JP4907016B2

JP4907016B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP4907016B2
Application number: JP2001241516A
Authority: JP
Inventors: 晶夫手塚; 康雄森
Original assignee: Panasonic Liquid Crystal Display Co Ltd
Current assignee: Panasonic Liquid Crystal Display Co Ltd
Priority date: 2001-08-09
Filing date: 2001-08-09
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2021-08-09
Also published as: JP2003057642A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に係り、その表示画面の輝度の不均一性を補正し、またその表示画面に現れる輝線を低減するに好適な光源ユニットの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナル・コンピュータ、モニタ、テレビジョン等の表示装置として液晶表示装置が広く用いられている。液晶表示装置は、一対の基板と、当該一対の基板間に挟まれた液晶層（一対の基板間に封止された液晶組成物からなる層）、及び当該一対の基板の少なくとも一方の当該液晶層に対向する主面に形成された電極群を備えた液晶表示パネルを有する。液晶表示装置の表示動作は、表示すべき情報に応じて上記電極群により上記液晶層内に印加される電界を制御し、この液晶層の光透過率を変調して行う。液晶表示パネルの上記基板主面内において、上記液晶層の光透過率が変調される領域（上記表示動作が行われる領域）は「表示画面」とも呼ばれる。
【０００３】
液晶表示装置は、その表示動作における上記液晶層内の液晶分子の振る舞い、及びこれに適合された上記液晶表示パネル内の電極構造により、アクティブ・マトリクス型、パッシブ・マトリクス型の２種に別けられる。前者の液晶表示装置は上記有効表示領域を構成する各画素にアクティブ素子が夫々形成される特徴を有し、薄膜トランジスタ（ＴＦＴとも呼ばれる）や薄膜ダイオード（ＴＦＤとも呼ばれる）をアクティブ素子として用いる製品が普及している。後者は、上記一対の基板の夫々に配置した電極の電位を液晶表示パネルの周縁に設けた駆動素子で夫々時分割的に制御し、双方の電極間に挟まれた液晶層（画素として機能する）の光透過率を変調する。
【０００４】
上述のいずれの液晶表示パネルを備えた液晶表示装置にも、そのユーザの観察位置に対して裏側から液晶表示パネルを照射する光源ユニットを備えるものがある。このような種類の液晶表示装置は、上記液晶表示パネルの液晶層の光透過率の分布により形成される画像を上記光源ユニットから輻射される光を当該液晶表示パネルに透過させて、そのユーザに見せるため、透過型とも呼ばれる。このような透過型の液晶表示装置に用いられる光源ユニットは、蛍光管（例えば、冷陰極蛍光ランプ）や発光ダイオード等の光源を液晶表示パネルの裏面（液晶表示装置のユーザの視点に対して）に配置する構造のものと、当該液晶表示パネルの裏面に対向させて導光板（導光体）と呼ばれる光学素子を配置し且つこの導光板の側面に沿って上述の光源を配置する構造のものとの２種類に分類される。後者の構造をもつ光源ユニットでは、通常、導光板の主面の一方が液晶表示パネルの裏面（液晶表示パネルの一対の主面の一方）に対向され、その側面の少なくとも一つに上述の蛍光管や発光ダイオード等の光源が対向されるため、光源自体が液晶表示パネルの裏面に対向せず、この裏面の周辺に位置する。このような特徴ゆえ、光源からの光を導光板を通して間接的に液晶表示パネルに照射する光源ユニットは、サイド・ライトとも呼ばれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の導光板を用いた光源ユニットを備えた液晶表示装置では、その液晶表示パネルの表示画面の表示性能が、液晶表示パネルに対向する導光板の主面における輝度分布に影響される。光源ユニットにおいて導光板の側面沿いに配置される光源は、上述のように蛍光管のような線状、又は発光ダイオードのような点状であるため、当該導光板側面からこの内部に入射する光の輝度はこの側面に対して分布を示す。これに対して、導光板内部に入射した光を当該導光板の一対の主面（その一方は液晶表示パネルの主面に対向する）で全反射させ、また当該一対の主面の一方から一旦外側に出射された光を導光板の外側に配置された光学素子（反射シートやプリズム・シート）等で導光板内部に戻して導光板内の光の輝度分布を補正してきた。しかしながら、液晶表示パネルに対向する導光板主面内における光の輻射強度分布を、液晶表示装置の画像表示性能を十分に保証するまでに均すには至らなかった。
【０００６】
このような状況を打開すべく、上記導光板の主面（液晶表示パネル側又はその反対側の少なくとも一方）における光の透過状態（又は散乱状態、反射状態）を改善する試みが提案されてきた。例えば、特開平１０−１５３７７９号（及びその対応米国特許第６，０９９，１３４号）や特開２０００−８２３１４号公報に開示される技術は、導光板の主面に複数の凸部又は凹部からなるドット・パターンを形成し、当該主面の屈折率を局部的に変えて輝度のばらつきを補正する。導光板は、通常アクリル等の樹脂材料（溶融又は液体状態）を金型に流し込み、この樹脂材料を硬化させて形成される。金型による樹脂材料の成形過程では、金型内にて注入された樹脂材料に接するようにスタンパ（Stamper）とよばれる金属板（金属箔）を設け、その形状に応じて導光板の面を成形する。従って、このスタンパに凹状又は凸状のパターンを設けることで上述の如き凸状又は凹状のドット・パターンが導光板の主面に形成される。
【０００７】
図８は、本発明者が作製した複数のドットＤＯＴ（所謂、ドット・パターン）が形成された主面を有する導光板ＧＬＢを模式的に示す。図８に示すドットＤＯＴの各々は、この主面に対して円錐、四角錘等の錐体、半球、又はこれらの上部（錐体における頂点付近）を削除した形状の凸部又は凹部として当該主面に配置される。この導光板ＧＬＢは、その側面の一辺（図８における下辺）に冷陰極蛍光ランプＣＦＬ（線状光源）を配置して光源ユニットに組み込まれる。さらに、図８に示す導光体の主面に液晶表示パネルの主面の一方を対向させて配置して、液晶表示装置が構成される。
【０００８】
図８に示されるように、導光板ＧＬＢの主面には、冷陰極蛍光ランプＣＦＬの管長方向（長手方向、図８におけるｘ方向）に交差する方向（図８におけるｙ方向）に沿って並ぶ複数のドットＤＯＴからなるドット列（Dots-Column）が設けられる。導光板ＧＬＢ主面に形成されたドット列は、その冷陰極蛍光ランプＣＦＬ沿いの一辺（図８における下辺）から一点鎖線Ｃ−１に沿って並ぶものと一点鎖線Ｃ−２に沿って並ぶものとの２種類に分けられる。いずれのドット列も、これに属する複数のドットＤＯＴの隣接する一対を隔てる距離（ドット間隔）は、冷陰極蛍光ランプＣＦＬから離れるに従い短くなる。双方のドット列に属するいずれのドットもｙ方向に互いにずれた位置に形成されているが、夫々のドット間隔は、導光板ＧＬＢの冷陰極蛍光ランプＣＦＬ側の辺からの距離に応じて似通った変化を示す。また、導光板ＧＬＢの主面内において、この２種類のドット列Ｃ−１，Ｃ−２を冷陰極蛍光ランプＣＦＬの長手方向に沿って、Ｃ−１タイプ，Ｃ−２タイプ，Ｃ−１タイプ，Ｃ−２タイプ，…と交互に繰り返して形成する。これによって、ドットＤＯＴの密度を局所的に高めることができる。
【０００９】
このようなドット配置を本明細書では千鳥格子配置（Staggered Arrangement, or Hound's-tooth checked Arrangement）と呼ぶ。図８に示される導光板主面のドットの千鳥配置は、Ｃ−１タイプのドット列１本とＣ−２タイプのドット列１本とからなるドット列単位（Dots-Column Unit）に対応するパターンをスタンパに繰り返して形成することにより、精度よく形成できる。なお、図８には、ドット列単位ＣＯＬを構成するＣ−１タイプのドット列１本とＣ−２タイプのドット列１本とを楕円に囲んで例示してある。また、このドット列単位に属するＣ−１タイプのドット列とこれに隣接する別のドット列単位に属するＣ−１タイプのドット列との間隔ＸＩＮＴにより、ドット列単位の繰り返し長さ（Repetition Interval）を示す。さらに、ドット列単位におけるＣ−１タイプのドット列とＣ−２タイプのドット列とのドットのずれを、夫々から選ばれるドット（このドットに対して列方向に隣接する２つのドットとの間隔に鑑みて選定される）の間隔ＹＩＮＴとして示す。
【００１０】
上述のように、導光板主面にドット列を、その冷陰極蛍光ランプＣＦＬ（光源）沿いの一辺に沿ってずらして設ける千鳥格子配置に対し、隣接したドット列に属するドットの各々の位置を揃える配置を本明細書では平行配置（Parallel Arrangement）と呼ぶ。
【００１１】
上述の如く、導光板の主面上に複数の凸部又は凹部からなるドット・パターンを形成することにより、その光学特性は液晶表示装置に適合させられると考えられてきた。しかし、このようなドット・パターンを有する導光板でも、これを光源ユニットに搭載し、液晶表示装置に据付けた段階で当該導光板主面に輝度補正を要する領域が見出された。その原因の一つは、導光板主面の光源沿いの一辺に交差する他辺に沿って暗部が生じることである。これは、光源ユニットに発光ダイオードのような点状光源を搭載する場合でも、蛍光管のような線状光源を搭載する場合でも、問題となる。即ち、導光板の光源に沿う側面に入射する光の強度分布、及びこの側面に交差する導光板の他の側面（上記他辺に沿う）の近傍における光の散乱、反射、又は透過状態により、この導光板から液晶表示パネル側に出射される光の強度がその主面内で不均一となり、液晶表示装置の表示性能を損なう。
【００１２】
これに対し、本発明者は、図８に示す如く、金型により成形された導光板主面（既に複数のドットＤＯＴが形成されている）に追加ドットＡＤＴを設け、暗部の解消を試みた。追加ドットＡＤＴは、上述のスタンパ又は金型そのものに凹部又は凸部のパターンを追加し、またはこれにサンド・ブラストをかけて追加ドットＡＤＴと同様な効果を示す粗面を形成することで形成した。即ち、導光板の光学性能の不良に対し、スタンパ又は金型を改造し、新たな（改善された）導光板を作ることで対処した。しかし、いずれの場合においても上述の暗部を液晶表示装置の表示性能が損なわれない程度に確実に（高い再現性で）抑えるには至らなかった。図８に示される主面を有する導光板を光源ユニットに組み込んだときの、当該主面における輝度分布の測定結果の一例を図９に示す。液晶表示装置のユーザの視点に対して好ましい表示画像は、液晶表示パネルの表示画面の中央部の輝度を最も明るくし、この中央部から表示画面の四隅の夫々にかけて輝度が一様且つ徐々に減少させることにより得られる。しかしながら、図９に示す導光板主面内の相対輝度分布は、最も輝度の高い領域がその中央部（表示画面の中央部に相当）から外れ、また主面左右においても非対称となっている。
【００１３】
さらに本発明者は、このような追加ドットＡＤＴを導光板主面に施した結果、新たな問題に遭遇した。１番目の問題は、導光板主面内の追加ドットの形成された部分とこれに隣接する部分との境界に沿って線状に輝度が変化し、液晶表示パネルの表示画面上にもその境界線が見えてしまうことである。２番目の問題は、追加ドットＡＤＴでの輝度補正の限界であり、導光板成形時にドットＤＯＴの密度を高くした部分では追加ドットＡＤＴを形成できない。さらに３番目の問題として、追加ドットによる導光板の輝度補正結果が次の導光板設計にフィード・バックできないことである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上述の課題に鑑み、所望の光学特性を有する導光板を確実に設計且つ製造するために、以下の如き構造の導光板を搭載した液晶表示装置を提供する。
【００１５】
本発明者が提供する液晶表示装置の一例は、液晶表示パネルと、その主面の一方を液晶表示パネルの一方の主面に対向させて配置した導光板と、導光板の側面の少なくとも一つ（以下、採光面とも記す）に対向させて配置した光源とを備え、上記導光板の主面の一方（以下、液晶表示パネルに対向する光出射面とも記す）にドット・パターンが互いに異なる複数の領域を上記採光面に沿って並設する。上記導光板の光出射面に形成される複数の領域の各々に形成されたドット・パターンは、その採光面に交差する（例えば、直交する）方向に沿ったドット密度分布が領域毎に互いに異なる。
【００１６】
また、本発明者が提供する液晶表示装置の他の例は、液晶表示パネルと、導光板並びに光源を有する照明装置（光源ユニットとも呼ばれる）を含めて構成され、上記照明装置は上記導光板の主面が上記液晶表示パネルに対向するように配置され、上記光源は上記導光板の第１の側面に対向させて配置され、上記導光板の主面には上記第１の側面に沿ってこの第１の側面に交差する第１の方向沿いにドット密度分布を有する複数の領域が並設され、且つ上記複数の領域の隣接し合う一対の上記ドット密度分布を互いに異ならせる。隣接し合う複数の領域の境界には、このいずれの領域のドット密度分布（ドットの配置態様）にも従わない領域を形成してもよい。
【００１７】
上記ドット密度分布は、上記複数の領域に夫々設けられた複数の凸部、凹部、又は着色図形からなるドット群の分布形態に応じて決まり、その一例はドット群に属する複数のドットを導光板の光源に対向する側面（上記第１の側面）沿いに周期的に並べて形成される。上記ドット群に属するドットは、上記第１の方向沿いにドット列をなすように並べてもよく、上記複数の領域の少なくとも一のドット密度分布を複数本のドット列で形成してもよい。この場合、複数のドット列は第１の方向沿いに周期的に並べると、導光板主面内でのドット密度のコントラスト（密度差）が高められる。
【００１８】
液晶表示装置の表示品質を高める上では、液晶表示パネルに対向する導光板の主面の輝度分布が当該主面の中央からその端部に掛けて漸次（望ましくは一様に）減少するように、当該主面内に上記複数の領域を配置するとよい。
【００１９】
なお、上記複数の領域の各々は、上記導光板主面の上記光源側の（上記第１の側面に沿う）一辺からこの一辺に対向し且つ上記第１の方向に交差する他辺まで、この主面を横断するように延ばす。この導光板の上記他辺に沿う別の側面（上記第１の側面に対向し且つ上記第１の方向に交差する第２の側面）に対向する別の光源を配置してもよく、また、後述の説明で援用する図面に１本の線状光源として示される光源を上記導光板の厚さ方向に並設された複数の線状ランプに置換えてもよい。
【００２０】
以上に記した本発明の作用並びに効果、及びその望ましき実施形態の詳細に関しては、後述の説明で明らかになろう。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態をこれに関連する図面を参照して説明する。以下の説明にて参照する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００２２】
＜実施例１＞
本実施例の液晶表示装置を図１乃至図３を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本発明による導光板ＧＬＢの液晶表示パネルに対向する主面を上述の図８と同様な視点で模式的に描いた図である。図１に示された導光板は、その主面の下辺に沿って配置される冷陰極蛍光ランプＣＦＬ（光源）とともに光源ユニットを構成し、この主面を覆うように液晶表示パネルが配置される。導光板主面は、これに形成されるドットＤＯＴの密度分布により、その下辺（光源側の一辺，図１のｘ方向）に沿ってＡ乃至Ｍの１３の領域に分かれる。これらの領域の境界を、図１に破線で示す。導光板主面の下辺（冷陰極蛍光ランプの長手方向）に沿って並ぶＡからＭまでの各領域は、この下辺からこれに対向する上辺側（図１のｙ方向）に延び、夫々にはドット列ＡＹＣ，ＢＹＣ，ＣＹＣ，ＤＹＣ，ＥＹＣ，ＦＹＣ，ＧＹＣ，ＨＹＣ，ＩＹＣ，ＪＹＣ，ＫＹＣ，ＬＹＣ，ＭＹＣが形成される。図１に示す導光板主面上のドット・パターンでは、上記領域のいずれにおいても隣接しあうドット列をｙ方向（導光板主面の下辺に交差する方向）に互いにずらし、２つのドット列で上述のドット列単位（例えば、領域ＡのＡＣＯＬ、領域ＨのＨＣＯＬ）を形成している。しかしながら、上記領域のいずれもドットを千鳥格子配置に形成するに限らず、隣接し合うドット列の各ドットをｙ方向に揃えた上記平行配置に形成してもよい。
【００２４】
図１に示す導光板主面内のドット配置は、隣接する領域間で夫々に形成されるドット列のｙ方向沿いの、即ち光源沿いの側面からの距離に対するドット間隔が異なることに特徴付けられる。夫々の領域のドット・パターンは、各々に形成されたドット列からなるドット列単位をｘ方向にＡＸＲ，ＢＸＲ，ＣＸＲ，ＤＸＲ，ＥＸＲ，ＦＸＲ，ＧＸＲ，ＨＸＲ，ＩＸＲ，ＪＸＲ，ＫＸＲ，ＬＸＲ，又はＭＸＲの間隔で繰り返して形成されるため、各領域には図８に示したドット・パターンと同様にｙ方向沿いに同じドット密度分布が現われる。しかしながら、導光板ＧＬＢの主面全体で見た場合、ｙ方向沿いのドット密度分布の異なる領域がｘ方向に並ぶことにより、導光板ＧＬＢの光源側の辺（図１における下辺）に沿ってもドット密度が変化する。例えば、領域Ａや領域Ｍのドット密度はｙ方向に沿って略一様に高いため、夫々の全域において主面からの光放出が促される。一方、領域Ｈでは、導光板ＧＬＢの光源側の辺から導光板ＧＬＢ主面の中央部にかけてｙ方向沿いのドット密度は低く抑えられ、中央部を過ぎたあたりから導光板ＧＬＢの光源が設けられない側の辺（図１の上辺）にかけてｙ方向沿いにドット密度は徐々に高くなる。従って、領域Ｈでは、領域Ａ，Ｍに比べてドット・パターンによる光放出作用は小さい（但し、領域Ｈでは導光板ＧＬＢ自体による光放出強度は高いため、領域Ａ，Ｍに比べて輝度が小さくなることはない）。さらに、導光板ＧＬＢの主面中央に対して左側に位置する領域Ｅ，Ｆ，Ｇと右側に位置する領域Ｉ，Ｊとを比較すると、前者の各領域のドット密度は後者の各領域のそれより高い。このようなドット・パターンにより、図９に示すような導光板主面の左右に非対称な輝度分布を補正することも可能となる。
【００２５】
このようにドット・パターンの異なる領域を隣接させると、双方の領域の境界（図１に示す破線又はその近傍）で、夫々の領域のドット・パターンに属する複数のドットＤＯＴが干渉しあうこともある。また、境界部分におけるドット間の距離がこの境界部分の周辺のドット間距離に比べて顕著に長くなることや、逆に顕著に短くなることもある。このような境界部分におけるドット分布が輝度分布に影響する場合は、２つの領域に挟まれた境界部分のドット配置を当該２つの領域のいずれのドット分布（ドット・パターン）にも属さないように不規則にずらしてもよい。図１に示す本実施例での導光板主面では、隣接し合う領域Ｄと領域Ｅとの間に、これらの領域のいずれのドット・パターンにも従わずに配置されたドットを含む不規則領域（いわば、暈し領域）ＩＲＥＧを形成した。この不規則領域は図１に楕円で囲まれた領域ＩＲＥＧとして示される。不規則領域は、導光板主面の光源側の一辺からこれに対向する他辺まで延ばすことが望ましく、また、当該導光板の一辺に沿う不規則領域の幅は、これを挟む上記２つの領域（これに形成されたドット・パターンが互いに異なる）の幅より小さくするとよい。
【００２６】
図１に示した導光板ＧＬＢの主面は、その光源側の辺に交差する方向沿いに並ぶドット列のドット間隔（ドット配置）、光源側の辺沿いに隣接し合うドット列間の間隔並びにドット位置のずらし方（ドット列単位の構成）、及びドット列単位の繰り返し間隔（周期）の少なくとも一つの要素が互いに異なる１３種類の領域が、その光源側の辺に交差する方向沿いに並設されている。また、導光板ＧＬＢの主面の光源側の辺に沿う各領域の幅（ｘ方向の幅）も必要に応じて違えている。上述のように図１に示された導光板ＧＬＢの主面上のドットＤＯＴは模式的であり、実際には図示された寸法の１／１０以下にも縮小できる。従って、領域の種類（数）は１３以上に増やしてもよく、また減らしてもよい。また、夫々の領域の幅も適宜変更できる。さらに、上述したドット列のドット間隔、このドット列により構成されるドット列単位の構成、及びドット列単位の繰り返し間隔が等しい２つの領域を、これらの要素の少なくとも一つが異なる少なくとも一つの他の領域を挟んで離間させて（当該２つの領域が隣接しないように）導光板主面に形成してもよい。
【００２７】
これらの変形を含めた本発明の実施形態のいずれにおいても、導光板の主面にその光源側の辺に交差する方向に沿うドットの密度分布が異なる複数の領域がこの光源側の辺沿いに並び、且ついずれの領域もこの光源側の辺からこれに対向する別の辺迄延びる。換言すれば、本発明による液晶表示装置の光源ユニットに搭載される導光板の主面には、これに搭載される光源（冷陰極蛍光ランプのような蛍光管や発光ダイオード等）に面する一辺（一側面）からこの一辺に交差する方向（例えば、直交する方向）に沿うドット密度分布が互いに異なり且つ導光板の光源に面する一辺からこれに対向する他の辺（他の側面）迄延びる複数の領域が導光板の光源に面する一辺沿いに並設されている。このような複数の領域を導光板主面に設ける利点の一つは、次のように説明される。
【００２８】
既に述べたように、液晶表示装置の表示画面に良質の画像を表示するためには、液晶表示パネルの表示画面中央の輝度を最も明るくし、この中央部から表示画面の四隅の夫々にかけて輝度が一様且つ徐々に減少させることが望ましい。この要請に対して、サイド・ライト型の液晶表示装置の光源ユニットに搭載される導光板の主面内（液晶表示パネルに対向する主面内）における理想的な輝度分布は、図２の如く示される。図２の輝度分布は、図９のそれと同様に相対的な輝度（厳密に言えば、導光板主面内で測定された輝度の偏差）を示し、円で囲まれた数値に応じて導光板主面の明るさが変わる。また、円内の数値に応じた各領域の明るさは図９のそれに対応する。即ち、図２の輝度分布では、輝度の最も高い（ランク１）の領域が図９に比べて導光板ＧＬＢの主面中央に限られている反面、暗部を際立たせるような輝度の低い領域（図９のランク５，６）がない。換言すれば、図２の輝度分布を示す導光板の主面では、これから出射される光の強度が液晶表示装置の表示性能を維持するに好適な程度に均されている。
【００２９】
これに対し、図１に示す本発明による液晶表示装置の導光板は、その試作品における主面内輝度分布を測定することにより、液晶表示装置の画像表示性能を高めるに好適な改良をその主面に設けられるドット・パターンに施すことができる。
【００３０】
光源とともに光源ユニット（バックライト・ユニット、バックライト・システムとも呼ばれる）に組み込まれる導光板の液晶表示パネルに対向する主面の輝度分布は、この光源ユニットにおいて光源からの光が導光板の側面に入射する条件に影響される。具体的には、光源の形状、光源や導光板が納められる容器（例えば、射出成形された樹脂製のフレーム部材）の形状、及び光源と導光板側面との距離等が、光源から導光板の側面に至る空間における光の伝搬条件を決め、これに応じて導光板に入射した光がその内部で伝搬される態様（又は反射され及び拡散される態様）が変わる。また、光源として冷陰極蛍光ランプＣＦＬ等の蛍光管を用いる図１の例では、このランプ内に設けられる電極ＥＬＥＣ１，ＥＬＥＣ２の位置（これにより決まる発光領域の長さと暗部）にも影響される。さらに、この電極の一方に交流電圧を他方に基準電圧（当該交流電圧の振幅中心）を印加する場合、これらの電極の配置により蛍光管内の輝度分布が偏る場合もある。そこで、光学ユニットの構造を決め、これに光源と上述したドット・パターンの互いに異なる複数の領域が並設された主面を有する導光板とを、当該領域の各々の一端が光源と対向するように収納し、光源を点灯させて上記主面内における輝度分布を測定する。
【００３１】
測定箇所は、例えば図３に示される１３点（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）だけで十分である。これは、上述の導光板の主面中央からその四隅の夫々にかけて輝度（出射光の強度）が一様に変化すれば、液晶表示装置の表示品質が高められるという知見による。各測定点を特定する定数Ｗ及びＬは、導光板主面のｘ方向及びｙ方向に沿う幅である。測定点Ｐ１（１箇所）で導光板主面の中央部の輝度が、測定点Ｐ２（４箇所）で当該中央部を囲む第１外周部（First Surrounding）の輝度が、測定点Ｐ３（８箇所）で当該第１外周部を囲む第２外周部（Second Surrounding）の輝度が夫々測定される。図３において各測定点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は誇張されて示されるが、実際には導光板主面をｘ及びｙ方向に並ぶ２０００乃至４０００ブロックに分割するグリッド（図示せず）の交点近傍の微小な領域（上記１ブロックと同等又はこれより小さいブロック）の輝度を測定するとよい。本発明者は、導光板主面をｘ及びｙ方向に約２６００ブロックに分割するグリッドの交点の輝度をトプコン製ＢＭ−７で測定した。
【００３２】
導光板ＧＬＢが、その主面内で図２に示す如き輝度分布を示さなくとも、その主面内の上記測定点Ｐ１で測定された輝度が上記測定点Ｐ２で測定されたいずれの輝度より高く、上記測定点Ｐ２で測定された各々の輝度が上記測定点Ｐ３で測定されたいずれの輝度より高ければ、この導光板は液晶表示装置の表示品質維持に好適な性能を有すると判断される。逆に、測定点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３で夫々測定された輝度のいずれかが上述の関係を満たさない場合、この導光板の主面のドット・パターンを変更する必要があると判断される。例えば、図１に示す導光板ＧＬＢにおいて、その主面中央に対して左下の測定点Ｐ２における輝度が左下隅の測定点Ｐ３に比べて低い場合、領域Ｂ及び領域Ｃの幅を狭め又はこれらの少なくとも一方を除去し、領域Ａを主面中央側に延ばす。また、右上隅の測定点Ｐ３の輝度が主面中央の測定点Ｐ１の輝度と同じ場合、領域Ｌの幅を狭め又は除去し、その分だけ、領域Ｋ又は領域Ｌの幅を広げる。
【００３３】
このような導光板ＧＬＢの主面内のドット・パターン変更は、導光板ＧＬＢの成形時に金型内に配置するスタンパのパターン変更で行う。導光板ＧＬＢは、例えば図４に模式的に示す如く、金型ＭＬＤの底面にスタンパＳＴＰを配置し、この金型内に液状の樹脂ＲＳＮ（導光板ＧＬＢの原料）を注入して、これを硬化させる。図４は金型の断面を模式的に示しているため、各構成要素の形状はかなりデフォルメされている。スタンパＳＴＰは、実際には表面に複数の凹部（図４）又は凸部が形成された０．３〜０．５ｍｍ程度の厚さの薄い金属板（例えば、銅箔）からなる。導光板のドット・パターンに対応した複数の凹部又は凸部を金属板（金属箔）に形成するプロセスには、半導体のフォトリソグラフィ技術が応用される。例えば、基板にフォトレジスト膜を形成し、これをマスクを用いた露光と現像とで、導光板ＧＬＢの主面に形成しようとするドット・パターンに応じたフォトレジストのブロック群のみこの基板上に残す。次に、フォトレジストのブロック群が形成された基板面に電気化学的な処理を行い、金属膜を形成する。この金属膜がスタンパとなる。従って、試作された導光板の主面上のドット・パターンから得られた輝度分布データに基づき、比較的容易に改善されたドット・パターンを有する新しい導光板を作製できる。
【００３４】
本発明による導光板の主面には、上述の如くその光源側の一辺に沿ってドット密度分布が異なる複数の領域が並ぶため、例えば図８に示される追加ドットＡＤＴを形成した領域に期待された効果を、図１に示される領域Ａ，Ｍの夫々で得ることができる。また、この複数の領域の形態、及び導光板の光源側の一辺に沿う幅を変更することで、導光板主面内の輝度分布を定量的に調整することができる。さらに、本発明による導光板を用いた液晶表示装置では、図８を参照して述べた導光板で指摘されたこの主面上における追加ドットＡＤＴ（又はその等価物）を設けた部分とこれに隣接する部分との境界が液晶表示パネルと通して見えるという問題も生じない。また、本発明による導光板では、図８にて局部的な追加ドットＡＤＴ（又はその等価物）の形成で対処した導光板主面の輝度分布補正を上述の領域の形状や配置で総合的に行えるため、ドットＤＯＴの形成密度の限界という問題も回避できる。
【００３５】
なお、本実施例にて図１に示したドットＤＯＴは、導光板ＧＬＢの主面に対して円錐、四角錘等の錐体、半球、又はこれらの上部（錐体における頂点付近）を削除した形状の凸部又は凹部として形成した。例えば、図４に模式的に示すスタンパは、導光板ＧＬＢの主面に、これから突出する円錐又は四角錘の頂点部分を削除した形状のドット（凸状ドット）を形成する。また、本発明の要旨からして、このドットＤＯＴは導光板ＧＬＢの主面に凸状又は凹状のパターンとして形成するに限らず、例えば導光体ＧＬＢに着色された円や正方形等の図形を印刷した所謂着色ドットに代えてもよい。また、導光板主面におけるドットＤＯＴは、このドットが導光板内からの光の出射を抑える（本実施例のそれとは反対の作用を示す）場合は、図１に示された密度分布を反転させて形成する。この場合においても、各領域は夫々導光板ＧＬＢの光源側の一辺に交差する方向に沿って互いに異なるドット密度分布を示す。
【００３６】
＜実施例１による光学ユニットを用いた液晶表示装置＞
図１を参照して説明した実施例１の導光板ＧＬＢ及び冷陰極蛍光ランプＣＦＬ（光源）を備えた液晶表示装置の分解斜視図を図５に示す。図５は、導光板ＧＬＢの光源沿いの一辺側から俯瞰して描かれている。また、図５の液晶表示装置のｙ方向沿いの断面を図６に示す。図５及び図６に示された液晶表示装置に搭載される導光板ＧＬＢは、ｙ軸方向沿いに楔形の断面を有する。導光板ＧＬＢと冷陰極蛍光ランプＣＦＬは、ともにモールド成形された樹脂ケースＭＣＡに収納され、双方は金属板からなるリフレクタＲＦＢで互いに固定される。導光板ＧＬＢの主面の一方ＭＳＦには上述のドット・パターンが形成され、他方には反射シートＲＦＳが配置される。樹脂ケースＭＣＡには、冷陰極蛍光ランプの電極の一方（基準電圧が印加される電極）に接続されるケーブルＬＰＣを収納する溝が設けられ、その上面で光拡散シートＳＰＳ１，ＳＰＳ２やプリズム・シートＰＲＳ等の光学シートの端を支える。光学シートの上部には液晶表示パネルＰＮＬが配置され、その主面の一方の縁を導電材料からなるフレームＳＨＤで押えて、液晶表示パネルＰＮＬを導光板ＧＬＢの上方に固定する。これにより、液晶表示パネルＰＮＬの主面の他方が、光学シートを介してドット・パターンが形成された導光板の主面ＭＳＦに対向する。
【００３７】
液晶表示パネルは、一対の基板ＳＵＢ１，ＳＵＢ２とその間に挟まれた液晶層ＬＣ、この一対の基板の夫々の液晶層ＬＣとは反対側の主面に設けられた偏光板ＰＯＬ１，ＰＯＬ２からなり、一対の基板の一方（下側基板）ＳＵＢ２の端部には液晶層の光透過率を変調する信号を供給する駆動素子（半導体集積回路）ＤＩＣが設けられる。この駆動素子ＤＩＣは、フレキシブル・印刷回路基板ＦＰＣにより、樹脂ケースＭＣＡの下面に設けられた制御回路（図示せず）に接続される。また、フレームＳＨＤと上記基板の一方ＳＵＢ２との間には、ゴム等の弾性材料からなる緩衝部材ＳＡＢが設けられ、フレームＳＨＤで液晶表示パネルＰＮＬを樹脂ケースＭＣＡに固定する際の基板ＳＵＢ２の割れを防ぐ。図５に示すように、樹脂ケースＭＣＡは冷陰極蛍光ランプＣＦＬ側の部材ＭＣＭを、その本体に対して着脱可能とし、これに導光板ＧＬＢ及び冷陰極蛍光ランプＣＦＬを収納する際の利便を図る。冷陰極蛍光ランプＣＦＬの一端（交流電圧が印加される電極側）側から延びるケーブルＬＰＣは、樹脂ケースＭＣＡの下面に設けられたインバータ回路（光源駆動電源回路、図示せず）に接続される。
【００３８】
導光板ＧＬＢの断面は、図６に示すような楔形に限らず、長方形に変えてもよい。また、図６の断面構造から見て上記フレームＳＨＤは上側ケース、上記樹脂ケースＭＣＡは下側ケースとも呼ばれる。この上側ケースは、金属や合金、又は導電性の高分子材料で形成することが望ましいが、絶縁性の樹脂で形成してもよい。一方、下側ケースは、上述の如く樹脂材料のモールド成形に限らず、金属や合金で形成してもよい。また、下側ケースに対して着脱可能に形成される部材ＭＣＭをこの本体と一体に形成してもよい。
【００３９】
＜実施例２＞
上述の実施例１では、導光板ＧＬＢの主面をなす一辺に光源を配置した光源ユニットに対して本発明を適用した例を述べたが、本発明は導光板ＧＬＢの主面に対して互いに対向する一対の辺（二辺）の各々に光源を配置した光源ユニットに対しても適用できる。その一例による導光板ＧＬＢ主面を、図１や図８と同じ視点で図７に示す。
【００４０】
導光板ＧＬＢの下辺側のみに冷陰極蛍光ランプＣＦＬを設ける図１や図８の例に対して、図７では導光板ＧＬＢの下辺側に冷陰極蛍光ランプＣＦＬ１を、その上辺側に冷陰極蛍光ランプＣＦＬ２を夫々設ける。冷陰極蛍光ランプＣＦＬ１の管内の両端に設けられた電極の一方ＥＬＥＣ１には上記基準電圧が、他方ＥＬＥＣ２にはこの基準電圧を電圧振幅の中心とする交流電圧が夫々印加される。同様に冷陰極蛍光ランプＣＦＬ２の管内の両端に設けられた電極の一方ＥＬＥＣ３には上記基準電圧が、他方ＥＬＥＣ４には上記交流電圧が夫々印加される。図７では、ドットＤＯＴを円で示すが、その実際の形状には実施例１の如き多様性が許容される。
【００４１】
導光体ＧＬＢの主面には、光源が配置された２辺の間に延び且つ互いに異なるドット密度分布を有するＡからＨまでの８種類の領域が、この２辺の少なくとも一方に沿って並設される。導光体ＧＬＢの上辺及び下辺の双方に光源が配置されるため、各領域のドット・パターンはその主面のｙ方向の中心を結ぶ２点破線ＹＣＥＮに対して対称に領域Ｂや領域Ｃの如く配置されるが、実際には液晶表示装置のユーザが感じる輝度の視角依存性を考慮し、領域Ｇの如く、ドット密度の高い部分を下辺側に偏らせたドット・パターンとしてもよい。ドット密度の高い部分は必要に応じて上辺側に偏らせてもよい。
【００４２】
図７に示される各領域のドット列やドット列単位の繰り返し間隔は、図１と同様な参照符号で表示されるが、ドット列単位の構成は領域ごとに変えている。即ち、図１に示された各領域のように２本のドット列で構成されるドット列単位は、領域Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅ，ＧにＡＣＯＬ，ＢＣＯＬ，ＤＣＯＬ，ＥＣＯＬ，ＧＣＯＬとして形成され、その他の領域は異なる。領域Ｃ，Ｈにおいては、夫々のドット列ＣＹＣ、ＨＹＣ１本からなるドット列単位ＣＣＯＬ，ＨＣＯＬを、各々のドット列のｘ方向沿いの間隔と同じ間隔ＣＸＲ、ＨＸＲで繰り返した所謂平行配置のドット・パターンを有する。また、領域Ｆにおいては、ドット列ＦＹＣ５本からなるドット列単位ＦＣＯＬを間隔ＦＸＲで繰り返した上記千鳥格子配置の変形ともよべるドット・パターンを有する。
【００４３】
このようにして、千鳥格子配置又はそれに準じるドット・パターンが形成された領域と平行配置のドット・パターンが形成された領域とを、夫々導光板主面の光源側の一辺（第１の方向に延びる）に交差する方向（第２の方向）に沿って、この主面を横断するように形成することにより、第２の方向沿いのドット密度分布が異なる複数の領域を第１の方向に沿って導光板主面内に並べることができる。
【００４４】
本実施例の如き千鳥格子配置のドット・パターンと平行配置のドット・パターンとの組合せは、実施例１の導光板に応用してもよく、また実施例１のように複数の種類の千鳥格子配置ドット・パターンのみを本実施例の導光板の主面に設けてもよい。さらに、本実施例の領域Ｃや領域Ｈのようなドット密度分布の異なる平行配置のドット・パターンのみで実施例１や本実施例の導光板主面の輝度分布を調整することも可能である。
【００４５】
以上のいずれの実施態様においても、実施例１にて述べた如く、導光板主面内の輝度分布をドット密度分布の異なる複数の領域の形態や配置を変えることで定量的に且つ再現性よく補正でき、また領域間の境界が液晶表示パネルの表示画面に現われるという問題も抑えられる。
【００４６】
【発明の効果】
以上の実施例からも明らかなように、本発明による液晶表示装置は、これに設けられるサイド・ライト型の光源ユニットの導光板主面における輝度分布を液晶表示パネルの画像表示に望ましく調整することを可能にする。また、この輝度分布調整の副作用として生じる表示画像の劣化も抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１による導光板の主面に形成されたドット・パターンを模式的に示す平面図である。
【図２】導光板の主面の一辺に冷陰極蛍光ランプを配置する光源ユニットにおける液晶表示装置の画像表示に理想的な導光板面内の輝度分布を示す平面図である。
【図３】本発明による導光板の輝度分布を評価する測定点を示した平面図である。
【図４】導光板を成形する金型の断面図である。
【図５】本発明の実施例１による導光板が搭載される液晶表示装置の一例を分解して示す鳥瞰図である。
【図６】図５に示す液晶表示装置のｙ方向沿いに切断して示す断面図である。
【図７】本発明の実施例２による導光板の主面に形成されたドット・パターンを模式的に示す平面図である。
【図８】本発明者により作製され、その技術的な課題が見出された導光板の主面のドット・パターンを模式的に示す平面図である。
【図９】図８に示されるドット・パターンが形成された導光板面内の輝度分布を示す平面図である。
【符号の説明】
ＧＬＢ…導光板、ＤＯＴ…ドット、ＣＦＬ…冷陰極蛍光ランプ（光源）、ＡＤＴ…追加ドット、ＰＮＬ…液晶表示パネル。

Claims

液晶表示パネルと、その主面の一方を液晶表示パネルの一方の主面に対向させて配置した導光板と、導光板の側面の少なくとも一つに対向させて配置した光源とを備えた液晶表示装置において、
上記導光板の主面の一方には上記側面の少なくとも一つに交差する方向に沿うドット密度分布が互いに異なるドット・パターンを有する複数の領域が上記導光板の側面の少なくとも一つに沿い並設され、
上記複数の領域は、上記液晶表示パネルに対向する導光板の主面における輝度分布が該主面の中央から該主面の端部に掛けて漸次に減少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。
液晶表示パネルと、導光板並びに光源を有する照明装置を備え、
上記照明装置は上記導光板をその主面が上記液晶表示パネルに対向させて配置され、
上記光源は上記導光板の第１の側面に対向させて配置された液晶表示装置において、
上記導光板の主面には上記第１の側面に交差する第１の方向に沿うドット密度分布を有する複数の領域を該第１の側面に沿い並設され、
上記複数の領域の隣接し合う一対の上記ドット密度分布は互いに異なり、
上記複数の領域は、上記液晶表示パネルに対向する導光板の主面における輝度分布が該主面の中央から該主面の端部に掛けて漸次に減少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。
上記複数の領域の各々には、上記第１の側面に沿う方向に周期的に並ぶドットが形成されている請求項２に記載の液晶表示装置。
上記複数の領域の各々には上記導光板の主面に対して凸部又は凹部を形成してなるドットが複数箇所に形成されている請求項２に記載の液晶表示装置。
上記複数の領域の各々には複数のドットを上記第１の方向沿いに並べてなるドット列が複数本形成されている請求項２に記載の液晶表示装置。
上記複数のドット列は、上記第１の方向沿いに周期的に並ぶ請求項５に記載の液晶表示装置。
上記複数の領域の各々は、上記導光板の主面の上記第１の側面に沿う一辺から該一辺に対向し且つ上記第１の方向に交差する該主面の他辺まで延伸する請求項２に記載の液晶表示装置。
上記導光板は上記第１の側面に対向し且つ上記第１の方向に交差する第２の側面を有し、上記光源とは別の光源が上記第２の側面に対向させて配置される請求項２に記載の液晶表示装置。
上記導光板の側面に対向する光源は、上記導光板の厚さ方向に並設された複数の線状ランプである請求項１又は請求項２に記載の液晶表示装置。