JP5530620B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明はＴＶ等に使用される比較的大型の液晶表示装置に係り、特に厚さを小さくし、かつ、画面輝度を均一にした液晶表示装置に関する。

液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して、ＴＦＴ基板の画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成されたカラーフィルタ基板が設置され、ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板の間に液晶が挟持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。

液晶表示装置は画面がフラットでかつ薄型にできることから携帯電話、ＤＳＣ（Ｄｅｇｉｔａｌ Ｓｔｉｌ Ｃａｍｅｎｒａ）等の小型の表示装置から、ＴＶ等の大型の表示装置にまで用途が拡大している。ＴＶ用の液晶表示装置は、一般的には光源である冷陰極管（ＣＦＬ）を液晶表示パネルの直下に置いた直下型バックライトが使用されている。

直下型バックライトは画面明るさを容易に上げることが出来るが、液晶表示装置としては厚さが大きくなる。液晶表示装置の厚さを小さくするためには、冷陰極管を液晶表示装置のバックライトを構成する導光板のサイドに配置するサイドライト方式のバックライトを使用することが出来る。

このような、冷陰極管を導光板のサイドに配置するサイドライト方式を使用した液晶表示装置の例としては、「特許文献１」、「特許文献２」、「特許文献３」が挙げられる。「特許文献１」には、サイドライト方式において、冷陰極管を導光板の４辺に配置し、かつ、例えばモールド等で構成された収容部材（以下、この収容部材を「モールド」と称する」）内の導光板の位置を安定させる構成が記載されている。

「特許文献２」には、サイドライト方式において、コの字型の冷陰極管を用いて、導光板の３辺を冷陰極管で囲んだ構成が記載されている。また、「特許文献３」には、Ｌ字型の冷陰極管を２個用いることによって、導光板の４辺を冷陰極で囲む構成が記載されている。

特開２００１−１２６５２３号公報 特開２００６−１０７８９号公報 特開平７−１５１９２２号公報

冷陰極管をサイドに配置したサイドライト方式の液晶表示装置では、冷陰極管を液晶表示パネルの直下に配置した直下型液晶表示装置に比べて厚さを小さくすることは出来るが、ＴＶを壁掛け等として使用するには、十分な薄さとすることは困難である。また、冷陰極管を使用する場合は、フリッカ軽減のためにインバータ回路を必要とするが、このインバータの重量が大きく、ＴＶを壁掛け等の用途に使用するには障害となる。

現状のＴＶ用の液晶表示装置を用いた場合のＴＶの厚さは例えば、３２インチサイズにおいて、厚さは１０ｃｍ、また、重量はスタンドを含まずに２０Ｋｇ程度である。このために、壁掛けＴＶを実施するためには、エアコンの取り付け同様の作業が必要である。

本発明の課題は、このような大掛かりな工事を必要とせずに、壁掛けが実施できる、薄型、軽量のＴＶを実現することである。

本発明は以上のような課題を解決するものであり、具体的な手段は次のとおりである。

（１）液晶表示パネルとバックライトと、前記液晶表示パネルと前記バックライトを収容するモールドを備えた液晶表示装置であって、前記バックライトは導光板を備え、前記導光板の４辺の側部の各々に複数の発光ダイオードを配置しており、前記各辺の中央部における前記発光ダイオードの間隔は、前記各辺のコーナー部付近における前記発光ダイオードの間隔の８０％以下であることを特徴とする液晶表示装置。

（２）前記導光板は前記モールドに収容されており、前記モールドの内側の各辺には、発光ダイオードを収容するための複数の発光ダイオード収納部が形成されていることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（３）前記発光ダイオードは枠状のフレキシブル配線基板に配置されており、前記フレキシブル配線基板の各辺に複数配置されていることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（４）前記フレキシブル配線基板の基材の熱膨張係数は、前記導光板の熱膨張係数よりも小さいことを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（５）動作時における前記モールドの前記発光ダイオード収納部の温度上昇をＴとした場合、前記導光板と前記モールドの間隔は、長径において、７×１０^−６Ｔ×（導光板の長径）以上であり、短径において、７×１０^−６Ｔ×（導光板の短径）以上であることを特徴とする（２）に記載の液晶表示装置。

（６）液晶表示パネルとバックライトと、前記液晶表示パネルと前記バックライトを収容するモールドを備えた液晶表示装置であって、前記バックライトは導光板を備え、前記導光板の４辺の側部の各々に複数の発光ダイオードを配置しており、前記液晶表示パネルにおけるサブ画素のピッチは、画面中央と画面周辺とで同じであり、前記サブ画素の幅は前記画面中央において、前記画面周辺よりも１０％以上大きいことを特徴とする液晶表示装置。

（７）液晶表示パネルとバックライトと、前記液晶表示パネルと前記バックライトを収容するモールドを備えた液晶表示装置であって、前記バックライトは導光板を備え、前記導光板の４辺の側部の各々に複数の発光ダイオードを配置しており、前記液晶表示パネルにおけるサブ画素のピッチは、画面中央において画面周辺よりも大きく、前記サブ画素の幅は前記画面中央において、前記画面周辺よりも大きく、前記サブ画素のピッチと前記サブ画素の幅によって規定される前記液晶表示パネルの透過率は、前記画面中央において、前記画面周辺よりも１０％以上大きいことを特徴とする液晶表示装置。

（８）液晶表示パネルとバックライトと、前記液晶表示パネルと前記バックライトを収容するモールドを備えた液晶表示装置であって、前記バックライトは導光板を備え、前記導光板の４辺の側部の各々に複数の発光ダイオードを配置しており、前記液晶表示パネルにおけるサブ画素のピッチは、画面周辺において画面中央よりも大きく、前記サブ画素の幅は前記画面中央と、前記画面周辺とで同じであり、前記サブ画素のピッチと前記サブ画素の幅によって規定される前記液晶表示パネルの透過率は、前記画面中央において、前記画面周辺よりも１０％以上大きいことを特徴とする液晶表示装置。

（９）液晶表示パネルとバックライトと、前記液晶表示パネルと前記バックライトを収容するモールドを備えた液晶表示装置であって、前記バックライトは導光板を備え、前記導光板の４辺の側部の各々に複数の発光ダイオードを配置しており、前記導光板の裏面は、内側に凸の形状であり、前記導光板の裏面には、平面と斜面が交互に形成され、前記斜面と前記平面の角度は４５度よりも小さいことを特徴とする液晶表示装置。

（10）前記導光板の断面における前記斜面と前記平面の交点の包絡線は直線であることを特徴とする（９）に記載の液晶表示装置。

本発明によれば、ＴＶ用の液晶表示装置において、導光板の４辺の各側面に複数の発光ダイオードを配置し、各辺における発光ダイオードの間隔を各辺の中央部において、各辺のコーナー部よりも小さくしているので、薄型で、重量の軽い液晶表示装置を実現することが出来、かつ、表示領域において輝度むらの少ない液晶表示装置を実現することが出来る。

本発明の他の側面によれば、導光板の４辺の各側面に複数の発光ダイオードを配置し、かつ、液晶表示パネルの画面において、サブ画素の透過率を画面周辺よりも画面中央において大きくするので、画面の輝度が画面の周辺と中央で一定となるように木目細かく設定することが出来る。

本発明のさらに他の側面によれば、導光板の４辺の各側面に複数の発光ダイオードを配置し、かつ、導光板の裏面を内側に凸となる形状とし、また、導光板の裏面を平面と斜面とで接続し、斜面の角度を場所によって変化させているので、画面の輝度が画面の周辺と中央で一定となるように設定することが出来る。

以下に実施例を用いての本発明の内容を詳細に説明する。

図１は本発明による液晶表示装置の分解斜視図である。図１において、液晶表示パネル１００が枠型もしくは箱型の形状を有する収容部材であるモールド４０内に載置されている。本明細書において、液晶表示パネル１００という場合は、ＴＦＴ基板１０とカラーフィルタ基板２０に液晶が挟持され、ＴＦＴ基板１０に下偏光板１１、カラーフィルタ基板２０に上偏向板が貼り付けられたものをいう。また、場合によっては、ＴＦＴ基板１０とカラーフィルタ基板２０に液晶が挟持された状態のものをいう場合もある。一方、液晶表示装置という場合は、液晶表示パネル１００にバックライトが設置されたものをいう。

モールド４０の上側には液晶表示パネル１００が収容され、下側にはバックライトが収容される。図１において、モールド４０内に載置された液晶表示パネル１００は表示領域１０１と額縁領域１０２が見えている。液晶表示パネル１００の表示領域１０１には、表示領域１０１とほぼ同じ面積の上偏光板２１が貼り付けられている。

図２はＴＦＴ基板１０とカラーフィルタ基板２０がシール部を介して合わさった状態の液晶表示パネル１００の斜視図である。図２では偏光板は省略されている。図２において、ＴＦＴ基板１０はカラーフィルタ基板２０よりも大きく形成されており、ＴＦＴ基板１０の右側の端部には、例えば、走査線端子部１５が形成され、ＴＦＴ基板１０の下側には映像信号線端子部１６が形成されている。走査線端子部１５、映像信号線端子部１６には、図示しないＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ）等を介して走査線ドライバＩＣ、映像信号線ドライバＩＣ等が接続される。

図１に戻り、モールド４０の下側には、バックライトの分解斜視図が記載されている。バックライトは各種光学部品と光源である発光ダイオード５０とから構成されている。バックライトの光源となるＬＥＤは導光板３０の４辺のサイドに各々複数配置される。発光ダイオード５０は、中空で枠状の発光ダイオード５０用フレキシブル配線基板５１にセットされ、フレキシブル配線基板５１の中空部分に導光板３０が入り込む構成である。

導光板３０はサイドから入射する発光ダイオード５０からの光を液晶表示パネル１００の方向に向ける役割を有する。導光板３０から下側に向かう光を液晶表示パネル１００の側に向けるために、反射シート３１が導光板３０の下部に貼り付けられる。反射板はＡｌのような反射率の高い金属が使用される。

導光板３０の上には、光学シート群３６が載置される。光学シート群３６は、導光板３０の側から例えば、下拡散シート３２、下プリズムシート３３、上プリズムシート３４、上拡散シート３５等である。これらのシートの役割は後で説明する。これらの、バックライト用光学部品は重ねられてモールド４０の内部に収容される。

図３は液晶表示装置が組み立てられた状態の断面図である。図３において、モールド４０内に液晶表示パネル１００とバックライトが収容されている。図４はモールド４０の斜視図である。モールド４０は、４角い枠状のもので、例えば、ポリカーボネートで形成されている。モールド４０の内部には段部４２が形成されており、この段部４２に粘着材等を介して液晶表示パネル１００のＴＦＴ基板１０が接着して載置される。尚、本実施例では、ポリカーボネート等の樹脂で形成されたモールドを収容部材として使用する場合を例にして説明しているが、例えばアルミニウム等の金属を枠型もしくは箱型に形成したものを使用してもよい。

モールド４０内部の下側には、各辺に複数の凹部が形成され、この凹部が発光ダイオード収納部４１となる。導光板３０がモールド４０の内部に挿入され、導光板３０の側面が発光ダイオード収納部４１に対向する部分に配置され、発光ダイオード５０からの光が導光板３０の側部から入射することになる。

図３に戻り、モールド４０の上側には液晶表示パネル１００が載置されている。液晶表示パネル１００のＴＦＴ基板１０がモールド４０内に形成された段部４２に図示しない粘着テープ等によって接着している。ＴＦＴ基板１０の上にはカラーフィルタ基板２０が配置され、ＴＦＴ基板１０とカラーフィルタ基板２０との間に液晶が挟持されている。カラーフィルタ基板２０の上には上偏光板２１が貼り付けられており、ＴＦＴ基板１０の下には下偏光板１１が貼り付けられている。
モールド４０の下側に収容されるバックライトは、光源である発光ダイオード５０と各種光学部品から形成されている。モールド４０の内壁には凹部が形成され、この凹部は、発光ダイオード５０を収納するための、発光ダイオード収納部４１となっている。発光ダイオード５０は図１に示すような枠状のフレキシブル配線基板５１に配置されている。そして、フレキシブル配線基板５１の端子部５１１はモールド４０の外側に延在して外部回路と接続する。

図３において、発光ダイオード５０は導光板３０のサイドに配置される。導光板３０は、発光ダイオード５０からの光を液晶表示パネル１００側に向ける役割を有するが、液晶表示パネル１００における輝度が均一になるように、例えば、内側が凸になるような断面形状となっている。導光板３０の下側には、導光板３０から下側に漏れてきた光を反射して液晶表示パネル１００方向に向けるための反射シート３１が貼り付けられている。

導光板３０の上には光学シート群３６が載置されている。導光板３０の上に重ねて配置される光学シート群３６は下側から、下拡散シート３２、下プリズムシート３３、上プリズムシート３４、上拡散シート３５等である。図５は光学シート群３６の分解斜視図である。図５において、一番下側が下拡散シート３２である。導光板３０から液晶表示パネル１００側に出射する光は発光ダイオード５０の近くが比較的明るいというように、明るさむらを有しているが、下拡散シート３２はこのような明るさむらを緩和し、均一なバックライトを形成する。

下拡散シート３２の上には下プリズムシート３３が配置されている。下プリズムシート３３は例えば、図５のように、断面が３角のプリズムが横方向に延在し、縦方向に配列している。各プリズムのピッチは５０μｍ程度である。下プリズムシート３３は図５において、ａ方向に広がろうとする光を下プリズムシート３３の鉛直方向に向けて光の利用効率を上昇させる役割を有する。

下プリズムシート３３の上には上プリズムシート３４が配置されている。上プリズムシート３４は例えば、図５のように、断面が３角のプリズムが縦方向に延在し、横方向に配列している。各プリズムのピッチは５０μｍ程度である。上プリズムシート３４は図５において、ｂ方向に広がろうとする光を上プリズムシート３４の鉛直方向に向けて光の利用効率を上昇させる役割を有する。

図５において、上プリズムシート３４の上には、上拡散シート３５が配置されている。上拡散シート３５は液晶表示装置の画面におけるモアレの発生を抑制する働きを有する。すなわち、下プリズムシート３３あるいは上プリズムシート３４を出射した光は微視的にはプリズムピッチに対応して周期的に明るさが変化している。

一方、液晶表示パネル１００のＴＦＴ基板１０には、走査線が例えば、横方向に延在し、縦方向に配列している。したがって、走査線によって縦方向に、周期的に光を透過する部分と遮蔽する部分とが生ずる。また、映像信号線が縦方向に延在し、横方向に配列している。したがって、映像信号線によって横方向に周期的に光を透過する部分と遮蔽する部分とが生ずる。

そうると、下プリズムシート３３および上プリズムシート３４を通過した光と液晶表示パネル１００のＴＦＴ基板１０との間に光の干渉が生じ、モアレを発生する。上拡散シート３５はプリズムシートを透過してきた光の強弱を緩和することによって、ＴＦＴ基板１０に形成された走査線あるいは映像信号線との干渉を緩和し、モアレの発生を抑制する役割を有している。

図３に戻り、これらの光学シート群３６は導光板３０の上に重ねられる。光学シート群３６の一番上の上拡散シート３５と液晶表示パネル１００の下偏光板１１との間には５０μｍ程度の間隔が空けられている。下偏光板１１と上拡散シート３５が擦れて傷が発生することを防止するためである。

以上の説明では、光学シート群３６は下拡散シート３２、下プリズムシート３３、上プリズムシート３４、上拡散シート３５等の計４枚が使用されている。光学シート群３６はこれに限る必要はなく、例えば、輝度が確保できれば、プリズムシートは必ずしも必要ではない。この場合は光学シート群３６として、複数、例えば３枚の拡散シートが使用される。核拡散シートに対して表面に粒子を分散する等して表面を粗面にしておくと、粒子が一種のプリズムの役割を持ち、光を液晶表示パネル１００側に向ける作用を有する。また、表面を粗面としておくことによって、光の拡散効果をより上げることが出来る。

図６はバックライトの光源として使用される発光ダイオード５０を導光板３０の辺に均等間隔で配置した場合の液晶表示装置の画面を上側から見た平面模式図である。図６に示すように、発光ダイオード５０を導光板３０の辺に均等に配置すると、特に画面中央において、輝度が低下するような輝度むらを生ずる。画面のコーナー部においては、発光ダイオード５０からの光が長辺と短辺から供給されるのに対して、画面中央部に大きな影響のある長辺中央、あるいは短辺中央からの光の量がコーナー部分に比較して小さいからである。

本実施例は、このような輝度むらを対策するために、発光ダイオード５０の間隔を各辺において、不均一にしている。図７はこのような構成とするために、モールド４０における発光ダイオード収納部４１の配置を不均一とした例である。図７は本実施例で使用されるモールド４０を上から見た図であり、特に、発光ダイオード収納部４１の配置を示す図である。

図７において、モールド４０の内側には、液晶表示パネル１００を載置する段部４２が形成されている。段部４２の紙面垂直方向下側には、発光ダイオード収納部４１が配置されている。発光ダイオード収納部４１は長辺側に７個、短辺側に５個配置されている。長側における発光ダイオード収納部４１の間隔は、中央部でｘ２、コーナー付近においてｘ１であり、ｘ１＞ｘ２となっている。より効果的にするためには、ｘ２はｘ１の８０％以下であることが望ましい。また、短辺における発光ダイオード収納部４１の間隔は、中央部でｙ２、コーナー付近においてｙ１であり、ｙ１＞ｙ２となっている。より効果的にするためには、ｙ２はｙ１の８０％以下であることが望ましい。

発光ダイオード収納部４１に発光ダイオード５０が収納されることになるが、各辺の中央部において、発光ダイオード５０の配置密度を大きくすることによって、画面中央部における明るさを大きくして、画面全体の輝度むらを低減する構成としている。

図８は発光ダイオード５０が発光ダイオード５０用フレキシブル配線基板５１に配置された状態を示す平面図である。図８において、フレキシブル配線基板５１の基材はポリイミドで形成されて、このポリイミド上に銅による配線が形成されている。発光ダイオード５０への電流等はフレキシブル配線基板用端子５１１から供給される。発光ダイオード５０用フレキシブル配線基板５１は枠状に形成されており、内側は中空になっている。フレキシブル配線基板５１は粘着材等によってモールド４０の下側に接着されることになる。

図８において、フレキシブル配線基板５１の内周辺に複数の発光ダイオード５０が形成されている。フレキシブル配線基板５１がモールド４０の下側に設置されると、フレキシブル配線基板５１に配置された発光ダイオード５０がモールド４０の発光ダイオード収納部４１に収納される。図８において、長辺および短辺における発光ダイオード５０の間隔は、中央において、コーナー部よりも小さくなっており、これによって画面の輝度を均一にする作用をすることは図７の説明で述べた通りである。

図９は導光板３０をモールド４０に挿入した状態をモールド４０の裏面から見た裏面図である。図９において、導光板３０とモールド４０の内側との間には隙間ｄが開いている。通常においても、導光板３０がモールド４０に常に挿入できるように、公差を考慮してモールド４０の内周を導光板３０よりも大きくしているが、本実施例ではそれ以上にモールド４０の内径を導光板３０の外径よりも大きくしている。

モールド４０も導光板３０も同じポリカーボネートに製造されているが、導光板３０は押し出し成型によって加工されている。押し出し整形によって加工されていると押し出し方向の熱膨張係数が押し出し方向と直角な方向に比べて１０％程度熱膨張係数が大きくなる。モールド４０と導光板３０が隙間なく嵌合していると、動作中、発光ダイオード５０の発熱によって導光板３０およびモールド４０が温度上昇した際、導光板３０の熱膨張係数が大きい方向において、導光板３０の熱膨張のほうが、モールド内径の熱膨張よりもが大きくなる場合がある。この場合、導光板３０が変形して、光学特性を変化させ、輝度むら、輝度低下等を引き起こす恐れがある。これを防止するために本実施例においては、導光板３０の外形よりもモールド４０の内径をあらかじめ大きくしている。

導光板３０およびモールド４０を形成しているポリカーボネートの熱膨係数は７×１０^−５である。動作中における導光板３０の発光ダイオード収納部４１における、温度上昇をＴとした場合、モールド４０の内径を導光板３０の外形よりもあらかじめ大きくしておく量は７×１０^−６Ｔ×（導光板３０の長径）、あるいは、７×１０^−６Ｔ×（導光板３０の短径）である。なお、正確には、熱膨張は、導光板３０またはモールド４０の平均温度を使用するべきであるが、実用的には上記のように、動作中におけるモールド４０の発光ダイオード収納部４１における、モールド４０の温度上昇として問題ない。

一方、発光ダイオード５０と導光板３０との間隔が開くと、発光ダイオード５０からの光の利用効率が大きく低下する。例えば、発光ダイオード５０と導光板３０との距離が０．１ｍｍ大きくなると、画面輝度が１０％低下するというデータもある。この点からは、発光ダイオード５０は出来るだけ導光板３０の側面に密着させるのが良い。

発光ダイオード５０はポリイミドで形成されたフレキシブル配線基板５１に配置されている。ポリイミドの熱膨張係数は４×１０^−５であり、導光板３０を形成するポリカーボネートの熱膨張係数よりも小さい。動作中はフレキシブル配線基板５１の温度のほうが、導光板３０の平均温度よりも上昇するが、フレキシブル配線基板５１の熱膨張係数が小さいので、発光ダイオード５０が導光板３０の側面から離れてしまうという現象は避けることが出来る。

以上説明したように、発光ダイオード５０の配置を導光板３０の各辺において、中央部において密にし、コーナー部において疎にすることによって画面全体にわたって輝度が均一な表示装置を得ることが出来る。さらに、導光板３０の外径をモールド４０の内径よりも大きくし、かつ、発光ダイオード５０を配置するフレキシブル配線基板５１の材料を導光板３０を形成する材料よりも熱膨張係数を小さくすることによって、動作中における導光板３０の変形を防止し、かつ、発光ダイオード５０が導光板３０の側面から離れる現象を防止することが出来、輝度の低下を防止することが出来る。

以上の説明では導光板の材料がポリカーボネートであるとして説明した。導光板の材料として、透明に形成することが出来るアクリル樹脂が用いられることもある。アクリル樹脂の熱膨係数もポリカーボネートと同程度であるので、以上説明したような考え方を適用することが出来る。

実施例１で説明したように、発光ダイオード５０を導光板３０の４辺の側面に配置した場合、表示領域１０１における輝度むらが問題となる。本実施例では、液晶表示パネル１００の表示領域１０１におけるサブ画素のピッチとサブ画素の幅によって規定される光の透過率を画面中央部と画面周辺部において変化させることによって表示領域１０１の輝度の均一性を保つものである。
図６のように、導光板３０の４辺に発光ダイオード５０を配置した構成においては、表示領域中央部の明るさは周辺領域の明るさの１０％以下となるので、表示領域中央における、サブ画素のピッチとサブ画素の幅によって規定される液晶表示パネルの透過率は表示領域周辺におけるサブ画素の透過率よりも１０％以上大きいことが望ましい。以下は表示領域中央における透過率を表示領域周辺における透過率よりも１０％以上大きくする場合の種々の形態である。

図１０はその第１の形態を示す。図１０において、表示領域１０１中央において、サブ画素である赤画素６１、緑画素６２、青画素６３が横方向に配列している。各画素の中央におけるピッチはｐ１で、各サブ画素の幅はｗ１である。各サブ画素の周囲は画像のコントラストを向上させるためのブラックマトリクスによって覆われている。

図１０において、表示領域１０１周辺において、サブ画素である赤画素６１、緑画素６２、青画素６３が横方向に配列している。各画素の中央におけるピッチｐ２は、中央におけるピッチｐ１と同じである。しかし、各サブ画素の幅はｗ２であり、中央における各サブ画素の幅ｗ１よりも小さい。

このように、表示領域１０１中央において、各サブ画素の幅を大きくし、表示領域１０１周辺において、各サブ画素の幅を小さくすることによって、表示領域１０１全体の輝度の変化を小さくすることが出来る。この場合、表示領域１０１中央から、表示領域１０１周辺にわたる各サブ画素の幅の変化はバックライトによる輝度むらとの関係で決めればよい。

例えば、図６に示すような輝度分布を対策する場合のサブ画素の透過率を変化させる例を図１１に示す、図１１において、横軸は画面中央からの距離であり、縦軸は各画素の透過率である。図１１における横軸のＭＡは長径の半分で、ＤＩは対角径の半分である。図６に示す輝度の変化は長軸上と対角軸上とで異なるので、各サブ画素の透過率もこれに合わせて変化させている。

図１１において、長軸上の透過率は画面中央付近においては大きなままで、あまり変化させない。図１１において、長径の半分がＭＡであるが、ＭＡ/３程度の場所から透過率の除々に小さくし、長軸周辺においては、透過率を中央の７０％程度としている。

また、図６においては、対角軸上の輝度の変化は長軸上の輝度の変化とは異なり、輝度が暗い部分が中央からより離れた部分にまで拡大している。図１１はこれに合わせて、対角軸上のサブ画素の透過率の変化を長軸上よりもより小さくし、対角周辺において、長軸周辺と同じ、中央の透過率に対して７０％程度としている。

図１２は本実施例の第２の形態を示し、表示領域１０１において、透過率を変化させる場合に、サブ画素の幅のみでなく、ピッチも変化させる場合である。この場合は、表示領域１０１中央よりも周辺において、より高精細の画像となる。透過率の変化は図１０において説明したように、補正する輝度分布に応じて変化させる。つまり、図６のような輝度分布を補正するには、例えばサブ画素のピッチ、および幅を調整して、図１１のような透過率分布とすれば良い。

画素の透過率を変化させる方法として、図１２とは逆に表示領域１０１周辺において、サブ画素のピッチを大きくして透過率を変化させることも出来る。この場合は、サブ画素の幅は一定とすることが出来る。この構成においては、表示領域１０１中央が表示領域１０１周辺よりも画像の精細度が高い。なお、必要に応じてサブ画素の幅を場所によって変化させることも出来る。

以上のように、本実施例によれば、導光板３０の４辺に発光ダイオード５０を配置した場合の表示領域１０１の輝度むらをサブ画素の透過率を変化させることによって、木目細かく対策することが出来る。この場合も実施例１で説明した発光ダイオード５０の配置密度を導光板３０の各辺において変化させる構成を併用することが望ましい。

導光板３０および導光板３０の側壁に配置された発光ダイオード５０の特性によっては、発光ダイオード５０からの光が、特定の距離にまでにしか到達しない場合がある。このような場合の例を図１３に示す。図１３は表示領域１０１において、長軸上も短軸上も、発光ダイオード５０からの光が特定の距離ｂまでにしか到達しない場合である。

図１３は、表示領域１０１の周辺から距離ｂまでは、所定の明るさをキープしているが、それよりも内側では、画面が極端に暗くなる例である。このような場合は、導光板３０によって、発光ダイオード５０からの光を積極的に表示領域１０１中央付近に導く必要がある、
図１４は本実施例における導光板３０の裏面方向から見た斜視図である。図１４において、導光板３０の裏面３０５は内側に凸の形状となっている。包絡線３０６はこの状態を示す。また、導光板３０の裏面３０５は微視的に見ると角度が階段的に変化する特殊な面となっている。包絡線３０６は角度が階段的に変化する部分を結んだ曲線となっている。

図１５は、図１４の導光板３０の特定の方向、例えば短軸方向の断面と、導光板３０の側面に発光ダイオード５０が配置された状態を示す模式図である。図１５の上方にはさらに、下拡散シート３２、下プリズムシート３３、上プリズムシート３４、上拡散シート３５等の光学シート群３６が配置されている。
図１５において、導光板３０の両側面に発光ダイオード５０が配置されている。導光板３０の裏面は平面３０２と斜面３０１が交互に形成されている。斜面３０１の角度θは周辺から中央部付近にかけて除々に大きくなっている。しかし、角度θは４５度を上回ることは無い。

図１５において、発光ダイオード５０から入射した光は、導光板３０の側面に入射した場所によって、射突する斜面３０１が異なる。すなわち、導光板３０の側面の比較的下側に直進して入射した光は導光板３０の周辺に形成された斜面３０１によって反射され、導光板３０の側面の比較的上側に直進して入射した光は導光板３０の比較的中央部に形成された斜面３０１によって反射される。ここで、斜面３０１の角度は４５度以下であるので、斜面３０１に直進して入射した光は全反射を起こし、全て光学シート群３６側、すなわち、液晶表示パネル１００側に向かう。

このように、図１４および図１５に示すような導光板３０を用いることによって、サイドから入射した光を表示領域１０１の中央部の方向に集中的に向けることが出来るので、図１３に示すような輝度むらは解消され、均一な明るさの画面を得ることが出来る。

なお、図１５に示す模式図においては、発光ダイオード５０からの光は全て画面中央部に向かい、画面周辺部が逆に暗くなるように見えるが、実際にはそのようにはならない。すなわち、発光ダイオード５０からの光は水平方向に進む光のみでなく、水平方向から角度を持って導光板３０に入射する光も存在する。このような光は、導光板３０の斜面３０１のみでなく、平面３０２においても反射する。したがって、巨視的には乱反射する面が大きいので、表示領域１０１周辺にも発光ダイオード５０からの光は十分に到達し、均一な輝度を有する画面を得ることが出来る。

図１４および図１５に示す導光板３０において、導光板３０背面の包絡線３０６の曲線を、画面輝度が完全に均一になるように設定しようとすると、非常に複雑な形状となり、設計の手間、導光板３０を製造するための、精度出しが複雑となってコスト的に問題となる場合がありうる。

図１６はこのような問題を解消し、画面輝度を均一にするために、簡易に設計することが出来、かつ、簡易に製造することが出来る導光板３０の例である。図１６（ａ）はこの目的のための導光板３０の裏面図であり、図１６（ｂ）は図１６（ａ）の断面図である。なお、図１６（ｂ）ではサイドに導光板３０が配置されている。

図１６（ａ）および図１６（ｂ）に示すように、導光板３０は内側に凸の形状になっているが、内側の形状は頂辺が直線である四角錐の形をしている。図１６（ａ）において、点線は等高線を表している。四角錐の各面は平面であるから、導光板３０の設計、製作は非常に容易である。画面輝度を理想的には均一に出来ないとしても、実用的に均一になればよい。

図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図１６（ｂ）に示すように、導光板３０の下面は、平面３０２と斜面３０１が交互に配置されている。斜面３０１の傾斜角θは導光板３０周辺から導光板３０お中央に行くにしたがって、大きくなっている。しかし、斜面３０１の傾斜角θは導光板３０中央部付近においても４５度を超えない。

したがって、発光ダイオード５０から水平方向に入射する光は、液晶表示パネル１００の表示領域１０１の中央部方向に集められることは図１４および図１５で説明したとおりである。なお、図１６（ｂ）において、斜面３０１と平面３０２の接続部の包絡線３０６は直線となっている。

また、発光ダイオード５０から導光板３０の側面に対して直角方向に入射する以外の光は導光板３０下部の平面３０２においても反射するので、画面周辺が暗くなることはない。このように、導光板３０を裏面が四個の平面から構成され、頂部が直線となっている四角錐で構成しても、画面輝度を実用的に均一にすることが出来る。

本発明による液晶表示装置の分解斜視図である。 液晶表示パネルの斜視図である。 本発明による液晶表示装置の断面図である。 本発明に使用されるモールドの斜視図である。 光学シート群の分解斜視図である。 本発明を使用しない場合の液晶表示パネルの輝度分布である。 本発明による液晶表示装置のモールドの例を示す平面図である。 発光ダイオード用フレキシブル配線基板に発光ダイオードが配置された例である。 導光板がモールドに挿入された状態を示す裏面図である。 本発明の第２の実施例を示す画素配置の例である。 表示領域における画素の透過率の例である。 本発明の第２の実施例を示す画素配置の他の例である。 本発明を使用しない場合の液晶表示パネルの輝度分布の他の例である。 実施例３に使用される導光板の斜視図の例である。 実施例３の動作を示す断面模式図である。 実施例３に使用される導光板の他の例である。

符号の説明

１０…ＴＦＴ基板、 １１…下偏光板、 １５…走査線端子部、 １６…映像信号線端子部、 ２０…カラーフィルタ基板、 ２１…上偏光板、 ３０…導光板、 ３１…反射シート、 ３２…下拡散シート、 ３３…下プリズムシート、 ３４…上プリズムシート、 ３５…上拡散シート、 ３６…光学シート群、 ４０…モールド、 ４１…発光ダイオード収納部、 ４２…段部、 ５０…発光ダイオード、 ５１…発光ダイオード用フレキシブル配線基板、 ６１…赤画素、 ６２…緑画素、６２…青画素、 ３０１…斜面、 ３０２…平面、 ３０５…導光板の裏面、 ３０６…包絡線、 ５１１…フレキシブル配線基板端子。

Claims (5)

1. 液晶表示パネルとバックライトと、前記液晶表示パネルと前記バックライトを収容する収容部材を備えた液晶表示装置であって、
   前記バックライトは導光板を備え、前記導光板の４辺の側部の各々に複数の発光ダイオードを配置しており、
   前記各辺の中央部における前記発光ダイオードの間隔は、前記各辺のコーナー部付近における前記発光ダイオードの間隔の８０％以下であり、
   前記導光板は前記収容部材に収容されており、前記収容部材の内側の各辺には、発光ダイオードを収容するための複数の発光ダイオード収納部が形成されており、
   前記導光板の裏面は、内側に凸の形状であり、前記導光板の裏面には、平面と斜面が交互に形成され、前記斜面と前記平面の角度は４５度よりも小さいことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記発光ダイオードは枠状のフレキシブル配線基板に配置されており、前記フレキシブル配線基板の各辺に複数配置され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。
3. 前記フレキシブル配線基板の基材の熱膨張係数は、前記導光板の熱膨張係数よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 動作時における前記収容部材の前記発光ダイオード収納部の温度上昇をＴとした場合、前記導光板と前記収容部材の間隔は、長径において、７×１０ ^−６ Ｔ×（導光板の長径）以上であり、短径において、７×１０ ^−６ Ｔ×（導光板の短径）以上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。
5. 前記斜面と前記平面の角度は４５度よりも小さく、かつ導光板の周辺から中央に向かうに従って大きくな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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