JP2011227252A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蛍光管を光源とする直下型バックライトを有する液晶表示装置において、蛍光管からの紫外線による拡散板等の光学部品の黄変を防止、かつ、蛍光管からの熱による拡散板の変形を防止する。
【解決手段】液晶表示パネル５の背面に蛍光管８０を光源とする直下型のバックライトが配置されている。蛍光管８０を保持するサイドモールド７０の上に拡散板２０が載置され、拡散板２０の上に光学シート群２００が載置されている。ＰＭＭＡ板１０がサイドモールド７０に形成された段部７１に載置されている。ＰＭＭＡ板１０によって、蛍光管８０からの紫外線の影響が拡散板２０および光学シート群２００におよぶことを防止し、ＰＭＭＡ板１０、および、ＰＭＭＡ板１０と拡散板２０との間に形成された空間によって、蛍光管８０の熱によって拡散板２が変形することを防止する。
【選択図】図１

Description

蛍光管を有するバックライトからの紫外線と熱による光学部品の黄変および機械的な変形を防止した液晶表示装置に関する。

液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を有する画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して、ＴＦＴ基板の画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された対向基板が配置され、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶が挟持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。

液晶表示装置は自発光型ではないので、画像を形成するためにバックライトが必要である。バックライトは、光源と、光源からの光を均一にかつ効率良く使用するための光学部品から構成されている。比較的大型の液晶表示装置においては、光源としては、蛍光管を使用することが主流となっている。蛍光管は、放電によって生ずる紫外線によって、管壁に塗布された紫外線を光らせることによって可視光を得ている。

しかし、蛍光管からは、可視光のみでなく、紫外線も一部が管外に放出される。そうすると、この紫外線によって、光学部品が変質し、着色する場合が生ずる。光学部品が着色すると、透過率が低下するとともに、画像の正確な再現が困難になる。また、蛍光管は、放電によって発熱するが、この熱の影響によって、光学部品が変質したり、撓んだりする現象が生ずる。

「特許文献１」には、サイドライト型バックライトを有する液晶表示装置において、光源である蛍光管と対向する導光板の面に紫外線カットフィルタを配置する構成が記載されている。「特許文献２」には、サイドライト型バックライトにおいて、光源である蛍光管と対向する導光板の面に紫外線カット機能を有するフィルタ板を配置する構成が記載されている。このフィルタ板として、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリメチルメタクリレート）、オレイン系樹脂等の透明樹脂に紫外線吸収や紫外線反射などの機能を持ったフィラーを分散させたり、コーティングしたりすることが記載されている。

「特許文献３」には、直下型バックライトにおける拡散板として、ＰＭＭＡを主成分とし、拡散効果を出すためのシリコンビーズ、メラミンビーズ等を含有させた拡散板が記載されている。「特許文献３」では、この拡散板が、蛍光管からの熱による熱膨張や、乾燥収縮の影響による変形を生じないようにするために、拡散板の蛍光管と対向する面に紫外線硬化樹脂を形成することが記載されている。

特開平１１−７０１０号公報 特開２００２−２７９８１６号公報 特開２００６−２２７２７６号公報

図３は直下型バックライトを有する従来の液晶表示装置の断面図である。図３において、バックライトは、蛍光管８０とこれを保持するサイドモールド７０および、拡散板２０等の光学部品から構成されている。バックライトの上には、ＴＦＴ基板１、対向基板２、下偏光板３、上偏光板４から構成される液晶表示パネル５が配置されている。

光学部品は、蛍光管８０に近い側から拡散板２０、拡散シート３０、プリズムシート４０、偏光反射板５０から構成されている。これらの光学部品は、材料コストの点からＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）が使用されることが多い。蛍光管８０からは、可視光の他に、紫外線（ＵＶ）、および、熱も放射される。蛍光管８０から放射される熱によって、拡散板２０が変形する問題を生ずる。また、蛍光管８０から放射される紫外線によって拡散板２０および他の光学部品が黄変するという現象を生ずる。

直下型液晶表示装置では、大画面のディスプレイが多く、画面輝度を大きくするために、蛍光管８０の数を多くすることが行われている。したがって、蛍光管から放射される熱による拡散板２０の変形が生じやすい。拡散板２０が変形するとバックライトからの透過率のむらが生じ、画質を劣化させる。また、蛍光管８０からの紫外線によって、光学部品が着色すると、透過率が低下するとともに、画像の正確な再現が困難になる。

「特許文献１」および「特許文献２」には、サイドライト型バックライトにおいて、導光板における蛍光管と対向する面に、紫外線をカットする部材を配置することが記載されている。サイドライト型では、導光板と光源との距離が離れると画面輝度が極端に低下する。「特許文献２」には、紫外線をカットする部材としてＰＭＭＡが記載されているが、ＰＭＭＡを厚くすることが出来ないので、ＰＭＭＡには、紫外線を反射あるいは吸収する部材を分散あるいはコーティングすることが必要である。また、「特許文献１」および「特許文献２」はサイドライト型バックライトなので、光源からの熱よる問題は、直下型バックライトにおけるのとは全く異なったものとなる。

「特許文献３」には、直下型バックライトにおける拡散板として、ＰＭＭＡを主成分とした構成が記載されている。ＰＭＭＡは紫外線による変質は少ないが、ＰＭＭＡを拡散板として用いるために、ＰＭＭＡにシリコンビーズ、メラミンビーズ等を含有させなければならない。ＰＭＭＡにこのような部材を含有さるには、コストが嵩む。また、「特許文献３」に記載の技術では、拡散板が、蛍光管からの熱による熱膨張や、乾燥収縮の影響による変形を生じないようにするために、拡散板の、蛍光管と対向する面に紫外線硬化樹脂を形成する必要があり、この点からもコスト高となる。

本発明の課題は、液晶表示装置における蛍光管を使用した直下型バックライトにおいて、光学部品が、光源からの熱による変形を生じたり、光源からの紫外線によって変質したりすることを防止することが出来る構成を実現することである。

本発明は上記問題を克服するものであり、具体的な装置の構成は次のとおりである。すなわち、本発明の代表的な手段は、液晶表示パネルとバックライトを有する液晶表示装置であって、前記バックライトは、複数の蛍光管が拡散板の背面に配置された直下型バックライトであり、前記複数の蛍光管の端部は、サイドモールドによって支持され、前記拡散板と前記液晶表示パネルの間には複数の光学シートからなる光学シート群が配置され、前記複数の蛍光管と前記拡散板の間には、前記サイドモールドの段部にＰＭＭＡ板が配置され、前記ＰＭＭＡ板と前記拡散板との間には空間が形成されていることを特徴とする液晶表示装置である。

この場合のＰＭＭＡ板の厚さは１．５ｍｍ〜２．５ｍｍが適切である。また、光学シート群は少なくとも拡散シートを含む。さらに、また、上記のような構成であれば、拡散板、拡散シート等に安価なＰＥＴ材料を使用することも出来る。

また、拡散板とＰＭＭＡ板の間に空間を形成するために、サイドモールドの上にスペーサを形成する手段を用いてもよい。さらに、このようなスペーサを用いることによって、サイドモールドに段差を形成してＰＭＭＡ板を載置しなくとも、拡散板とＰＭＭＡ板との間に空間を形成することが出来る。

本発明によれば、直下型バックライトを有する液晶表示装置において、蛍光管と拡散板との間にＰＭＭＡ板を配置するので、蛍光管からの紫外線による拡散板、拡散シート、プリズムシート、偏光反射板等の変色を抑えることが出来、画質の劣化を防止することが出来る。したがって、長寿命の液晶表示装置を実現することが出来る。

また、本発明によれば、ＰＭＭＡ板が蛍光管からの熱を遮断するとともに、ＰＭＭＡ板と拡散板との間に形成された空間が断熱効果を有するので、蛍光管の熱によって、拡散板が変形する現象を抑えることが出来、拡散板の変形による輝度の不均一を防止することが出来る。

さらに本発明によれば、蛍光管からの発熱が拡散板に伝わることを防止することが出来、また、蛍光管からの紫外線の影響を防止することが出来るので、画面が高輝度で、かつ、厚さが薄い液晶表示装置を実現することが出来る。

本発明の実施例１の液晶表示装置の断面図である。 バックライトの平面図である。 本発明の実施例２の液晶表示装置示す断面図である。 液晶表示装置の従来例を示す断面図である。

以下に実施例によって本発明の内容を詳細に説明する。

図１は本発明の実施例１における直下型バックライトを有する液晶表示装置の断面図である。液晶表示装置は液晶表示パネル５とバックライトとから構成されている。液晶表示パネル５は、画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を有する画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板１と、ＴＦＴ基板１に対向して、ＴＦＴ基板１の画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された対向基板２が配置され、ＴＦＴ基板１と対向基板２の間に液晶が挟持されている。そして液晶分子によるバックライトからの光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成する。液晶は、偏光光のみ制御できるので、ＴＦＴ基板１には下偏光板３、対向基板２には上偏光板４が貼り付けられている。

液晶表示パネル５の背面にはバックライトが配置されている。バックライトは光源と保持部材と光学部品とから構成されている。図１において、光源には蛍光管８０が使用されている。図２は蛍光管８０、蛍光管８０を支持するサイドモールド７１、および、反射板１００のみを取り出した平面図の例である。蛍光管８０は図２に示すように、複数本並行に配置されている。図２において、蛍光管８０の端部は、サイドモールド７０に収容され、蛍光管８０の背面には反射板１００が配置されている。図２において、蛍光管８０の配置ピッチはｐである。

図１に戻り、蛍光管８０の端部は、サイドモールド７０に収容されている。サイドモールド７０は樹脂によって形成されている。サイドモールド７０の内側は、白色となっており、蛍光管８０からの光を効率よく液晶表示パネル側に反射する。サイドモールド７０の下部には、反射板１００が配置され、蛍光管８０からの光を液晶表示パネル側に反射する。

サイドモールド７０には段部７１が形成されており、段部７１にＰＭＭＡ板１０（ポリメタクリル酸メチル樹脂板、ポリメチルメタクリレート板）が配置されている。このＰＭＭＡ板１０が存在することによって、上に配置される光学部品が蛍光管８０から放射される紫外線の影響によって変質したり、蛍光管８０からの熱によって変形したりすることを防止することが出来る。

図１において、サイドモールド７０の上には、拡散板２０が配置され、拡散板２０の上には、順に拡散シート３０、プリズムシート４０、偏光反射板５０が配置されている。拡散板２０は、蛍光管８０からの光を拡散して光を均一にするために使用される。すなち、蛍光管８０が複数本使用されるが、個々の蛍光管８０の部分のみが明るくなって明るさむらが発生することを防止する。この目的のためには、拡散板２０は所定の厚みが必要であり、例えば、２ｍｍ程度の厚さがある。拡散板２０には、材料コストの低いＰＥＴが使用されている。

拡散板２０の上には、拡散シート３０が配置されている。拡散シート３０の役割は、拡散板２０の働きとあいまって、蛍光管８０からの光をさらに均一にする役割を有する。拡散シート３０も例えば、ＰＥＴで形成され、厚さは、０．１〜０．２ｍｍ程度である。

拡散シート３０の上には、プリズムシート４０が配置されている。プリズムシート４０は、例えば、断面が３角形のプリズムの溝が１方向に例えば、５０μｍピッチで形成されている。プリズムシート４０によって、プリズムの溝と直角方向に向かう光を液晶表示パネル方向に向け、光源からの光の利用効率を上昇させる。図１においては、プリズムシート４０は１枚であるが、場合によっては、プリズムの溝が互いに直角方向である２枚のプリズムシートを使用することがある。この場合は、光源の光の利用効率をさらに上げることが出来る。プリズムシート４０も一般にはＰＥＴによって形成される。

プリズムシート４０の上には偏光反射板５０が載置されている。液晶は偏光光のみを制御することが出来るので、バックライトからの光を下偏光板３によって偏光光に変換する。偏光板においては、特定の方向に振動する光のみを透過して、特定の方向と直角に振動する光は吸収される。したがって、特定の方向と直角の方向に振動する光は無駄になるので、偏光反射板５０によって特定方向と直角の方向に振動する光を反射してバックライト側に返し、バックライト側で光の振動方向を変えて、偏光反射板５０を透過させ、下偏光板３に入射させる。これによって、バックライトの光をより効率的に利用することが出来る。偏光反射板５０の上に液晶表示パネル５が配置される。

偏光反射板５０はフィルムの積層構造となっており、各フィルム間に接着材が使用されている。この接着材は、紫外線によって黄変しやすい。したがって、偏光反射板５０は、他の光学シートに比較して蛍光管８０からの紫外線の影響をより受けやすい。

図１においては、拡散シート３０、プリズムシート４０、偏光反射板５０によって光学シート群２００を形成している。各光学シートの厚さは０．１〜０．２ｍｍ程度である。光学シート群２００は、上記３枚の場合に限らず、用途によって種々の組み合わせがある。例えば、光学シート群２００として拡散シート３０が３枚のみ配置される場合、２枚のプリズムシート４０を拡散シート３０によってサンドイッチする場合等である。いずれにせよ、拡散シートは少なくとも１枚含んでいる場合が多い。これらのいずれの場合であっても本発明を適用することが出来ることが言うまでもない。

本発明の特徴は、拡散板２０と蛍光管８０との間にＰＭＭＡ板１０を配置することである。ＰＭＭＡ板１０によって蛍光管８０からの紫外線を吸収させ、ＰＥＴによって形成された拡散板２０、拡散シート３０、プリズムシート４０等が紫外線によって黄変することを防止する。ＰＭＭＡ板１０は紫外線によって変色したり、透過率が低下したりすることはほとんど無い。しかし、ＰＥＴは紫外線の吸収率はそれほど大きくはないので、紫外線を遮蔽するには、ある程度の厚さが必要であり、１．５ｍｍ以上は必要である。一方、液晶表示装置全体の重量を考慮するとあまり厚くすることは出来ないが、２．５ｍｍ程度は許容可能である。

このように、ＰＭＭＡ板１０をある程度厚くすることによって、ＰＭＭＡ板１０に紫外線遮蔽の処理を施さなくとも、拡散板２０をはじめとする光学部品の黄変を防止することが出来る。すなわち、特別な処理を施さないＰＭＭＡ板１０を一枚挿入することによって、紫外線の影響を防止することが出来るので、本発明は、液晶表示装置の製造コストの点で非常に利益がある。

ＰＭＭＡ板１０を配置するもうひとつの重要な点は、蛍光管８０からの熱によって、特に拡散板２０が変形することを防止することである。拡散板２０は蛍光管８０からの光を均一にするものであるから、拡散板２０が変形すると光の均一性が損なわれ、画質を劣化させる。また、拡散板２０の上に載置されている拡散シート３０、プリズムシート４０等の作用にも悪影響を与える。

本発明においては、拡散板２０と蛍光管８０との間に所定の厚みを持ったＰＭＭＡ板１０を配置するので、ＰＭＭＡ板１０が蛍光管８０からの熱に対して、断熱材の役割を持ち、拡散板２０が加熱されることを防止することが出来る。ＰＭＭＡ板１０は蛍光管８０からの熱によって変形する可能性はあるが、ＰＭＭＡ板１０は、可視光に対しては、透過率が非常に高いので、多少変形をしても、バックライトの光の均一性を損なうことは無い。

図１に示すように、ＰＭＭＡ板１０はサイドモールド７０の上部に形成された段部７１に載置される。段部７１の深さｈは、ＰＭＭＡ板１０の厚さよりも大きく形成されている。一方、拡散板２０はサイドモールド７０の上部に載置される。したがって、ＰＭＭＡ板１０と拡散板２０との間にはギャップｇを持つ空間９０が形成される。このギャップｇが形成されることによって、ＰＭＭＡ板１０の温度が拡散板２０に伝わることを防止することが出来る。拡散板２０とＰＭＭＡ板１０の間のギャップｇはＰＭＭＡ板１０からの熱が伝わることを防止することであるから、大きくする必要は無く、０．１ｍｍ程度あれば十分である。

直下型バックライトにおいては、光源からの光を均一にするためには、図１に示す、蛍光管８０と拡散板２０との距離ｄと図２に示す蛍光管８０のピッチｐとの関係を所定の関係に保つ必要がある。つまり、蛍光管８０と拡散板２０との間隔ｄが小さいと、個々の蛍光管８０の明るさの影響が強くなり、蛍光管８０の直上と蛍光管８０と蛍光管８０との間の輝度差が大きくなる。

そうすると、拡散板２０あるいは拡散シート３０による拡散効果をより大きくしなければならず、バックライトからの光の利用効率が低下する。つまり、液晶表示装置の厚さを小さくするために、蛍光管８０と拡散板２０との距離ｄを小さくすると、図２に示す蛍光管８０のピッチｐを小さくする必要がある。したがって、蛍光管８０からの光をより効率的に使用しようとすると、より多くの蛍光管８０を使用する必要があり、発熱も多くなる。

ところで、本発明の特徴である、ＰＭＭＡ板１０は透明なので、蛍光管８０からの光の分布には影響を与えない。すなわち、ＰＭＭＡ板１０を配置するからといって、蛍光管８０と拡散板２０との距離を大きくする必要は無い。もともと存在していた蛍光管８０と拡散板２０とのスペース内にＰＭＭＡ板１０を配置すればよい。したがって、ＰＭＭＡ板１０を配置しても液晶表示装置の厚さが大きくなることは無い。

さらに、ＰＭＭＡ板１０を配置することによって、蛍光管８０からの紫外線と熱の影響を軽減できるので、蛍光管８０と拡散板２０との距離ｄを小さくすることも可能である。したがって、液晶表示装置の種類によっては、本発明によって液晶表示装置全体の厚さを小さくすることが出来る場合もある。

図３は本発明の第２の実施例による液晶表示装置の断面図である。図２の特徴は、拡散板２０とサイドモールド７０との間にスペーサ６０を配置することによって、ＰＭＭＡ板１０と拡散板２０との間の距離ｇをより大きくする構成としている。その他の構成は、図１において説明したのと同様であるので、説明を省略する。

図３において、サイドモールド７０の段部７１にＰＭＭＡ板１０が載置されていることは図１と同様である。図３では、サイドモールド７０の上部にスペーサ６０が形成されている。このスペーサ６０は、例えばゴムのようなもので形成することが出来る。また、スペーサ６０は、サイドモールド７０の上部にはめ込むような形で使用することが出来る。

本実施例の構成によれば、ＰＭＭＡ板１０と拡散板２０とのギャップｇは、サイドモールド７０に形成された段部７１の深さｈ＋スペーサ６０の厚さｔの合計からＰＭＭＡ板１０の厚さを引いたものとなり、ＰＭＭＡ板１０と拡散板２０との距離をより確実に形成することが出来る。また、本実施例の構成によれば、サイドモールド７０の段部７１の深さｈをＰＭＭＡ板１０の厚さよりも大きくできない場合であっても、スペーサ６０を配置することによって、ＰＭＭＡ板１０と拡散板２０との間に空間９０を形成することが出来る。さらに、サイドモールド７０にＰＭＭＡ板１０を載置するための段部７１を形成できない場合であっても、ＰＭＭＡ板１０と拡散板２０との間に空間９０を形成することが出来る。

本実施例の構成は、液晶表示装置の画面を明るくし、かつ、液晶表示装置の厚さを小さくしなければならない場合に特に効果がある。すなわち、液晶表示装置の画面を明るくするためには、蛍光管８０の本数を多くしなければならず、したがって、蛍光管８０全体からの発熱量も大きくなる。一方、液晶表示装置全体の厚さを小さくするためには、蛍光管８０と拡散板２０との距離を小さくせざるをえず、そうすると、拡散板２０の熱による変形が深刻な問題となる。本実施例では、サイドモールド７０の上にスペーサ６０を配置することによって、ＰＭＭＡ板１０と拡散板２０との間のギャップｇを比較的自由に設定することが出来、断熱効果を必要に応じて自由に設定することが出来る。

１…ＴＦＴ基板、 ２…対向基板、 ３…下偏光板、 ４…上偏光板、 ５…液晶表示パネル、 １０…ＰＭＭＡ板、 ２０…拡散板、 ３０…拡散シート、 ４０…プリズムシート、 ５０…偏光反射板、 ６０…スペーサ、 ７０…サイドモールド、 ７１…サイドモールドの段部、 ８０…蛍光管、 ９０…断熱空間、 １００…反射板、 ２００…光学シート群。

Claims (5)

1. 液晶表示パネルとバックライトを有する液晶表示装置であって、
   前記バックライトは、複数の蛍光管が拡散板の背面に配置された直下型バックライトであり、前記複数の蛍光管の端部は、サイドモールドによって支持され、前記拡散板と前記液晶表示パネルの間に複数の光学シートからなる光学シート群が配置され、
   前記複数の蛍光管と前記拡散板の間には、前記サイドモールドの段部にＰＭＭＡ板が配置され、前記ＰＭＭＡ板と前記拡散板との間には空間が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. ＰＭＭＡ板の厚さは１．５ｍｍ〜２．５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記光学シート群は、少なくとも拡散シートを含み、前記拡散シートと前記拡散板はＰＥＴによって形成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。
4. 液晶表示パネルとバックライトを有する液晶表示装置であって、
   前記バックライトは、複数の蛍光管が拡散板の背面に配置された直下型バックライトであり、前記複数の蛍光管の端部は、サイドモールドによって支持され、前記拡散板と前記液晶表示パネルの間に複数の光学シートからなる光学シート群が配置され、
   前記複数の蛍光管と前記拡散板の間には、前記サイドモールドの段部にＰＭＭＡ板が配置され、
   前記サイドモールドの上部にはスペーサが配置され、前記拡散板は前記スペーサに載置されており、前記ＰＭＭＡ板と前記拡散板との間には空間が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
5. 液晶表示パネルとバックライトを有する液晶表示装置であって、
   前記バックライトは、複数の蛍光管が拡散板の背面に配置された直下型バックライトであり、前記複数の蛍光管の端部は、サイドモールドによって支持され、前記拡散板と前記液晶表示パネルの間に複数の光学シートからなる光学シート群が配置され、
   前記複数の蛍光管と前記拡散板の間にＰＭＭＡ板が配置され、
   前記サイドモールドの上部にはスペーサが配置され、前記拡散板は前記スペーサに載置されており、前記ＰＭＭＡ板と前記拡散板との間には空間が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。

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