JP4033828B2 - 液晶表示装置、バックライト装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶テレビ又は液晶モニタなどに代表される液晶表示装置又は液晶表示装置に用いられるバックライト装置に関する。

表示装置及びそれを用いた種々の電子機器において低消費電力化かつ薄型化が可能であるため、液晶表示装置が盛んに用いられている。液晶表示装置における要素技術の１つとして、拡散板の変形による画像表示ムラの防止技術がある。この点に関しては、表面と裏面とで拡散材密度が異なる拡散板を用いることにより、液晶表示装置を縦置きにした状態においても、拡散板の液晶パネルを押圧する方向への反りを低減する技術がある（例えば特許文献１参照）。

また、蛍光管の保持装置に拡散板の反りを押さえる機能を同時に設けることにより、拡散板の液晶パネル側への反りを低減し画像品質を保持する技術も開示されている（例えば、特許文献２参照）。このように、拡散板の反りは液晶画面の表示品質を低下させる要因となるため、その点について十分配慮した設計が要求される。

ところで、液晶表示装置は縦置き（表示面と法線方向に鉛直線を有する設置面とを垂直な方向に配置した状態）で使用する場合が殆どである。従って、図４に示すように、拡散板１を例えば筐体２の係止片２１、２２によって画面上側から吊下げられる構成が一般的である。拡散板を吊下げる構造により、拡散板の撓みを防止することが可能である。例えば、拡散板を吊下げずに液晶表示装置を立て掛けた場合には、拡散板は下端部で筐体に当って支持されるため、自らの重みによって撓みが生じてしまう。すなわち、吊り下げ構造は、特に大型の液晶表示装置においては必須の構造である。

特開２００２−１１６７０４号公報 特開平６−２７３７６０号公報

しかしながら、図４に示す装置では、単に上側から拡散板１を吊下げた場合においても、表示装置が垂直方向に対し若干斜めに傾いただけで拡散板１を設計通りに吊り下げることができず、反りが発生する可能性があるという問題を有する。つまり、単純に拡散板１を吊下げた構造では、図５に示すように、表示装置が斜めに傾くと拡散板も傾いてしまい、周辺の光学部材や保持部材に当った状態となる。この際、拡散板自身の重力や各部材に当接した場所から受ける抗力Ｒ１、Ｒ２により、拡散板１はその厚み方向に応力を受けることになるため、液晶パネル側か蛍光管３側かのいずれかの方向に拡散板１が反るという問題がある。

拡散板の反りが発生すると、以下のような問題点が発生する。
１）液晶画面上の色シミ
液晶画面上に色シミが生じる原因は、液晶パネル４の偏光板の光学特性（透過率や複屈折特性等）が周辺の温度により容易に変化すること、すなわち液晶パネル４の偏光板の光学特性が熱の影響を受けやすいことと、拡散板１が液晶パネル４側に当るように反ることとに起因して生じる。具体的な拡散板１の経時変化の様子を図５に示す。

液晶表示画面が下を向く方向に傾いた場合には、上記吊下げ構造を有する拡散板１は、画面下側が係止されていないため、画面の下側で液晶パネル４に当るとともに、画面の上側で筐体２に当る。従って、拡散板１は、上下において当った部分からの抗力Ｒ１とＲ２とを受けることになる（上側は係止片２１、２２の構造を有するが、抗力Ｒ１を受けることに変わりはない。）。

また拡散板１全体に加わる重力により、拡散板１はその厚み方向にも力Ｇ１を受ける。従って、この際、拡散板１の厚み方向に加わる力は、Ｒ１、Ｒ２、Ｇ１の三成分になる。Ｒ１、Ｒ２に限っては、拡散板の上側と下側とにのみ力を与えることになるので、拡散板１の真中部分は重力成分Ｇ１のみの力を受ける。このように、拡散板１全体で、その厚み方向に受ける力が不均一であることに起因して、プラスチック素材である拡散板１が、特に高温時において液晶パネル４側に反る現象が発生する。従って、拡散板１は液晶パネル４の局所領域Ａ１に光学シートを介して又は直接にあたってしまい、その結果、局所領域Ａ１のみが他の部分との温度環境、伝熱環境が異なるようになることで、液晶パネルの色シミなどの問題が生じる。

２）液晶画面上でのランプ像による輝度むら
ランプ像が画面上に映ってしまう現象は、拡散板が蛍光管の近くに配置された場合に生じやすい。つまり、拡散板の反りとの因果関係については、拡散板が蛍光灯側に反りを生じた場合に発生しやすい。図６にその経時変化を示すとともに以下において説明を行う。

図５に示す状況とは逆に、図６に示すように、液晶画面が若干上を向く方向に傾いた場合に、拡散板１は画面上側と下側とで筐体２に当るため、拡散板１の上下では当った部分からの抗力Ｒ１、Ｒ２を受ける。また拡散板１全体に加わる重力により、拡散板１はその厚み方向成分にも力Ｇ１を受ける。

従って、この際に、拡散板１の厚み方向に加わる力は、Ｒ１、Ｒ２、Ｇ１の３成分になるが、Ｒ１、Ｒ２は、拡散板１の上側と下側にのみ力を与えることになるので、拡散板１の真中部分は重力成分Ｇ１による力のみを受ける。従って、拡散板１の厚み方向に加わる力が面全体で不均一であることから、前述の場合と同様に拡散板１に撓みが生じる。この場合には、蛍光管３側に拡散板１が撓むため、設計者の想定する設計の範囲を越えて拡散板１と蛍光管３との距離が近接している領域Ａ２には、ランプ像が明るく拡散板に反映されるため、画面上で輝度むらが発生しやすくなる。

以上説明した２つの現象は、特に大画面の表示装置における画面表示品質に大きな影響を与える。しかしながら、拡散板１の位置を完全に固定すると、拡散板１や他の光学シートの熱膨張現象を配慮した設計が必要なために得策とは言えず、そもそも拡散板を吊下げる技術に反する設計思想に基づくことになる。

本発明は、液晶表示装置が鉛直方向に対し傾いた場合において、拡散板の反りやたわみを防止することを目的とする。さらに、拡散板に対して必要以上に余計な負荷を掛けることもなく、その反り現象による画面上の表示むら等の問題が解消されるようにするものである。

本発明の一観点によれば、光源と、該光源を収納する筺体であってその一面に開口部を有する筐体と、前記開口部を塞ぐ位置に配置された拡散板と、を有するバックライト装置であって、前記拡散板を上側で吊下げる吊下手段と、前記拡散板を下側で引っ張る引張手段と、を設けたことを特徴とするバックライト装置が提供される。画面上側で吊下げられるような吊下手段と、画面下側で張力を受けるような引張手段とを有したことで、拡散板の撓みを防止することができる。

また、光源と、該光源を収納する筺体であってその一面に開口部を有する筐体と、前記開口部を塞ぐ位置に配置された拡散板と、を有するバックライト装置であって、前記拡散板を、上下方向、左右方向又は斜め方向の少なくともいずれか一方向に引っ張る引張手段を設けたことを特徴とするバックライト装置が提供される。前記拡散板が少なくとも画面上下、左右あるいは斜め方向のいずれか一方向に引張作用を受けるような引張手段を設けたことにより拡散板の撓みが低減できる。

前記吊下手段又は前記引張り手段が、弾性変形可能な素材により形成されているのが好ましい。前記拡散板の吊下手段あるいは引張手段には弾性素材を用いることによって、拡散板に必要以上の応力を与えずにその撓みを低減することができる。

或いは、前記吊下手段又は前記引張手段の少なくとも一方が、温度に対する形状記憶機能を有する素材により形成されているのが好ましい。拡散板に必要時以外に応力を与えずに必要時にのみその撓みを低減することができる。前記形状記憶機能は、前記光源を点灯させた場合の温度上昇に伴い、前記吊り下げ手段が前記拡散板を上方に引っ張る作用又は前記引っ張り手段が前記拡散板を下方に引っ張る作用を発揮する機能であるのが好ましい。これにより、バックライト点灯時にのみ拡散板の撓みを低減できる。前記吊下手段又は前記引張手段の形状は、らせん巻回構造、パイプ状の配管構造、又は、薄板を巻込んだ薄板巻回構造のいずれかにより形成されているのが好ましい。尚、形状記憶機能は、拡散板の熱又は湿度などの外的条件に変化に対する変形に応じて、変形を抑制する方向に作用する力が働くようにするのが好ましい。例えば、温度上昇に伴い拡散板が延びる場合には、延びに起因する撓みを低減するように、形状記憶機能により拡散板を引っ張るような力が働くのが好ましい。

前記吊り下げ構造は、前記拡散板又は前記筺体のいずれか一方に形成された第１の孔部と、該孔部と対応する位置に設けられた係止手段とを含んで構成されているのが好ましい。前記引っ張り構造は、前記拡散板又は前記筺体のいずれか一方に形成された第２の孔部と、
該孔部と対応する位置に設けられた弾性係止手段とを含んで構成されているのが好ましい。前記第１の孔部は、前記拡散板又は前記筺体の上側に設けられているのが好ましい。

前記第２の孔部は、前記拡散板又は前記筺体の上側又は下側の少なくともいずれか一方に設けられているのが好ましい。前記弾性係止手段は、前記第２の孔部に挿入され前記拡散板を引っ張る方向に付勢する手段であることが好ましい。

前記引っ張り手段は、その引っ張り力を変更することができるように構成されておいるのが好ましい。例えば、重りの重さや圧縮バネの圧縮力を変更することができるようにすれば、使用環境や周辺環境などに応じて、好ましい引っ張り力に調整することができる。

本発明に係るバックライト装置によれば、少なくとも表示装置点灯時において拡散板の面内方向に適当な張力を与えることができ拡散板の撓みを低減することができる。また、引張手段に温度依存の形状記憶素材を用いることにより、拡散板に必要時以外に応力を与えることなく、少なくとも表示期間のみの拡散板の伸びを防止することが可能となる。拡散板の撓みが低減されたバックライト装置を用いることにより、液晶表示画面の画質を向上させるとともに、表示の均一化を図ることができる。

本明細書において、拡散板の撓みは、主として表示画面を設置面に対して垂直に立てた状況（縦置き）において生じる撓みを対象とするものである。

本発明の一実施の形態によるバックライト装置の構成例について図１から図３までを参照しつつ説明する。図１（ａ）は、本実施の形態による液晶表示装置の構成の一例を示す斜視図である。図１（ｂ）は側断面図である。図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施の形態による液晶表示装置は、拡散板１、筐体２、蛍光管３、液晶パネル４及び引張手段５を主たる構成要素としている。さらに、拡散板１と筐体２とに関しては、画面上縁部で突起部２１、２２と孔１１ａ、１２ａとの間で熱膨張量を考慮した適当な遊びを持ちながら勘合させることにより、拡散板１が画面上縁部から吊下げられる構造を有している。

本実施の形態における引張手段５は、拡散板１の画面下縁部に設けられた孔１１ｂ、１２ｂに掛けられて吊下げられた重りによって構成される。重りの重力により、拡散板１においてその面内方向に張力Ｔが働き、拡散板１の反り、撓みを防止することができる。尚、本実施の形態における拡散板１に設けられた引張手段５は、重りを利用した張力によるものに限定されない。例えば、弾性体の復元力を利用した構造でもよい。

より具体的には、図１（ｃ）に示すように、底板部８ａと、底板部８ａから略垂直方向に立ち上がる立ちあがり部８ｂと、この立ちあがり部８ｂの先端部８ｃ付近で断面コの字状の形状を形成し先端が底板部８ａ方向に向けて曲がる形状を有する係止具８を利用しても良い。拡散板１に形成された孔部１１ｂ、１２ｂの下端縁に係止具８のコの字の内面が当接する構成を有している。さらに、底板部８ａの上面と筺体２の底板部２ｂとの間であって立ち上がり部８ｂに、コイル状の圧縮バネ７が配置されている。

上記構造においては、圧縮バネ７は、筺体２の底板部２ｂを上方に押し上げる方向に付勢し、結果として拡散板１の開口部１１の内縁下端を下方へ押し下げる方向に拡散板１を引っ張る。すなわち、拡散板１を圧縮バネ７の復元力により下方に引っ張る構造である弾性係止構造を形成する。

図１（ｄ）に示す構造は、筺体２の底板部２ｂの下方に配置された底板部９ａと底板部９ａから略垂直方向に立ち上がる立ちあがり部９ｂと、この立ちあがり部９ｂの先端部付近で断面視斜め下方に延びる第１の先端部９ｃと、拡散板１の板厚よりも少し広い幅を有し、立ちあがり部９ｂと略平行かつ下方に向けて延びる第２の先端部９ｄと、を有する板バネ構造の係止具（板バネ）９を利用する。上記構造においては、板バネ９は、筺体２の底板部２ｂを上方に押し上げる方向に付勢し、結果として拡散板１の開口部１１の内縁下端を下方へ押し下げる方向に拡散板１を引っ張る。すなわち、現在よりも小さい角度まで戻ろうとする板バネ９の復元力を利用して拡散板１を下方に引っ張る板バネ係止構造を形成する。以上の構造を用いると、図１（ａ）の構造に比べて、引張手段５が筺体２と拡散板１とを固定する機能も有しているため、振動などに対する耐性が高まるという利点もある。

尚、図１（ｃ）や図１（ｄ）に示す構造の場合には、拡散板１の下方と上方との両方に係止構造を設けても良い。下方と上方とに係止構造を設けることにより、例えば、液晶装置全体を上下反転させて設置した場合などにおいても、拡散板の反りを有効に防止することが可能である。また、拡散板１の撓みを上下両方から引っ張ることにより、引っ張りの効果を増加させることができる。尚、図１（ｃ）の構造では、例えば温度上昇により拡散板１が伸びる場合には、圧縮バネも熱膨張することにより、自律的に拡散板を下方に引っ張る力が働くため、拡散板１の撓みを抑制することができる。この際、圧縮バネ７に比べて立ち上がり部８ｂは熱膨張係数の小さい材料を用いると、上記機能が効果的に発揮される。

図２は、本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置の一構成例を示す図である。図２（ａ）は斜視図、図２（ｂ）は側断面図である。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施の形態による液晶表示装置は、第１の実施の形態による液晶表示装置と同様に、拡散板１、筐体２、蛍光管３、液晶パネル４及び引張手段５を主要構成要素とする。図１に示す構造と同様に、拡散板１と筐体２とは、画面上縁部で突起部２１、２２と孔１１ａ、１２ａとの間で、通常使用範囲における下限温度と上限温度との間の熱膨張量を考慮した適当な遊びを有して嵌合する構造とすることにより、拡散板１が画面上縁部から吊下げられた構造となっている。

本実施の形態における引張手段５は、拡散板１の下縁部に設けられた孔１１ｂ、１２ｂのそれぞれと、筐体２の底板部２ｂの上記孔１１ｂ、１２ｂに対応する位置に設けられた孔部２ｃ、２ｃとを連結させるらせん巻回構造のワイヤー６をそれぞれ設けた係止構造を有していることを特徴としている。これにより、拡散板１と筺体２とは、上下方向に関しても左右方向に関しても、ある程度の弾力性を保持しつつ係止され、柔軟な構成となる。

次に、本実施の形態の変形例による液晶表示装置について説明する。本変形例による液晶表示装置の係止構造においては、図２に示す構造において、らせん巻回構造のワイヤー６を、形状記憶機能を有する素材により形成した点を特徴とする。ワイヤー６は、特に温度に関する形状記憶機能を有することを特徴とする。

上記構造によれば、ワイヤー６の温度が一定以上に達すると、徐々に或いは急激に、ワイヤー６自身が自動的にらせん巻回構造としての働きを強め、拡散板１は表示画面下方に向けて引張り力を受ける。また、このワイヤー６の温度制御に関しては、表示装置内において発生する熱（例えば蛍光管３や電源などから発生する熱）によって自動的に反応するように構成すれば良い。かかる特性を有するワイヤー６を利用することにより、拡散板１は液晶表示装置の点灯時においてのみ画面下方向に強い引っ張り力を受けるようにできるため、少なくとも液晶表示装置の点灯時における拡散板の撓みを低減することができる。また、液晶表示装置の非点灯時には、拡散板には張力が働かないようにすることで、特に、拡散板素材にアクリル材等のプラスチックを用いる場合の応力変形を抑制することができる。

以上、本発明の第２の実施の形態及びその変形例による液晶表示装置の特徴について概要を説明したが、より詳細には、ワイヤー６の有するらせん巻回構造のサイズ、形状等は拡散板１に適当な張力がかかるように適当に設計すればよい。また、このような温度に対する形状記憶性を有するワイヤーの例としては、市販のＮｉＴｉ合金（例えば、古河ＮＴ合金(古河電工社製)）などを用いることが可能である。但し、温度に対して形状記憶機能を有する素材を用いれば、素材は金属に限定されることはない。

温度に対する形状記憶機能を有する素材を用い、温度変化に応じて拡散板を積極的に引張ることのできる材質、形状を有していれば良く、このような素材を用いる場合は、本発明の範囲内であるものとする。尚、本実施の形態における引張手段の代表例として、ワイヤー６のらせん巻回構造を示したが、線状体を用いたらせん巻回構造以外の構造であっても良い。例えば、パイプ状の配管構造により対応する孔部を係止する構造や、薄板を巻込んだ薄板巻回構造であっても良い。

次に、本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置について図面を参照しつつ説明を行う。図３は、本実施の形態による液晶表示装置の一構成例を示す図であり、図３（ａ）は斜視図、図３（ｂ）は側断面図である。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施の形態による液晶表示装置は、拡散板１、筐体２、蛍光管３、液晶パネル４及び引張手段５を主要構成要素としている。本実施の形態による液晶表示装置においては、引張手段５として、拡散板１と筐体２とのそれぞれの上縁部及び下縁部に設けられた孔１１ａ、１２ａ及び１１ｂ、１２ｂをそれぞれ連結するように設けられた巻回構造のワイヤー６を有している。巻回構造を有するワイヤー６を拡散板１及び筺体２のそれぞれの孔に通すことにより、拡散板１及び筺体２とが柔軟に結合される。

尚、ワイヤー６の素材としては、前述のような、温度に対して形状記憶機能を有する素材を用いることが好ましい。かかる構造により、拡散板１は画面上縁部及び下縁部の両方において引張作用を受けることになるが、拡散板１の撓みを低減するという点に関しては、上記第２の実施の形態による構造と同様である。尚、図３に示す例では、画面の上下の引張手段として形状記憶素材を用いているが、引張手段としてはこれに限定されることはなく、図１（ｃ）、（ｄ）に示すような弾性係止構造や板バネ係止構造を用いても良い。

また、熱以外の原因（例えば湿度など）による拡散板の反りに対しても本実施の形態による構成は有効である。つまり、画面垂直方向（面の厚み方向）の撓みに限らず、画面水平方向（面内方向）の撓みに対しても有効である。

すなわち、本発明の実施の形態による液晶表示装置によれば、撓みの原因によらず拡散板の厚み方向を法線とする面内方向に拡散板を引っ張る引張手段を設けることにより、拡散板の撓みを低減することが可能になる。従って、引張手段の引張方向は画面垂直方向に限定されず、拡散板の横方向あるいは斜め方向に引っ張る同様な引張手段を設けることも本発明の範囲内であるものとする。

本発明は、特に大型の液晶表示装置に対して有効である。また、画面が面内で回転する構造の液晶表示装置に対しても有効である。

本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置の構成例を示す図であり、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は側断面図である。図１（ｃ）及び図１（ｄ）は変形例であり、図１（ｂ）の一部を拡大した図である。 本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置の構成例を示す図であり、図２（ａ）は、斜視図、図２（ｂ）は側断面図である。 本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置の構成例を示す図であり、図３（ａ）は斜視図、図３（ｂ）は側断面図である。 従来の液晶表示装置の構成例を示す斜視図である。 従来の液晶表示装置における拡散板の反りの経時変化を示す第１の模式図である。 従来の液晶表示装置における拡散板の反りの経時変化を示す第２の模式図である。

符号の説明

１：拡散板、２：筐体、３：蛍光管、４：液晶パネル、５：引張手段、６：ワイヤー、
７：バネ、８：係止体、９：板バネ、１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ：孔、Ｇ：重力
、Ｇ１、Ｇ２：重力の分解成分、Ｒ１、Ｒ２：抗力、Ａ１：色シミ発生部分、Ａ２：ランプ像による輝度ムラ発生部分。

Claims (13)

1. 光源と、
   該光源を収納する筺体であってその一面に開口部を有する筐体と、
   前記開口部と前記光源との間に配置された拡散板と、
   を有するバックライト装置であって、
   前記拡散板の上端縁に形成され該拡散板を固定させて吊下げる吊下手段と、
   前記拡散板の下端縁に形成され、該拡散板を係止した弾性体の復元力により画面下側へ引っ張る引張手段と、
   を設けたことを特徴とするバックライト装置。
2. 光源と、
   該光源を収納する筺体であってその一面に開口部を有する筐体と、
   前記開口部と前記光源との間に配置された拡散板と、
   を有するバックライト装置であって、
   前記拡散板の上端縁に形成され該拡散板を固定させて吊下げる吊下手段と、
   前記拡散板の下端縁に形成され、該拡散板を係止した重りの重力を利用して画面下側へ引っ張る引張手段と、
   を設けたことを特徴とするバックライト装置。
3. 前記引張手段は、温度に関する形状記憶機能を有する素材により形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のバックライト装置。
4. 前記形状記憶機能は、前記光源を点灯させた場合の温度上昇に伴い、前記引張手段が前記拡散板を下方に引っ張る作用を発揮する機能であることを特徴とする請求項３に記載のバックライト装置。
5. 前記引張手段の形状は、らせん巻回構造、パイプ状の配管構造、又は、薄板を巻込んだ薄板巻回構造のいずれかを含むことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載のバックライト装置。
6. 前記吊下手段は、
   前記拡散板又は前記筺体のいずれか一方に形成された第１の孔部と、
   前記筺体又は前記拡散板の前記第１の孔部と対応する位置に設けられた係止手段と
   を含んで構成されていることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載のバックライト装置。
7. 前記第１の孔部は、前記拡散板又は前記筺体の上側に設けられていることを特徴とする請求項６に記載のバックライト装置。
8. 前記引張手段は、
   前記拡散板又は前記筺体のいずれか一方に形成された第２の孔部と、
   前記筺体又は前記拡散板の前記第２の孔部と対応する位置に設けられた弾性係止手段と
   を含んで構成されていることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載のバックライト装置。
9. 前記第２の孔部は、前記拡散板又は前記筺体の上側又は下側の少なくともいずれか一方に設けられていることを特徴とする請求項８に記載のバックライト装置。
10. 前記弾性係止手段は、前記第２の孔部に挿入され前記拡散板を引っ張る方向に付勢する手段であることを特徴とする請求項８又は９に記載のバックライト装置。
11. 前記係止手段は、前記第１の孔部に対して遊びを有して係止されていることを特徴とする請求項７から１０までのいずれか１項に記載のバックライト装置。
12. 前記引張手段は、その引っ張り力を変更することができることを特徴とする請求項１から１１までのいずれか１項に記載のバックライト装置。
13. 請求項１から１２までのいずれか１項に記載のバックライト装置と、
    該バックライト装置により照明される液晶パネルとを含んで構成されることを特徴とする液晶表示装置。

Images