(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源に対向するように位置して前記光源からの光が入射する端面である入射面と主表面である出射面と前記出射面に対向する後背面とを有し、前記入射面から入射した光を内部で伝播させて前記出射面から出射させる導光体と、
表示領域を有し、前記導光体の前記出射面側に位置して、前記出射面から出射された光を受けて前記表示領域に画像を表示する表示パネルとを備え、
前記後背面のうち前記入射面から離隔した位置には、複数の光拡散部によって光取出しパターン領域が形成されており、
前記光取出しパターン領域は、前記入射面からの距離を横軸に、前記光拡散部による被覆率を縦軸にとってグラフに表現したときに、前記横軸に当接して正の第１の傾きの区間を有する第１領域と、前記第１領域に比べて前記入射面からより遠い側に位置し、前記第１領域のグラフと接続するようにして前記第１の傾きより緩やかな正の第２の傾きの区間を有する第２領域とを含み、
前記表示領域の前記入射面側の外形線を前記後背面に投影した線は、前記第１領域内に位置する、表示装置。
【請求項２】
前記第１領域のグラフは、下に凸の曲線を描いて横軸から立ち上がり、上に凸の曲線を描いて、前記第２領域のグラフに連続的に接続している、請求項１に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光漏れを防止するために、バックライトの発光領域の大きさを表示ドット領域より若干大きくした液晶表示装置を開示した先行文献として、特開２００１−１５４１９３号公報（特許文献１）がある。特許文献１に記載された液晶表示装置においては、導光体に設けられた光拡散部の起点の位置を、バックライトの発光領域が液晶表示パネルの表示ドット領域より若干大きくなるように決定している。
【０００３】
光源モジュールの導光部材の背面に拡散構造を設けた例は、特開２０１０−６７４４２号公報（特許文献２）に記載されている。特許文献２では拡散構造は線状のパターンである拡散部によって構成されており、導光部材の長手方向の照度分布を均一にするために拡散部の密度は部位によって変化させられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１５４１９３号公報
【特許文献２】特開２０１０−６７４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された液晶表示装置においては、液晶表示装置の表示ドット領域内からの視差を考慮して、光源と導光体の入射面との対向方向において、液晶表示パネルの表示領域の光源側の端部より光源に近い位置から光拡散部を形成している。このようにした場合、導光体の入射面から入射した光は、輝度の高い状態で、光源に近い位置に形成された光拡散部によって拡散されて導光体の出射面から出射する。その輝度の高い光は、液晶パネルの表示領域の縁に入射するため、表示画面の輝度ムラの原因となる。
【０００６】
そこで、本発明は、表示画面の輝度ムラを低減できる表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に基づく表示装置は、光源と、上記光源に対向するように位置して上記光源からの光が入射する端面である入射面と主表面である出射面と上記出射面に対向する後背面とを有し、上記入射面から入射した光を内部で伝播させて上記出射面から出射させる導光体と、表示領域を有し、上記導光体の上記出射面側に位置して、上記出射面から出射された光を受けて上記表示領域に画像を表示する表示パネルとを備え、上記後背面のうち上記入射面から離隔した位置には、個々がレンズの役割を果たす複数の凸状のドットが配列されている光取出しパターン領域が形成されており、上記光取出しパターン領域は、上記入射面からの距離を横軸に、上記ドットによる被覆率を縦軸にとってグラフに表現したときに、上記横軸に当接して正の第１の傾きの区間を有する第１領域と、上記第１領域に比べて上記入射面からより遠い側に位置し、上記第１領域のグラフと接続するようにして上記第１の傾きより緩やかな正の第２の傾きの区間を有する第２領域とを含み、上記表示領域の上記入射面側の外形線を上記後背面に投影した線は、上記第１領域内に位置する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、表示領域の内側のうち表示領域の端の近傍において輝度の変化が自然となり、表示画面の輝度ムラを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に基づく実施の形態１における表示装置の分解図である。
【図２】本発明に基づく実施の形態１における表示装置から光源群と導光板とだけを抽出した状態での平面図である。
【図３】本発明に基づく実施の形態１における表示装置が備える導光板に光が入射したときの光の進路の説明図である。
【図４】光取出しパターン領域と表示領域との位置関係についての説明図である。
【図５】第１の比較例としての表示装置が備える液晶表示パネルのオールホワイト状態での外観の写真である。
【図６】第２の比較例としての表示装置が備える液晶表示パネルのオールホワイト状態での外観の写真である。
【図７】第１および第２の比較例としての表示装置が備える液晶表示パネルの輝度の分布のグラフである。
【図８】第２の比較例におけるパターン密度の分布のグラフである。
【図９】本発明に基づく構成におけるパターン密度の分布のグラフである。
【図１０】本発明に基づく表示装置が備える液晶表示パネルのオールホワイト状態での外観の写真である。
【図１１】本発明に基づく表示装置が備える液晶表示パネルの輝度の分布のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に基づく実施の形態における画像表示装置について、図面を参照して説明する。以下の実施の形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰返さない。なお、実施の形態の説明において、上、下、左、右の表現を用いる場合があるが、これらの表現は説明の便宜のために示した図面の中での相対的な側を表現するものであって、絶対的な上、下、左、右を表すものではない。
【００１１】
以下の実施の形態においては、表示装置の一例として液晶表示装置について説明するが、表示装置は液晶表示装置に限られず、バックライト装置からの光を利用する方式の表示装置であれば他の種類の表示装置であってもよい。
【００１２】
（実施の形態１）
（構成）
図１〜図４を参照して、本発明に基づく実施の形態１における表示装置について説明する。この表示装置は液晶表示装置１である。
【００１３】
液晶表示装置１の全体を分解したところを図１に示す。液晶表示装置１は、ベゼル１００、シャーシ１０１、反射シート１１０、導光体としての導光板１３０、積層シート群１５０、液晶表示パネル１７０、光源群１０３，１０４および制御部１６０を備えている。ベゼル１００とシャーシ１０１との間には、下から順に、反射シート１１０、導光板１３０、積層シート群１５０および液晶表示パネル１７０が配置されている。導光板１３０の両端においてはそれぞれ端面に対向するように光源群１０４が配置されている。光源群１０４および液晶表示パネル１７０は、制御部１６０に接続されている。液晶表示パネル１７０は表示領域１７０ｄを有する。バックライト装置は、反射シート１１０と、導光板１３０と、光源群１０４とを含む。光源群１０４と導光板１３０とだけを抽出した状態での平面図を図２に示す。
【００１４】
なお、本実施の形態では、導光板１３０は一枚物の平板状の部材から構成されるものとしたが、平板状に限られず、また、複数の部材が並べられたものであってもよい。
【００１５】
導光板１３０の長手方向の一方の側方に、光源である複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）１０７が互いに間隔を置いて回路基板１０８に実装された光源群１０４が配置されている。本実施の形態においては、導光板１３０の両側に、光源群１０４が配置された構成となっているが、どちらか一方のみに配置された構成であってもよい。以下では導光板１３０の一方の端部の近傍に注目して説明する。
【００１６】
図３に示すように、導光板１３０は、ＬＥＤ１０７に対向するように位置してＬＥＤ１０７からの光が入射する入射面１３２を有する。また、導光板１３０は、入射面１３２に隣接する主表面として出射面１２０を有する。導光板１３０は、出射面１２０と対向する後背面１２１を有する。後背面１２１は、光取出しパターン領域４を有する。光取出しパターン領域４について詳しくは後述する。図３に示すように、入射面１３２から導光板１３０内部に入射した光８１は、出射面１２０と後背面１２１との間で交互に全反射することによって導光板１３０の内部で伝播し、主に出射面１２０から導光板１３０の外へ出射する。図３に示した光の進路はあくまで一例である。
【００１７】
以下、液晶表示装置１の各構成要素について詳細に説明する。
本実施の形態では、光源として複数のＬＥＤ１０７を用いているが、光源はＬＥＤに限られず、蛍光管その他の発光体を採用してもよい。
【００１８】
ベゼル１００は、液晶表示パネル１７０の表示領域１７０ｄを視認可能とするための開口部として窓部１００ａを有する。
【００１９】
反射シート１１０は、たとえばポリエステルから形成されていてよい。本実施の形態では、反射シート１１０は、たとえば発泡ＰＥＴ(Polyethylene Terephthalate)から形成されており、光の反射特性を有する。反射シート１１０は、導光板１３０の後背面１２１から漏れた光を反射して導光体１３１内に戻す機能を有する。
【００２０】
積層シート群１５０は、拡散シートと複数のプリズムシートとを含む。積層シート群１５０は、導光板１３０から出射する光の輝度ムラを抑制するとともに、導光板１３０からの光を集光して液晶表示パネル１７０に向けて出射する機能を有する。
【００２１】
液晶表示パネル１７０は、アクティブマトリックス基板と、対向基板と、アクティブマトリックス基板および対向基板の間に封入された液晶とを含む。対向基板にはカラーフィルタが形成されている。アクティブマトリックス基板には、複数のＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子が形成されている。液晶表示パネル１７０は、積層シート群１５０を通過して液晶表示パネル１７０に入射する光を用いて表示領域１７０ｄに画像を表示する。
【００２２】
制御部１６０は、表示すべき画像データに基づいて、液晶表示パネル１７０の各ＴＦＴ素子のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。また、制御部１６０は、液晶表示パネル１７０に映像信号を印加し、この印加のタイミングに同期させて、複数のＬＥＤ１０７の各々を順次消灯させる。これにより、液晶表示パネル１７０において１フレーム内に発光期間と非発光期間とを設けることができる。その結果、液晶表示パネル１７０は、画像表示と黒表示とを交互に行なうことができる。これにより、動画表示特性を向上させることができる。
【００２３】
導光板１３０の長さは、たとえば１３５８．５ｍｍであってよい。導光板１３０の厚みは、たとえば４ｍｍであってよい。図３に示すように、導光板１３０の後背面１２１には光取出しパターン領域４が設けられている。光取出しパターン領域４には、複数の光拡散部１２５が互いに離隔して形成されている。光拡散部１２５はドット状に形成された微小な凸部である。
【００２４】
本実施の形態では、一例として、光取出しパターン領域４に設けられる光拡散部１２５のドット径は、光拡散部形成領域において、両端にそれぞれ位置する入射面１３２から導光板１３０の長手方向の中央部に向かうにしたがってそれぞれ大きくなるように形成されている。したがって、長手方向の中央部では光拡散部１２５のドット径が最大となっており、端面に近い部位では光拡散部１２５のドット径が最小となっている。なお、１つの光拡散部１２５のドット径は、たとえば０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。
【００２５】
光拡散部１２５は、たとえば、光散乱微粒子をポリマー中に分散させて、その後、そのポリマーを導光板１３０の後背面１２１に印刷することにより形成することができる。光散乱粒子として蛍光体を用いてもよい。
【００２６】
本実施の形態では、個々の光拡散部１２５は、微小な凸部であるものとして説明したが、光拡散部１２５は凸部に限らない。光拡散部１２５は、たとえば凹部であってもよい。たとえば後背面１２１にプリズムなどの微細な凹凸形状を形成することにより光拡散部１２５を構成してもよい。あるいは、後背面１２１に、ブラスト処理を施すことにより光拡散部１２５を構成してもよい。
【００２７】
光拡散部１２５は、インクジェット法によって印刷してもよく、スクリーン印刷（「シルク印刷」ともいう。）によって印刷してもよい。あるいは、他の方法によって印刷してもよい。
【００２８】
後背面１２１に光拡散部１２５を形成することにより、導光板１３０内を伝播する光の光路を変更することができる。具体的には、導光板１３０内を伝播する光が、後背面１２１の光拡散部１２５に入射することにより、その光は拡散されて導光板１３０内を進む方向が変えられる。その結果、光拡散部１２５で拡散された光の少なくとも一部は、出射面１２０で全反射せずに、出射面１２０から外部に出射する。
【００２９】
導光板１３０の両端にそれぞれ設けられた各入射面１３２から導光板１３０の内部に入射した光は、各入射面１３２から離れるにつれて、拡散して輝度が減衰する。この減衰を考慮した措置として、上述のように、入射面１３２から離れて中央部に近づくにつれて、光拡散部１２５のドット径は徐々に大きくなっている。光拡散部１２５のドット径を徐々に大きくすることによって光拡散部１２５の配置密度は徐々に高くなっている。光拡散部１２５の配置密度が高くなれば出射面１２０から出射する光の量を増やすことができるので、出射面１２０から出射される光の輝度に部位によるばらつきが生じることを抑制することができる。
【００３０】
導光板１３０とその周辺の構造について、図４に示す。導光板１３０は、図示しない連結部材によりシャーシ１０１に対して固定されている。光源群１０４および導光板１３０の端部を上方から覆うように、Ｐ−シャーシ１０９が配置されている。Ｐ−シャーシ１０９をさらに上方から覆うように、ベゼル１００が配置されている。Ｐ−シャーシ１０９とベゼル１００との間に、液晶表示パネル１７０の端部が緩衝部２１１ａ，２１１ｂを介して挟持されている。ベゼル１００とシャーシ１０１とが図示しない固定部材により互いに固定されることにより、ベゼル１００とシャーシ１０１との間に位置する構成部品が挟持されている。
【００３１】
光取出しパターン領域４と表示領域１７０ｄとの位置関係について説明する。光取出しパターン領域４は、互いに隣接する第１領域４１と第２領域４２とを含む。第１領域４１は端面に近い側に位置し、第２領域４２は端面から遠い側に位置する。第１領域４１より外側は余白領域４０となっている。余白領域４０には光拡散部１２５は形成されておらず、余白領域４０は光取出しパターン領域４には含まれない。図４において、表示領域１７０ｄの外形線から真下に線を延ばすと、第１領域４１の内部に至る。光取出しパターン領域４の光拡散部１２５を印刷工程によって形成する場合は、第１領域４１の外形位置は「印刷開始位置」とも呼ばれる。図４においては、第１領域４１と余白領域４０との境界線の位置が印刷開始位置に相当する。印刷開始位置を導光板１３０の端面からどの程度の距離の位置に設定するかによって、ユーザから見た画像の見え方は異なってくる。
【００３２】
光取出しパターン領域４における光拡散部１２５は、図４では等間隔に配置されているように見えるが、実際には等間隔ではない。第１領域４１においては、後述のようにパターン密度が変化するように配置されており、第２領域４２においては、パターン密度が導光板１３０の中央部に向けて徐々に増加するように配置されている。
【００３３】
（比較例）
印刷開始位置と画像の見え方の関係を明らかにするために、本発明に基づく構成ではない２つの比較例について説明する。第１の比較例として印刷開始位置が導光板の端面から１０ｍｍとなっているものを用意した。第２の比較例として印刷開始位置が導光板の端面から２０ｍｍとなっているものを用意した。いずれも導光板の端面から表示領域の端までの距離は約１５ｍｍとなるように、液晶表示パネルと組み合わせた。第１および第２の比較例において、輝度の分布を確認するためにオールホワイトの画面を表示したときの、ユーザに見える液晶表示パネルの様子を、それぞれ図５、図６に示す。図５、図６では、図４に比べて構成が左右逆となっている。すなわち、図５、図６では、導光板１３０の端面である入射面１３２は右側にあり、表示領域１７０ｄは左側に延在している。図５、図６に入れられている縦線は表示領域１７０ｄの外形線の位置を表す。図５の例では、印刷開始位置が端面から１０ｍｍであるので、印刷開始位置は表示領域の外側に位置している。図６の例では、印刷開始位置が端面から２０ｍｍであるので、印刷開始位置は表示領域の内側に位置している。
【００３４】
図５では、表示領域１７０ｄの端から少し内側に入ったところで明るい部分が生じている。この明るい部分は主に光漏れによるものである。図６では、表示領域１７０ｄの端から少し内側に入ったところで暗部が生じている。その暗部と表示領域１７０ｄの端との間にはやや明るい部分が生じている。このやや明るい部分は光漏れによるものと思われる。図５、図６のそれぞれについて、導光板１３０の端面からの距離を横軸にとり、相対輝度を縦軸にとり、液晶表示パネル１７０における輝度の分布をグラフ化したものを図７に示す。図５において明るくなっていた部分は図７においてＺ１部に示すように輝度が突出して高くなっている。図６において生じていた暗部は図７においてＺ２部に示すように輝度が低くなって曲線は肩のような形状となっている。
【００３５】
第１および第２の比較例においては、端面から一定の距離だけ離れたところに印刷開始位置があり、印刷開始位置から先の領域では、端面から遠ざかるにつれてパターン密度が一定の割合で緩やかに増加するように光拡散部１２５が配置される。第２の比較例におけるパターン密度の分布を図８のグラフに示す。図８の横軸は、長手方向における位置を端面からの距離で示し、縦軸は、パターン密度を示す。「パターン密度」とは、単位面積の領域の中で光拡散部１２５が占めている面積の比率を意味する。単位面積当たりに配置される光拡散部の数が同じであっても個々の光拡散部のドット径が大きくなればパターン密度は大きくなる。図８に示したものは、第２の比較例に基づくものであるので、印刷開始位置は端面から２０ｍｍの位置である。図８に示すように、印刷開始位置においてパターン密度が０から５％へと急激に変化している。
【００３６】
（本発明の実施例）
図５〜図８の結果を考慮してなされた本発明に基づく構成としては、光取出しパターン領域４は上述のように第１領域４１と第２領域４２とが設けられる。これらの領域におけるパターン密度の分布の一例は図９に示すようなものとなる。すなわち、図９は本発明の実施例におけるパターン密度の分布である。この実施例では、印刷開始位置は導光板の端面から１０ｍｍの位置である。この構成では、印刷開始位置でパターン密度が急激に増加することはない。端面から１０ｍｍの位置から３０ｍｍの位置までにおいては、光拡散部１２５の配置はいわゆるグラデーションの状態となっている。すなわち、この領域ではパターン密度が緩やかに増加している。端面から３０ｍｍの位置を過ぎた後は、図８に示した比較例と同様にパターン密度は緩やかに増加している。この例では、表示領域の端は、グラデーションとなった領域の途中に位置する。
【００３７】
図９に示した光取出しパターン領域４を備える液晶表示装置では、オールホワイトの画面を表示したときの、ユーザに見える液晶表示パネルの様子は図１０に示すようになった。この状態の輝度の分布をグラフ化したものを図１１に示す。図１１においては、図７に示されていた２本の曲線も比較のために表示している。図１１において、本発明を適用したものから得られた曲線は、表示領域の端の近傍で輝度が急激に高くなったり不自然な変動をもたらしたりせずに、自然なカーブを描いて減少している。これは好ましい結果である。
【００３８】
（表示装置としての構成）
以上を整理すると、本実施の形態における表示装置としての液晶表示装置１は、以下の全ての部品を備える。
−  光源としてのＬＥＤ１０７
−  前記光源に対向するように位置して前記光源からの光が入射する端面である入射面１３２と主表面である出射面１２０と出射面１２０に対向する後背面１２１とを有し、入射面１３２から入射した光を内部で伝播させて出射面１２０から出射させる導光体としての導光板１３０
−  表示領域１７０ｄを有し、導光体１３０の出射面１２０側に位置して、出射面１２０から出射された光を受けて表示領域１７０ｄに画像を表示する表示パネルとしての液晶表示パネル１７０
さらに、液晶表示装置１は、同時に以下の全ての要件も満たす。
−  後背面１２１のうち入射面１３２から離隔した位置には、複数の光拡散部によって光取出しパターン領域４が形成されている。
−  光取出しパターン領域４は、前記入射面からの距離を横軸に、前記ドットによる被覆率を縦軸にとってグラフに表現したときに、前記横軸に当接して正の第１の傾きの区間を有する第１領域４１と、第１領域４１に比べて入射面１３２からより遠い側に位置し、第１領域４１のグラフと接続するようにして前記第１の傾きより緩やかな正の第２の傾きの区間を有する第２領域４２とを含む。
−  表示領域１７０ｄの入射面１３２側の外形線を後背面１２１に投影した線は、第１領域４１内に位置する。
【００３９】
（作用・効果）
本実施の形態における表示装置では、光取出しパターン領域を少なくとも２通りの領域に分け、光拡散部のパターン密度がいわゆるグラデーションをなす第１領域と、従来どおりの緩やかな変化をなす第２領域とを設けることとし、表示領域の端は第１領域の中に位置しているので、表示領域の内側のうち表示領域の端の近傍において輝度の変化が自然となり、表示画面の輝度ムラを低減することができる。
【００４０】
なお、前記第１領域のグラフは、下に凸の曲線を描いて横軸から立ち上がり、上に凸の曲線を描いて、前記第２領域のグラフに連続的に接続していることが好ましい。すなわち、図９に示したような接続の仕方が好ましい。このようにグラフが曲線を描いて滑らかに接続していれば、表示領域の端の近傍における輝度を連続的に変化させることができ、ユーザに与える違和感を最小限に抑えることができるからである。
【００４１】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００４２】
１  液晶表示装置、４  光取出しパターン領域、４０  余白領域、４１  第１領域、４２  第２領域、８１  光、１００  ベゼル、１００ａ  窓部、１０１  シャーシ、１０４  光源群、１０７  ＬＥＤ、１０８  回路基板、１０９  Ｐ−シャーシ、１１０  反射シート、１２０  出射面、１２１  後背面、１２５  光拡散部、１３０  導光板、１３２  入射面、１５０  積層シート群、１６０  制御部、１７０  液晶表示パネル、１７０ｄ  表示領域、２１１ａ，２１１ｂ  緩衝部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図５】
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【図６】
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【図１０】
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