JP5170988B2

JP5170988B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP5170988B2
Application number: JP2006182951A
Authority: JP
Inventors: 由博今城; 好文關口; 斉谷口; 郁夫桧山
Original assignee: Panasonic Liquid Crystal Display Co Ltd
Current assignee: Panasonic Liquid Crystal Display Co Ltd
Priority date: 2006-07-03
Filing date: 2006-07-03
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2026-07-03
Also published as: JP2008014984A; US7944526B2; US20080002098A1; US20100165250A1; US20100165249A1; US7705930B2

Description

本発明は、液晶表示装置に係り、特に、液晶表示装置に用いられる直下型バックライトに適用して有効な技術に関する。

ＴＦＴ（Thin Film Transistor）方式の液晶表示モジュールは、液晶テレビやパーソナルコンピュータ等の表示装置として広く使用されている。

これらの液晶表示モジュールは、周囲にドレインドライバおよびゲートドライバが配置された液晶パネルと、当該液晶パネルを照射するバックライトとで構成される。

このバックライトは、サイドライト型バックライトと、直下型バックライトに大別される。近年、液晶テレビの普及が著しいが、液晶テレビなどで用いられる液晶表示モジュールは、大型化、大画面化が進んでいる。このような大型、大画面の液晶表示モジュールでは、高輝度が得られる直下型バックライトが採用される。

直下型バックライトの光源としては、専ら冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ）が用いられている。ＣＣＦＬは、長寿命であるが、管径が細く、画面の大型化、大画面化が進むと、適用が困難になってくる。そこで、近年では、大型、大画面の液晶表示モジュールにも十分対応できるように、熱陰極蛍光管（ＨＣＦＬ）の適用が望まれている。

ＨＣＦＬは、ＣＣＦＬに比べて管径が太く、輝度も高いため、ＣＣＦＬよりも少ない本数で大画面用のバックライトを実現することが可能となる。しかしながら、本数が少ないために、輝度ムラが問題になってくる。

蛍光管の数が少ない場合に、効率よく輝度ムラを低減する手段としては、蛍光管を均等配置するのではなく、粗密をつけて配置することで、画面中央付近の輝度が高く、周辺部の輝度を低くするような輝度分布をつけることが提案されている（下記特許文献１参照）。

また、蛍光管に対する輝度ムラを解消する別の手段としては、ライトカーテンを用いる例が知られている。（下記特許文献２参照）
特開平６−７５２１６号公報特開２００５−１１７０２３号公報

ＨＣＦＬを用いて画面中央の輝度が高い分布を実現しようとした場合、輝度や大きさの関係から、ＣＣＦＬよりも蛍光管の使用本数が少なくなるため、蛍光管の配置位置だけの工夫では、実現が難しい。したがって、ライトカーテンを併用することが考えられる。

上記に示されるような従来のライトカーテンの多くは、ＣＣＦＬを前提として検討されてきたが、効率の低いＣＣＦＬでは、ライトカーテンの採用によって輝度が低下することを嫌い、ライトカーテン自体の採用を避ける傾向にあった。これに対して、ＨＣＦＬでは、十分高い輝度が得られる。よって、ライトカーテンを用いても十分な輝度を得ることができる。

しかしながら、上記従来例に示されるライトカーテンは、径の異なるドットパターンにより透過率分布を制御して輝度の均一化を図る技術である。このようなドットパターンは、管径が10φを超える高輝度光源、例えばＨＣＦＬを用いた場合、輝度の均一化には不十分である。なぜなら、ドットパターンには、反射材を印刷して作られるのが通常の方法であるが、印刷できる濃度(濃さ)に限界がある。管径が太いと1本の管から出る光の量が多くなるため、管の直上に照射される光の量が多くなるが、濃度に限界のあるドットパターンでは、管径の太い光源の光を十分に遮光できなくなり、管直上が明るくなりムラとなるからである。したがって、高輝度光源での輝度均一化は、ライトカーテンのみならず、蛍光管の配置位置の工夫まで考慮しなければ、均一化は困難である。

本発明は、ＨＣＦＬのような高輝度光源を用いた直下型バックライトを備える液晶表示装置において、高効率化と薄型均一化を両立することが可能となる技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。

液晶パネルと、前記液晶パネルの表示面と反対の側に配置されるバックライトユニットとを備える液晶表示装置であって、前記バックライトユニットは、筐体と、前記筐体内に配置される複数の光源と、前記複数の光源と前記液晶パネル間に配置される拡散板を備え、前記拡散板は、前記複数の光源の各光源上に相当する位置に複数の遮光領域を備え、前記筐体中央部の遮光領域と、前記筐体エッジ部の遮光領域とでは、透過率が異なることを特徴とする。

または、液晶パネルと、前記液晶パネルの表示面と反対の側に配置されるバックライトユニットとを備える液晶表示装置であって、前記バックライトユニットは、筐体と、前記筐体内に配置される複数の光源と、前記複数の光源と前記液晶パネル間に配置される拡散板と、前記複数の光源と前記拡散板との間に形成される中間板を備え、前記中間板は、前記複数の光源の各光源上に相当する位置に複数の遮光領域を備え、前記筐体中央部の遮光領域と、前記筐体エッジ部の遮光領域とでは、透過率が異なることを特徴とする。

また、前記光源は、熱陰極蛍光管（ＨＣＦＬ）である。

また、前記遮光領域は、前記光源の長手方向に平行な山形形状のプリズムが形成される。

また、前記複数の遮光領域は、矩形状の反射パターンが複数形成され、当該反射パターンの形成面積は、前記筐体中央部の遮光領域よりも前記筐体エッジ部の遮光領域で、狭い。

本発明によれば、ＨＣＦＬのような高輝度の光源を用いても、輝度均一性の高い液晶表示モジュールを提供することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

なお、実施例を説明するための全図において、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。

図１は、本発明の実施例の液晶表示モジュールの主要な構成を示す斜視図、図２は図１の断面図である。

同図において、１は液晶パネル、２はプリズムシート、拡散シートなどの光学フィルム、３は拡散板、４は光源５が設置される筐体である。筐体４には、複数の光源５が設置されるが、本実施例では、ＨＣＦＬが使用される。３２インチのディスプレイの場合、直径１６ｍｍの管が、４〜６灯設けられるが、本実施例では、５灯設置した例を示す。また、筐体４内には、光源５からの光を反射するための反射シート６が敷かれている。拡散板３には、上記光源５の設置位置に合わせて、遮光領域７が設けられる。

ここで、本実施例の各構成要素の光の分布を図３に示す。尚、この図では、中心から端部までの半分のみを示す。図示しない反対側の構成についても対称的に同じ構成となる。

図３（Ｄ）は、光源であり、各蛍光管及びエッジまでの間隔は、Ｌ１〜Ｌ３で示されるが、本実施例では、これらの間隔はほぼ等ピッチである。具体的には、Ｌ１＝Ｌ２≒Ｌ３（Ｌ３＞Ｌ２/２）である。もちろん、Ｌ１≠Ｌ２≠Ｌ３とし、特に、Ｌ１＜Ｌ２，Ｌ１≠Ｌ２≠Ｌ３とするの場合もある。例えば、ＨＣＦＬの場合、Ｌ１＝６５ｍｍ、Ｌ２＝６７ｍｍ、Ｌ３＝６８ｍｍとなる。これに対して、ＣＣＦＬの場合、Ｌ１＝Ｌ２≒Ｌ３＝２０〜２５ｍｍ程度である。これらの光源から発せられる光が、拡散板３に到達する際の照度分布が（Ｃ）である。中心、及びその隣の蛍光管上の照度は、ほぼ管断面に沿った形状になる。しかし、エッジ側の蛍光管上では、エッジ側に隣接する蛍光管が無く、空間が広がることにより、照度がエッジ側に行くほど落ちていく傾向になる。そこで、このムラを解消するように構成されるのが拡散板３である。図３（Ｂ）は、拡散板３の透過率分布である。また、図３（Ａ）は液晶パネル１に到達する輝度分布である。拡散板３の透過率分布は、図３（Ａ）に示されるような、中心付近の輝度が高い輝度分布になるように構成される。

具体的に、本実施例の拡散板３の透過率（図３（Ｂ））は、図３（Ｃ）の照度分布の明暗を反転しただけの分布ではなく、中心の蛍光管上とエッジ側の蛍光管上で異なる透過率を持つように構成される。そのために、拡散板３に形成される複数の遮光領域７の幅、及び透過率を、図３（Ｂ）の透過率を実現するように、それぞれの領域で調整して形成される。

本実施例で用いるＨＣＦＬの方が、間隔が大きい。またＨＣＦＬの方が１つの管から出る光が多い。したがって、管の直情が極端に明るくなる。また、本実施例のように、光学的に考えた場合に管は中央に寄っている（荒い近似だが、反射シート６で光学系は折り返されるので、Ｌ１＝Ｌ２，Ｌ３＝Ｌ１／２が、光学的に均等配置である。）。そのため、エッジ部周辺が暗くなるという課題がある。これらの課題を解決する技術を以下に説明する。

図４に拡散板３の上面図を示す。この図に示されるように、遮光領域７は、蛍光管の直上に、蛍光管の数に合わせて形成されている。各遮光領域７は、拡散板３を図３（Ｂ）の透過率となるように加工することで実現される。例えば、中央の遮光領域７は、図３（Ｂ）の（a）の部分の透過率となるように形成され、エッジ側の遮光領域７は、図３（Ｂ）の（b）の部分の透過率となるように形成される。また、この図では、各遮光領域７の間に間隙が設けられているが、この間隙は必ずしも必要ではなく、各遮光領域７は連続して形成されていても良い。

以下に、図３（Ｂ）のような透過率を実現するための遮光領域７の例を実施例１〜４として示す。

（実施例１）
実施例１として、本実施例で用いられる遮光領域７の詳細を図５、図６に示す。図５は、図４のＳＡ１（中心側蛍光管上）の遮光領域７の拡大図、図６は、図４のＳＡ２（エッジ側蛍光管上）の遮光領域７の拡大図である。図５、図６の（Ａ）は上面図、（Ｂ）は断面図である。本実施例の遮光領域７は、拡散板３を複数の山形形状が連なるプリズム形状に加工したものであり、中心部と周辺部で山の大きさ（幅）の異なる。また、各山の左右の直線（稜線）は等しい長さで形成されている。

図５では、幅の狭い山が多く形成され、図６では、幅の広い山が多く形成されている。ＳＡ１（中心側蛍光管上）とＳＡ２（エッジ側蛍光管上）の間の蛍光管上の遮光領域７については、示していないが、ＳＡ１と同等、若しくはＳＡ１とＳＡ２の中間の大きさの山形形状を持つプリズムにすることで、透過率の連続性を持たせることが出来る。

これにより、中心側蛍光管上ＳＡ１とエッジ側蛍光管上ＳＡ２で透過率を変えることができる。

尚、図６からも分かるように、ＳＡ２側の遮光領域７の形状は、光源５に対して左右非対称に形成されている。特に、エッジ側に広い山形形状が形成される。これにより、エッジ側でより高い透過率を実現できる。

また、各山の形状は、その稜線が直線だけではなく、曲率の変化するものでも良い。例えば、球面レンズや非球面レンズ形状でも良い。

（実施例２）
次に、実施例２として、遮光領域７の他の例を示す。図７は、図４のＳＡ１（中心側蛍光管上）の遮光領域７の拡大図、図８は、図４のＳＡ２（エッジ側蛍光管上）の遮光領域７の拡大図である。本実施例では、各山の左右の稜線の長さが異なるように形成されている。中心側が長く、周辺側が短い。

また、本実施例では、実施例１と同様に、図７では、幅の狭い山が多く形成され、図８では、幅の広い山が多く形成されている。これにより、中心側蛍光管上ＳＡ１とエッジ側蛍光管上ＳＡ２で透過率を変えることができる。

尚、図８からも分かるように、ＳＡ２側の遮光領域７の形状は、実施例１と同様に、光源５に対して左右非対称に形成され、エッジ側に広い山形形状が形成される。これにより、エッジ側でより高い透過率を実現できる。

（実施例３）
次に、実施例３として、遮光領域７の他の例を図９に示す。上記実施例１，２では、蛍光管に鉛直方向の断面のみが山形のプリズムであったが、本実施例では、蛍光管の鉛直方向と平行方向の２方向の断面で山形形状を持つプリズムである。

この実施例においても、ＳＡ１（中心側蛍光管上）で幅の狭い山が多く形成し、ＳＡ２（エッジ側蛍光管上）で幅の広い山が多く形成することで、中心側蛍光管上ＳＡ１とエッジ側蛍光管上ＳＡ２で透過率を変えることができる。

また、２次元的にプリズム形状が形成されるため、反射する面数が多く、より高い均一化を期待できる。

（実施例４）
次に、実施例４として、遮光領域７の他の例を図１０、図１１に示す。上記実施例１〜３では、プリズム状に加工する例を示したが、本実施例では、アルミなどの反射パターン８を拡散板３上に蒸着で形成し、反射パターン８の面積階調により透過率の位置分布を制御するものである。ここで、反射パターン８は、反射率の高いものであれば、その材質は問わない。図１０は、ＳＡ１（中心側蛍光管上）の遮光領域７、図１１は、ＳＡ２（エッジ側蛍光管上）の遮光領域７である。ＳＡ１（中心側蛍光管上）で幅の広い反射パターン８が多く形成され、ＳＡ２（エッジ側蛍光管上）で幅の狭い反射パターン８が多く形成することで、中心側蛍光管上ＳＡ１とエッジ側蛍光管上ＳＡ２で透過率を変えることができる。

尚、図１１からも分かるように、ＳＡ２側の遮光領域７の形状は、光源５に対して左右非対称に形成されている。特に、エッジ側では、より狭い反射パターン８が形成される。これにより、エッジ側でより高い透過率を実現できる。また、エッジ側の透過率向上のために、図１１の光源５よりもエッジ側の反射パターン８は、形成しなくてもよい。

これまでの実施例は、光学シート２の直下に配置される拡散板３に、遮光領域７を形成した例を示した。次に、これ以外の構成例を実施例５として説明する。

（実施例５）
本実施例の構成を図１２に示す。本実施例では、拡散板３と光源５の間に、新規に中間板９を形成し、この中間板９上に遮光領域７を形成した。中間板９自体は、透明度の高い材質（アクリル板や、全光線透過率の高い拡散板など）で形成され、且つ、拡散板３と光源５からは離間して配置される。拡散板３の全光線透過率Ｔ１と中間板９の遮光領域７以外の全光線透過率Ｔ２の関係は、Ｔ２＞Ｔ１の関係となるようにする。具体的には、Ｔ１は５０〜６０％、Ｔ２は７０％程度である。これは、光源と光源の中間において、筐体４内の反射シート６で反射する光を出来るだけ中間板９から出射するためである。遮光領域７の形状は、上記実施例１〜４で示した構成が適用可能である。また、中間板９を光源５に近接出来れば出来るほど、遮光領域７が光源５に近いため、光源５に近いところである程度の均一化が行われ、且つ、中間板９と拡散板３間で更なる均一化が行われる。例えば、直径１６ｍｍのＨＣＦＬの場合、蛍光管と中間板９の間隔が３ｍｍまで近接できれば、各遮光領域７の透過率分布は等しくても良い。ただし、本実施例では、中間板９と拡散板３の間に、中間板９である程度均一化された光を広げるため（遠方出射させるため）、ある程度の間隔を開けることが必要である。具体的は、直径１６ｍｍのＨＣＦＬの場合、１０ｍｍ以上の間隔が必要である。

本実施例では、遮光領域７が光源５に近いため、斜めから見たときに光源５を直視しできる範囲が狭くなるため、どの視野角でも輝度均一性を保つために有利に働く。

また、本実施例では、拡散板３以外に中間板９を挿入し、且つ、中間板９と拡散板３間に距離を設けることで２段階で均一化を行っている。そのため、均一化の効果が大きく、液晶表示モジュールの薄型化が実現可能である。具体的には、図２の実施例では、筐体４の底面から拡散板３までの距離は４０ｍｍ必要であるが、本実施例では、筐体４の底面から拡散板３までの距離は３０ｍｍで実現可能である。

以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

本発明の液晶表示モジュールの斜視図である。図１の断面図である。本実施例の各構成要素の光の分布を示す図である。拡散板３の上面図である。遮光領域７（中心側蛍光管上）の詳細である。遮光領域７（エッジ側蛍光管上）の詳細である。遮光領域７（中心側蛍光管上）の詳細である。遮光領域７（エッジ側蛍光管上）の詳細である。遮光領域７の他の例である。遮光領域７（中心側蛍光管上）の詳細である。遮光領域７（エッジ側蛍光管上）の詳細である。中間板９を有する実施例の断面図である。

符号の説明

１液晶パネル
２光学フィルム
３拡散板
４筐体
５光源
６反射シート
７遮光領域
８反射パターン
９中間板

Claims

液晶パネルと、
前記液晶パネルの表示面と反対の側に配置されるバックライトユニットとを備える液晶表示装置であって、
前記バックライトユニットは、
筐体と、
前記筐体内に配置される複数の長尺状の光源と、
前記複数の光源と前記液晶パネル間に配置される拡散板を備え、
前記拡散板は、前記複数の光源の各光源上に相当する位置に複数の山形形状が連なる凹凸を有し、
それぞれの前記山形形状は、前記光源の長手軸に直交する断面および前記光源の長手軸に平行な断面が山形になり、
前記光源の長手軸に直交する断面において、前記複数の山形形状のうち、中央部に位置する前記山形形状は、周辺部に位置する前記山形形状よりも、前記山形の幅が小さくなるように形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
前記光源は、熱陰極蛍光管（ＨＣＦＬ）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。