JP4713622B2 - 液晶表示装置及びこれを用いた映像表示装置 - Google Patents
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Description
本発明は、液晶表示装置及びこれを用いた映像表示装置に関する。
映像表示装置は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やプラズマディスプレイパネル等の発光型による映像表示装置と、液晶表示装置等の非発光型による映像表示装置に大別できる。非発光型の映像表示装置としては、画像信号に応じて光の反射光量を調節する反射型の光変調素子を用いるものと、画像信号に応じて光の透過光量を調整する透過型の光変調素子を用いるものがある。特に、透過型の光変調素子として液晶表示パネルを用い、その背面に照明装置（バックライトとも呼ぶ）を備える液晶表示装置は薄型，軽量であることから、コンピュータのモニターやテレビ受像機（ＴＶ）等、さまざまな映像表示装置として採用されている。
液晶パネルの表示原理としては、ＴＮ（ツイステッドネマチック）の他に、広視野角を特徴とするＩＰＳ（インプレーンスイッチング），ＭＶＡ（マルチドメインバーチカルアライメント）等が用いられるが、いずれも、表示部の背面に設置されたバックライトから光を照射し、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ものである。
近年、これらの液晶表示装置を備えた映像表示装置について高輝度化，色再現範囲の拡大の要求が高まっている。また、薄型ＴＶや携帯用表示装置などの普及に伴い、デザイン性に優れた超薄型のニーズが高まっている。液晶表示装置においては、薄型化を進めるため、バックライト光源を液晶パネル背面に位置するのではなく、サイドに配置するサイドライト方式が提案されている。例えば、特許文献１には、導光板の側面に光を照射するように光源を配置したサイドライト方式の照明装置の技術が開示されている。
従来の技術では、導光板の光出射領域の端部付近が必要な輝度よりも高くなってしまう。つまり、表示領域端部に光ムラが発生する場合がある。表示領域端部に光ムラが発生する原因を、図１及び図２により説明する。図１０及び図１１は、液晶表示装置の断面構成を示す図である。
図１０に示されているように、導光板と液晶支持基材との間に隙間が発生している。導光板は、ある程度の剛性を持った液晶支持部材とフレームとの間に挟まれる形で固定されている。ここで、導光板及び液晶支持部材は、主に樹脂成形された硬い部材であるため、部材の寸法公差や熱変形等の原因により、導光板と液晶支持部材との接触部には隙間が発生してしまう。また、導光板の熱変形によるたわみを考慮すると、光源と導光板とを接触させることは困難であり、ある程度の距離をとる必要がある。従って、光源から照射された光は、導光板と液晶支持部材との隙間を通って光出射領域に漏れ出ることにより、表示領域端部に光ムラが発生する場合がある（図１０の点線部）。また、導光板と液晶支持部材とを極度に強く押し付けあうと、熱伸縮の繰り返しにより、部材同士が擦れて傷が付いてしまうという問題があるので、適度な押し付け強度で接触させないとならない。
また、図１１に示されているように、液晶支持基材と導光板との間に上側反射シートが存在する場合、上側反射シートの導光板の光出射領域境界部において光が散乱反射し、この光がさらに下側反射シートで散乱反射することにより導光板から出射されることにより、表示領域端部に光ムラが発生する（図１１の点線部）。
本発明の目的は、液晶表示装置及びこれを用いた映像表示装置において、表示領域端部の光ムラを抑制することである。
上記の課題を解決するために、本発明の特徴は、液晶表示装置と、液晶表示装置を支持する筐体と、を有し、液晶表示装置は、液晶パネルと、液晶パネルを挟持する第１のフレーム及び液晶支持部材と、液晶支持部材に対して、液晶パネルが配置された側とは反対側に配置された導光板と、導光板の側面に配置された光源と、を有し、液晶支持部材と導光板との間に緩衝部材が配置されたことを特徴とする映像表示装置である。
また、本発明の特徴は、液晶表示装置と、液晶表示装置を支持する筐体と、を有し、液晶表示装置は、液晶パネルと、液晶パネルを挟持する第１のフレーム及び液晶支持部材と、液晶支持部材に対して、液晶パネルが配置された側とは反対側に配置された導光板と、導光板の側面に配置された光源と、導光板に対して、液晶支持部材が配置された側とは反対側に配置された第２のフレームと、導光板と第２のフレームとの間に配置された下側反射シートと、液晶支持部材と導光板との間に配置された上側反射シートと、を有し、上側反射シートと導光板との間に光吸収層が配置されたことを特徴とする映像表示装置である。
本発明によれば、表示領域端部の光ムラを抑制した液晶表示装置及びこれを用いた映像表示装置を提供できる。
以下、本発明の実施例について、図面を用いて詳細に説明する。
図１は、実施例１を表す液晶表示装置の斜視図である。本実施例では、図１に示すように、液晶パネル１０３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。本実施例の液晶表示装置は、第１のフレーム１０１，第１のゴムクッション１０２，液晶パネル１０３，第２のゴムクッション１０４，液晶支持部材１０５，第１の光学シート１０６，第２の光学シート１０７，緩衝部材１０８，導光板１０９，下側反射シート１１０，第２のフレーム１１１，ヒートシンク１１２，光源搭載基板１１３，光源１１４，背面カバー１１５により構成されている。導光板１０９は、液晶パネル１０３の背面に配置される。導光板１０９の左右側面には、光源搭載基板１１３が配置される。光源搭載基板１１３上には、光源１１４が上下方向に複数個搭載される。ヒートシンク１１２は、光源搭載基板１１３の光源非搭載面に熱伝導接着部材を用いて接続される。背面カバー１１５は、ヒートシンク１１２の背面に配置される。ヒートシンク１１２は、熱伝導性の優れた銅，アルミなどの材質からなり、光源１１４の発熱を効率よく放熱するための機能を有する。背面カバー１１５の下側面には吸気のための、背面カバー１１５の上側面には排気のための通気口１１６を設けた。
図２は、図１の一点鎖線矢印部の断面構成図である。図４に示すように、第２のフレーム１１１と背面カバー１１５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１１２が延伸している。ヒートシンク１１２の前面および背面には空間が設けられており、この部分に空気が流れることにより光源１１４から伝導してきた熱が放熱される。光源１１４は、表示のための光を発する機能を有する。光源搭載基板１１３は、セラミック基板からなり、光源１１４を搭載するとともに、光源搭載基板１１３上に形成した配線パターンを介して、光源１１４に電流／電圧を供給する。また、光源搭載基板１１３は、光源１１４から出射した光を効率よく導光板１０９に取り入れるための反射板としての機能も併せ持つ。また、低熱抵抗のセラミックを用いることにより、光源１１４で発生した熱を外部に伝導させやすくすることができる。
図１では光源としてＬＥＤを用いている。これにより、白色ＬＥＤを適用する場合は、光利用効率を高めることができ、ＲＧＢのＬＥＤを適用する場合は、色再現範囲を広域にすることができる。一方、図３のように光源として蛍光管１１７を用いても良い。これにより、安価で実装が安易な光源とすることができる。蛍光管１１７を用いる場合、蛍光管１１７からの出射光を導光板１０９に効率よく取り入れるべく、蛍光管１１７を囲むようにリフレクタ（反射板）１１８を配置する。
導光板１０９は、アクリルなどの透明な樹脂からなり、光源１１４から出た光を面光源に変換する機能を有する。導光板１０９に入射した光は、導光板１０９内を全反射して伝播し、導光板１０９の下面に印刷された不図示の反射ドットにより散乱され、導光板１０９上面へ取り出される。
液晶パネル１０３は、２枚の基板間に液晶を挟持した構成を有し、液晶のＯＮ／ＯＦＦにより導光板１０９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。
背面カバー１１５は、樹脂からなり、液晶表示装置の背面の保護カバーの役目をしている。
第１のフレーム１０１は、液晶パネル１０３の前面に配置され、液晶表示装置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１０１は、液晶表示装置の表示エリア部が開口された形状となっている。第１のフレーム１０１としては、例えば、ステンレス鋼，鉄、もしくはアルミニウム等の金属板が考えられる。
液晶パネル１０３の前面には、第１のゴムクッション１０２が配置され、第１のフレーム１０１と液晶パネル１０３と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１０４は、液晶パネル１０３の背面に配置され、液晶パネル１０３と液晶支持部材１０５との緩衝材としての機能を有する。
液晶支持部材１０５は、液晶パネル１０３の支持機能を有するとともに、ヒートシンク１１２と液晶パネル１０３の間に介在することでヒートシンク１１２からの熱を液晶パネル１０３に伝えないようにする断熱材の機能を有する。液晶支持部材１０５としては、例えば、ポリカーボネート等のプラスチック材が考えられる。
第１の光学シート１０６及び第２の光学シート１０７は、導光板１０９の前面に配置され、導光板１０９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。例えば、第１の光学シート１０６は、光の均一化を図るための拡散シートが用いられる。また、第２の光学シート１０７は、導光板１０９から出射された光を前面方向に向けることにより正面での輝度を向上させるプリズムシートが用いられる。ただし、上記の構成に限定されるものではなく、その他反射変更フィルム等が用いられる場合もある。また、本実施例では、２枚の光学シートを使用しているが、用途により１枚や３枚といった構成も考えられる。
下側反射シート１１０は、導光板１０９の背面に配置される。下側反射シート１１０は光源１１４から出た光のうち、直接導光板１０９に入射しない光を反射して導光板１０９に入射させることにより光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１０９の下面に出た光を再度導光板１０９に戻す機能を有する。
ヒートシンク１１２は、ヒートシンク１１２に外接する仮想直方体領域の内部に液晶パネル１０３と導光板１０９を収容することで、液晶表示装置に加重が掛かった際に液晶パネル１０３と導光板１０９を保護する役割を有する。ヒートシンク１１２は、第２のフレーム１１１と背面カバー１１５との間に設置され、第２のフレーム１１１と背面カバー１１５との間に空間が形成される。光源１１４で発生した熱は、第２のフレーム１１１背面のヒートシンク１１２に面方向に拡散された後、第２のフレーム１１１と背面カバー１１５との間を流れる空気に放熱される。第２のフレーム１１１と背面カバー１１５との間を流れる空気は、自然対流により下から上へと流れ、背面カバー１１５に形成した通気口１１６から排出される。
液晶支持部材１０５と導光板１０９との間には、緩衝部材１０８を配置した。導光板１０９は、液晶支持部材１０５からの押し付けの力を、緩衝部材１０８を介して受けることにより支持される。緩衝部材１０８を弾性体とすることで、熱変形により生じた導光板１０９と液晶支持部材１０５との間の隙間が塞がれ、光の漏洩を防止することが可能になる。このような緩衝部材１０８として、例えば、（１）側鎖の炭素数が４以上のアクリル樹脂、（２）側鎖の炭素数が１〜３のアクリル樹脂にフタル酸ジブチルなどの可塑剤を添加したもの（３）汚耐熱性，耐候性に優れたクロロプレンゴム，シリコーンゴム、もしくはフッ素系ゴム等が挙げられる。
また、緩衝部材１０８を反射率の高い部材とすることで、光源１１４からの光が緩衝部材１０８に吸収され、光の利用効率が低下することを抑制することが出来る。このような緩衝部材１０８として、例えば、（１）側鎖の炭素数が４以上のアクリル樹脂、もしくは側鎖の炭素数が１〜３のアクリル樹脂にフタル酸ジブチルなどの可塑剤を添加したものに、酸化マグネシウム、酸化チタン、もしくはチタン酸バリウム等の白色粉末を含有させた白色の樹脂・粉末混合物、（２）クロロプレンゴム，シリコーンゴム、もしくはフッ素系ゴムに、酸化マグネシウム，酸化チタン、もしくはチタン酸バリウム等の白色粉末を含有させた白色のゴム・粉末混合物等が挙げられる。なお、緩衝部材１０８には光源１１４からの光が照射されるので、酸化チタンの結晶型については、光触媒作用を示さないルチル型が望ましい。
また、ＴＶ用などにおける大型のサイドライトＬＥＤ方式の映像表示装置では、光源１１４が密集して配置されているため、光源１１４の発熱が大きく、導光板１０９の温度も上昇する。これにより、導光板１０９は熱伸縮を繰り返すことになり、導光板１０９と緩衝部材１０８とが擦れあい、導光板１０９が撓んでしまう。従って、緩衝部材１０８は緩衝性と滑り性を兼ね備えた低摩擦係数の部材を用いることにより、導光板１０９の傷付きを防止することができる。このような緩衝部材１０８として、例えば、ポリプロピレン、もしくはポリエチレンなどの炭化水素系樹脂からなる多孔質部材が挙げられる。なお、ポリプロピレン、もしくはポリエチレンなどの炭化水素系樹脂からなる多孔質部材の表面、特に導光板との接する面にアルミを蒸着することにより、滑り性を備えるだけでなく、高い反射率を有する緩衝部材１０８が得られる。
緩衝部材１０８の別の形態として、図４のように、緩衝部材１０８は光源搭載基板１１３と接触するように配置されている。これにより、光源１１４からの光が液晶支持部材１０５に吸収されることを抑制できる。ここで、緩衝部材１０８で反射される光を再利用するためには、緩衝部材１０８は反射率８０％以上であることが望ましい。
緩衝部材１０８の別の形態として、図５のように、緩衝部材１０８において、緩衝部材１０８と導光板１０９とが接する面を凹凸形状とすることで、緩衝部材１０８と導光板１０９の接触面積が小さくなるため両者間の摩擦力が低減し、結果的に滑り性を高めることができる。また緩衝部材１０８の凸部分の先を尖らせる等の工夫を加えることにより緩衝部材１０８と導光板１０９の接触面積をより小さくできるので、更に滑り性を向上することができる。
図１においては光源１１４が配置された方向に緩衝部材を配置しているが、図６のように緩衝部材１０８を枠形状とすることで、光源１１４が配置された方向だけでなく、上下左右方向から漏れる光を防止することができる。
図７は、本実施例における液晶表示装置を映像表示装置に適用した図を示す。液晶表示装置は筐体１１９によって支持されている。また、図８のように、筐体１１９を第一のフレーム及び第二のフレームと兼用、つまり、第一のフレーム及び第二のフレームの有する機能を筐体１１９が兼ね備えることにより、より薄型化した液晶表示装置を提供することができる。
本発明の実施例２について、図９を用いて詳細に説明する。
本実施形態は、緩衝部材１０８と導光板１０９との間に上側反射シート２０１を配置した部分以外は実施形態１と概ね同様である。緩衝部材１０８を弾性体とすることで、導光板１０９と上側反射シート２０１との間に隙間が開かず、光の漏洩を防ぐことができる。このような緩衝部材１０８として、例えば、（１）側鎖の炭素数が４以上のアクリル樹脂、（２）側鎖の炭素数が１〜３のアクリル樹脂にフタル酸ジブチルなどの可塑剤を添加したもの（３）汚耐熱性，耐候性に優れたクロロプレンゴム，シリコーンゴム、もしくはフッ素系ゴム等が挙げられる。
上側反射シート２０１は、光源１１４から出た光のうち、直接導光板１０９に入射しない光を反射して導光板１０９に入射させる機能を有する。上側反射シート２０１は反射率が９０％以上と高いため、光のロスを減らすことができる。また、上側反射シート２０１は、光源１１４近傍の導光板１０９の出射面から出た光を、再度、導光板１０９に戻すための機能を有する。光源１１４近傍では、光源から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１１４近傍の光を上側反射シート２０１により導光板１０９に戻すことで、光のロスを減らすことができる。
上側反射シート２０１と導光板１０９との間に、光吸収層２０２を設けた。これにより、この部分で散乱反射する光を抑制できるため、光出射領域の端部において輝度が必要より高くなる現象を改善できる。光出射領域端部において、必要より輝度が高くなる現象を防止するためには、光吸収層２０２の光吸収率は８０％以上であることが望ましく、黒色のシートとしてもよい。光吸収層２０２の左右方向の幅は、導光板１０９の厚さと光の反射角度を考慮して、上側反射シート２０１端部から４mm程度にすることで、散乱反射する光を抑制できる。ただし、光吸収層２０２が導光板１０９と重ならない領域つまり光源近傍の空間に存在すると、光源１１４からの光が光吸収層２０２で吸収される。よって光吸収層２０２は導光板１０９と重なる領域に配置されるほうがよい。なお、光吸収層２０２を設けずに、上側反射シート２０１について、導光板１０９が存在する側の面に黒インクを印刷することによっても、光出射領域の端部において輝度が必要より高くなる現象を改善できる。
１０１ 第１のフレーム
１０２ 第１のゴムクッション
１０３ 液晶パネル
１０４ 第２のゴムクッション
１０５ 液晶支持部材
１０６ 第１の光学シート
１０７ 第２の光学シート
１０８ 緩衝部材
１０９ 導光板
１１０ 下側反射シート
１１１ 第２のフレーム
１１２ ヒートシンク
１１３ 光源搭載基板
１１４ 光源
１１５ 背面カバー
１１６ 通気口
１１７ 蛍光管
１１８ リフレクタ
１１９ 筐体
２０１ 上側反射シート
２０２ 光吸収層
１０２ 第１のゴムクッション
１０３ 液晶パネル
１０４ 第２のゴムクッション
１０５ 液晶支持部材
１０６ 第１の光学シート
１０７ 第２の光学シート
１０８ 緩衝部材
１０９ 導光板
１１０ 下側反射シート
１１１ 第２のフレーム
１１２ ヒートシンク
１１３ 光源搭載基板
１１４ 光源
１１５ 背面カバー
１１６ 通気口
１１７ 蛍光管
１１８ リフレクタ
１１９ 筐体
２０１ 上側反射シート
２０２ 光吸収層
Claims (9)
- 液晶表示装置と、
前記液晶表示装置を支持する筐体と、を有し、
前記液晶表示装置は、液晶パネルと、
前記液晶パネルを挟持する第１のフレーム及び液晶支持部材と、
前記液晶支持部材に対して、前記液晶パネルが配置された側とは反対側に配置された導光板と、
前記導光板の側面に配置された光源と、を有し、
前記液晶支持部材と前記導光板との間に緩衝部材が配置され、
前記導光板の左右側面に光源搭載基板が配置され、
前記光源搭載基板に前記光源が搭載され、
左右方向において、前記緩衝部材の側面は前記光源搭載基板と接触していることを特徴とする映像表示装置。 - 請求項１に記載の映像表示装置において、
前記緩衝部材は、前記液晶支持部材と前記導光板との間から出射される光を抑制する機能を有することを特徴とする映像表示装置。 - 請求項１に記載の映像表示装置において、
前記緩衝部材の反射率は８０％以上であることを特徴とする映像表示装置。 - 請求項１に記載の映像表示装置において、
前記緩衝部材は、白色樹脂で形成されたことを特徴とする映像表示装置。 - 請求項１に記載の映像表示装置において、
前記緩衝部材は、炭化水素系の多孔質樹脂で形成されたことを特徴とする映像表示装置。 - 請求項１に記載の映像表示装置において、
前記緩衝部材について、前記導光板が配置された面に凹凸形状が形成されたことを特徴とする映像表示装置。 - 液晶パネルと、
前記液晶パネルを挟持する第１のフレーム及び液晶支持部材と、
前記液晶支持部材に対して、前記液晶パネルが配置された側とは反対側に配置された導光板と、
前記導光板の側面に配置された光源と、
前記液晶支持部材と前記導光板との間に配置された緩衝部材と、を有し、
前記導光板の左右側面に光源搭載基板が配置され、
前記光源搭載基板に前記光源が搭載され、
左右方向において、前記緩衝部材の側面は前記光源搭載基板と接触していることを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項１に記載の映像表示装置において、
前記液晶パネルの前面には第１のゴムクッションが配置され、
前記第１のゴムクッションは前記第１のフレームと前記液晶パネルとの支持部材となり、
前記液晶パネルの背面には第２のゴムクッションが配置され、
前記導光板の前面に光学シートが配置され、
前記導光板の背面には下側反射シートが配置され、
前記第２のゴムクッションは前記液晶パネルと前記液晶支持部材との緩衝材となり、
前記光源搭載基板の前記光源非搭載面に熱伝導接着部材を用いてヒートシンクが接続され、
前記ヒートシンクの背面に背面カバーが配置され、
前記ヒートシンクの上側面および下側面には通気口が設けられ、
前記光源はＬＥＤであることを特徴とする映像表示装置。 - 請求項１に記載の映像表示装置において、
前記緩衝部材の前記導光板との接する面にアルミを有することを特徴とする映像表示装置。
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