(57)【要約】【課題】出射面に複数の筋状の凹凸形状が形成された導光板を備えかつ輝度ムラ発生を防止することができる液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置は、導光板２０と、導光板２０から出射された光を拡散する下拡散シート１７及び上拡散シート１８と、下拡散シート１７及び上拡散シート１８により拡散された光を用いて表示する液晶パネル３とを備えている。そして、導光板２０の出射面に複数の筋状の凹凸形状体Ｔが形成されており、液晶パネル３が上拡散シート１８から離れて配置されている。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導光板と、
上記導光板の出射面から出射された光を拡散する少なくとも１枚の光学シートと、
上記光学シートにより拡散された光を用いて表示する液晶パネルとを備えた液晶表示装置であって、
上記導光板の出射面に、複数の筋状の凹凸形状が形成されており、
上記液晶パネルが上記光学シートから離れて配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
上記導光板と上記光学シートとが接触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。
【請求項３】
上記導光板及び光学シートの外周を囲む外枠を備え、
上記外枠の一部が上記光学シートと上記液晶パネルとの間に位置することにより、上記液晶パネルが上記光学シートから離れて配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
上記導光板と上記液晶パネルとの間にプリズムシートが存在しないことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
上記光学シートが２枚以下であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの光を導光板によって面状に出射させるサイドエッジ（サイドライトともいう）型導光板を備えた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置においては、薄型化を図るために、光源からの光を導光板によって面状に出射させるサイドエッジ型導光板を備えたバックライトが多用されている。
【０００３】
このようなサイドエッジ型導光板として、出射光の集光性や拡散性を考慮して、光の出射面に複数の筋状の凹凸形状が形成された導光板が知られている（特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２７７３８８号公報（２００９年１１月２６日公開）
【特許文献２】特開２００５−３１７４３５号公報（２００５年１１月１０日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
出射面に複数の筋状の凹凸形状が形成された導光板の上に光学シートと液晶パネルとをこの順に互いに接するように積層する場合、導光板の凹凸形状の筋に応じて、輝度の高いラインと輝度の低いラインとが交互に現れる現象（輝度ムラ）が生じるという問題がある。当該問題を解決する方法として、拡散性を有する光学シートの枚数を増やすことが考えられる。しかしながら、この場合、光学シートの部品点数が増えるためにコストアップとなる。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、出射面に複数の筋状の凹凸形状が形成された導光板を備えかつ輝度ムラ発生を防止することができる液晶表示装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の液晶表示装置は、導光板と、上記導光板の出射面から出射された光を拡散する少なくとも１枚の光学シートと、上記光学シートにより拡散された光を用いて表示する液晶パネルとを備えた液晶表示装置であって、上記導光板の出射面に、複数の筋状の凹凸形状が形成されており、上記液晶パネルが上記光学シートから離れて配置されていることを特徴とする。
【０００８】
上記の構成によれば、導光板の出射面に複数の筋状の凹凸形状が形成されていることにより、当該凹凸形状によって集光されることとなる。これにより、液晶パネルの画面全体の輝度を向上させることができる。そして、液晶パネルが光学シートから離れて配置されていることにより、液晶パネルと光学シートとの間の空間によって光の拡散が促進されることとなる。その結果、拡散性を有する光学シートの枚数を増やすことなく、凹凸形状の集光の作用による輝度ムラの発生を防止することができる。なお、光学シートは例えば２枚以下にしてもよい。
【０００９】
さらに、本発明の液晶表示装置において、上記導光板と上記光学シートとが接触していることが好ましい。
【００１０】
上述したように、液晶パネルと光学シートとの間の空間によって光の拡散が促進されるため、導光板と光学シートとを接触させることができる。その結果、導光板と光学シートとの相対位置関係を画面全体に一定にすることができ、輝度ムラを防止できる。
【００１１】
さらに、本発明の液晶表示装置は、上記導光板及び光学シートの外周を囲む外枠を備え、上記外枠の一部が上記光学シートと上記液晶パネルとの間に位置することにより、上記液晶パネルが上記光学シートから離れて配置されることが好ましい。
【００１２】
これにより、液晶パネルを光学シートから容易に離すことができる。また、その距離を外枠の厚みに応じて容易に調整することができる。
【００１３】
さらに、本発明の液晶表示装置は、上記導光板と上記液晶パネルとの間にプリズムシートが存在しないことが好ましい。
【００１４】
導光板の出射面に複数の筋状の凹凸形状が形成されているため、導光板の他に導光板の出射面に形成している筋状の凹凸形状と平行な方向にプリズム形状を備えるプリズムシートを設ける必要がない。これにより、光学シートに要するコストを一層抑えることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の液晶表示装置によれば、出射面に複数の筋状の凹凸形状が形成された導光板を備えかつ輝度ムラ発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２】上記液晶表示装置の外縁部分の構成を示す要部断面図である。
【図３】上記液晶表示装置が備える光源モジュールの構成を一部破断して示す要部斜視図である。
【図４】上記光源モジュールにおける導光板の出射面に形成された凹凸形状体からの出射光を示す断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、上記光源モジュールにおける導光板の出射面に形成された凹凸形状体の各種の形状を示す断面図である。
【図６】導光板と光学シートと液晶パネルとが隙間なく積層された参考形態における光の状態を示す図である。
【図７】図６に示す参考形態における輝度分布を示す図である。
【図８】上記液晶表示装置における光の状態を示す図である。
【図９】上記液晶表示装置における輝度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の一実施形態について図１〜図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００１８】
（液晶表示装置の構成）
最初に、本実施形態に係る液晶表示装置の全体構成について、図１及び図２に基づいて説明する。図１は、本実施形態の液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。図２は、液晶表示装置の外縁部分の構成を示す要部断面図である。
【００１９】
本実施の形態の液晶表示装置１は、図１に示すように、後ろから順に、シャーシ２、光源モジュール１０、矩形状の液晶パネル３、ベゼル４にて構成されており、光源モジュール１０は、反射板としての反射シート１１、導光板２０、下拡散シート（光学シート）１７及び上拡散シート（光学シート）１８を備えている。
【００２０】
シャーシ２は、例えば鉄などの材質により形成されており、液晶表示装置１の強度を高めるものである。シャーシ２は、液晶パネル３と略同じサイズである。図２に示されるように、シャーシ２は、光源モジュール１０を支持するための平板部２ａと、平板部２ａの外縁において、当該平板部２ａに対して液晶パネル３側に垂直に折り曲がることにより形成された立設部２ｂとを有している。平板部２ａの導光板２０側の面上に光源モジュール１０が保持される。また、立設部２ｂは、導光板２０の端面２０ａと対向するように形成されている。
【００２１】
反射シート１１は、導光板２０からもれ出た光を反射し、導光板２０に戻すためのものであり、導光板２０の裏面側に配置される。
【００２２】
導光板２０は、光源から照射された光を液晶パネル３側に導くためのものであり、出射面２０ｂには複数の筋状の凹凸形状が形成されている。図２に示されるように、導光板２０における互いに対向する一対の端面２０ａの少なくとも一方の側方に、光源としてのＬＥＤ１２及びＬＥＤ基板１３を備えた光源ユニット１５が設けられている。当該光源ユニット１５は、シャーシ２の立設部２ｂに設置される。なお、導光板２０とシャーシ２との間には位置決め用部材２１が配置される。位置決め用部材２１は、導光板の端面２０ａをＬＥＤ１２に対して適切な位置に設定するための部材である。
【００２３】
また、導光板２０における光の出射面２０ｂとは反対側の面としての下面２０ｃには、該導光板２０の内部にて導光される光を散乱させ、その一部の光を出射面２０ｂから取り出すための複数の光路変換部１６が設けられている。この光路変換部１６は、例えば、マイクロプリズム、マイクロレンズ又は拡散材を含有したインクの印刷による散乱体からなっている。
【００２４】
これによって、ＬＥＤ１２からの光を導光板２０における一方の端面２０ａに入射させ、該光が導光板２０の内部を全反射しながら導光し、導光板２０の下面２０ｃに設けられた複数の光路変換部１６によって散乱され、その一部の光は、全反射条件が崩れた状態で導光板２０の出射面２０ｂに到達する。そのため、導光板２０の出射面２０ｂから下拡散シート１７及び上拡散シート１８を通して液晶パネル３に光が照射されるようになっている。
【００２５】
このように、本実施の形態の光源モジュール１０は、サイドエッジ（サイドライトともいう）方式を採用している。導光板２０からは出射面２０ｂ以外からの面からも光は出射するが、導光板２０の出射面２０ｂ及びＬＥＤ１２が配置される面以外の面には反射シート１１が配置され、再度導光板２０に入射するようになっているため、殆どの光は出射面２０ｂから出射される。なお、光源ユニット１５は、導光板２０における互いに平行な一対の端面２０ａの一方のみに設けられている。ただし、必ずしもこれに限らず、光源ユニット１５は、導光板２０における互いに平行な一対の端面２０ａの両方に設けられていてもよい。また、光源ユニット１５は、導光板２０における長手方向に沿う一対の端面２０ａの少なくとも一方に設けられていてもよく、導光板２０における短手方向に沿う一対の端面２０ａの少なくとも一方に設けられていてもよい。
【００２６】
下拡散シート１７及び上拡散シート１８は、導光板２０から出射された光を拡散させるものである。下拡散シート１７は導光板２０の出射面２０ｂに積層されており、上拡散シート１８は下拡散シート１７の上に積層されている。すなわち、下拡散シート１７は導光板２０の出射面２０ｂに接触して配置され、上拡散シート１８は下拡散シート１７に接触して配置されている。
【００２７】
なお、本実施形態では、液晶表示装置１が下拡散シート１７及び上拡散シート１８の２枚の拡散シートを光学シートとして備えるものとしたが、拡散シートの枚数は特に限定されるものではない。ただし、拡散シートに要するコストを抑えるためには拡散シートの枚数を２枚以下にすることが好ましい。
【００２８】
液晶パネル３は、図２に示されるように、駆動回路基板６と接続されており、当該駆動回路基板６によって光透過率が部分的に変化することにより、所望の画像を表示させるものである。
【００２９】
また、図２に示されるように、液晶表示装置１は、光源モジュール１０の外周を囲む外枠５を備えている。外枠５は、シャーシの立設部２ｂの外面と接する枠本体部５ａと、枠本体部５ａに対して垂直であり、光源モジュール１０の上拡散シート１８または導光板２０と液晶パネル３との間に位置する平板状のスペーサ部５ｂとを有している。なお、枠本体部５ａとスペーサ部５ｂとは一体に形成されている。
【００３０】
枠本体部５ａは、スペーサ部５ｂと連接する側とは反対側の端部において、液晶パネル３を駆動させるための駆動回路基板６が差し込まれる屈曲部を有している。また、枠本体部５ａの内面にシャーシ２が嵌め込まれるようになっている。
【００３１】
スペーサ部５ｂは、押え部材２２を介して光源モジュール１０の非表示領域をシャーシ２側に押えている。押え部材２２は、スペーサ部５ｂの裏面と導光板２０との間に挟まれる部材であり、黒色で弾性を有していることが好ましい。これにより、光源ユニット１５と導光板２０の端面２０ａとを囲む空間を隙間なく閉じ、光漏れを防止することができる。また、スペーサ部５ｂは、その表面において緩衝部材２３を介して液晶パネル３の裏面の非表示領域を支持している。
【００３２】
このように、スペーサ部５ｂは、液晶パネル３の非表示領域である外縁部分において、液晶パネル３と上拡散シート１８との間に位置している。そのため、液晶パネル３は、スペーサ部５ｂの存在によって上拡散シート１８と離れた位置に配置されることとなる。言い換えると、液晶パネル３と上拡散シート１８との間にはスペーサ部５ｂの厚みに応じた空間が存在することとなる。
【００３３】
（光源モジュールの構成）
本実施の形態の光源モジュール１０における導光板２０の出射面２０ｂは、図３に示すように、光源ユニット１５からの光が入射する端面２０ａに垂直な方向に沿った複数の筋状の凹凸形状体Ｔを有している。具体的には、複数の筋状の凹凸形状体Ｔは、断面円弧状の曲面にて構成された曲面構造体が複数並んで構成されている。この凹凸形状体Ｔ…は、例えば、光源ユニット１５が設置されている導光板２０の端面２０ａに垂直な方向に沿って筋状のパターンとして形成されている。すなわち、導光板２０は、光の出射面２０ｂに、光源ユニット１５が設置されている導光板２０の端面２０ａに垂直な方向に平行に稜線を有する曲面で構成された凹凸形状体Ｔを複数有している。この凹凸形状体Ｔは、導光板２０の出射面２０ｂ自体に形成された構造体であり、導光板２０に該導光板２０とは別の部材として設けられたものではない。
【００３４】
上記複数の筋状の凹凸形状体Ｔ…を有する出射面２０ｂを備えた導光板２０においては、図４に示すように、光路変換部１６にて散乱された光は、凹凸形状体Ｔによって、出射光が凹凸形状体Ｔの中央側に屈折する。このため、凹凸形状体Ｔにより側方への光の拡がりを抑えることができ、出射光の直進性を向上させることができる。つまり、導光板２０から出射された光束は集光される。この結果、液晶パネル３における画面全体の平均輝度を向上させることができるというメリットを有するものとなっている。ここで、従来の平面からなる出射面を有する導光板の場合には、下拡散シート１７と上拡散シート１８との間にプリズムシートを設けることによってこの出射光の直進性を増大させる機能を確保していた。しかし、本実施の形態の光源モジュール１０では、導光板２０に複数の凹凸形状体Ｔを設けることによって、プリズムシートを設けた場合よりも、液晶パネル３における画面全体の平均輝度を向上させることが可能となっている。このため、本実施の形態の光源モジュール１０では、導光板２０と液晶パネル３との間にプリズムシートを設けていない。ただし、必ずしもこれに限らず、プリズムシートを設けることは可能である。
【００３５】
ここで、このような出射光の直進性を向上させるためには、図４に示すように、導光板２０の垂直な方向の高さをＨとし、凹凸形状体Ｔ同士のピッチをＰとしたときのアスペクト比Ｈ／Ｐは、
０．１≦Ｈ／Ｐ≦０．５
を満たす関係を有していることが好ましい。アスペクト比Ｈ／Ｐを０．１〜０．５の範囲に設定することにより、光の干渉による変動を小さくすることができ、光源モジュール１０の特性変動を抑えることができるためである。
【００３６】
このような効果を持たせるための凹凸形状体Ｔの具体的な形状は、図５（ａ）に示すように、断面半円形（Ｈ／Ｐ＝０．５）となっていることが好ましい。この場合、垂直に立ち上がった垂直光Ａから浅い角度で導光する光Ｃまで、様々な入射角度に対して効率的に光を取り出し、出射面から光を出射させることができる。また、導光板２０の厚さが同じである場合、図５（ａ）に示された形状は、後述するプリズム形状よりも大きな断面積を確保し易い。その結果、導光板２０の出射面２０ｂに出射面に断面半円形の凹凸形状体Ｔが形成された構成では、ＬＥＤ１２からの光の入射面での光結合効率が高く、光漏れが起き難い。このような形状は、導光板２０を押し出し成形することにより形成することができる。
【００３７】
ここで、凹凸形状体Ｔの構造は、必ずしも、図５（ａ）に示す断面半円形でなく、図５（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示す形状とすることも可能である。
【００３８】
図５（ｂ）に示す凹凸形状体Ｔは、導光板２０の出射面２０ｂに頂角９０°のプリズムが形成されたものからなっている。この場合、垂直光Ａは、全反射条件を崩さず戻り光となってしまう。また、浅い角度で導光する光Ｃについては、全反射条件が崩れ一旦出射面から出射する。しかし、再度、隣のプリズムに入射してしまい導光板２０内に戻ってしまう。
【００３９】
図５（ｃ）に示す凹凸形状体Ｔは、導光板２０の出射面に頂角５°のプリズムが形成されたものからなっている。この場合、垂直光Ａ及び浅い角度で導光する光Ｃは、いずれも全反射条件が崩れ出射面から出射される。しかし、これらの光が隣のプリズムに再入射する確率が増加する。
【００４０】
したがって、図５（ｂ）（ｃ）のように、導光板２０の出射面２０ｂにプリズムが形成された場合、導光板２０内に光を閉じ込めるために導光板２０から光を出射させる効率が低下してしまう場合がある。
【００４１】
また、図５（ｄ）に示す凹凸形状体Ｔは、導光板２０の出射面２０ｂに対し窪んだ凹シリンダ面を有する構造となっている。この場合、垂直光Ａが全反射により戻り光になることがない。このため、図５（ｄ）に示す凹凸形状体Ｔは、図５（ｂ）（ｃ）に示された構成と比較して、効率的に導光板２０から光を出射させることが可能である。
【００４２】
＜輝度ムラ防止の説明＞
次に、本実施形態によって、輝度の高い部分と輝度の低い部分とが交互に現れる輝度ムラを防止できるメカニズムについて説明する。
【００４３】
上述したように、本実施形態では、液晶パネル３と上拡散シート１８との間に外枠５のスペーサ部５ｂが位置していることにより、液晶パネル３が上拡散シート１８から離れて配置される。
【００４４】
従来、薄型化の目的のため、液晶パネル３は上拡散シート１８の上面に接するように配置されることが通常であった。図６は、光の出射面に複数の筋状の凹凸形状が形成された導光板と２枚の拡散シートと液晶パネルとが隙間なく積層された参考形態における光の状態を示す図である。また、図７は、液晶パネルと２枚の拡散シートと導光板とを図６に示すように隙間なく積層し、導光板の凹凸形状の筋を４つとしたときの液晶パネルにおける輝度分布を示す図である。図７において、横軸は、凹凸形状体Ｔの筋に垂直な方向の位置座標を示しており、縦軸は輝度を示している。また、図７において、破線は各凹凸形状体Ｔに対応する輝度分布を示し、実線は全体の輝度分布を示している。
【００４５】
上述したように、導光板から出射した光は、導光板の出射面に形成された凹凸形状体Ｔにより、液晶パネル側の向かう方向に集光される。そのため、図６に示されるように導光板と２枚の拡散シートと液晶パネルとを隙間なく積層した場合、導光板から出射した光は、２枚の拡散シートを通過した直後に液晶パネルに入射する。このとき、図６及び図７に示されるように、２枚の拡散シートだけでは拡散不足となり、液晶パネルに入射する光は、凹凸形状体Ｔの頂上に対応する部分（図７において矢印で示す箇所）で輝度が高くなり、凹凸形状体Ｔの谷に対応する部分で輝度が低くなる。そのために、輝度が高い部分と低い部分とが交互に現れる輝度ムラが生じる。
【００４６】
一方、図８は本実施形態における光の状態を示す図であり、図９は本実施形態の輝度分布を示す図である。なお、図９においても、横軸は、凹凸形状体Ｔの筋に垂直な方向の位置座標を示しており、縦軸は輝度を示している。また、破線は各凹凸形状体Ｔに対応する輝度分布を示し、実線は全体の輝度分布を示している。
【００４７】
図８及び図９に示されるように、本実施形態では液晶パネル３が上拡散シート１８から離れて配置されているために、液晶パネル３と上拡散シート１８との間の空間によって光の拡散が促進され、液晶パネル３に入射するときには輝度の明暗がなく均一になることがわかる。すなわち、凹凸形状体Ｔの頂上に対応する部分（図９において矢印で示す箇所）であっても、凹凸形状体Ｔの谷に対応する部分であっても、ほぼ同じ輝度値となっている。
【００４８】
液晶パネル３と上拡散シート１８との距離は、輝度ムラが発生しない程度の距離に設定される。具体的には、液晶パネル３は、凹凸形状体Ｔ同士のピッチＰ以上の距離だけ上拡散シート１８から離れていることが好ましい。これにより、輝度ムラの発生を一層抑制することができる。例えば、凹凸形状体Ｔ同士のピッチＰ：０．３ｍｍに対して、液晶パネル３と上拡散シーと１８との距離が６ｍｍ程度に設定される。
【００４９】
以上のように、本実施形態の液晶表示装置１は、導光板２０と、導光板２０の出射面２０ｂから出射された光を拡散する下拡散シート１７及び上拡散シート１８と、下拡散シート１７及び上拡散シート１８により拡散された光を用いて表示する液晶パネル３とを備えている。そして、導光板２０の出射面２０ｂに、複数の筋状の凹凸形状体Ｔが形成されており、液晶パネル３が上拡散シート１８から離れて配置されている。
【００５０】
これにより、液晶パネル３と上拡散シート１８との間の空間によって光の拡散が促進され、液晶パネル３に入射するときには輝度の明暗がなく均一になる。すなわち、輝度ムラの発生を抑制することができる。そして、液晶パネル３と上拡散シート１８との間の空間によって光の拡散が促進されるため、拡散シートの枚数を２枚以下にすることができ、拡散シートに要するコストを抑えることができる。また、液晶パネル３と上拡散シート１８との間の空間によって光の拡散が促進されるため、下拡散シート１７と導光板２０とが接触するように配置したとしても問題がない。
【００５１】
また、導光板２０の出射面２０ｂに複数の筋状の凹凸形状体Ｔが形成されているため、導光板２０とは別にプリズムシートを設ける必要がない。
【００５２】
なお、上記の実施形態においては光源ユニット１５をＬＥＤ１２により構成したが、これに限定されるものではなく、例えば有機ＥＬ等、導光板２０に光を結合可能な光源であれば実現可能である。
【００５３】
本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、本実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、光源からの光を導光板によって面状に出射させるサイドエッジ（サイドライトともいう）型導光板を備えた、例えばテレビ、モニタ、タブレット等の液晶表示装置に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１  液晶表示装置
２  シャーシ
３  液晶パネル
４  ベゼル
５  外枠
５ａ  枠本体部
５ｂ  スペーサ部
１０  光源モジュール
１１  反射シート
１５  光源ユニット
１７  下拡散シート（光学シート）
１８  上拡散シート（光学シート）
２０  導光板
２０ａ  端面
２０ｂ  出射面
Ｔ  凹凸形状体
【図１】
2013210565.tif 000003
【図２】
2013210565.tif 000004
【図３】
2013210565.tif 000005
【図４】
2013210565.tif 000006
【図５】
2013210565.tif 000007
【図６】
2013210565.tif 000008
【図７】
2013210565.tif 000009
【図８】
2013210565.tif 000010
【図９】
2013210565.tif 000011