囲を除外した理由は、間隙Ｄを式（１）により得られる値Ｄ１よりも大きい範囲に設定した場合、光源モジュール１２４の駆動により導光板１２１が熱膨張して寸法変動を生じると、レンズ１２４ｃと導光板１２１の入射面１２１ａとの間が開きすぎるおそれがあって、入射効率が低下するからである。

これに対し、間隙Ｄを式（１）により得られる値Ｄ１からＤ１の３倍の範囲に設定した場合、光源モジュール１２４の駆動により導光板１２１が熱膨張して寸法変動を生じても、レンズ１２４ｃと導光板１２１の入射面１２１ａとの接触が回避されるとともに、入射効率が低下するのを防止することができる。

次に、どのような寸法の条件で、導光板１２１の入射面１２１ａと光源モジュール１２４のレンズ１２４ｃとの間に、これらの干渉を防ぐための必要な間隙Ｄが得られるか、具体的な数値で確認する。
ここで、レンズ１２４ｃはシリコーン製であり、ヒートシンク１０１は銅製であり、下シャーシ１２２はアルミニウム合金製である。また、導光板１２１はアクリル樹脂製である。そして、前記のようにレンズ１２４ｃを有する光源モジュール１２４は、その基板１２３を介してヒートシンク１０１に熱的に固定されており、ヒートシンク１０１には、下シャーシ１２２がねじ１０１ｂにより固定されている。つまり、光源モジュール１２４と下シャーシ１２２とは、ヒートシンク１０１を介して固定されている。
なお、ヒートシンク１０１の下部は、下シャーシ１２２と対峙する側がスリット状に形成されており、これによって、ヒートシンク１０１と下シャーシ１２２とは、熱的に分離されたものに近い状態とされている。これにより、ヒートシンク１０１と下シャーシ１２２との間には、温度差が生じるようになっている。
また、導光板１２１は、前記したようにアクリル製で、その熱膨張係数が大きいため、高温膨張状態における部品干渉を想定した。数値解析の結果、ＬＥＤ１２４ａが５０Ｗで発熱しているときの導光板１２１の平均温度は６３．６℃であり、下シャーシ１２２の平均温度は７３．１℃であった。ここでは、組立時の環境温度を２５℃として、この環境温度２５℃からの温度差にマージンを１０％含めて、導光板１２１の温度ΔＴ１を４３℃、下シャーシ１２２の温度ΔＴ２を５３℃とした。

各部品の寸法公差は、表１のように規定した。ここで、液晶パネル１２０は、対角（対角型）１６：９のものを用いた。

これらの部品の総部品寸法公差Ａｄを二乗和で求めると、次式（３）となる。
Ａｄ＝ √（ｄｃｐ^２＋ｄｃｕ^２＋ｄａｎ^２＋ｄｓｉ^２＋ｄｒｐ^２）＝０．５１６ｍｍ・・・（３）

次に、液晶パネル１２０の片側における高温時の膨張量ΔＤを求める。膨張量ΔＤは、次式（４）で求めることができる。
ΔＤ＝（ΔＲ−ΔＷ）／２＋ΔＣ＋ΔＳ＋ΔＬ・・・（４）
ここで、ΔＲは導光板１２１の膨張量、ΔＷは下シャーシ１２２の膨張量であり、「（ΔＲ−ΔＷ）／２」が前記式（１）に対応する部分である。ΔＲはα（導光板１２１の熱膨張係数）×Ｌ１（導光板１２１の長さ寸法）×ΔＴ１で求められ、ΔＷはβ（下シャーシ１２２の熱膨張係数）×Ｌ２（下シャーシ１２２の長さ寸法）×ΔＴ２で求められる。
また、ΔＣはヒートシンク１０１の基板１２３の取付面から取付ねじ穴１０１ｂまでの長さ寸法Ｃ１（図５参照）におけるヒートシンク１０１の膨張量、ΔＳは光源モジュール１２４の基板１２３の膨張量、ΔＬは光源モジュール１２４のレンズ１２４ｃの膨張量である。
表２に対象部材の熱膨張係数を示した。

液晶表示装置１における具体的寸法から、前記式（４）によって高温時の膨張量ΔＤを求めると、
ΔＤ＝（２．１７−０．９１８）／２＋０．００２＋０．０００３＋０．０２３
＝０．６５２ｍｍ
となる。
したがって、導光板１２１の入射面１２１ａと、光源モジュール１２４のレンズ１２４ｃとの間隙Ｄは、前記した総部品寸法公差Ａｄと前記高温時の膨張量ΔＤとから次式（５）を満たす関係となる。
Ｄ＞Ａｄ＋ΔＤ・・・（５）
ここで、前記したように、Ａｄが０．５１６ｍｍ、ΔＤが０．６５２ｍｍであるので、Ｄ＞１．１６８ｍｍとなる。

このようにして得られた間隙Ｄの結果に、マージン２０％を考慮して、間隙Ｄの値を設定すると、
Ｄ＝１．１６８×１．２＝１．４０ｍｍ
となる。

そして、このマージン２０％を考慮した間隙Ｄに基づいて高温時の膨張量を確認すると、表３に示す結果となり、前記間隙Ｄと、総部品寸法公差Ａｄおよび高温時の膨張量の和である膨張量ΔＴ’とを比較すると、次式（６）に示す関係が成り立つ。
Ｄ＞Ａｄ＋ΔＴ’ ・・・（６）

ここで、前記したように、Ａｄが０．５１６ｍｍ、ΔＴ’が０．６５１ｍｍであるので、０．５１６＋０．６５１＝１．１６７であり、Ｄ＝１．４＞１．１６７となる。
つまり、総部品寸法公差Ａｄおよび高温時の膨張量の和である膨張量ΔＴ’よりも間隙Ｄの値が大きなものとなり、高温時において、導光板１２１の入射面１２１ａと、光源モジュール１２４のレンズ１２４ｃとの間には、これらの干渉を阻止する間隙Ｄが好適に設定されることが確認できた。

一方、前記式（２）では、間隙Ｄの範囲が式（１）により得られる値Ｄ１からＤ１の３倍の範囲に設定してあるので、光源モジュール１２４の駆動により導光板１２１が熱膨張して寸法変動を生じても、レンズ１２４ｃと導光板１２１の入射面１２１ａとの接触が、前記した総部品寸法公差Ａｄと前記高温時の膨張量ΔＤとを考慮した場合にも、確実に回避されることとなる。
また、間隙Ｄにより、導光板１２１の入射面１２１ａと、光源モジュール１２４のレンズ１２４ｃとの間に、部品組み付け時の有効なスペースが確保されるようになり、作業効率が向上して生産性が向上し、歩留まりも向上する。また、導光板１２１の入射面１２１ａとＬＥＤ１２４ａと間のクリアランスを狭く一定に保持しつつ、ＬＥＤ１２４ａからの出射光が外部に漏れて導光板１２１への光の入射効率が低下することが回避されるようになる。これにより、好ましい所定の輝度が得られるようになる。

図６（ａ）（ｂ）は液晶パネル１２０の所定の大きさごと（使用される導光板１２１の大きさごと）に必要とされる間隙Ｄの下限値を表した具体例であり、図中実線（イ）で示したものが導光板１２１の両側に光源モジュール１２４を配置したものを表しており、また、図中破線（ロ）示したものが導光板１２１の片側に光源モジュール１２４を配置したものを表している。また、使用した導光板１２１は、対角（対角型）１６：９のものを用いており、図６（ａ）が光源モジュール１２４を導光板１２１の短辺側に配置したときの具体例、図６（ｂ）が光源モジュール１２４を導光板１２１の長辺側に配置したときの具体例である。
実際の間隙Ｄの設定においては、前記したように、得られた間隙Ｄの値に総部品寸法公差Ａｄを加え、これにマージン２０％を考慮して設定されるようになり、高温時において、導光板１２１の入射面１２１ａと、光源モジュール１２４のレンズ１２４ｃとの間には、これらの干渉を阻止する間隙Ｄが好適に設定されるようになっている。

ところで、図５に示すように、レンズ１２４ｃは、前記したように、その直径寸法Ａが、導光板１２１の厚さ寸法Ｂと同等またはそれよりも小さく設定されているので、出射光の損失が抑制され、その結果、導光板１２１に入射する光の入射効率の向上が図られる。つまり、レンズ１２４ｃの直径寸法Ａを導光板１２１の厚さ寸法Ｂよりも小さく設定するほど、導光板１２１の入射面１２１ａの面積はレンズ１２４ｃに対して大きくなり、ＬＥＤ１２４ａからの出射光の大部分は直接導光板１２１に入射し、入射効率が向上する。

図７（ａ）は導光板１２１の厚さ寸法Ｂおよびレンズ１２４ｃの直径寸法Ａと、入射効率との関係を示したグラフであり、導光板１２１の厚さ寸法Ｂとレンズ１２４ｃの直径寸法Ａとの比率（Ｂ／Ａ）が大きな値になるほど、入射効率が高くなることが示されている。
本実施形態では、前記比率（Ｂ／Ａ）が１以上、好ましくは１．２以上となるように構成されている。つまり、レンズ１２４ｃの直径寸法Ａに対する導光板１２１の厚さ寸法Ｂとの比率が１以上となっているので、図７（ａ）から明らかであるように、導光板１２１の入射効率は８０％以上に維持されるようになり、ＬＥＤ１２４ａからの出射光が導光板１２１へ好適に入射される状態となる。したがって、このような構成とすることにより、例えば、大画面の液晶パネル１２０に適用しても、高輝度、かつ輝度の面内均一性に寄与する液晶表示装置１が得られるようになる。

また、図７（ｂ）はレンズ１２４ｃの直径寸法ＡおよびＬＥＤ１２４ａにおける導光板１２１の厚さ方向のチップ寸法Ｃ（図５参照）と、入射効率との関係を示したグラフであり、レンズ１２４ｃの直径寸法ＡとＬＥＤ１２４ａのチップ寸法Ｃとの比率（Ａ／Ｃ）が大きな値になるほど、入射効率が高くなることが示されている。
本実施形態では、前記比率（Ａ／Ｃ）が５以上（（Ａ／Ｃ）≧５）、好ましくは７以上（（Ａ／Ｃ≧７））となるように構成されている。つまり、レンズ１２４ｃの直径寸法ＡとＬＥＤ１２４ａのチップ寸法Ｃとの比率（Ａ／Ｃ）が、５以上となっているので、図７（ｂ）から明らかであるように、導光板１２１の入射効率は８０％以上（より詳しくは８０％よりも１０％多い、９０％程度まで）に維持されるようになり、ＬＥＤ１２４ａからの出射光が導光板１２１へ好適に入射される状態となる。したがって、このような構成とすることにより、例えば、大画面の液晶パネル１２０に適用しても、高輝度、かつ輝度の面内均一性に寄与する液晶表示装置１が得られるようになる。

また、本実施形態では、前記したように、液晶パネル１２０と導光板１２１との間には、光学シート１３４が介設されており、液晶パネル１２０の長さＬ３よりも導光板１２１の長さＬ１が長く形成されているとともに、導光板１２１の長さＬ１よりも光学シート１３４の長さＬ４がさらに長く形成されている構成となっているので、次のような作用効果が得られる。

つまり、導光板１２１の長さＬ１より光学シート１３４の長さＬ４が長く形成されているので、導光板１２１により面光源に変換された光線が光学シート１３４に洩れなく入射されるようになり、光学シート１３４において所定の輝度分布となるように好適に補正が行われる。
また、液晶パネル１２０の長さＬ３よりも光学シート１３４の長さＬ４が長く形成されているので、液晶パネル１２０に対して均一に光が行き渡るようになり、高輝度、かつ輝度の面内均一性に寄与する液晶表示装置１が得られる。

以下では、本実施形態において得られる効果を説明する。
（１）光源モジュール１２４のレンズ１２４ｃと導光板１２１の入射面１２１ａとの間隙Ｄを好適に保持することができ、点灯時と非点灯時との温度差によりこれらの位置関係が変化しても、これらが当接してしまうのを好適に防止することができる。したがって、輝度の均一性に優れ、液晶の表示性能を向上できる液晶表示装置１が得られる。
（２）液晶パネル１２０の大型化に伴う構成部品の熱膨張による寸法変動で、輝度ムラや入射効率の低下が生じるのを好適に防止することができる。
（３）光源モジュール１２４のレンズ１２４ｃと導光板１２１の入射面１２１ａとの間隙Ｄが好適に保持されることとなるので、レンズ１２４ｃに導光板１２１が当接して導光板１２１が歪む不具合を好適に回避することができる。
（４）光源モジュール１２４はヒートシンク１０１に対して熱的に固定される構成となっているので、光源モジュール１２４の熱をヒートシンク１０１で好適に放熱することができ、また、このように光源モジュール１２４の熱をヒートシンク１０１で放熱することができる構造でありながら、煩雑な間隙Ｄの設定を簡易に行うことができる。
（５）光源モジュール１２４のレンズ１２４ｃと導光板１２１の入射面１２１ａとの間隙Ｄが好適に保持されることとなるので、部品組み付け時の有効なスペースが確保されるようになり、作業効率が向上して生産性が向上し、歩留まりも向上する。つまり、入射効率を向上するために間隙Ｄを狭く一定に保持することと、クリアランスを確保して組付性の向上することとの相反する２つの効果を同時に達成することができる。
（６）レンズ１２４ｃは、その直径寸法Ａが、導光板１２１の厚さ寸法Ｂと同等またはそれよりも小さく設定されているので、出射光の損失が抑制され、その結果、導光板１２１に入射する光の入射効率の向上が図られる。したがって、例えば、大画面の液晶パネル１２０に適用しても、高輝度、かつ輝度の面内均一性に寄与する液晶表示装置１が得られるようになる。
（７）レンズ１２４ｃの直径寸法ＡとＬＥＤ１２４ａのチップ寸法Ｃとの比率（Ａ／Ｃ）が、５以上となっているので、導光板１２１の高い入射効率を維持することができ、例えば、大画面の液晶パネル１２０に適用しても、高輝度、かつ輝度の面内均一性に寄与する液晶表示装置１が得られるようになる。
（８）導光板１２１の長さＬ１、光学シート１３４の長さＬ４、および液晶パネル１２０の長さＬ３の関係が、光学シート１３４の長さＬ４＞導光板１２１の長さＬ１＞液晶パネル１２０の長さＬ３を満たす関係となっているので、光学シート１３４において所定の輝度分布となるように好適に補正が行われつつ、液晶パネル１２０に対して光学シート１３４からの光が均一に行き渡るようになり、高輝度、かつ輝度の面内均一性に寄与する液晶表示装置１が得られる。

なお、導光板１２１、レンズ１２４ｃ、基板１２３、ヒートシンク１０１および下シャーシ１２２の材質や寸法等は、前記したものに限られるものではなく、適宜選択し得る。

本実施形態にかかる液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。図１における、Ｘ−Ｘ断面図である。（ａ）は液晶パネルの配線と駆動回路の配置を示す図、（ｂ）はＴＦＴと画素電極の配置を示す図である。（ａ）は光源と導光板の配置を示す図、（ｂ）は光源を示す図である。要部の拡大断面図である。（ａ）は光源モジュールを導光板の短辺側に配置したときの間隙の下限値を示す図、（ｂ）は光源モジュールを導光板の長辺側に配置したときの間隙の下限値を示す図である。（ａ）導光板の厚さ／レンズの直径の比率と入射効率との関係を示す図、（ｂ）はレンズの直径／チップサイズの比率と入射効率との関係を示す図である。

符号の説明

１液晶表示装置
１０１ヒートシンク
１２０液晶パネル
１２１導光板
１２１ａ入射面
１２２下シャーシ（支持部材）
１２４光源モジュール
１２３基板
１２４光源モジュール
１２４ａＬＥＤ
１２４ｃレンズ
１３４光学シート
Ｄ間隙

Claims

支持部材と、
この支持部材に設けられた放熱部材と、
液晶パネルの背面に設けられた導光板と、
前記導光板の長さ方向の一方または両方の側面に形成される入射面に対峙するように前記放熱部材に熱的に固定され、前記入射面に向けて光線を出射する光源を有した光源モジュールと、を備え、
前記光源モジュールは前記光源がレンズで覆われており、
前記光源モジュールの非駆動時における前記レンズと前記入射面との間隙Ｄを、次式（１）、（２）で求められる範囲に設定することを特徴とする液晶表示装置。
{（α×Ｌ１）−（β×Ｌ２）}ｎ×ΔＴ＝Ｄ１・・・（１）
Ｄ１≦Ｄ≦Ｄ１×３・・・（２）
α：導光板の熱膨張係数
Ｌ１：導光板の長さ
β：支持部材の熱膨張係数
Ｌ２：導光板の長さ方向における支持部材の長さ
ｎ：変数（入射面が一方の側面に形成される場合には１、入射面が両方の側面に形成される場合には１／２）
ΔＴ：温度差（放熱部材の温度−液晶表示装置の周囲の環境温度）
前記レンズは、その直径寸法が、前記導光板の厚さ寸法と同等またはそれよりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記光源はＬＥＤであり、前記レンズの直径寸法をＡとし、前記ＬＥＤにおける前記導光板の厚さ方向の寸法をＣとしたとき、前記レンズの直径寸法Ａと前記ＬＥＤにおける前記導光板の厚さ方向の寸法Ｃとの比（Ａ／Ｃ）が、（（Ａ／Ｃ）≧５）となるように構成したことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
前記液晶パネルと前記導光板との間には、光学シートが介設されており、前記液晶パネルの長さよりも前記導光板の長さが長く形成されているとともに、前記導光板の長さよりも前記光学シートの長さがさらに長く形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。