JP4500328B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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一つとなっているが、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、蛍光管をバックライトの光源として使用する場合において、蛍光管の照明を拡散する拡散板に、蛍光管と平行になるようにプリズムパターンを設けてバックライトの照明を効果的に拡散し、バックライトを薄く構成する技術が開示されている。

図１３の（ａ）は、従来技術におけるバックライトの光源ユニットを前面から見た図、（ｂ）は、従来技術における拡散板を示す図、（ｃ）は、図１３の（ａ）において、拡散板を備えた状態のＸ７−Ｘ７断面図である。
図１３の（ａ）に示すように、光源ユニット２０３ａは、筺体２０３ｃに光源となる複数の蛍光管２０４が、左右方向に配置される。このように、線状光源である蛍光管２０４が左右方向に配置されると、蛍光管２０４からの発光は、左右方向には均一になるが、上下方向には、液晶パネル上に蛍光管２０４の上が明るく蛍光管２０４と蛍光管２０４の間が暗くなるという縞状ムラができる。そして、縞状ムラは蛍光管２０４から液晶パネルまでの距離が短いほど、すなわちバックライトが薄いほど明確な縞模様となって液晶パネルに表示される。

そこで、図１３の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、蛍光管２０４と平行なプリズムパターンを形成した拡散板２０３ｂが特許文献１および２に開示されている。
特開２００６−１００２２５号公報（段落００１６、図１参照） 特開２００６−３１０１５０号公報（段落００１４〜００１８、図１参照）

特許文献１および２に開示される技術は、光源ユニット２０３ａの上下方向には光線を拡散することができるため、例えば蛍光管のような線状光源を使用した場合に有効である。しかしながら、バックライトの光源として例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）を使用した場合、ＬＥＤは点状光源であるため、図１３の（ａ）に示す上下方向の配光ムラは解消できるが、左右方向の配光ムラが解消できず、液晶パネルに縞状のムラを表示してしまうという問題がある。

そこで本発明は、点状光源をバックライトの光源とした場合であっても液晶パネルの表面に縞状の配光ムラを表示させない拡散板を備え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、液晶パネルの背面に複数の点状光源を配置し、液晶パネルと点状光源との間に拡散板を設け、拡散板には、点状光源の位置と数に応じた拡散パターンを形成した。

本発明によると、点状光源をバックライトの光源とした場合であっても液晶パネルの表面に縞状の配光ムラを表示させない拡散板を備える液晶表示装置を提供することができる。

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。
図１は本実施形態にかかる液晶表示装置の構成斜視図、図２は図１におけるＸ１−Ｘ１断面図、図３の（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（Thin Film Transistor）と画素電極の配置を示す図、図４の（ａ）は、バックライト装置を示す図、（ｂ）は、ＬＥＤモジュールを示す図、図５の（ａ）は、変形レンズの形状を示す図、（ｂ）は、図５の（ａ）におけるＸ２−Ｘ２断面図である。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、本実施形態にかかる液晶表示装置１は、液晶パネル１２０、バックライト装置１０３、背面カバー１２２、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３のフレーム１３９を備える。

バックライト装置１０３の詳細は後記するが、バックライト装置１０３は光源ユニット１０３ａと拡散板１０３ｂとを含んで構成されて、液晶パネル１２０の背面に配置され、液晶パネル１２０を背面から照明する機能を有する。

図２に示すように、バックライト装置１０３と背面カバー１２２の間には空間が設けられており、その空間にヒートシンク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バックライト装置１０３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の（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の（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に示すバックライト装置１０３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に印加されてい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の一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の（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の一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が接続しているＴＦＴ１２０ｅに接続される信号配線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、バックライト装置１０３は液晶パネル１２０の背面に配置され、液晶パネル１２０を背面から照明する装置である。

図４の（ａ）に示すように、バックライト装置１０３は、前面側に開口面を有する筺体１０３ｃに複数のＬＥＤモジュール１０４が、例えば上下左右方向に格子点を形成するように規則的に配置され光源ユニット１０３ａが構成され、光源ユニット１０３ａの筺体１０３ｃの開口面を覆うように拡散板１０３ｂが固定される。
筺体１０３ｃは、前面側に開口面を有する浅い箱型の部材であって、開口面の内側の底部（背面側の面）には、複数のＬＥＤモジュール１０４が配置される。筺体１０３ｃの素材は限定されるものではなく、例えば樹脂を素材として形成されるものや、金属を板金加工して形成されるものがある。そして、ＬＥＤモジュール１０４が発光する光線を効率よく前面側に照射するため、筺体１０３ｃの内側は、光を反射しやすい反射面を形成していることが好ましい。筺体１０３ｃの内側に反射面を形成する方法としては、例えば金属皮膜を蒸着する、白色や銀色で塗装する、白色や銀色のシートを貼り付けるなどが考えられる。

拡散板１０３ｂは、例えばアクリルなどの透明な樹脂からなり、ＬＥＤモジュール１０４が発する光線を透過、拡散する。
ＬＥＤモジュール１０４は、図４の（ｂ）に示すように基板１０４ｂ上に複数のＬＥＤ１０４ａ（例えばＲ、Ｇ、Ｂの３色）が固定され、ボンディング等によって基板１０４ｂ上に形成される配線パターン１０４ｃと電気的に接続される。さらに、発光を適度に拡散させるためのレンズ１０４ｄが、ＬＥＤ１０４ａの発光面を覆う。ＬＥＤ１０４ａには配線パターン１０４ｃを介して電流／電圧が供給されて、ＬＥＤ１０４ａは発光することができる。

レンズ１０４ｄは略球面形状であって、ＬＥＤ１０４ａの発光面１０４ａ１から発せられる光線を屈折して、ＬＥＤ１０４ａの周囲に拡散する機能を有する。但し、特に球面に限らず、楕円体面なども考えられる。
また、例えば図５の（ａ）および（ｂ）に示すように、頭頂部に凹部１０４ｄ１を設ける形状のレンズ１０４ｄであってもよい。
このように、頭頂部に凹部１０４ｄ１を設けることで、図５の（ｂ）に矢印で示すように、ＬＥＤ１０４ａが発する光線Ｌは、レンズ１０４ｄと空気の境界で広角に屈折しＬＥＤ１０４ａの周囲に拡散されるとともに、頭頂部方向に進行する光線Ｌの一部は、凹部１０４ｄ１によってレンズ１０４ｄ内に向けて反射されるため、レンズ１０４ｄの頭頂部が周囲より明るくなる現象を防ぐことができ、配光特性が向上する。

光源ユニット１０３ａは、図４の（ｂ）もしくは図５の（ａ）に示すようなＬＥＤモジュール１０４が、筺体１０３ｃの底部に発光面１０４ａ１を開口側に向けて、例えば格子点に位置するように配置される。ＬＥＤモジュール１０４の配置の間隔は限定されるものではないが、ＬＥＤモジュール１０４の発光性能と、液晶パネル１２０（図１参照）とを考慮して設定すればよく、本実施形態においては４０〜４５ｍｍとした。

再度図１に戻る。背面カバー１２２は樹脂からなり、液晶表示装置１の背面の保護カバーの役目をしている。そして、背面カバー１２２の下側面には吸気のための吸気口１０７ａ、背面カバー１２２の上側面には排気のための排気口１０７ｂを設けた。

第１のフレーム１３７は樹脂からなり、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の機能を有する。また第１のフレーム１３７は液晶表示装置１の表示エリア部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、第１のフレーム１３７の上側面には排気のための排気口１３７ｂを設けた。
そして、第１のフレーム１３７と背面カバー１２２とを組み合わせ、液晶表示装置１を形成したとき、第１のフレーム１３７の排気口１３７ｂと背面カバー１２２の排気口１０７ｂとが連通し、第１のフレーム１３７の吸気口１３７ａと背面カバー１２２の吸気口１０７ａとが連通する構成とする。

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、第１のフレーム１３７と液晶パネル１２０の支持部材としての機能を有する。第２のゴムクッション１３２は液晶パネル１２０の背面に配置され、液晶パネル１２０と第２のフレーム１３８の緩衝材としての機能を有する。

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を有する。

光学シート１３４は第２のフレーム１３８の背面に配置され、バックライト装置１０３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。光学シート１３４の枚数は限定されるものではなく、図１に光学シート１３４は、２枚記載している。

ヒートシンク１０１は、第３のフレーム１３９を介してバックライト装置１０３と接続され、バックライト装置１０３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。ヒートシンク１０１は熱伝導性の優れた、例えば銅、アルミなどの金属材料で形成され、バックライト装置１０３の発熱を効率よく放熱するための機能を有する。さらに、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とバックライト装置１０３を収容することで、ヒートシンク１０１は、液晶表示装置１に加重が掛かった際に液晶パネル１２０とバックライト装置１０３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、ヒートシンク１０１の折り曲げられた部分は、図２に示すように、バックライト装置１０３と背面カバー１２２との間に配置する。そして、このバックライト装置１０３と背面カバー１２２との間に配置したヒートシンク１０１の周りに、液晶パネル１２０の最下端から最上端まで隙間が形成される構成をとる。

バックライト装置１０３で発生した熱は、ヒートシンク１０１に伝導され、バックライト装置１０３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、バックライト装置１０３と背面カバー１２２との間を流れる空気に放熱される。バックライト装置１０３と背面カバー１２２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、外気が、第１のフレーム１３７に開口する吸気口１３７ａ（図１参照）と背面カバー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（図１参照）と背面カバー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に示すようにバックライト装置１０３と背面カバー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、すなわち通気路を設ける。そして、第１のフレーム１３７に開口する吸気口１３７ａ（図１参照）と背面カバー１２２に開口する吸気口１０７ａ（図１参照）から、第１のフレーム１３７に開口する排気口１３７ｂ（図１参照）と背面カバー１２２に開口する排気口１０７ｂ（図１参照）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を冷却する構成である。

さらに、図１に示すように、液晶表示装置１を制御する制御装置１２５ａや、バックライト装置１０３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やバックライト装置１０３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）は、バックライト装置１０３のＬＥＤモジュール１０４（図４の（ａ）参照）の発光を均等に拡散する拡散板１０３ｂ（図１参照）を備えることを特徴とする。

図６の（ａ）は、光源ユニットを前面から見た図、（ｂ）は、図６の（ａ）において、拡散パターンの無い拡散板を備えた場合のＸ３−Ｘ３断面図である。なお、説明の簡単のため図６の（ａ）には３列のＬＥＤモジュール１０４が配置されているが、この数は限定されるものではない。
そして、図６の（ａ）および（ｂ）に示すように、ＬＥＤモジュール１０４からはその周囲に拡散するように光線Ｌが発光される。

ここで、光源ユニット１０３ａが薄い構成であると、図６の（ｂ）に示すように、ＬＥＤモジュール１０４と、光源ユニット１０３の前面に配置される液晶パネル１２０との距離が短く、拡散パターンの無い表面が平らな拡散板１０３ｂを用いた場合、光線Ｌが充分に拡散されない状態で、液晶パネル１２０に到達する。したがって、液晶パネル１２０には光線Ｌが到達しない領域ができることから、液晶パネル１２０に配光ムラが発生することになる。

そこで、光源ユニット１０３ａと液晶パネル１２０との間に、拡散パターンを有する拡散板１０３ｂを配置し、光線Ｌを効率的に拡散して、液晶パネル１２０に配光ムラを発生させない構成とする。図７の（ａ）は、拡散板を示す図、（ｂ）は、光源ユニットに拡散板を取り付けた状態における、図７の（ａ）のＸ４−Ｘ４断面図、（ｃ）は、プリズムパターンによる光線の反射の状態を示す図である。
図７の（ａ）に示すように、拡散板１０３ｂの表面には、同心円状のプリズムパターンＰ（拡散パターン）からなる拡散部１０３ｂ１が形成される。拡散部１０３ｂ１は、拡散板１０３ｂの表面が、例えば断面視で略二等辺三角形状に凸状に盛り上がったプリズムパターンＰが、その頂部が円形を描くように連続して配置される。

プリズムパターンＰの断面は、例えば図７の（ｂ）に示すように略二等辺三角形であって、その頂角は例えば９０〜１１０度とする。また、プリズムパターンＰの高さは、限定する値ではないが、加工の容易さから２００μｍ以下とすればよい。このようなプリズムパターンＰを、例えば２０〜７００μｍの間隔で同心円状に配置して、拡散部１０３ｂ１を形成する。そして、図７の（ｂ）に示すように、拡散板１０３ｂを光源ユニット１０３ａの前面に配置したときに、拡散部１０３ｂ１の中心部が、光源ユニット１０３ａに備わるＬＥＤモジュール１０４の前面になるように配置する。すなわち、本実施形態において、拡散部１０３ｂ１は点状光源であるＬＥＤモジュール１０４と同数だけ形成されるとともに、点状光源の位置に応じた位置に配置される。このように拡散部１０３ｂ１を配置することによって、拡散部１０３ｂ１は、ＬＥＤモジュール１０４（点状光源）の数に応じて形成され、ＬＥＤモジュール１０４の位置に応じた配置となる。
なお、図７の（ａ）および（ｂ）においては、簡単のため、４つのプリズムパターンＰからなる拡散部１０３ｂ１が図示されているが、プリズムパターンＰの数は限定されるものではなく、例えばＬＥＤモジュール１０４の配置の間隔などによって設定すればよい。
また、図７の（ａ）において、拡散部１０３ｂ１と拡散部１０３ｂ１の間は平面となっているが、例えば各プリズムパターンＰをさらに外側に配置して、拡散部１０３ｂ１と拡散部１０３ｂ１の間にも、プリズムパターンＰと同心円状の拡散パターンが形成されてもよい。

このように、拡散部１０３ｂ１は、同心円状に形成されるプリズムパターンＰからなり、拡散部１０３ｂ１の中心がＬＥＤモジュール１０４の前面に配置されるように構成することで、図７の（ｂ）に矢印で示すように、ＬＥＤモジュール１０４から発せられる光線Ｌは、拡散部１０３ｂ１で反射され筺体１０３ｃに戻る光線Ｌおよび拡散板１０３ｂを透過する光線Ｌ（図示せず）に分かれる。そして、拡散部１０３ｂ１で反射された光線Ｌは、筺体１０３ｃの内側に形成される反射面によって開口面方向に反射して、光源ユニット１０３ａから出射し、その一部は拡散板１０３ｂを透過するとともに、一部は拡散部１０３ｂ１によって再度反射されることになる。このような構成によって、ＬＥＤモジュール１０４から発せられる光線Ｌを拡散することができる。

特に、図７の（ｃ）に示すように、プリズムパターンＰは、プリズム底面Ｐｂに対して垂直方向をプリズム法線Ｐｖとした場合に、プリズム法線Ｐｖと平行に入射する光線Ｌ１の大部分は、全反射によって筐体１０３ｃに返る一方で、プリズム法線Ｐｖと入射する光線Ｌの角度が１０度（図７の（ｃ）にＬ２で示す光線）から４５度（図７の（ｃ）にＬ３で示す光線）程度となると大部分が透過する。ＬＥＤモジュール１０４の直上のプリズムパターンＰに入射する光線Ｌの大部分が、プリズム法線Ｐｖと略平行であることから、ＬＥＤモジュール１０４から直上に向けた光線Ｌは、プリズムパターンＰで反射される。また、ＬＥＤモジュール１０４とＬＥＤモジュール１０４の間には、プリズム法線Ｐｖとはある程度の角度（１０〜４５度）を持った光線Ｌが入射することから、光線Ｌの大部分が拡散板１０３ｂを透過する。このことより、バックライト装置１０３においては、ＬＥＤモジュール１０４の直上が明るくなることが抑制され、ＬＥＤモジュール１０４とＬＥＤモジュール１０４間で暗くなることが抑制される。

さらに、本実施形態において、拡散部１０３ｂ１は円形に形成されていることから、ＬＥＤモジュール１０４から発せられる光線Ｌは、拡散部１０３ｂ１によってＬＥＤモジュール１０４を中心とした周方向に均一に拡散される。
したがって、ＬＥＤモジュール１０４のような点状光源を使用した場合であっても、バックライト装置１０３から出射し、拡散板１０３ｂを透過した光は均等な照明光となり、配光ムラの発生を抑えることができるという、優れた効果を奏する。

《その他の実施形態》
前記のように、本実施形態においては、拡散板１０３ｂ（図７の（ａ）参照）に同心円状のプリズムパターンＰからなる拡散部１０３ｂ１（図７の（ａ）参照）を形成したが、本発明においてはその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、拡散板の表面に様々な形状のマイクロレンズを形成して、そのマイクロレンズとプリズムパターンとの組み合わせで拡散部を形成し、ＬＥＤモジュール１０４（図４の（ａ）参照）が発する光線を拡散する形態も考えられる。図８、図９および図１０は、拡散板に形成する拡散部の一例を示す図である。
ここで、マイクロレンズとは拡散板の表面に形成される微細な凸状であって、例えば液滴吐出法や押し出し成型、射出成型などにより形成される。
図８の（ａ）は、底面形状が略正方形の四角錐形状のマイクロレンズを取り囲むようにプリズムパターンが形成される拡散部を有する拡散板を前面から見た図、（ｂ）は、図８の（ａ）におけるＸ５−Ｘ５断面図である。
また、図９の（ａ）は、底面形状が略ひし形の四角錐形状のマイクロレンズを、底辺を接するように並べて配置して形成される拡散部を有する拡散板を前面から見た図、（ｂ）は、図９の（ａ）におけるＸ６−Ｘ６断面図である。
また、図１０は、図９の（ａ）における拡散部の周囲にマイクロレンズを形成した状態を示す図である。

図８の（ａ）に示すように、拡散部１０３ｂ２の中央には、底面形状が略正方形の四角錐形状のマイクロレンズ１０３ｂ３が配置され、その周囲を取り囲むように断面形状が略二等辺三角形のプリズムパターンＰが矩形に形成される。すなわち、プリズムパターンＰの頂部がマイクロレンズ１０３ｂ３を取り囲むような矩形となるように形成される。そして、図８の（ｂ）に示すように、拡散板１０３ｂを光源ユニット１０３ａに固定したときに、マイクロレンズ１０３ｂ３がＬＥＤモジュール１０４の前面に位置するように構成する。

このような形状の拡散部１０３ｂ２が形成される拡散板１０３ｂにおいては、図８の（ｂ）に示すように、ＬＥＤモジュール１０４が発光する光線Ｌは、拡散板１０３ｂを透過する光線Ｌと、マイクロレンズ１０３ｂ３および周囲のプリズムパターンＰによって反射される光線Ｌとに分けられる。
そして、マイクロレンズ１０３ｂ３および周囲のプリズムパターンＰによって反射された光線Ｌは、筺体１０３ｃの内側に形成される反射面によって再度反射され、バックライト装置１０３から照射される。
このように、拡散部１０３ｂ２が四角錐形状のマイクロレンズ１０３ｂ３とその周囲のプリズムパターンＰによって形成されると、ＬＥＤモジュール１０４のような点状光源を使用した場合であっても、ＬＥＤモジュール１０４が発光する光線Ｌは拡散部１０３ｂ２によって好適に拡散され、バックライト装置１０３からの出射光は均等になり、配光ムラの発生を抑えることができる。なお、図８の（ａ）および（ｂ）は、四角錐形状のマイクロレンズ１０３ｂ３が中央部に１つある構成であるが、特にこれに限らず、中央部付近を複数のマイクロレンズ１０３ｂ３で構成しても良い。

この場合にあっても、プリズムパターンＰは、断面視で略二等辺三角形に盛り上がって形成され、その頂角は例えば９０〜１１０度とする。そして、プリズムパターンＰの高さは、加工の容易さから２００μｍ以下とすればよい。このようなプリズムパターンＰを、例えば２０〜７００μｍの間隔で、マイクロレンズ１０３ｂ３の周囲に、その上部が矩形になるように配置すればよい。また、マイクロレンズ１０３ｂ３の高さについても、２００μｍ以下とすればよい。

また、図９の（ａ）に示すように、拡散部１０３ｂ４は、底面形状が略ひし形の四角錐形状のマイクロレンズ１０３ｂ５が隣接して形成され、６つのマイクロレンズ１０３ｂ５の頂部が円周上に配置された形態であってもよい。この場合、円周の中心が拡散部１０３ｂ４の中心となる。
なお、拡散部１０３ｂ４を形成するマイクロレンズ１０３ｂ５の数は、６つに限定するものではない。

このような形状の拡散部１０３ｂ４が形成される拡散板１０３ｂにおいては、図９の（ｂ）に示すように、ＬＥＤモジュール１０４が発光する光線Ｌは、拡散板１０３ｂを透過する光線Ｌ（図示せず）と、マイクロレンズ１０３ｂ５によって反射される光線Ｌとに分けられる。
そして、マイクロレンズ１０３ｂ５によって反射された光線Ｌは、筺体１０３ｃの内側に形成される反射面によって再度反射され、バックライト装置１０３から照射される。
このように、拡散部１０３ｂ４が四角錐形状のマイクロレンズ１０３ｂ５が円形に配置されて形成されると、ＬＥＤモジュール１０４のような点状光源を使用した場合であっても、ＬＥＤモジュール１０４が発光する光線Ｌは拡散部１０３ｂ４によって好適に拡散され、バックライト装置１０３からの出射光は均等になり、配光ムラの発生を抑えることができる。

なお、図９の（ａ）においては、複数（６つ）のマイクロレンズ１０３ｂ５の頂部が円周上に配置される。そして、図９の（ｂ）に示すように拡散板１０３ｂを筺体１０３ｃの開口面を覆うように配置したときに、円周の中心がＬＥＤモジュール１０４に備わるレンズ１０４ｄ（図４の（ｂ）参照）の中心の直上にあるように形成する。
すなわち、マイクロレンズ１０３ｂ５の頂部は拡散板１０３ｂの所定の点（円周の中心）を取り囲むように配置される。そして、拡散板１０３ｂの表面を法線方向から見たときに、頂部がＬＥＤモジュール１０４に備わるレンズ１０４ｄの中心を取り囲むように、マイクロレンズ１０３ｂ５が配置されることになる。
また、図９の（ａ）においては、マイクロレンズ１０３ｂ５の頂部が円周上に配置されているが、頂部が所定の点（例えば、ＬＥＤモジュール１０４に備わるレンズ１０４ｄの中心の直上に対応する点）を取り囲むように配置されれば、その配置は円周上に限定されるものではなく、例えば矩形に配置されてもよい。

その他、図示はしないが拡散板１０３ｂの表面に形成されるマイクロレンズの形状として、六角錐形状、八角錐形状などの多角錘や円錐が考えられる。
さらに、例えば図７の（ａ）に示す、プリズムパターンＰを同心円状に配置する拡散部１０３ｂ１においては、中心から遠ざかるにともなってプリズムパターンＰの間隔を広く配置する形状としてもよいし、その逆に狭く配置する形状でもよい。また、その形状を真円ではなく楕円形としてもよい。

また、図１０に示すように、図９の（ａ）に示す拡散部１０３ｂ４の外側に、例えば、四角錐形状のマイクロレンズ１０３ｂ５が形成される構成であってもよい。そして、マイクロレンズ１０３ｂ５の形状が、拡散部１０３ｂ４の中心付近と中心から離れたところで異なっていてもよい。
例えば、図１０においては、拡散部１０３ｂ４の外側に配置されるマイクロレンズ１０３ｂ５の頂角が、拡散部１０３ｂ４の内側に配置されるマイクロレンズ１０３ｂ５の頂角よりも広くなる構成、あるいは頂角が狭くなる構成であってもよい。そして、拡散部１０３ｂ４の外側に配置されるマイクロレンズ１０３ｂ５は同じ形であり、拡散部１０３ｂ４の内側に配置されるマイクロレンズ１０３ｂ５は同じ形とする。
すなわち、拡散部１０３ｂ４は、点状光源であるＬＥＤモジュール１０４（図９の（ｂ）参照）の位置に応じた位置を中心として、その周囲にマイクロレンズ１０３ｂ５が配置されて形成される。そして、中心に近い位置のマイクロレンズ１０３ｂ５と中心から離れた位置のマイクロレンズ１０３ｂ５の形状が異なるとともに、中心から等しい距離に配置されるマイクロレンズ１０３ｂ５は、概ね同じ形になる。なお、マイクロレンズ１０３ｂ５は概ね同じ形であればよく、厳密な設計精度は要求されない。
このように拡散部１０３ｂ４を形成することで、例えば、拡散部１０３ｂ４の中心では反射光をより多くし、中心から遠いところでは透過光を多くすることができる。

なお、図１０においては、拡散部１０３ｂ４の中心から２重に形成されるマイクロレンズ１０３ｂ５が示されているが、これは限定されるものではなく、３重以上にマイクロレンズ１０３ｂ５が形成される構成であってもよく、さらには、拡散板１０３ｂの表面全体にマイクロレンズ１０３ｂ５が形成される構成でもよい。

また、例えば図１１の（ａ）に示すように、光源ユニット１０３ａにおいては、格子点に位置するように配置されたＬＥＤモジュール１０４の斜め方向の間にもＬＥＤモジュール１０４が配置される構成が考えられる。図１１の（ａ）は、ＬＥＤモジュールの配置を示す図、（ｂ）は、同心円状に配置されるプリズムパターンで形成される拡散部を、拡散板の前面側から見た図、（ｃ）は、四角錐のマイクロレンズとその周囲のプリズムパターンで形成される拡散部を拡散板の前面側から見た図である。

図１１の（ａ）に示すように、格子点に配置されたＬＥＤモジュール１０４の斜め方向の間にもＬＥＤモジュール１０４が配置されるように光源ユニット１０３ａが構成されると、例えば図１１の（ｂ）に示すように、拡散板１０３ｂにおいても格子点に形成される拡散部１０３ｂ１に加えて、斜め方向の間にも拡散部１０３ｂ１が形成されることが好ましい。そこで、例えば、図７の（ａ）に示す、プリズムパターンＰを同心円状に配置する拡散部１０３ｂ１を、図１１の（ｂ）に示すように配置することで、格子状に配置されたＬＥＤモジュール１０４に加えて、斜め方向の間に配置されたＬＥＤモジュール１０４から発せられる光線も好適に拡散することができる。

また、図８の（ａ）に示す、底面形状が略正方形の角錐型のマイクロレンズ１０３ｂ３を、拡散板１０３ｂの左右方向に対して、略４５度の傾斜をつけて形成し、その周囲を取り囲むようにプリズムパターンＰが矩形に形成される拡散部１０３ｂ６を、図１１の（ｃ）に示すように配置することで、格子状に配置されたＬＥＤモジュール１０４に加えて、斜め方向の間に配置されたＬＥＤモジュール１０４から発せられる光線も好適に拡散することができる。

ここで、ＬＥＤモジュール１０４（図４参照）に備わるレンズ１０４ｄ（図４参照）の形状と拡散板１０３ｂとの関係について述べる。
図１２の（ａ）は、球面レンズを示す図、（ｂ）は、広角レンズを示す図、（ｃ）は、拡散パターンの無い拡散板による光線の拡散の状態を示す図、（ｄ）は、拡散パターンの形成された拡散板による光線の拡散の状態を示す図である。
ＬＥＤモジュール１０４に、図５に示すような形状のレンズ１０４ｄや、図１２の（ａ）に示す球面レンズ１０４ｅよりも平たい、図１２の（ｂ）に示すような広角レンズ１０４ｆを用いると、図１２の（ｃ）に示すように、ＬＥＤモジュール１０４から離れた位置に光線Ｌを到達させることができる。しかしながら、図１２の（ｃ）に示すように、拡散パターンの形成されない拡散板１０３ｂを用いると、ＬＥＤモジュール１０４から離れた位置では、拡散板１０３ｂの法線方向に対する、光線Ｌの拡散板１０３ｂからの出射角度が、ＬＥＤモジュール１０４の直上より大きくなる。このことによって、ＬＥＤモジュール１０４の直上とＬＥＤモジュール１０４から離れた場所で、光線Ｌの拡散板１０３ｂからの出射角度分布が異なり、配光ムラが発生する。
一方、拡散パターンとして、特に四角推など多角推や円錐のマイクロレンズ１０３ｂ５が拡散板１０３ｂの表面に形成されていると、マイクロレンズ１０３ｂ５に入射した光線Ｌは拡散板１０３ｂの法線の方向に屈折されることから、図１２の（ｄ）に示すように、ＬＥＤモジュール１０４の直上とＬＥＤモジュール１０４から離れた場所で、光線Ｌの拡散板１０３ｂからの出射角度分布が略等しくなる。
このように、図１２の（ｂ）に示す広角レンズ１０４ｆを用いる場合は、マイクロレンズ１０３ｂ５が全面に形成された拡散板１０３ｂを使用することで、出射角度分布が原因の配光ムラの発生を抑制することができる。
なお、拡散板１０３ｂの全面にわたって配光ムラの発生を抑制するためには、例えばマイクロレンズ１０３ｂ５などの拡散パターンは、拡散板１０３ｂの全面に形成されることが好ましい。

もちろん、拡散板１０３ｂの全面に、プリズムパターンＰ（図７参照）や、底面形状が略正方形の角錐型のマイクロレンズ１０３ｂ３（図８参照）などの拡散パターンが形成されていれば、その配置や形状によらず同様の効果を奏する。たとえば、図７の（ａ）においては、拡散部１０３ｂ１と拡散部１０３ｂ１の間にもプリズムパターンＰを形成することで、同様の効果を示す。

本実施形態にかかる液晶表示装置の構成斜視図である。 図１における、Ｘ１−Ｘ１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、バックライト装置を示す図、（ｂ）は、ＬＥＤモジュールを示す図である。 （ａ）は、変形レンズの形状を示す図、（ｂ）は、図５の（ａ）におけるＸ２−Ｘ２断面図である。 （ａ）は、光源ユニットを前面から見た図、（ｂ）は、図６の（ａ）において、拡散パターンの無い拡散板を備えた場合のＸ３−Ｘ３断面図である。 （ａ）は、拡散板を示す図、（ｂ）は、光源ユニットに拡散板を取り付けた状態における、図７の（ａ）のＸ４−Ｘ４断面図、（ｃ）は、プリズムパターンによる光線の反射の状態を示す図である。 （ａ）は、底面形状が正方形の四角錐形状のマイクロレンズを取り囲むようにプリズムパターンが形成される拡散部を有する拡散板を前面から見た図、（ｂ）は、図８の（ａ）におけるＸ５−Ｘ５断面図である。 （ａ）は、底面形状がひし形の四角錐形状のマイクロレンズを、底辺を接するように並べて配置して形成される拡散部を有する拡散板を前面から見た図、（ｂ）は、図９の（ａ）におけるＸ６−Ｘ６断面図である。 図９の（ａ）における拡散部の周囲にマイクロレンズを形成した状態を示す図である。 （ａ）は、ＬＥＤモジュールの配置を示す図、（ｂ）は、同心円状に配置されるプリズムパターンで形成される拡散部を、拡散板の前面側から見た図、（ｃ）は、四角錐のマイクロレンズとその周囲のプリズムパターンで形成される拡散部を拡散板の前面側から見た図である。 （ａ）は、球面レンズを示す図、（ｂ）は、広角レンズを示す図、（ｃ）は、拡散パターンの無い拡散板による光線の拡散の状態を示す図、（ｄ）は、拡散パターンの形成された拡散板による光線の拡散の状態を示す図である。 （ａ）は、従来技術におけるバックライトの光源ユニットを前面から見た図、（ｂ）は、従来技術における拡散板を示す図、（ｃ）は、図１１の（ａ）において、拡散板を備えた状態のＸ７−Ｘ７断面図である。

符号の説明

１ 液晶表示装置
１０１ ヒートシンク
１０３ バックライト装置
１０３ａ 光源ユニット
１０３ｂ 拡散板
１０３ｂ１、１０３ｂ２、１０３ｂ４、１０３ｂ６ 拡散部
１０３ｂ３、１０３ｂ５ マイクロレンズ（拡散パターン）
１０３ｃ 筺体
１０４ ＬＥＤモジュール（点状光源）
１０４ａ ＬＥＤ
１０４ｄ レンズ
１２０ 液晶パネル
１２２ 背面カバー
Ｐ プリズムパターン（拡散パターン）

Claims (8)

1. 液晶パネルと、
   前記液晶パネルを背面から照明する光源ユニットと、
   前記光源ユニットと前記液晶パネルとの間に備わり、前記光源ユニットが発する光線を拡散する拡散板と、を備える液晶表示装置であって、
   前記光源ユニットは、開口面を有する筺体と、前記開口面に向けて光線を発光するように、前記筺体内部の前記開口面に対向する面に配置された複数の点状光源とを含んでなり、
   前記筐体内部には光線を反射する反射面が形成され、
   前記拡散板は、前記筺体の前記開口面を覆うように備わるとともに、前記拡散板の前記筺体とは反対側の表面には、表面が凸状に盛り上がった拡散パターンで構成される拡散部が、前記複数の点状光源の数に応じて形成され、
   前記拡散部は、前記点状光源から発せられる光線が、反射して前記筐体に戻る光線と前記拡散板を透過する光線に分かれるように形成されて、前記点状光源の位置に応じた位置に配置されることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記拡散パターンは、前記拡散板の表面が断面視で三角形状に盛り上がった凸部の頂部が円形を描くように連続して形成されるプリズムパターンからなり、
   前記プリズムパターンが２つ以上配置されるときは、同心円状に配置されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記拡散パターンは、前記拡散板の表面が円錐状もしくは角錐状に盛り上がって形成されるマイクロレンズと、
   前記マイクロレンズの周囲に配置される、前記拡散板の表面が断面視で三角形状に盛り上がった凸部が、前記マイクロレンズを取り囲むように連続して形成されるプリズムパターンからなり、
   前記プリズムパターンが２つ以上配置されるときは、前記マイクロレンズを中心に外側に広がるように前記プリズムパターンが配置されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記拡散パターンは、前記拡散板の表面が円錐状もしくは角錐状に盛り上がって形成されるマイクロレンズからなり、
   前記マイクロレンズが２つ以上配置されるときには、前記拡散板の表面の法線方向から見たときに、その頂部が円周上に配置されるように、前記マイクロレンズが配置されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記拡散パターンは、前記拡散板の表面が円錐状もしくは角錐状に盛り上がって形成されるマイクロレンズで構成され、
   前記マイクロレンズが２つ以上配置される場合、前記拡散板の表面の法線方向から見たときに、その頂部が、拡散板上の所定の点を取り囲むように、前記マイクロレンズが配置されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 前記点状光源がＬＥＤであり、前記ＬＥＤはレンズにより覆われた構成であって、
   前記拡散パターンは、前記拡散板の表面が円錐状もしくは角錐状に盛り上がって形成されるマイクロレンズで構成され、
   前記マイクロレンズが２つ以上配置される場合、前記拡散板を前記筺体の前記開口面を覆うように備えて、前記拡散板の表面の法線方向から見たときに、前記レンズの中心部を中心として、前記マイクロレンズの頂部が前記中心を取り囲むように配置されるように、前記マイクロレンズが配置されることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記拡散パターンは、前記拡散板の表面が円錐状もしくは角錐状に盛り上がって形成されるマイクロレンズで構成され、
   前記点状光源の位置に応じた位置を中心部として前記マイクロレンズが配置され、前記マイクロレンズの形状が、前記中心付近と前記中心から離れたところで異なり、前記中心から等距離にある前記マイクロレンズは概ね同じ形をし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。
8. 前記点状光源は、発光した光を拡散するレンズで覆われたＬＥＤであり、
   前記拡散パターンは、前記拡散板の表面に、円錐状もしくは角錐状に形成されるマイクロレンズからなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。

Images