(57)【要約】【課題】大画面であっても輝度むらの少ない液晶表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】液晶表示装置(10)において、長手方向(X)が横行となり短手方向(Y)が縦行となるように配置され像を表示面(22a)に表示する液晶パネル(22)と、長手方向(X)に線軸を揃え短手方向(Y)に並列配置し表示面(22a)の反対側から液晶パネル(22)にバックライトを照射する複数の蛍光管(43)と、これら蛍光管(43)の線軸に沿う複数の帯状溝(42a)が設けられ液晶パネル(22)に対向配置される反射シート(42)と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像を表示面に表示する液晶パネルと、
並列配置して前記表示面の反対側からバックライトを前記液晶パネルに照射する複数の線状光源と、
前記線状光源の線軸に沿う複数の帯状溝が設けられ前記複数の線状光源を挟んで前記液晶パネルに対向配置される反射シートと、を備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液晶表示装置において、
前記線状光源の配列ピッチと前記帯状溝の配列ピッチとが一致するとともに、前記線状光源は、対応する前記帯状溝の凹部直上に位置することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の液晶表示装置において、
前記複数の線状光源及び前記液晶パネルの間に配置され、前記複数の線状光源から照射された前記バックライトを拡散させる光拡散手段と、
先端が前記光拡散手段に当接し、分岐する二つの分岐枝が隣接する前記凹部直上に位置する二つの前記線状光源をそれぞれ保持するとともに、前記帯状溝の凸部直上から立設する管ホルダとを、備えることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直下型方式のバックライトを備える液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、透過型の光変調素子である液晶パネルが、その背面から照射され透過するバックライトの透過率を制御して、その表示面に画像を形成するものである。
液晶表示装置に適用されるバックライトの照射方式は、エッジライト方式（サイドライト方式、導光板方式ともいう）及び直下型方式の二つに大別される。前者のエッジライト方式は小型の液晶表示装置に多く採用され、後者の直下型方式はテレビ等の大型の液晶表示装置に多く採用されている。そして、直下型方式のバックライトの線状光源としては、線径がコンマ数ｍｍから数ｍｍで線軸に垂直な方向に均等に発光する蛍光管が、広く採用されている。
【０００３】
近年、家庭用テレビの画面の大型化にともない、バックライトの光源として採用される蛍光管の排熱により熱膨張する構成部材の変形量が増大し、これに起因して表示面の輝度むらが生じることが問題になっている。
このような問題に対処する従来技術としては、基端が反射シートに固定され、先端が光拡散板に当接する部材を面内に複数配置する構成が公知となっている。このような構成が採用されることにより、拡散板及び反射シートの間隔が変化しにくい作用が得られ、輝度むらが発生しにくくなる（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００６−１９０６０２号公報（図２符合１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
液晶表示装置が大画面化するにつれて、蛍光管の使用本数が増えて排熱が増加し、さらに大面積化した反射シートの熱膨張量が増加するに伴い、表示面の輝度むらの問題が顕在化してきている。しかし、前記した従来技術においては、蛍光管からの距離が近く熱的な影響を最も受けやすい反射シートが、熱膨張により歪み変形するような場合にまで輝度むらの発生を防止することができない。
【０００５】
そこで本発明は、前記した問題を解決することを課題とし、液晶表示装置の構成要素である反射シートに歪み変形が発生しにくい特性を具備させて、拡散板及び反射シートの間隔を広範囲で一定にし、大画面であっても輝度むらの少ない液晶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】
【０００６】
前記課題を解決するため本発明は、液晶表示装置において、像を表示面に表示する液晶パネルと、並列配置して前記表示面の反対側からバックライトを前記液晶パネルに照射する複数の線状光源と、前記線状光源の線軸に沿う複数の帯状溝が設けられ前記複数の線状光源を挟んで前記液晶パネルに対向配置される反射シートと、を備えることを特徴とする。
【０００７】
このように発明が構成されることにより、線状光源の線軸に沿う反射シートの曲げ剛性が向上する。さらに、蛍光管（線状光源）の発光のうち液晶パネルとは反対方向に向かう光は、この反射シートの表面に設けられている複数の帯状溝により反射方向が矯正されてバックライトになる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、反射シートに歪み変形しにくい特性が具備されるとともに、バックライトの輝度分布が均一化されることにより、大画面であっても輝度むらの少ない液晶表示装置が提供される。また、使用する線状光源の本数を減らして並列配置する間隔を広げて構成される液晶表示装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に示されるように、液晶表示装置１０は、表示手段２０と、光拡散手段３０と、照射手段４０とが、奥行Ｚの方向に積層されて構成される。また、図面において、液晶表示装置１０は、家庭で使用される一般的なテレビを想定し、液晶パネル２２の長手方向を横行Ｘ、短手方向を縦行Ｙとして示している。なお、これらの構成要素を制御及び駆動するための手段並びに回路については、記載を省略している。
【００１０】
表示手段２０は、正面フレーム２１と、液晶パネル２２と、中間フレーム２３とを構成に含み、図示しない視聴者に対向する表示面２２ａに、静止画や動画の像を表示するものである。
【００１１】
正面フレーム２１は、剛性の高い鉄やアルミなどの金属からなり、液晶パネル２２の表示面２２ａが露出する矩形の開口を有している。そして、液晶パネル２２は、その外周が、中間フレーム２３の係止溝２３ａに係合し、さらに正面フレーム２１の開口の周縁に当接することにより、挟持されている。
このようにして、液晶パネル２２は、正面フレーム２１の開口から露出する表示面２２ａが、長手方向Ｘが横行となり短手方向Ｙが縦行となるように、正面フレーム２１に固定され、外力による変形が防止される。
【００１２】
中間フレーム２３は、樹脂からなり、正面フレーム２１の開口に略一致するよう開口が設けられ、この開口を通過する照射手段４０からのバックライトが、液晶パネル２２の表示面２２ａの反対面に照射されるようになっている。
中間フレーム２３の開口の周縁に設けられている係止溝２３ａは、液晶パネル２２の外周部分が係止され、中間フレーム２３の外周は正面フレーム２１の内側面に嵌合するように構成される。これにより、中間フレーム２３は、液晶パネル２２を正面フレーム２１に対して動かないように固定する。
【００１３】
液晶パネル２２は、一対の透明電極に挟持される液晶が、像を構成する画素単位でバックライトの透過率を変化させることにより、静止画又は動画の像を表示面２２ａに形成するものである。
量販品で現在主流となっているＴＦＴ（Thin Film Transistor）方式を採用するものでは、透明基板（ガラス板）に格子状に均等配列する電極素子が、電場を制御して液晶の分子配向を変化させ、バックライトを各画素毎に透過／遮断する構成になっている。
【００１４】
光拡散手段３０は、光学シート３１と光拡散板３２とを構成に含み、表示手段２０及び照射手段４０の間に配置され、照射手段４０から照射される光の輝度分布を、均一化させるものである。これにより、表示手段２０に照射されるバックライトの輝度分布が均一化して、表示面２２ａに輝度むらの少ない像が表示されることになる。
【００１５】
光学シート３１…は、照射手段４０から照射される光を拡散して通過させ、バックライトの輝度分布を均一化させるものである。光学シート３１は、複数（図では３枚）が積層されることにより、照射手段４０からの照射光を繰り返し拡散／反射させてから液晶パネル２２に入射させる。これにより、照射手段４０からの光の輝度の面内分布が均一化され、さらに奥行Ｚ方向に向かうバックライトの指向性が付与される。
【００１６】
光拡散板３２は、例えばアクリルなどの透明でかつ強度の高い樹脂からなり、前記した光学シート３１…を面状に支持するものである。つまり光拡散板３２は、光学シート３１…が、自重又は経年変化により湾曲しないようにかつ後記する反射シート４２に対して平行を保つように、光学シート３１…を支持するものである。
【００１７】
照射手段４０（適宜図２参照）は、背面フレーム４１と、反射シート４２と、帯状溝４２ａと、蛍光管４３（線状光源）と、管ホルダ４４と、電極部４５，４５、サイドモールド４６，４６を構成に含み、液晶パネル２２に照射されるバックライトの光源を構成する。
【００１８】
背面フレーム４１は、深絞形状の内側に前記した照射手段４０の構成要素を収納し、図３の断面図に示されるように、その外縁が光拡散手段３０を挟持しつつ表示手段２０に当接している。
これにより、反射シート４２（及び並列配置する複数の蛍光管４３）と液晶パネル２２とは、平行に配置され、その間隔が規定されることになる。
そして、この背面フレーム４１及び表示手段２０は、一般的な螺子止めや図示しない係止部材による嵌め合いにより、分離しないよう固定され一体化している。
【００１９】
蛍光管４３（線状光源）は、液晶パネル２２の長手方向Ｘに線軸を揃え、複数が短手方向Ｙに並列配置し表示面２２ａの反対側から液晶パネル２２にバックライトを照射するものである。そして、蛍光管４３は、電極部４５，４５により、その両端が固定されるとともに電力供給を受ける。
本実施形態に適用することができる蛍光管４３としては、ＥＥＦＬ型（External Electrode Fluorescent Lamp）の冷陰極管が発熱が少ない点で好適であるが、一般的なＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）やＨＣＦＬ（Hot Cathode Fluorescent Lamp）等も採用することがでる。またそのような蛍光管に限定される必要も無く、線状の光源であって、その線軸に垂直な方向に光を照射するものであれば適宜採用することができる。
【００２０】
サイドモールド４６，４６は、その表面が蛍光管４３の発光を反射するものであって、縦行Ｙに沿う一端が背面フレーム４１の周縁に架かり、光拡散手段３０と共に挟持される上面と、この上面からの連続面であって縁端が反射シート４２に接するとともに蛍光管４３を逃がす切欠を有する傾斜面とから成るものである。
このようにしてサイドモールド４６，４６は、蛍光管４３の両端の連結部分及び電極部４５，４５の上側を覆うようにして設けられ、当該部分の光拡散手段３０の方向に対する光の反射率を向上させるものである。このサイドモールド４６，４６により、表示面２２ａの縦行Ｙに沿う両端の輝度低下が防止される。
【００２１】
管ホルダ４４は、反射シート４２の面上に設けられ、この反射シート４２を挟んで背面フレーム４１に固定されるものである。このようにして、管ホルダ４４は、反射シート４２を背面フレーム４１に対して固定するとともに、蛍光管４３を保持するものである。
そのように蛍光管４３が管ホルダ４４に保持されることにより、この蛍光管４３が熱膨張してその軸長が一対の電極部４５，４５の間隔よりも延びることがあっても、撓み変形が大きくなって輝度分布が不均一になる事態を回避する。
【００２２】
図５には、他の実施形態の管ホルダ４４”が示されている。
この管ホルダ４４”は、先端４４ａが光拡散手段３０に当接し、分岐する二つの分岐枝４４ｂ，４４ｂが隣接する凹部直上に位置する二つの蛍光管４３，４３をそれぞれ保持するとともに、帯状溝４２ａの凸部直上から立設するものである。
このように、先端４４ａが光拡散手段３０に当接することによって、熱膨張や経年変化によりこの光拡散手段３０に撓み変形が生じても、光拡散手段３０及び反射シート４２の間隔を一定に保つことができる。
また、二つの分岐枝４４ｂ，４４ｂで隣接する二つの蛍光管４３，４３をそれぞれ保持する構成を有することにより、光拡散手段３０を当接する先端４４ａと近接する蛍光管４３，４３とが相互に干渉することを防止できる。
【００２３】
図１に戻って説明を続ける。
反射シート４２は、並列配置する複数の蛍光管４３を挟んで液晶パネル２２に対向配置され、蛍光管４３の線軸に沿って複数の帯状溝４２ａが設けられ、蛍光管４３の発光を液晶パネル２２に向かって反射させるものである。
この反射シート４２の横行Ｘに沿う側端は、蛍光管４３の発光が光拡散手段３０の方向に反射しやすいように斜面を形成し、さらにその先端が背面フレーム４１の周縁に架かり光拡散手段３０と共に挟持される。
【００２４】
帯状溝４２ａの配列ピッチは、図２の斜視図及び図３の縦断面図が示すように、蛍光管４３の配列ピッチに一致するとともに、蛍光管４３は、対応する帯状溝４２ａの凹部直上に位置している。そして、蛍光管４３は、管ホルダ４４に保持されることによって、反射シート４２の反射面と所定の間隔を維持している。
【００２５】
この帯状溝４２ａの、縦行Ｙ（短手方向）に沿う表面は蛇行しており、横行Ｘ（長手方向）に沿う表面は凸条又は凹条に形成されている。これにより、反射シート４２は、その長手方向の曲げ剛性が高い構成となっている。
従って、蛍光管４３の発光に伴う排熱により、反射シート４２はその長手方向が短手方向よりも相対的に大きく熱膨張するものであるが、この長手方向の曲げ剛性が高いことにより歪み変形が抑制される。
また、蛍光管４３の発光のうち、反射シート４２の方向に進むものは、その縦行（短手方向）に沿う蛇行面に反射して、この縦行Ｙに沿う輝度分布が均一化される。なお、横行Ｘに沿う方向は、蛍光管４３の線軸に沿う方向であって、反射シート４２の表面起伏がない方向であるので輝度分布は均一である。
【００２６】
図４には、他の実施形態の反射シート４２’が示されている。
このように、帯状溝４２ａ’の配列ピッチを、蛍光管４３の配列ピッチよりも短くする場合もある。このように構成されることで、蛍光管４３の発光のうち、反射シート４２の方向に進むものは、縦行Ｙ（短手方向）に沿う蛇行面に反射して、無秩序な方向に進むため、この縦行Ｙに沿う輝度分布は均一化される。
【００２７】
なお、複数の帯状溝４２ａ，４２ａ’が並列して設けられている反射シート４２の表面の縦行Ｙ（短手方向）の起伏形状は、特に限定されるものでなく、図３，４に示されるような正弦波状の場合であったり、三角波、矩形波の場合も取り得る。
つまり、複数の帯状溝４２ａ，４２ａ’が、反射シート４２の横行Ｘ（長手方向）に沿って一定のピッチで縦行Ｙ（短手方向）に並列に設けられ、反射シート４２の縦行Ｙの表面起伏が任意断面においていずれも同一になっている。
【００２８】
次に、反射シート４２，４２’の材質について記載する。
反射シート４２，４２’は、気泡径が０．１〜１０μｍ、気泡密度が１０９〜１０１５個／ｃｍ３の気泡を有する発泡体により構成されるものである。
この反射シート４２，４２’を構成する化合物については、そのような気泡を含む発泡成形することができる熱可塑性樹脂であれば特に限定されることはなく、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエステル（ＰＥＴ，ＰＢＴ等）、ポリカーボネート（ＰＣ）及びこれらのポリマーアロイが挙げられる。
【００２９】
そのような発泡体である反射シート４２，４２’は、構成樹脂がフィブリル（微細繊維）化して構成されることになり、その表面の光の反射率及び拡散率が向上する性質が得られる。なお、発泡体における気泡の気泡径が０．１μｍ未満もしくは１０μｍよりも大きく、または気泡密度が１０９個／ｃｍ３未満もしくは１０１５個／ｃｍ３よりも大きい場合は、そのような所望の性質が得られないことになる。
このような発泡体の反射シート４２，４２’を採用することにより、高輝度でかつ輝度分布が少ないバックライトが得られる。
【００３０】
次に、発泡体である反射シート４２，４２’の製造方法について例示する。
まず未発泡状態の反射シート（以下、「成形シート」という）を、前記した樹脂等を用い一般的な樹脂成形方法で作製する。なお、この成形シートは、後記する発泡工程において容積が増加することを考慮して作製する。
そして、室温状態の圧力容器の内部にこの成形シートを配置し、その雰囲気を高圧力の不活性ガス（窒素ガス、炭酸ガス等）に置換するとともに、これら不活性ガスを樹脂中に飽和するまで溶解させる。
【００３１】
次に、室温状態のまま圧力容器の内圧を急激に減圧し、成形シートに含まれる不活性ガスを過飽和状態にする。すると、成形シートは熱力学的に不安定な状態となり、その内部に気泡核が生成する。
そして、そのような過飽和状態にある成形シートを軟化温度以上に加熱すると、気泡核が成長して成形シートが発泡することとなり反射シート４２，４２’が形成される。
【００３２】
他の製造方法について例示する。
高圧の不活性ガスに雰囲気を置換した状態で、前記成形シートを軟化温度に設定し、成形シートに含まれる不活性ガスを過飽和状態に溶解させる。次に、軟化温度を維持したまま成形シートの雰囲気を急激に低圧（若しくは常圧）に設定することにより、発泡を生じさせ、反射シート４２，４２’を形成する。この方法は、先の述べた方法に対比して、ガスの樹脂中への拡散速度が向上するために生産性が向上する。
【００３３】
さらに他の製造方法について例示する。
発泡させる前の成形シートは、その表面に帯状溝４２ａが形成されていない表面が平滑なものを使用する。そして、先に例示した二種類のいずれかの方法で、この成形シートの不活性ガスを過飽和状態に溶解させる。
次に、帯状溝４２ａの凹凸表面を反転させた治具を、この成形シートの表面近傍に配置して、発泡させる。すると、発泡して膨らんだ成形シートの表面は、治具の表面に接するとともにその凹凸表面が反転して転写されることになる。この方法によれば、先の述べた二つの方法に対比して、寸法精度の高い帯状溝４２ａの凹凸表面が形成される。
【００３４】
以上の本実施形態の説明において、液晶表示装置１０は、家庭で使用される一般的なテレビを想定し、液晶パネル２２の長手方向を横行Ｘにとり、短手方向を縦行Ｙにとり、蛍光管４３（線状光源）の線軸を横行Ｙに揃えている。
しかし、本発明が適用される液晶表示装置は、本実施形態に限定されるものでなく、液晶パネル２２の短手方向を横行Ｘにとり長手方向を縦行Ｙにとる場合もあるし、蛍光管４３（線状光源）の線軸を縦行Ｘに揃える場合もある。また液晶パネル２２の形状も図示される長方形に限定されるものでなく任意形状を取り得る。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る液晶表示装置の実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】液晶表示装置を構成する照射手段の実施形態を示す斜視図である。
【図３】液晶表示装置の実施形態を示す縦断面図である。
【図４】液晶表示装置の他の実施形態を示す縦断面図である。
【図５】液晶表示装置の他の実施形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０，１０’，１０”  液晶表示装置
２０    表示手段
２２    液晶パネル
２２ａ  表示面
３０    光拡散手段
４０    照射手段
４２，４２’  反射シート
４２ａ，４２ａ’  帯状溝
４３    蛍光管（線状光源）
４４，４４”  管ホルダ
４４ａ  先端
４４ｂ  分岐枝
４５    電極部
Ｘ      長手方向、横行
Ｙ      短手方向、縦行
【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５】
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