JP5185709B2 - 照明装置を用いた液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、テレビ、携帯電話等に用いられる液晶表示装置に関する。

近年、テレビ、携帯電話等に広汎に用いられる液晶表示装置は、従来の電子線を放出するブラウン管式の表示装置に比較し、フラットパネル・ディスプレイとして、奥行き寸法が短く薄型であることが大きな特徴となっている。
図１１(ａ)は従来の液晶テレビ１００の正面図であり、図１１(ｂ)、図１１(ｃ)は、従来の液晶テレビ１００における表示画面Ｇの背面側に配置される導光板１０２と表示画面Ｇの両外側方に配置される光源ｋの構成を示した概念的正面図である。

この薄型の特徴をさらに生かすため、液晶表示装置は、従来の電圧制御する液晶パネル１０１の後方から光を透過させる光源を表示画面Ｇ(図１１(ａ)参照)後方に配設する直下型方式に対して、昨今、薄型の特徴をさらに生かすため、図１１(ａ)に示すように、光源ｋを表示画面Ｇの両外側方に配置して、この両外側方の光源ｋからの光を導光板１０２(図１１(ｂ)、図１１(ｃ)参照)等を用いて広げ乱反射させ液晶パネル１０１(図１１(ａ)参照)の後方から面光源として光を導くサイドライト方式が採用されている。

ところで、図１１(ａ)に示す液晶テレビ１００において、表示画面Ｇを縦方向に分割して複数の領域ｒとし、図１１(ｃ)に示すように、各領域ｒごとに光源ｋと導光板１０２を設け管理し、領域ｒ毎に明るさを調整することにより、各領域ｒの画像データに合わせて領域ｒ毎にコントラストを向上させたり、液晶テレビ１００の動画性能を向上させるエリア制御が採用されつつある。このエリア制御は、各領域ｒごとに光源ｋを点灯することから、低消費電力化が図れるというメリットがある。

例えば、特許文献１には、光源ｋとともに、導光板１０２を分割する技術が記載されている。
特開２００６−１３４７４８号公報(図１等)

ところで、図１１(ｂ)に示すように、導光板１０２を１枚で形成した場合には、光源ｋから出た光が、矢印α102のように、導光板１０２内を広がり表示画面Ｇ内を広がり過ぎ、領域ｒ毎の変調が効きづらい。そのため、液晶パネル１０１(図１１(ａ)参照)の任意の領域ｒの明るさを調整することが困難となる。
一方、特許文献１の技術は、図１１(ｃ)に示すように、導光板１０２が分割されているため、導光板１０２内を進む光が、導光板１０２外の空気層ａ１との屈折率の違いにより、導光板１０２の表面で全反射(図１１(ｃ)中の矢印α101)する光の量が多く、導光板１０２とその境界部分の空気層ａ１を介して、隣接する導光板１０２に光が殆ど漏出しない。そのため、光源ｋから出た光が表示画面Ｇ(図１１(ａ)参照)内に広がらず、領域ｒ毎の変調は効き易いが、各光源ｋの特性のバラツキが領域ｒ毎の明るさや色のバラツキとなって見えてしまうという問題がある。

そこで、図１２(ａ)、図１２(ａ)のＨ−Ｈ線断面図の図１２(ｂ)に示すように、一体型の導光板２０２を各領域ｒに分割する溝部２００ｍを形成し、この各領域ｒを繋ぐ溝部２００ｍを形成する連結部ｓを通して、一の領域ｒの光を隣接する領域ｒに一部漏出させることが考えられる。なお、図１２(ａ)は、従来の一体型の導光板２０２に各領域ｒに分割する溝部２００ｍを形成した導光板２０２と光源ｋとを示した正面図であり、図１２(ｂ)、図１２(ｃ)は、それぞれ図１２(ａ)のＨ−Ｈ線断面拡大図であり、導光板２０２内の溝部２００ｍ周辺の光の進み方を示した図である。

この構成によれば、光源ｋからの光が導光板２０２内をある程度広がりエリア毎変調(領域ｒ毎変調)が効き、導光板２０２における一領域ｒの光源ｋの特性バラツキが、隣接または近隣の領域ｒと光をシェアしあうことにより、領域ｒ毎の明るさや色のバラツキが相殺され、各光源ｋの特性のバラツキが、領域ｒ毎の明るさや色のバラツキになることが抑制されるという効果がある。

ところが、図１２(ａ)、図１２(ｂ)に示す溝部２００ｍを形成した導光板２０２の場合、光源ｋから発せられ導光板２０２内を伝播し溝部２００ｍの側面２００ｍ1に到達する光のうち、図１２(ｃ)に示すように、該溝部２００ｍの側面２００ｍ1にて全反射条件を満たさない光α200が、溝部２００ｍ内に進入し、溝部２００ｍの溝底面２００ｍ3から再度、導光板２０２内に侵入する。そして、この光α２００は、導光板２０２における表示面側の空気層との界面２０２ｋで全反射条件を満たさないため、連結部ｓの界面２０２ｋから表示面側(図１２(ｃ)の左側)に出射される。

このように、溝部２００ｍからの光が導光板２０２の界面２０２ｋから漏出するため、この連結部ｓから表示面側に出射された光強度が、該連結部ｓ周辺に比べて大きく、溝部２００ｍが形成された箇所の連結部ｓがその周辺部より明るく、表示画面Ｇ(図１１(ａ)参照)において、表示ムラの輝線(図１１(ａ)の二点鎖線参照)となって、視聴者に目視されてしまうという新たな問題が生じる。
本発明は上記実状に鑑み、表示画面内を複数の領域に分割したエリア制御を視聴者に違和感を生じさせることなく良好に行い得る液晶表示装置の提供を目的とする。

第１の本発明に関わる液晶表示装置は、光源および該光源の光を拡散し面光源とする導光板を有する照明装置と、該照明装置に対向して配置され液晶層を有する液晶パネルとを備える液晶表示装置であって、導光板は、全表示領域を分割領域に区分けする溝部を液晶パネルが配置された側とは反対側に有し、かつ、導光板における溝部側に延在する表面に沿うとともに前記溝部を跨いで配置され導光板から出射された光を反射する反射面を有するフレーム部材と、導光板の溝部より小さい寸法を有し該溝部に嵌合される導光板と同じまたはほぼ同じ屈折率の透明な嵌合部材とを備え、嵌合部材と溝部との間に、空気層が形成されている。

第２の本発明に関わる液晶表示装置は、光源および該光源の光を拡散し面光源とする導光板を有する照明装置と、該照明装置に対向して配置され液晶層を有する液晶パネルとを備える液晶表示装置であって、導光板は、全表示領域を分割領域に区分けする溝部を液晶パネルが配置された側とは反対側に有し、かつ、導光板における溝部側に延在する表面に沿うとともに前記溝部を跨いで配置され導光板から出射された光を反射する反射面を有するフレーム部材と、導光板の溝部より小さい寸法を有し該溝部に嵌合され、該溝部に対向する面が導光板から出射された光を反射する反射面に形成され、当該出射された光を反射する嵌合部材とを備え、嵌合部材と溝部との間に、空気層が形成されている。

本発明によれば、表示画面内を複数の領域に分割したエリア制御を良好に行い得る液晶表示装置を実現できる。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
＜＜第１実施形態＞＞
＜液晶テレビ１０の全体構成＞
図１(ａ)は、本発明の第１実施形態の液晶テレビ１０の正面図であり、図１(ｂ)は、図１(ａ)のＡ−Ａ線断面拡大図である。
本発明を適用した液晶テレビ１０は、図１(ａ)に示すように、映像を表示する表示画面Ｇを有しており、この表示画面Ｇに映像を表示するに際しては、映像に応じた電圧を印加する液晶層に後方(図１(ａ)の紙面裏側)から前方(図１(ａ)の紙面表側)に向け光を透過させ映像に応じた強弱を付けた光を、カラーフィルタの固々の画素に照射し、各画素に映像に応じた色を表示させることで映像を表示している。
図２(ａ)は、図１(ｂ)に示す表示画面Ｇに映像を表示する構成の主要部を分解した状態を示す斜め上方から見た斜視図であり、図２(ｂ)は、図１(ａ)のＢ−Ｂ線断面拡大図である。

図１(ｂ)、図２に示すように、液晶テレビ１０は、表示画面Ｇに映像を表示する構成として、映像に応じた電圧が印加される液晶層および該液晶層を透過した光で発色する画素をもつカラーフィルタを有する液晶パネル１と、両側部に配設され回路基板上に実装される発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌight Ｅmitting Ｄiode）を有し液晶パネル１を透過させる光を矢印α0方向に出射する光源の光源モジュールＫと、光源モジュールＫからの光を取り入れ光を導光させる導光板２と、導光板２の裏面に印刷され導光板２の中を導光している光を拡散反射させることにより矢印α１のように前方への光に導くための白色印刷ドットパターン等の光散乱ドットｄ(図２(ｂ)参照)と、導光板２の裏面側(図１(ｂ)の導光板２の下側)に配設され導光板裏面２ｒでの全反射条件から外れ導光板２の裏面側に逃げた光を乱反射させて前方向き((図１(ｂ)の矢印α１方向)の光とするための反射部材３と、導光板２を透過した光を前方向き((図１(ｂ)の矢印α１方向)の均一な光とする光学シート４と、導光板２、反射部材３等を支持するフレーム部材５とを備え構成されている。

ここで、光源である光源モジュールＫと、光源モジュールＫからの光を導光させる導光板２とは、液晶パネル１へ光を照射するので、照明装置と称する。
なお、図１(ｂ)、図２(ｂ)においては、液晶パネル１の前外方(図１(ａ)の紙面の表面側)に配設される透明な前面パネルＰ(図２(ａ)参照)は省略して示している。
図１(ｂ)に示すように、液晶テレビ１０は、表示画面Ｇを形成する開口が形成される樹脂製の前筐体ケース９ｍと、該前筐体ケース９ｍに係合されネジ止めされる後筐体ケース９ｕとを有しており、後筐体ケース９ｕ上には、液晶テレビ１０を統括的に制御する制御装置８ａと、供給される電圧を適切な使用電源電圧にするためのＤＣ／ＤＣ電源８ｂとが設けられている。

制御装置８ａは、液晶パネル１や光源モジュールＫ等を制御したり、液晶テレビ１０に表示される映像を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）等を有するマイクロコンピュータ、周辺回路等を含んで構成され、ＲＯＭに記憶されるプログラムを実行することによって、液晶テレビ１０が統括的に制御される。

＜光源モジュールＫ＞
図３(ａ)は、導光板２、光源モジュールＫ(Ｋ11、…、Ｋ17、Ｋ21、…、Ｋ27)等を示す正面図であり、図３(ｂ)は、図３(ａ)のＣ−Ｃ線断面拡大図である。
図１(ａ)に示す表示画面Ｇを区分けした７つの領域ｒ(ｒ1、ｒ2、…、ｒ7)に対応して、図２(ａ)、図３(ａ)に示すように、左右の側方にそれぞれ７個、計１４個の光源モジュールＫが対向して設けられている。
なお、図１(ｂ)に示ように、光源モジュールＫからの光が導光板２に入射する導光板２の両側面を入射面２Ｎと称し、導光板２から液晶パネル１に向けて光が出射する導光板２の面を出射面２Ｄと称する。

光源モジュールＫ(Ｋ11、…、Ｋ17、Ｋ21、…、Ｋ27)は、それぞれ赤、青、緑の発光ダイオードｄが複数、実装されており、各光源モジュールＫの発光ダイオードｄから発せられた光は、導光板２の入射面２Ｎに入射するように構成されている。
これらの各光源モジュールＫ(Ｋ11、…、Ｋ27)は、導光板２の各領域ｒ毎に明るさの制御、および赤、青、緑の発光ダイオードｄの何れかを強調する制御、何れか２つの色の発光ダイオードｄを強調する制御等、各領域ｒ毎に制御装置８ａによって独立なエリア制御が行われている。なお、光源モジュールＫ(Ｋ11、…、Ｋ27)の光の明暗は、印加する電流の高低により制御される。

＜導光板２＞
図１(ｂ)、図２(ａ)に示す導光板２は、例えば、アクリル樹脂等の樹脂で成形される透明な板であり、図３に示すように、溝部ｍによって、鉛直方向に７つに分割した領域ｒ(ｒ1、ｒ2、…、ｒ7)に区切られている。そして、該溝部ｍに対向する連結部Ｓを介して導光板２の各領域ｒが連結されており、１枚の一体の導光板が形成されている。
表示画面Ｇ(図１(ａ)参照)は、図３(ｂ)に示す導光板２の裏面２ｒ側、すなわち液晶パネル１が配置された側とは反対側に形成された溝部ｍによって、鉛直方向に７つに分割した領域ｒ(ｒ1、ｒ2、…、ｒ7)に区分けされている。

＜導光板２の溝部ｍの幅寸法ｓ１＞
図３(ｂ)に示すように、導光板２における溝部ｍは、導光板２の短辺方向の断面が矩形状の形状を有しており、該矩形の幅寸法ｓ１が、０より大きく０．５ｍｍ以下に設定されている。
幅寸法ｓ１を、０より大きく０．５ｍｍ以下と狭く設定することにより、図３(ｂ)に示すように、光源モジュールＫから発せられ導光板２内を透過する光α11が、溝部ｍ内の一方溝側面ｍ１から出射し溝部ｍ内を進行し反対側の溝部ｍの他方溝側面ｍ2に到達することができる。この他方溝側面ｍ2に到達した光α11は、再度導光板２内を進み、表示面側の出射面２Ｄの空気との界面２ｋで全反射条件を満たすため反射され、表示面側、すなわち出射面２Ｄの外方に出射されることがなく、再び導光板２内を伝播する光α12となる。
従って、導光板２における溝部ｍに対向する出射面２Ｄからの溝部ｍの存在による光の出射が防止され、表示画面Ｇ(図１(ａ)参照)に溝部ｍに対向する箇所が輝線として目視されることが抑制できる。

これに対して、前記の図１２(ｃ)に示すように、溝部２００ｍの幅寸法ｓ２００が０．５ｍｍを超えて大きい場合に、溝部２００ｍを通って導光板２０２内を進行する光α２００が、溝部２００ｍに対向する表示面側の空気との界面２０２ｋで全反射条件を満たさないため、溝部２００ｍを通った光が、導光板２０２内を透過し界面２０２ｋから表示面側(図１２(ｃ)の左側)に出射される現象が発生する。そのため、図１１(ａ)に示す表示画面Ｇにおいて、領域ｒ間の境界、すなわち溝部２００ｍに対向する箇所が輝線として、視聴者に局所的に明るく目視される。

＜導光板２の溝部ｍの溝底面ｍ3と溝側面ｍ１、ｍ２とのなす角度θ１、θ２＞
図３(ｂ)に示す溝部ｍにおける溝底面ｍ3を基準面とする一方溝側面ｍ１の角度θ１は、９０度が最適であり、９０度±１度以内であることが望ましい。
同様に、図３(ｂ)に示す溝部ｍにおける溝底面ｍ3を基準面とする他方溝側面ｍ２の角度θ２は、９０度が最適であり、９０度±１度以内であることが望ましい。
角度θ１、θ２を９０度±１度以内とすることにより、光源モジュールＫから発せられ導光板２内から溝側面ｍ１、ｍ２を介して溝部ｍ内に進行し、再度、溝部ｍの溝底面ｍ3から導光板２内に進行する光が、導光板２の表示面側の空気との界面２ｋ(出射面２Ｄ)で全反射条件を満すようにすることが可能である。そのため、表示画面Ｇ(図１(ａ)参照)における領域ｒ間の境界域、すなわち導光板２の溝部ｍに対向する箇所が輝線として、視聴者に局所的に明るく目視されることを抑制できる。

これに対して、例えば、前記の図１２(ｃ)において、溝部２００ｍにおける溝底面２００ｍ3を基準面とする各溝側面２００ｍ1、２００ｍ2の角度θ１、θ２をそれぞれ、９０度±１度以内の範囲外に設定した場合、光源ｋから発せられ導光板２内から溝側面２００ｍ１、２００ｍ２を介して溝部２００ｍ内に進行し、溝部２００ｍの溝底面２００ｍ3から導光板２内を進行する光が、導光板２０２における表示面側の空気との界面２０２ｋで全反射条件を満さない場合が増加し、図１１(ａ)に示す表示画面Ｇにおける領域ｒ間の境界(導光板の溝部２００ｍに対向する箇所)が局所的に明るく輝線として、視聴者に目視される。

＜導光板２の溝部ｍの溝底面ｍ3と各溝側面ｍ１、ｍ２との角部ｃ1、ｃ2の曲率半径＞
図３(ｂ)に示す導光板２の溝部ｍの導光板２の短辺方向の断面における溝底面ｍ3と一方溝側面ｍ１との角部ｃ1の曲率半径Ｒ1は、０より大きく５０μｍ以下に設定している。
すなわち、０＜角部ｃ1の曲率半径Ｒ1≦５０μｍとしている。
同様に、導光板２における溝部ｍの導光板２の短辺方向の断面における溝底面ｍ3と他方溝側面ｍ２との角部ｃ2の曲率半径Ｒ2は、０より大きく５０μｍ以下に設定している。
すなわち、０＜角部ｃ2の曲率半径Ｒ2≦５０μｍとしている。

これは、溝部ｍの角部ｃ1、ｃ2の曲率半径が５０μｍを超えた場合には、導光板２内を進み角部ｃ1、ｃ2で反射した光が、出射面２Ｄ(表示面側の空気との界面２ｋ)で全反射条件を満たさないケースが増加し、表示画面Ｇ(図１(ａ)参照)における導光板２の溝部ｍの角部ｃ1、ｃ2に相当する箇所が光って、視聴者に目視されることになる。
しかし、溝部ｍの角部ｃ1、ｃ2の曲率半径Ｒ1、Ｒ2を０より大きく５０μｍ以下に設定することにより、導光板２内を進み角部ｃ1、ｃ2で反射した光が、出射面２Ｄ(表示面側の空気との界面２ｋ)で全反射条件を満たさないケースを減少でき、表示画面Ｇ(図１参照)における溝部ｍの角部ｃ1、ｃ2に相当する箇所が、輝線として目視されることを抑制できる。

＜導光板２の溝部ｍの溝面の表面粗さ＞
図３(ｂ)に示す溝部ｍを形成する両溝側面ｍ１、ｍ２および溝底面ｍ3を含む溝面の表面粗さＲａ（算術平均粗さ）は、０より大きく１５ｎｍ(ナノメートル)以下に設定している。
溝部ｍの溝面の表面粗さＲａが粗い場合、該溝面で光が散乱し、溝部ｍが、表示画面Ｇ(図１(ａ)参照)で光り、輝線として目視される。
溝部ｍの溝面の表面粗さＲａを、０より大きく１５ｎｍ以下にすることによって、溝面での光の散乱が防止され、表示画面Ｇ(図１(ａ)参照)における溝部ｍに相当する箇所が輝線となることを抑制できる。

＜フレーム部材５＞
フレーム部材５は、必ずしも強度的に強くない導光板２等を構造的に支持する強度部材であり、例えば、厚さ寸法１ｍｍの鋼板が用いられる。
ここで、導光板２は、表示画面Ｇ(図１(ａ)参照)に対向して延在する形状(図１(ｂ)、図２参照)の広い面を有する薄板のアクリル樹脂等の樹脂製の部材であり、構造的に補強する必要がある。従って、フレーム部材５は、導光板２の補強の役割を担っている。
フレーム部材５としては、鋼板以外に機械的特性に優れ、加工性の良好なアルミ板等が用いられる。

＜作用効果＞
上記第１実施形態の構成によれば、導光板２における非液晶パネル１側の非表示面側、すなわち液晶パネル１が配置された側とは反対側に導光板２の短辺方向の断面が矩形状の溝部ｍを形成し、該溝部ｍの幅寸法ｓ１を０より大きく０．５ｍｍ以下としたので、図３(ｂ)に示すように、光源モジュールＫから発せられ導光板２内を透過した光α11が、溝部ｍ内の一方溝側面ｍ１から出射し溝部ｍ内に進行し反対側の他方溝側面ｍ2に到達することとなり、表示画面Ｇ(図１(ａ)参照)における導光板２の溝部ｍに相当する箇所が、局所的に明るい輝線として視聴者に目視されることが抑制できる。なお、光源モジュールＫは、図３(ｂ)の紙面手前側および奥側に配置されている(図３(ａ)参照)。

また、導光板２の溝部ｍの溝底面ｍ3と一方溝側面ｍ１、他方溝側面ｍ２とそれぞれなす角度θ１、θ２を９０度±１度以内とすることにより、溝側面ｍ１、ｍ２から溝部ｍ内に漏出するとともに導光板２の溝部ｍに対向する出射面２Ｄで全反射条件を満たさない光を抑制でき、表示画面Ｇ(図１(ａ)参照)における導光板２の溝部ｍに相当する箇所が、視聴者に局所的に明るい輝線として目視されることが抑制できる。

また、導光板２の溝部ｍの溝底面ｍ3と溝側面ｍ１、ｍ２とのそれぞれの角部ｃ1、ｃ2の曲率半径を０より大きく５０μｍ以下に設定したので、角部ｃ1、ｃ2で反射され出射面２Ｄで全反射条件を満たさない光の量が低減され、表示画面Ｇ(図１(ａ)参照)で角部ｃ1、ｃ2に相当する箇所が光って目視されることが抑制される。
また、導光板２の溝部ｍを形成する両溝側面ｍ１、ｍ２および溝底面ｍ3を含む溝面の表面粗さＲａ(算術平均粗さ)を０より大きく１５ｎｍ(ナノメートル)以下としたので、該溝面で散乱する光の量を減少でき、表示画面Ｇ(図１(ａ)参照)で導光板２の溝部ｍに相当する箇所が視聴者に局所的に明るい輝線として目視されることが抑制できる。

以上のことから、表示画面Ｇ(図１(ａ)参照)において、一領域ｒから隣接または近隣の領域ｒへの光の漏れを適切にでき近隣の領域で光をシェアし合い、表示画面Ｇ(図１(ａ)参照)の領域ｒ毎の光源モジュールＫを独立に制御するエリア制御が、表示画面Ｇの領域ｒ毎の色ムラ、明るさムラを低減して行えるとともに、領域ｒ間の輝線を可及的に抑制でき、高品位な表示が可能である。
また、エリア制御により、液晶テレビ１０の低消費電力化が図れる。

なお、第１実施形態においては、(１)溝部ｍの幅寸法ｓ１を０より大きく０．５ｍｍ以下、(２)導光板２の溝部ｍの溝底面ｍ3と溝側面ｍ１、ｍ２とそれぞれなす角度θ１、θ２を９０度±１度以内、(３)導光板２の溝部ｍの溝底面ｍ3と溝側面ｍ１、ｍ２とのそれぞれの角部ｃ1、ｃ2の曲率半径を０より大きく５０μｍ以下、(４)導光板２の溝部ｍの溝面の表面粗さＲａ（算術平均粗さ）を０より大きく１５ｎｍ以下とした場合を例示したが、これら(１)〜(４)の４つの構成の何れか１つを選択したり、或いは、(１)〜(４)の４つの構成のうちの少なくとも２つ以上を適宜選択して構成することも可能であり、これらの場合も各４つの構成のそれぞれの上記作用効果を同様に奏する。

また、第１実施形態においては、導光板２の溝部ｍを非液晶パネル１側である非表示面側に設けた場合(図３(ｂ)参照)を例示したが、液晶パネル１側の表示面側に設けることも可能である。この場合、光学シート４を導光板２から離して配置し、導光板２から出射される光の離散性を高めるとよい。

＜＜第２実施形態＞＞
次に、第２実施形態の液晶テレビについて、図４を用いて説明する。なお、図４は、第２実施形態における第１実施形態の図３(ａ)に示す導光板等のＣ−Ｃ線断面拡大図である。
図４に示すように、第２実施形態の導光板２２は、その裏面２２ｒ、すなわち液晶パネルが配置された側とは反対側の面に、表示画面Ｇ(図１(ａ)参照)を各領域ｒに区分けする導光板２２の短辺方向の断面が矩形状の凹状の溝部２ｍを設けるとともに、フレーム部材２５に導光板２２の凹状の溝部２ｍに入れ込む形の凸部２５ｔを形成している。
そして、反射部材２３を、図４に示すように、導光板２２の溝部２ｍを含む裏面２２ｒに沿わせるとともに凸部２５ｔを有するフレーム部材２５に沿わせ配置している。

また、導光板２２の裏面２２ｒには、円錐状の光取り出し溝２２ｓが射出成形等により形成されている。光源モジュールＫから発せられ導光板２内を導光してきた光が、光取り出し溝２２ｓで反射すると、導光板２２の出射面２２Ｄにおいて全反射条件を満たさず、液晶パネル１側に取り出され、この光により画像が表示される。
なお、光取り出し溝２２ｓの形状は、液晶パネル側に光を供給させられれば、他の形状を選択してもよい。

反射部材２３は、反射率８５〜９９％の反射シートが使用されており、鏡面反射部材や拡散反射部材等が使用されるが、鏡面反射部材が最も望ましい。なお、反射部材２３として反射率８５％未満のものは、光が吸収され光の利用効率が低くなる。
なお、フレーム部材２５は、反射率８５〜９９％の反射部材２３が用いられる場合、光学的な役割は果たさないため、如何なる材質を選択することも可能である。
しかしながら、フレーム部材２５は、導光板２２等の強度部材の役割を担うので所定の強度があった方が好ましく、例えば、低コストの鋼板等が使用される。

また、フレーム部材２５におけるフレーム平板２５ｈと凸部２５ｔは一体にフレーム部材２５として形成してもよいし、両者を別部材として製造し、フレーム平板２５ｈに凸部２５ｔをネジ止め、溶接等で固着してフレーム部材２５を形成してもよい。なお、フレーム部材２５の凸部２５ｔは、導光板２２を固定する役割も担っている。
これ以外の構成は、第１実施形態と同様であるので、第１実施形態と同様な構成要素には、２０番台の符号を付して示し、詳細な説明は、省略する。

＜作用効果＞
上記第２実施形態の構成によれば、図４に示すように、導光板２２の溝部２ｍに形成される空気層の幅を狭くすることができるとともに、フレーム部材２５の凸部２５ｔに沿う反射部材２３で導光板２２から出射された光を反射するので、導光板２２の溝部２ｍに対向する領域の出射面２２Ｄで全反射条件を満たさない光を抑制でき、表示画面Ｇ(図１(ａ)参照)において領域ｒ間の境界が輝線として局所的に明るく視認されることが抑制できる。

なお、フレーム部材２５は、それ自体を反射部材２３として構成してもよく、例えば、樹脂成形したフレーム部材２５の表面にアルミを蒸着して、表面にアルミ層を形成して反射部材の役割を兼用させてもよい。
或いは、フレーム部材２５自体をアルミで製造し、表面を鏡面仕上げして、フレーム部材２５が反射部材を兼ねる構成としてもよい。
これらの場合は、当然、反射部材２３は不要となる。

なお、第２実施形態においては、導光板２２の短辺方向の断面が矩形状の溝部２ｍ(図４参照)を例示して説明したが、断面三角形状、または断面形状の奥側に曲率を有した半円状、半楕円状等、溝部２ｍの形状は、適宜選択可能である。

＜＜第３実施形態＞＞
次に、第３実施形態の液晶テレビについて、図５を用いて説明する。なお、図５は、第３実施形態における第１実施形態の図３(ａ)に示す導光板等のＣ−Ｃ線断面拡大図である。
図５に示すように、第３実施形態の液晶テレビの導光板３２は、その裏面３２ｒ、すなわち液晶パネルが配置された側とは反対側の面に、表示画面Ｇ(図１(ａ)参照)を各領域ｒに区分けする導光板３２の短辺方向の断面が凹状の凹部の溝部３ｍを設け、また、該溝部３ｍとほぼ同一の若干小さい寸法を有する透明な挿入導光部材３６を溝部３ｍにはめ込んでいる。
なお、この場合、導光板３２の溝部３ｍの幅寸法ｓ31は、適宜選択可能である。

透明な挿入導光部材３６は、導光板３２と同じ材質またはほぼ同じ屈折率を有している。例えば、導光板３２を透明なアクリル樹脂で成形した場合には、挿入導光部材３６も透明なアクリル樹脂で形成される。
ここで、導光板３２の溝部３ｍを形成する溝面と挿入導光部材３６との間にはクリアランスが形成されており、このクリアランスに空気層が形成される。

また、導光板３２の裏面３２ｒ側の溝部３ｍに、該溝部３ｍと同形状の挿入導光部材３６をはめ込むので、導光板３２の裏面３２ｒが略同一面に形成され、光散乱ドットｄを白色インクを用いて印刷することが可能である。
これ以外の構成は、第１実施形態と同様であるので、第１実施形態と同様な構成要素には、３０番台の符号を付して示し、詳細な説明は、省略する。

＜作用効果＞
上記第３実施形態の構成によれば、図５に示すように、光源モジュールＫから発せられ導光板３２内を進行する光α31は、導光板３２の溝部３ｍの溝側面３ｍ1から出射され、導光板３２の溝部３ｍと挿入導光部材３６間のクリアランスの空気層を光α32として進んだ後、挿入導光部材３６内に光α33として入射され、溝部３ｍの溝底面３ｍ3に届くことなく挿入導光部材３６の頂面３６ａで全反射され、さらに挿入導光部材３６内を進んだ後、挿入導光部材３６の一外面から出射され、そして、挿入導光部材３６と導光板３２の溝部３ｍ間のクリアランスの空気層を光α34として進んだ後、再び、溝部３ｍの溝側面３ｍ2から入射され導光板３２内を光α35として進行する。

従って、挿入導光部材３６を設けない場合には溝部３ｍに対向する出射面３２Ｄの箇所で全反射条件を満たさず出射面３２Ｄから表示面側に出射する光(図１２(ｃ)参照)が、図５に示す光α33のように、溝部３ｍにはめ込まれた挿入導光部材３６と空気の界面で全反射されるため、表示画面Ｇ(図１(ａ)参照)において、溝部３ｍに相当する箇所が、視聴者に、局所的に明るい輝線として目視されることを抑制できる。

＜第３実施形態の変形形態＞
次に、第３実施形態の変形形態の液晶テレビについて、図６を用いて説明する。
なお、図６は、第３実施形態の変形形態における第１実施形態の図３(ａ)に示す導光板等のＣ−Ｃ線断面拡大図である。
第３実施形態の変形形態の液晶テレビの導光板３２´は、その裏面３２ｒ´側、すなわち液晶パネルが配置された側とは反対側の面に形成された溝部３ｍ´にはめ込まれた挿入導光部材３６´と溝部３ｍ´の片側の溝側面３ｍ1´、溝底面３ｍ3´とのそれぞれの隙間に、導光板３２´と同じまたはほぼ同一屈折率の樹脂３Ｊ´を流し込んで、硬化させた構成である。

例えば、導光板３２´をアクリル樹脂で成形した場合、樹脂３Ｊ´用のアクリル樹脂を溶媒に溶かし、挿入導光部材３６´と導光板３２´の溝部３ｍ´の片側の溝側面３ｍ1´、溝底面３ｍ3´とのそれぞれの隙間に流し込み、溶媒を蒸発させ硬化させ樹脂３Ｊ´を形成する。
または、挿入導光部材３６´の導光板３２´の溝部３ｍ´の片側の溝側面３ｍ1´、溝底面３ｍ3´に対向する両面に、アクリル樹脂の両面接着テープを貼り付け、この両面接着テープを２面に貼り付けた挿入導光部材３６´を、図６に示すように、導光板３２´の溝部３ｍ´の溝側面３ｍ1´、溝底面３ｍ3´に接着し、樹脂３Ｊ´を形成することとしてもよい。

＜作用効果＞
上記変形形態の構成によれば、図６に示すように、光源モジュールから発せられ導光板３２´を進む光α3´が、樹脂３Ｊ´、挿入導光部材３６´内を透過して、再び、導光板３２´を進むので、溝部３ｍ´に対向する出射面３２Ｄ´で全反射条件を満たさない光の発生を低減できる。そのため、表示画面Ｇ(図１(ａ)参照)に溝部３ｍ´に対向する箇所が輝線として視認されることを抑制できる。
また、挿入導光部材３６´が樹脂３Ｊ´を介して導光板３２´の溝部３ｍ´に固定されるので、導光板３２´と挿入導光部材３６´との安定した構造体が得られる。

なお、この変形形態においては、挿入導光部材３６´を導光板３２´の溝部３ｍ´の片側の溝側面３ｍ1´、溝底面３ｍ3´との２面に同一またはほぼ同一の屈折率の樹脂３Ｊ´で固定した場合を例示したが、導光板３２´の溝部３ｍ´の片側の溝側面３ｍ1´にのみ、同一またはほぼ同一の屈折率の樹脂３Ｊ´で固定してもよい。

なお、第３実施形態(図５参照)、第３実施形態の変形形態(図６参照)においては、溝部３ｍ、３ｍ´をそれぞれ反射部材３３、３３´が配置される非表示面側に形成した場合を例示したが、液晶パネル、光学シート３４、３４´が配置される表示面側に形成することも可能である。溝部３ｍ、３ｍ´を液晶パネル、光学シート３４、３４´等が配置される表示面側に形成した場合、光学シート３４、３４´を導光板３２、３２´から離して配置し、導光板３２、３２´から光学シート３４、３４´に向けて出射される光の離散性を高めるとよい。

＜＜第４実施形態＞＞
次に、第４実施形態の液晶テレビについて、図７を用いて説明する。なお、図７は、第４実施形態における第１実施形態の図３(ａ)に示す導光板等のＣ−Ｃ線断面拡大図である。
図７に示すように、第４実施形態の液晶テレビは、図５に示す第３実施形態の挿入導光部材３６に代えて、導光板４２の溝部４ｍとほぼ同一の小さい寸法を有する非透明で表面反射率が高い非透明高反射挿入導光部材４６を、導光板４２の溝部４ｍにはめ込む構成としたものである。

この第４実施形態は、導光板４２の溝部４ｍの空気層幅の縮小を図り、表示画面Ｇ(図１(ａ)参照)に生ずる輝線を抑制したものである。
図７に示す非透明高反射挿入導光部材４６としては、アルミ棒の表面を研磨し鏡面仕上げしたものや、プラスチック、鉄等の何らかの棒状部材の表面にアルミを蒸着しアルミ層を形成したもの等が使用される。

また、第４実施形態の導光板４２は、その裏面４２ｒに、図５に示す光散乱ドットｄに代替して、円錐状の光取り出し溝４２ｓを射出成形等により形成している。
これ以外の構成は、図５に示す第３実施形態の構成と同様であるから、同様な構成要素には、４０番台の符号を付して示し、詳細な説明は、省略する。

＜作用効果＞
上記第４実施形態の構成によれば、図７に示すように、光源モジュールＫから発せられ導光板４２内を進行する光α41は、溝部４ｍの溝側面４ｍ１から出射され、該出射された光α42は、非透明高反射挿入導光部材４６の１面で反射され、再び、溝部４ｍの溝側面４ｍ１から導光板４２内に入射され、導光板４２内を進行する光α43となる。
これにより、非透明高反射挿入導光部材４６が無い場合、導光板４２内を進行し導光板４２の溝部４ｍに対向する出射面４２Ｄの箇所で全反射条件を満たさない光が、非透明高反射挿入導光部材４６の１面で反射され戻されることになる。そのため、表示画面Ｇ(図１(ａ)参照)の導光板４２の溝部４ｍに対向する箇所が、局所的に明るい輝線として目視されることを抑制できる。

＜第４実施形態の変形形態＞
次に、第４実施形態の変形形態の液晶テレビについて、図８を用いて説明する。なお、図８は、第４実施形態の変形形態における第１実施形態の図３(ａ)に示す導光板等のＣ−Ｃ線断面拡大図である。
第４実施形態の変形形態の液晶テレビは、図７に示す第４実施形態の導光板４２´の溝部４ｍ´と非透明高反射挿入導光部材４６´との隙間に樹脂４Ｊ´を流し込んで硬化させたものである。なお、樹脂４Ｊ´としては、シリコーン系樹脂やアクリル系樹脂等を使用できる。また、樹脂４Ｊ´として、両面テープを使用してもよい。

＜作用効果＞
上記変形形態の構成によれば、導光板４２´の溝部４ｍ´に、非透明高反射挿入導光部材４６´が樹脂４Ｊ´により固定されるので、非透明高反射挿入導光部材４６´が導光板４２´に固定された安定した構造とすることが可能である。
なお、本変形形態では、導光板４２´の溝部４ｍ´と非透明高反射挿入導光部材４６´との隙間の全てに樹脂４Ｊを充填する構成を例示したが、導光板４２´の溝部４ｍ´と非透明高反射挿入導光部材４６´との隙間の一部に、固定のために樹脂４Ｊを充填する構成としてもよい。

なお、第４実施形態(図７参照)、第４実施形態の変形形態(図８参照)においては、溝部４ｍ、４ｍ´の形状が導光板４２´の短辺方向の断面が矩形状の場合を例示して説明したが、断面三角形形状、または断面形状の奥側に曲率を有した半円状、半楕円状等、溝部４ｍ、４ｍ´の形状は、適宜選択可能である。なお、溝部４ｍ、４ｍ´(図７、図８参照)を断面が矩形状以外の形状とした場合、非透明高反射挿入導光部材４６、４６´の形状をそれぞれ溝部４ｍ、４ｍ´の断面形状に沿った形状に形成することになる。

＜＜第５実施形態＞＞
次に、第５実施形態の液晶テレビについて、図９、図１０を用いて説明する。
なお、図９(ａ)は、第５実施形態の導光板５２、光源モジュールＫ等を示す正面図であり、図９(ｂ)は、図９(ａ)のＤ−Ｄ線断面拡大図であり、図９(ｃ)は、図９(ａ)のＥ−Ｅ線断面拡大図である。
図９(ａ)に示すように、第５実施形態の液晶テレビは、表示画面Ｇ(図１(ａ)参照)を各領域ｒに区分けする境界として、導光板に多数の微細な貫通孔ｈ(図９(ｂ)、図９(ｃ)参照)を一直線上にパターン加工したものである。

図１０は、図９(ａ)のＦ部拡大図であり、第５実施形態の導光板５２内における光源モジュールＫから発せられた光α5の典型的な進み方を示した図である。
図１０に示すように、光源モジュールＫから発せられ導光板５２内の一領域ｒ６を進行する光α5は、貫通孔ｈとの界面ｈ0で全反射され同一領域ｒ６内を再び進行する。
一方、光源モジュールＫから発せられ導光板５２内の一領域ｒ６を進み貫通孔ｈ、ｈ間を進行する光β5は、隣接する領域ｒ７へ漏出し、隣接する領域ｒ７内を進行することになる。
以上から、貫通孔ｈのピッチ寸法ｐにより、導光板５２内を進行する光の隣接する領域ｒへの漏出量を制御することが可能である。

貫通孔ｈの形状は、図１０に示す長方形または正方形であることが望ましい。なお、貫通孔ｈの形状が丸穴の場合には、光の漏出量が過大となる。
また、貫通孔ｈの幅寸法ｓ51が大きい場合には、界面ｈ0からの貫通孔ｈへの光の漏れ量が多くなり、表示画面Ｇ(図１(ａ)参照)に領域ｒの境界が輝線として目視される。そのため、貫通孔ｈの幅寸法ｓ51は狭い方が好ましく、０より大きく０．５ｍｍ以下にすることで、輝線を抑制できる。

領域ｒ毎の分割表示のエリア制御が可能であるとともに、領域ｒ毎の明るさや色のバラツキを抑制できる好適な貫通孔ｈの寸法としては、
０＜貫通孔ｈの幅寸法ｓ51≦０．５ｍｍ、０＜長さ寸法ｓ52≦１０ｍｍ、
０＜ピッチ寸法ｐ≦２０ｍｍ
が望ましい。
貫通孔ｈの形成方法としては、レーザーカッタを用いれば、０．３ｍｍ幅の貫通孔を穿設することが可能である。

＜作用効果＞
上記第５実施形態の構成によれば、領域ｒを区切る境界として、貫通孔ｈを形成したので、導光板５２内を進行する光が貫通孔ｈに漏出した場合にも、光が離散的となる。また、この光が、導光板５２から表示面側の光学シートを透過した場合にさらに離散的な光になり、表示画面Ｇ(図１(ａ)参照)に領域ｒ間の境界(図１の表示画面Ｇ内の二点鎖線参照)が、視聴者に輝線として目視されることを抑制できる。

なお、第５実施形態では、表示画面Ｇ(図１(ａ)参照)を各領域ｒに区分けする孔として貫通孔ｈを例示して説明したが、導光板５２を貫通しない半貫通孔に形成してもよい。領域ｒ間の境界を形成する孔を半貫通孔にする場合、導光板５２の液晶パネル５１側の表示面側或いは液晶パネル５１が配置された側とは反対側の非表示面側に形成してもよいが、半貫通孔を導光板５２の液晶パネル５１側の表示面側に形成した場合には、光学シート５４を導光板５２から離して配置し、導光板５２から表示面側に発せられる光の離散性を高めるとよい。

なお、上述の第１実施形態〜第５実施形態では、液晶表示装置として液晶テレビを例示して説明したが、パソコンのディスプレイ、業務用大型表示装置、ＰＤＡ(Personal Digital Assistants)などの各種電子機器等、液晶表示装置を用いるものであれば、本発明を幅広く有効に適用可能である。

(ａ)は、本発明の第１実施形態の液晶テレビの正面図であり、(ｂ)は、(ａ)のＡ−Ａ線断面拡大図である。 (ａ)は、図１(ｂ)に示す表示画面に映像を表示する構成の主要部を分解した状態を示す斜め上方から見た斜視図であり、(ｂ)は、図１(ａ)のＢ−Ｂ線断面拡大図である。 (ａ)は、第１実施形態の導光板、光源モジュール等を示す正面図であり、(ｂ)は、(ａ)のＣ−Ｃ線断面拡大図である。 第２実施形態の図３(ａ)に示す導光板等のＣ−Ｃ線断面拡大図である。 第３実施形態の図３(ａ)に示す導光板等のＣ−Ｃ線断面拡大図である。 第３実施形態の変形形態の図３(ａ)に示す導光板等のＣ−Ｃ線断面拡大図である。 第４実施形態の図３(ａ)に示す導光板等のＣ−Ｃ線断面拡大図である。 第４実施形態の変形形態の図３(ａ)に示す導光板等のＣ−Ｃ線断面拡大図である。 (ａ)は、第５実施形態の導光板、光源モジュール等を示す正面図であり、(ｂ)は、(ａ)のＤ−Ｄ線断面拡大図であり、(ｃ)は、(ａ)のＥ−Ｅ線断面拡大図である。 図９(ａ)の第５実施形態のＦ部拡大図である。 (ａ)は従来の液晶テレビの正面図であり、(ｂ)、(ｃ)は、それぞれ従来の液晶テレビにおける表示画面の背面側に配置される導光板と表示画面の両外側方に配置される光源の構成の例を示した概念的正面図である。 (ａ)は、従来の一体型の導光板を各領域に分割する溝部を形成した導光板と光源とを示した正面図であり、(ｂ)、(ｃ)は、それぞれ(ａ)のＨ−Ｈ線断面拡大図であり、導光板内の溝部周辺の光の進み方を示した図である。

符号の説明

１ 液晶パネル(請求項９の液晶パネル)
２ 導光板(請求項９の導光板)
１０ 液晶テレビ(液晶表示装置)
２２ 導光板(請求項１、２の導光板)
２３ 反射部材(請求項１の反射部材)
３１ 導光板(請求項３の液晶パネル)
３２ 導光板(請求項３、５、６の導光板)
３２´ 導光板(請求項４、５、６の導光板)
３６ 挿入導光部材(請求項３の嵌合部材)
３６´ 挿入導光部材(請求項４の嵌合部材)
４２ 導光板(請求項７の導光板)
４２´ 導光板(請求項８の導光板)
４６ 非透明高反射挿入導光部材(請求項７の嵌合部材)
４６´ 非透明高反射挿入導光部材(請求項８の嵌合部材)
５２ 導光板(請求項１１、１２の導光板)
２ｍ 溝部(請求項１、２の溝部)
３Ｊ´ 樹脂(請求項４の透明な樹脂)
３ｍ 溝部(請求項３、５、６の溝部)
３ｍ´ 溝部(請求項４、５、６の溝部)
４Ｊ´ 樹脂(請求項８の透明な樹脂)
４ｍ 溝部(請求項７の溝部)
４ｍ´ 溝部(請求項８の溝部)
Ｇ 表示画面(全表示領域)
ｈ 貫通孔(請求項１１、１２の貫通孔)
ｍ 溝部(請求項９、１０の溝部)
ｍ1 溝部の溝側面(請求項９、１０の溝側面)
ｍ2 溝部の溝側面(請求項９、１０の溝側面)
ｍ3 溝部の溝底面(請求項９、１０の溝底面)
Ｋ(Ｋ11、…、Ｋ17、Ｋ21、…、Ｋ27)
光源モジュール(光源)
ｒ(ｒ1、ｒ2、…、ｒ7) 領域(分割領域)
ｓ51 幅寸法
ｓ52 長さ寸法

Claims (4)

1. 光源および該光源の光を拡散し面光源とする導光板を有する照明装置と、該照明装置に対向して配置され液晶層を有する液晶パネルとを備える液晶表示装置であって、
   前記導光板は、全表示領域を分割領域に区分けする溝部を前記液晶パネルが配置された側とは反対側に有し、
   かつ、
   前記導光板における前記溝部側に延在する表面に沿うとともに前記溝部を跨いで配置され前記導光板から出射された光を反射する反射面を有するフレーム部材と、
   前記導光板の溝部より小さい寸法を有し該溝部に嵌合される前記導光板と同じまたはほぼ同じ屈折率の透明な嵌合部材とを備え、
   前記嵌合部材と前記溝部との間に、空気層が形成される
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記導光板の短辺方向における溝部の断面は、矩形状の形状を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記導光板の溝部は、前記導光板における前記液晶パネルが配置された側とは反対側に設ける
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 光源および該光源の光を拡散し面光源とする導光板を有する照明装置と、該照明装置に対向して配置され液晶層を有する液晶パネルとを備える液晶表示装置であって、
   前記導光板は、全表示領域を分割領域に区分けする溝部を前記液晶パネルが配置された側とは反対側に有し、
   かつ、
   前記導光板における前記溝部側に延在する表面に沿うとともに前記溝部を跨いで配置され前記導光板から出射された光を反射する反射面を有するフレーム部材と、
   前記導光板の溝部より小さい寸法を有し該溝部に嵌合され、該溝部に対向する面が前記導光板から出射された光を反射する反射面に形成され、当該出射された光を反射する嵌合部材とを備え、
   前記嵌合部材と前記溝部との間に、空気層が形成される
   ことを特徴とする液晶表示装置。

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