JP2011054312A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サイドエッジ型の液晶表示装置において、たとえば導光板の配置などに起因して画面の垂直方向に発生する境目を解消したい。
【解決手段】ＬＥＤなどの光源からの照明光を、主に画面の垂直方向に導くように導光板を設ける。必要に応じて照射光をまず垂直方向へ反射する支持部材を設ける。垂直方向へ導かれた照明光は、反射シートの作用もあって導光板の奥側の面で反射し、拡散シートでさらに一様な光となって、液晶へ導かれる。水平方向に比べて垂直方向の境目は検知されやすいが、まず垂直方向へ照明光を導くことで、垂直方向の境目の問題は解消される。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶表示装置に係わり、特に発光ダイオードの発生する照明光をバックライトとする液晶表示装置に関する。

近年、テレビジョン放送のデジタル化や高精細化が進んで、テレビ受信機として、大型（大画面）でかつ薄型の画像表示装置ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）が要求されている。大型でかつ薄型の画像表示装置の１つとして、液晶表示装置ＬＣＤ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）が製品化されている。薄型の液晶表示装置を実現するためには、それに組み込むバックライト装置も薄型化せねばならない。

液晶表示装置のバックライト装置としては、線状もしくは点状の一次光源を面状の光として照射する面光源装置が用いられており、かかる面光源装置では、発光ダイオード（ＬＥＤ；Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）や冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ；Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ）などの一次光源と、一次光源からの光束を面状光に変換する導光板を利用している。上記導光板と光源との組を複数個平面的に配列して比較的広い発光面積を得るようにした面光源装置は、いわゆるタンデム型と呼ばれている。
かかるタンデム型の面光源装置の従来技術としては、例えば特許文献１及び２に開示されている。

特開２００６−２８６６３８号公報 特開２００１−９３３２１号公報

上述のように、液晶表示装置は薄型化とともに大画面化が進行している。上述したタンデム型の面光源装置は、液晶表示装置の大画面化及び薄型化に有利である。
タンデム型の面光源装置において、光源は、特許文献１や２に開示されるように、発生する光束が表示画面の水平方向（例えば表示画面の右から左方向、または左から右方向）に進行して導光板に入射するように取付けられている。

上記従来技術において、光源からの光を例えば表示画面を正面（ユーザ側）から見たときに左から右方向に進行させて導光板に入射させた場合、ユーザが右側から表示画面を見ると表示画像は明るく見え、一方、左から見ると表示画像は暗く見える。これは、表示画面を右方向から見ることは光源を正面から見ることになり、一方、表示画面を左方向から見ることは光源を背面から見ることになるためである。

このように、光源からの光を導光板に入射させる際に光源からの光を表示画面水平方向に進行させるように配置すると、表示画面の水平方向の視野角に対する表示映像の明るさは左右非対称となり、水平方向の視野角に依存した輝度むらが生じることとなる。ユーザは、表示画面を当該表示画面の垂線に対して水平方向に所定の角度を以って見る場合が多いため、上記水平方向の視野角に依存した輝度むらは極力低減させることが好ましい。
本発明は上述の課題に鑑みて為されたものであり、光源と導光板との組を複数用いたいわゆるタンデム型のバックライトを用いた液晶表示装置において、水平方向の視野角に依存した輝度むらを低減して高画質な画像を表示することが可能な技術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、液晶パネルにより画像を表示するようにした液晶表示装置において、複数の光源と、該光源からの光が入射され、該複数の光源からの入射光を面状光として前記液晶パネルに出力する導光板とを備え、前記導光板は、液晶表示装置の水平方向を長手方向とした横長の長方形状を為しており、該導光板が液晶表示装置の垂直方向に複数配列されており、各導光板の前記光源からの光が入射される入射面が、前記液晶パネルの上側に向くように配置され、前記光源は、前記導光板に対して前記液晶パネルの上から下方向へ向けて光を入射するように配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、光源からの光は液晶パネルの上から下方向に進行して各導光板に入射されるので、ある角度で表示画面の右方向から見たときの表示画像の明るさと、当該ある角度で左方向から見たときの表示画像の明るさはほぼ等しくなり、水平方向の視野角に依存した輝度むらを低減することができる。

本発明の一実施例における液晶表示装置の基板の正面図である。 本発明の一実施例における液晶表示装置の支持部材の正面図である。 本発明の一実施例における液晶表示装置の反射シートの正面図である。 本発明の一実施例における液晶表示装置の導光板の正面図である。 本発明の一実施例における液晶表示装置の支持部材の正面図である。 本発明の一実施例における液晶表示装置の支持部材の底面図である。 本発明の一実施例における液晶表示装置の側面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いながら説明する。
図１Ａ〜図１Ｄは本発明の一実施例における液晶表示装置の構成要素の正面図であり、図１Ａは基板を、図１Ｂは支持部材を、図１Ｃは反射シートを、図１Ｄは導光板を示す。なお、これらは本発明の一実施例を分かりやすく説明するためのものであり、本発明と直接関係しない構成要素を省略するなどしている。また液晶表示装置の表示部では、各構成要素は奥側から順に、基板（図１Ａ）、支持部材（図１Ｂ）、反射シート（図１Ｃ）、導光板（図１Ｄ）の順で重ね合わせられている。

図１Ａにおいて基板１には、バックライト用の照明光を発生するＬＥＤ１１が設けられている。一例として水平方向に４８個、垂直方向に８個を配しているが、もちろんこれに限定されるものではない。ＬＥＤの高輝度化もあって、たとえば４２Ｖ型のような大画面であっても、この程度の個数で充分な明るさを得ることができる。尚、ここでは、ＬＥＤ１１は、その光出射方向が電極面と平行なサイドビュー型のＬＥＤを用いるものとする。

図１Ｄにおいて導光板４は長手方向を水平方向とした横長の長方形状を有し、一例として同様な導光板を水平方向に２個、垂直方向に８個配している。実線は各導光板の境界を示している。また一例として各導光板は、１つの導光板を例えば溝により８つのブロックに分割されている。すなわち本実施例に係る各導光板４は、８つの導光ブロックを結合して一体的に構成したものである。破線は各ブロックの境界を示している。図１Ａの基板１と組合せると、各ブロックは３個のＬＥＤが発生する照明光を導くことになる。ここで、各導光板４は、ＬＥＤ１１からの光が入射される入射面が、画面の上側に向けられている。

従来とは異なり導光板４は、図１Ａの破線の矢印で示されるように、主に画面の上側から下側に照明光を導くように構成されている。照明光は主に導光板４の奥側（背面側すなわち画像観察側とは反対側）の面で反射して向きを変え、液晶表示装置の正面側へ進む。図中で左下のブロックにつき、図の左側から見た側面図を示す。照明光が上側から下側へ進むに伴い前記したように光量が減衰するため、下側ほど反射光を得やすくする必要がある。このため導光板４の奥側の面は上側から下側に向けて、図示するような弧状（くさび状）の曲線を有している。

なお、各導光板４は主に上側で固定するようにして、取付けの安定性を向上している。また図１Ｄで、水平方向に２個配置される導光板の境界は、一定の隙間を挟んで配置されるように描いているが、この隙間は少ないほど望ましいことは言うまでもない。また導光板４はアクリル樹脂などが材料となっており、表示装置として使用中の温度変化による膨張ないし伸縮が問題になることがある。このため水平方向は主に画面の中央で固定し、左右の端部は膨張や伸縮を吸収するよう水平方向へ若干の移動ができるようにすると良い。温度変化による構成要素の移動が表示画像の画質に影響を与えることがあるが、このようにすればユーザの注目度の少ない画面端部への影響にとどめることができる。

図１Ｃにおいて反射シート３は、一例として水平方向に１個、垂直方向に８個を配している。これは同図の左下に描いたように厚さの一様なシートであって良い。導光板４の奥側の面に接して配置される。前記した照明光を反射するよう、その表面は白色がとされている。

このように本実施例は、画面（液晶パネル）の水平方向を長手方向とした横長の導光板を画面垂直方向に複数配列し、この横長の導光板に対して、光源であるＬＥＤ１１からの光を図１Ａの破線矢印で示すように垂直方向（上から下に向けて）出射して供給するように構成している。このように構成することによって、表示画面をユーザ側から見た場合において、例えば表示画面に同一色（例えば白色）の画像を表示した場合において、表示画面水平方向の視野角に対する光強度分布はほぼ均一となる。従って、表示画面をある角度で右から見た場合（例えば表示画面の垂線から右３０度の方向から見た場合）でも当該角度で左から見た場合でも表示画像の明るさはほぼ等しくなる。よって、前述した水平方向の視野角に依存した輝度むらが低減され、表示画面を右から見た場合と左から見た場合における表示画像の明るさの非対称性が実質的に解消される。

図１Ｂにおいて支持部材２は、さきの反射シート３や導光板４とは異なり、液晶表示装置の表示部と同等の面積を持つ必要はない。たとえばその１／３〜１／２程度の面積でも良い。一例として同様な支持部材２を水平方向に２個、垂直方向に８個配している。これは、たとえばプラスチックの成形物であり、同図の左下に描いた側面図にあるように、手前側の面が導光板４の奥側の面と沿うように相補的な弧状の曲線を有している。このため後記するように組合せた際に、弧状の曲線部において反射シート３が導光板４から離れないように位置決めする作用がある。したがい各導光板のたとえば上半分のように、曲線が緩い部分まで支持しなくとも良く、前記したように下側１／３〜１／２程度を支持するだけでも良い。

図１Ｂの支持部材２の左端部分を拡大した場合を図２Ａと図２Ｂに示す。図２Ａはその正面図、図２Ｂは図２Ａの下側から見た底面図である。図１Ｂでは煩雑化を避けるために図示しなかったが、支持部材２の底面側にはＬＥＤ孔２１が開けられている。図１Ａの基板１と組合せるためには、１つの支持部材あたり２４個のＬＥＤ孔を有することとなる。基板１と組合せると、ＬＥＤ孔２１はＬＥＤ１１を組立て作業中に破損しないように保護し、また導光板４に向けて下方向にＬＥＤ光を反射するように機能している。

以上述べた各構成要素を組合せた場合につき、図３を用いて説明する。
図３は本発明の一実施例における液晶表示装置の側面図である。なおここでは、導光板４で導かれた光をさらに一様にするための、拡散シート５が新たに加えられている。図示していないが、液晶パネルは拡散シート５の右側に設けられる。すなわち図の下部に実線の矢印で示すように、ユーザから見て、図の左側が液晶表示装置の奥側（背面側）、右側が手前側（ユーザ側、すなわち画像観察側）となる。上下方向は図示するとおりである。また図面を分かり易くするために、各構成要素の間に隙間があるように描いているが、実際は接していることは言うまでもない。さらにＬＥＤ１１は実際には側面から直接見ることはできないが、ここでは実線で示している。

図３において、基板１に支持部材２が取付けられている。基板１が有するＬＥＤ１１は、支持部材２に設けられたＬＥＤ孔２１に囲まれている。反射シート３は支持部材２に位置決めされながら、支持部材２と導光板４の双方に接している。導光板４は、その光入射面６が上側を向いており、また当該上側にＬＥＤ１１が配置されている。そして導光板４の光入射面６には、ＬＥＤ１１からの照明光が入射される。本実施例は前記したように、厚みを薄くするうえで有利なサイドエッジ型の液晶表示装置である。たとえば図の破線の矢印で示したように、主に垂直方向に導かれた照明光は、反射シート３の作用もあって導光板４の奥側の面で反射して面状光となって光出射面７から出射されて拡散シート５に導かれ、さらに一様な光となって図示しない液晶へ導かれる。
導光板４の上部には図示するように若干の窪みがあり、隣接する上側の導光板や反射シートの先端が入るようにしている。これにより、導光板の境界が視覚的に検知され難くなっている。

なお、図３では各構成要素を保持する機構については、煩雑化を避けるために省略している。たとえば支持部材２においては、その下端部に導光板４や拡散シート５を保持するための機構があっても良く、各構成要素においては、これを保持するための切欠きなどがあっても良い。
各図において、各方向への寸法の比は一例であって、これを限定するものではない。また各構成要素の相対的な寸法の比も同様であり、たとえば支持部材１や導光板４に対して、反射シート３の厚さがさらに薄いものであっても良い。

このように本実施例では、画面（液晶パネル）の水平方向を長手方向とした横長の導光板を画面垂直方向に複数配列し、この横長の導光板に対して、光源であるＬＥＤ１１からの光を上から下に向けて出射して供給するようにしているので、表示画面の、水平方向の視野角に依存した輝度むらが低減され、表示画面を右から見た場合と左から見た場合における表示画像の明るさの非対称性を実質的に解消できるとの効果を奏する。また、これにより、導光板４などの配置に起因する垂直方向の境目を視覚的に検知され辛くすることも、本実施例の効果の一つとなっている。
なお、以上の実施形態はあくまで一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。基板上のＬＥＤの個数、各構成要素の具体的な形状、取付け方法など、さらに多くの異なる実施形態が考えられるが、いずれも本発明の範疇にある。

１：基板、２：支持部材、３：反射シート、４：導光板、５：拡散シート、６：光入射面、７：光出射面、１１：ＬＥＤ、２１：ＬＥＤ孔。

Claims (4)

1. 液晶パネルにより画像を表示するようにした液晶表示装置において、
   複数の光源と、該光源からの光が入射され、該複数の光源からの入射光を面状光として前記液晶パネルに出力する導光板とを備え、
   前記導光板は、液晶表示装置の水平方向を長手方向とした横長の長方形状を為しており、該導光板が液晶表示装置の垂直方向に複数配列されており、
   各導光板の前記光源からの光が入射される入射面が、前記液晶パネルの上側に向くように配置され、
   前記光源は、前記導光板に対して、前記液晶パネルの上から下方向へ向けて光を入射するように配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 請求項１に記載の液晶表示装置であって、前記各導光板は前記導光板の厚さが表示画面の上側から下側に向けて薄くなる形状を有することを特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項１に記載の液晶表示装置であって、前記導光板における表示画面の奥側の面に反射シートを有することを特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項１に記載の液晶表示装置において、前記液晶表示装置の垂直方向に配列された各導光板ブロックは、前記液晶表示装置の水平方向に並べて配置された２つの導光板ブロックで構成されることを特徴とする液晶表示装置。

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