JP5486275B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、より詳しくは、直下型バックライト構造を有する液晶表示装置に関する。

図１３は、テレビや映像受信装置等に用いられる、従来の典型的な液晶表示モジュールの分解斜視図である。図１３に向かって上側が表示画面側であり、下側が液晶表示装置の背面にあたる。

液晶表示モジュール９００は、バックライトアセンブリ９３０と一体型或いは分割型のベゼル９１０とにより、別工程で組み立てられた液晶表示パネル９２０を挟み、締結手段で所定位置に支持固定されている。この時、液晶表示パネル９２０と、バックライトアセンブリ９３０或いはベゼル９１０との間にはそれぞれ弾性体（図示せず）を介して液晶表示パネル９２０を支持する場合もある。

バックライトアセンブリ９３０は、複数枚の光学シート９３２と、光学シート９３２の複数個の支持部材９３５と、発光手段である複数本の陰極管９３４と、この陰極管９３４を挟んで支持可能な液晶表示パネル９２０の左右両サイドに位置する陰極管端部カバー９３３と、光反射手段である反射シート９３６とで構成されるバックライト部材を、一体型或いは分割型の樹脂フレーム９３１及びベースプレート９３７によって挟まれる形で締結手段により所定位置に支持固定したものである。また、ベースプレート９３７の背面には、陰極管９３４と電気的に接続された陰極管点灯回路基板９３８が取り付けられている。

このような多数の陰極管を使用する液晶表示装置は、近年の省電力化及び低価格化への要求から、より少ない陰極管で表示する表示装置が求められている。

特許文献１には、輝度ムラを解消する目的で、発光手段である複数の線状光源１個につき、その線状光源直上の焦点を共有する２つの楕円の一部輪郭を断面形状とした、２連半楕円を並べた反射板形状とした光源装置が開示されている。

特許文献２には、発光手段である光源自身が発する熱により光源発光効率が低下するのを防止する目的で、発光手段である複数の冷陰極蛍光灯を、それぞれ光反射手段である反射板の放物線形状断面の焦点位置に配置したバックライト装置が開示されている。

特開２００７−１４９３４３号公報 特開２００２−１９６３２６号公報

上述の陰極線管の数を減らした表示装置では、発光手段である隣接する複数の蛍光管同士の中間部分近傍において、光反射手段であるランプリフレクタに凸部を有するため、発光手段の発する光による凸形状断面の突起の影が生じてしまい、バックライトを液晶表示モジュールに組み込み表示させた際に輝度ムラが生じてしまうことがある。

本発明は、上述の事情を鑑みてしたものであり、１つの発光手段で輝度ムラが少なく、効率的に高い輝度を得ることが可能な構造の液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明の液晶表示装置は、液晶組成物の配向を変化させることにより表示を制御する液晶パネルと、前記液晶パネルに光を照射する、一つの柱状の光源部と、前記液晶パネルとの間に前記光源部を挟むように配置され、前記光源部が照射した光を前記液晶パネル方向に反射する反射部と、を備え、前記柱状の光源部の軸方向に垂直な断面における、前記反射部の反射面の断面形状の少なくとも一部は、前記光源部の位置を焦点とする放物線に基づいて形成されている、ことを特徴とする液晶表示装置である。

また、本発明の液晶表示装置は、前記反射面の断面形状は、交互に折れ曲がる階段状の折れ線を含んでいる、とすることができる。

また、本発明の液晶表示装置は、前記折れ線の折れ曲り点の一部は前記放物線上の点である、とすることができる。

また、本発明の液晶表示装置は、前記階段状の折れ線の一部は、前記焦点から延びる放射状の直線の一部である、とすることができる。

また、本発明の液晶表示装置は、前記反射面の断面形状は、放物線形状の曲線からなる両端部と、前記液晶パネルの画面に平行な線を交差しながら、交互に折れ曲がる折れ線により形成された中央部と、を有している、とすることができる。

また、本発明の液晶表示装置は、前記折れ線の傾きの一部は、前記焦点と前記折れ線の頂点とを結ぶ直線が、前記両端部の前記放物線形状から延長された仮想放物線と交わる点における前記仮想放物線の接線の傾きに基づいて定められる、とすることができる。

また、本発明の液晶表示装置は、前記反射部は、簿肉の金属又は合成樹脂の基材からなり、前記反射面は、白色又は鏡面である、とすることができる。

本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置について示す図である。 図１の液晶表示モジュールの分解斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の反射シートと陰極管との位置関係を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の反射シートと陰極管との位置関係を説明するための図である。 図４の位置関係における光の反射する様子を概略的に示す図である。 図４の反射シートと陰極管との位置関係と比較するための比較例について示す図である。 図５の位置関係における光の反射する様子を概略的に示す図である。 本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置の反射シートと陰極管との位置関係を説明するための図である。 図８のＹＺ平面における断面形状を示す図である。 図８の反射シート及び陰極管を組み込んだバックライトアセンブリの斜視図である。 本発明の第４実施形態に係る液晶表示装置の反射シートと陰極管との位置関係を説明するための図である。 図１１のＹＺ平面における断面形状を示す図である。 従来の液晶表示モジュールの分解斜視図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面において、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置１００について示す図である。この図に示されるように、液晶表示装置１００は、液晶パネルを含む液晶モジュール２００と、液晶モジュール２００を挟むように固定する上フレーム１１０及び下フレーム１２０と、により構成されている。

図２には、液晶モジュール２００の分解斜視図が示されている。液晶モジュール２００は、ベゼル２１０と、液晶表示パネル２２０と、バックライトアセンブリ２３０とで構成されており、締結手段により所定位置に支持固定されている。液晶表示パネル２２０と、バックライトアセンブリ２３０或いはベゼル２１０との間はそれぞれ弾性体（図示せず）を介して液晶表示パネル２２０を支持されていてもよい。

バックライトアセンブリ２３０は、１枚或いはそれ以上の光学シート２３２と、発光手段である１本の陰極管２３４と、この陰極管２３４を挟んで支持可能な液晶表示パネル２２０の左右両サイドに位置する陰極管端部カバー２３３と、光反射手段である反射シート２３６とで構成されるバックライト部材を、一体型或いは分割型の樹脂フレーム２３１とベースプレート２３７とによって挟まれる形で締結手段により所定位置に支持固定したものである。また、ベースプレート２３７の背面には、陰極管２３４と電気的に接続された陰極管点灯回路基板２３８（インバータ基板）を取り付けている。

反射シート２３６は、合成樹脂または金属製の基材に白色で高光反射率の性質を有する反射材を含有または塗布したもの、或いは金属製の基材を、少なくとも光反射面を鏡面に近い状態に加工したものである。反射シート２３６は、画面方向Ｄに投影するとほぼ全域に渡って存在する広さを有する。また発光手段である陰極管２３４の中心軸は画面方向Ｄから見ると、バックライトアセンブリ２３０の短辺（長さｂ）のほぼ中央に位置し、陰極管２３４の長さはバックライトアセンブリ２３０長辺の長さに対応している。

図３は、バックライトアセンブリ２３０における光反射手段である反射シート２３６と、１本の円柱状の発光手段である陰極管２３４との位置関係を説明する図である。反射シート２３６は、陰極管２３４の中心軸に垂直な面における断面形状が放物線形状であり、中心軸を含む画面方向Ｄに平行な面に対して面対称となっている。これにより、発光手段である陰極管２３４の発する光を効率良く画面方向Ｄに指向させることができる。

図３に示されるように、画面方向ＤをＺ方向、陰極管２３４の中心軸に垂直な面におけるＺ方向に垂直な方向をＹ方向とし、陰極管２３４の軸を原点としたＹＺ座標系を考えると、放物線はＺ軸の正方向に開いた放物線であり、放物線がＺ軸と交差する点と陰極管２３４の中心である原点との距離をＬ、反射シートのＹ方向幅をｂ、反射シートのＺ方向高さをＨとすると、反射シート２３６の形状は以下の式（１）で表される。

さらに最も効率良く陰極管２３４の発する光を画面方向に指向させるために、陰極管２３４が配置された原点を式（１）で表される放物線の焦点とするための条件は、式（２）の通りとなる。また、式（１）及び式（２）の条件から、陰極管２３４の中心を放物線の焦点と一致させる理想的な反射シートの断面形状は、式（３）のように整理される。

このような配置とすることにより、陰極管３３４から発せられた光が画面方向Ｄに指向させることができる。

［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の直下型バックライトにおける光反射手段である反射シート３３６と、１本の円柱状の発光手段である陰極管３３４との位置関係を説明する図である。なお、第２実施形態に係る液晶表示装置の構成及び液晶モジュール構成は、図１及び図２にそれぞれ示された第１実施形態の液晶表示装置及び液晶モジュールと同様であるため、説明を省略する。

第１実施形態に係る液晶表示装置の反射シート２３６のＺ方向高さＨを小さくしたい場合、上述の式（２）の関係に従って、図４に示すように距離Ｌを大きくすることにより、反射シート３３６の全体高さＨを小さくすることが可能となる。図５には、反射シート３３６により、陰極管３３４から発せられた光が画面方向Ｄに指向される様子が示されている。

図６は、反射シート４３６の放物線形状と陰極管４３４との配置において、式（３）を満たさない場合の比較例について示す図である。図６の反射シート４３６の形状は、式（３）を満たす全体高さＨ、全体幅ｂ、及び放物線がＺ軸と交わる点と原点との距離Ｌの値から、更に、全体高さＨのみをより小さくしている。この場合には、反射シート４３６のＹＺ平面に平行な面における断面である図７に示されるように、陰極管４３４から照射される光は画面方向Ｄに指向せず、より広角に発散することになる。

［第３実施形態］
図８は、本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置の直下型バックライトにおける反射シート５３６と、１本の円柱状の発光手段である陰極管５３４との位置関係を説明する図である。また、図９は、図８の反射シート５３６及び陰極管５３４において、ＹＺ平面と平行な面で切断した場合の断面形状を示す図である。なお、第３実施形態に係る液晶表示装置の構成及び液晶モジュール構成は、図１及び図２にそれぞれ示された第１実施形態の液晶表示装置及び液晶モジュールと同様であるため、説明を省略する。

図９に示されるように、反射シート５３６の断面形状は、陰極管５３４の中心軸の位置を焦点とする放物線の形状に基づいて、交互に折れ曲がる折れ線により階段状に形成されている。この図に示されるように、上に凸の折れ曲がり点を有する頂点Ｓ_ｎは、式（３）で表される放物線上にあり、頂点Ｓ_ｎを通る反射シートの傾きｋ_１（ｎ）は、頂点Ｓ_ｎの座標を（ｙ_ｎ，ｚ_ｎ）とすると、以下の式（４）で表される。また、頂点Ｓ_ｎを通る折れ線のもう一方の傾きｋ_２（ｎ）は、以下の式（５）で表される範囲にある。尚、下式で示される範囲は、ｙの値が正数の場合であり，負数の場合はＺ軸に対する対称形となる。

なお、反射シート５３６の階段状部分は何段であっても、同様の効果が得られる。また発光手段である陰極管５３４直下近傍の領域においては十分な輝度があるため、階段状断面ではなく平面状断面であっても効果に差異はない。

本実施形態においては、傾きｋ_１（ｎ）を有する反射面は、陰極管５３４から発せられる光とほぼ平行となり、影を極力少なくすることが可能となり、また傾きｋ_２（ｎ）を有する反射面では、発光手段である陰極管５３４から発する光を画面方向Ｄに効率良く指向させることが可能となる。

図１０は、本実施形態の反射シート５３６及び陰極管５３４を組み込んだバックライトアセンブリ５３０を示す斜視図である。なお、図１０においては、バックライトアセンブリ５３０の基本構造のうち、光学シート類及びその支持部材は省略して記載している。

図１０において、陰極管５３４は、ベースプレート５３７の所定位置に固定された陰極管ソケット５４１でベースプレート５３７の長辺方向に平行に支持されるとともに、電気的に接続される。陰極管５３４の端部と、陰極管５３４を支持する陰極管ソケット５４１は、ベースプレート５３７の短辺側にセットされる陰極管端部カバー５３３でカバーされる。この陰極管端部カバー５３３は短辺側に逃げる光を画面方向に指向させる機能も有する。反射シート５３６は陰極管５３４を中心に短辺方向に対称となるようにセットされる。本実施形態では、反射シート５３６はシート状としているが、所定の形状で所定位置に固定できるのであれば、ブロック状でも同様の効果が得られる。

［第４実施形態］
図１１は、本発明の第４実施形態に係る液晶表示装置の直下型バックライトにおける反射シート６３６と、１本の円柱状の発光手段である陰極管６３４との位置関係を説明する図である。また、図１２は、図１１の反射シート６３６及び陰極管６３４において、ＹＺ平面と平行な面で切断した場合の断面形状を示す図である。なお、第４実施形態に係る液晶表示装置の構成及び液晶モジュール構成は、図１及び図２にそれぞれ示された第１実施形態の液晶表示装置及び液晶モジュールと同様であるため、説明を省略する。

図１２に示されるように、反射シート６３６の断面形状は、両端部付近において、陰極管６３４の中心軸の位置を焦点とする放物線の形状に形成され、中央部付近において、交互に折れ曲がる折れ線により階段状に形成されている。

図１２に示されているように、両端部を形成する形状の放物線を延長した場合のＺ方向高さをＨ_０と定義すると、式（２）と同義の式は、図に示されるＨ、Ｌ及びｂを用いて、式（６）のように表され、放物線は式（７）により表される。

ここで、式（７）の放物線は、座標（ｂ／２，Ｈ−Ｌ）を通ることを考慮すると、Ｈ_０は、ｙ≧０において式（８）のように定められ、結果として両端部付近の放物線の形状は式（９）により表される。

一方、中央部付近の階段状の部分は、ｙ座標の領域は式（１０）により表される。また、この領域において、下に凸のひとつの折れ曲がり点である頂点Ｔ_ｎの座標を（ｙ_ｎ，ｚ_ｎ）（但し、ｚ_ｎは−Ｌ）とすると、頂点Ｔ_ｎを通る反射シートの傾きの一方である傾きｋ_３（ｎ）は、式（１１）で表される。また、他方の傾きｋ_４（ｎ）は、原点と頂点Ｔ_ｎを通る直線が式（９）で表される放物線と交わる点における放物線の接線の傾きと、原点と頂点Ｔ_ｎ＋１（ｙ_ｎ，ｚ_ｎ）（但し、ｚ_ｎは−Ｌ）を通る直線が式（９）で表される放物線と交わる点における放物線の接線の傾きとの間の値をとり、式（１２）で表される範囲にある。

なお、第３実施形態と同様に、反射シート５３６の階段状部分は何段であっても、同様の効果が得られる。また発光手段である陰極管５３４直下近傍の領域においては十分な輝度があるため、階段状断面ではなく平面状断面であっても効果に差異はない。

このような構成とすることにより、液晶モジュールをより薄型にすることができる。また、上述の各実施形態によれば、１つの発光手段で影や輝度ムラが無く、効率的に高い輝度を得ることができる。また、直下型バックライト構造において、液晶表示モジュールの低コスト化と薄型化が実現できる。

１００ 液晶表示装置、１１０ 上フレーム、１２０ 下フレーム、２００ 液晶モジュール、２１０ ベゼル、２２０ 液晶表示パネル、２３０ バックライトアセンブリ、２３１ 樹脂フレーム、２３２ 光学シート、２３３ 陰極管端部カバー、２３４ 陰極管、２３６ 反射シート、２３７ ベースプレート、２３８ 陰極管点灯回路基板、３３４ 陰極管、３３６ 反射シート、４３４ 陰極管、４３６ 反射シート、５３０ バックライトアセンブリ、５３３ 陰極管端部カバー、５３４ 陰極管、５３６ 反射シート、５３７ ベースプレート、５４１ 陰極管ソケット、６３４ 陰極管、６３６ 反射シート。

Claims (6)

1. 液晶組成物の配向を変化させることにより表示を制御する液晶パネルと、
   前記液晶パネルに光を照射する、一つの柱状の光源部と、
   前記液晶パネルとの間に前記光源部を挟むように配置され、前記光源部が照射した光を前記液晶パネル方向に反射する反射部と、を備え、
   前記柱状の光源部の軸方向に垂直な断面における、前記反射部の反射面の断面形状の少なくとも一部は、前記光源部の位置を焦点とする放物線に基づいて形成され、
   前記反射面の断面形状は、交互に折れ曲がる階段状の折れ線を含み、
   前記階段状の折れ線の一部は、前記光源部の位置から延びる放射状の直線の一部である、ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記折れ線の折れ曲り点の一部は前記放物線上の点である、ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記断面上で、第１要素が前記放物線の準線の方向を、第２要素が前記反射部、前記光源部、および前記液晶パネルの配置方向を、それぞれ示すよう規定される座標系において、
   前記階段状の折れ線の一部の傾きｋは、前記焦点の座標を（０，０）、該折れ線の折れ曲り点であって前記放物線上の折れ曲り点の座標を（ｙ，ｚ）とすると
   ｋ＝ｚ／ｙ
   に基づいて定められる、ことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記反射面の断面形状は、
   放物線形状の曲線からなる両端部と、
   前記階段状の折れ線を含む中央部と、を有している、ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記折れ線の傾きの一部は、前記焦点と前記折れ線の頂点とを結ぶ直線が、前記両端部の前記放物線形状から延長された仮想放物線と交わる点における前記仮想放物線の接線の傾きに基づいて定められる、ことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記反射部は、簿肉の金属又は合成樹脂の基材からなり、
   前記反射面は、白色又は鏡面である、ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。

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