JP2011029023A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源にＬＥＤを用いた液晶表示装置において、ＬＥＤの数を減らすことによって、液晶表示装置の製造コストと消費電力を低減させる。
【解決手段】導光板ブロック５１がマトリクス状に配置された導光板５０に、配線基板４０に配置されたＬＥＤ３０を対応させてバックライトを構成する。中央における導光板ブロック５１よりも周辺における導光板ブロック５１１の大きさを大きくして、導光板ブロックの数を減らし、その結果、全体としてＬＥＤ３０の数を減少させる。画面周辺における輝度を画面中央における輝度の６０％以上とすることによって、輝度むらを目立たなくすることが出来る。
【選択図】図２

Description

本発明はＬＥＤをバックライトとした液晶表示装置に係り、特に、薄型で消費電力を低減したＴＶ等に使用される比較的大型の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対向基板が設置され、ＴＦＴ基板と対向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、薄型、軽量に出来ることから色々な分野に使用されている。液晶は自身では発光しないので、液晶表示パネルの背面にバックライトを配置している。テレビ等、比較的大画面の液晶表示装置には、バックライトとして蛍光管が使用されてきた。しかし、液晶表示装置をさらに薄型にしたい、あるいは、色の表示領域を広くしたい等の要請から、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が使用され始めている。

バックライトの光源の配置は、液晶表示パネルの直下に光源を配置する直下型方式と、導光板のサイドに光源を配置するサイドライト型方式とがあるが、比較的大画面の液晶表示装置では、画面の明るさを稼ぐために直下型の光源が多く用いられてきた。

従来からのブラウン管ＴＶ等で行われてきたが、ＴＶ等の用途では、画面の明るさをかならずしも一様にする必要はなく、周辺の輝度を中央の輝度よりも小さくすることが出来る。「特許文献１」では、直下型バックライトの光源として蛍光管を用い、反射面に形成するドットパターンの密度を中央と周辺で変化させることによって画面周辺部の明るさを画面中央部の明るさよりも小さくする構成が記載されている。また、「特許文献１」では、直下型バックライトの光源としてＬＥＤを用い、ＬＥＤの密度を場所によって変えることによって、画面の明るさを調整する構成が記載されている。

「特許文献２」には、比較的小型の液晶表示装置において、サイドライト方式のバックライトを用い、導光板のサイドに配置したＬＥＤの密度を側面における中央付近と周辺付近とで変化させることによって画面の輝度を調整することが記載されている。

「特許文献３」にはサイドライト方式の導光板において、第１の方向に、継ぎ目のない複数の導光板を形成する構成が記載されている。「特許文献３」に記載の導光板は、第１の方向と直角な第２の方向には連続した１個の導光板となっている。

ＪＰ ＷＯ２００４/０３８２８３号公報 特開２００２−７５０３８号公報 特開２００１−９３３２１号公報

直下型のバックライトは容易に画面の明るさを大きくすることが出来るが、液晶表示装置の厚さを小さくすることは困難である。図２７は光源をＬＥＤとした直下型のバックライトを有する液晶表示装置の断面模式図である。バックカバー９０の上にＬＥＤ３０が配置されている。直下型バックライトにおいては、拡散板６０、拡散シート等が使用されるが、図２７では省略されている。

図２７において、ＬＥＤ３０の底部から液晶表示パネルの下側までの距離ｄは２５ｍｍ〜３５ｍｍ程度は必要である。図２７において、ＬＥＤ３０のピッチＰを一定にしたまま、液晶表示パネル１０とＬＥＤ３０の距離ｄを小さくすると輝度むらが生じてしまう。輝度むらが生じないように、距離ｄを小さくしようとするとＬＥＤ３０のピッチＰを小さくする必要がある。しかし、ＬＥＤ３０のピッチＰを小さくすることは、ＬＥＤ３０の数を多くする必要があるということであり、製造コストの点で問題となる。

図２８はサイドライト方式の液晶表示装置の断面模式図である。図１９において、バックカバー９０の上に導光板５０が配置され、導光板５０の側面に、ＬＥＤ３０が配置されている。ＬＥＤ３０からの光は導光板５０によって液晶表示パネル１０の方向に向けられる。実際には液晶表示パネル１０と導光板５０の間には拡散シート等が存在するが、図２８では省略されている。

図２８において、導光板５０の下側から液晶表示パネル１０の下側までの距離ｄは１０〜１５ｍｍであり、直下型のバックライトの場合に比較して、小さくすることが出来る。しかし、導光板５０のサイドからＬＥＤ３０の光を入射するので、直下型の場合に比較して光の利用効率は低い。図２８に示すような、サイドライト型で、直下型と同じ画面明るさを得るためには、直下型の場合よりもＬＥＤ３０の数を増やさなければならない。

例えば、画面４２インチの液晶表示装置において、所定の明るさを得るために、直下型のバックライトでは、５００個のＬＥＤ３０を必要とする。これに対して、同じ画面で同じ明るさを得るために、サイドライト型のバックライトを使用する場合は、７００個のＬＥＤ３０を使用する必要がある。つまり、サイドライト方式では液晶表示装置の厚さを小さくすることが出来るが、ＬＥＤ３０の数を増やさなければならず、また、ＬＥＤ３０の消費電力も多くなる。

本発明の課題は、直下型のバックライトに比較してＬＥＤの数を増やさず、また、消費電力も増やさずに、液晶表示装置の厚さを小さくすることである。

本発明は上記問題を克服するものであり、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を有する液晶表示装置であって、前記バックライトは、矩形状の導光板ブロックがマトリクス状に配置された長方形の導光板を有し、前記導光板ブロックに対応してＬＥＤが配置され、前記導光板の中央における前記導光板ブロックの大きさよりも、前記導光板の端部における前記導光板ブロックの大きさが大きいことを特徴とする液晶表示装置。

（２）前記導光板の横方向端部における前記導光板ブロックの大きさが、前記導光板の中央部における前記導光板ブロックの大きさよりも大きいことを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（３）前記導光板の縦方向端部における前記導光板ブロックの大きさが、前記導光板の中央部における前記導光板ブロックの大きさよりも大きいことを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（４）液晶表示パネルとバックライトを有する液晶表示装置であって、前記バックライトは、矩形状の導光板ブロックがマトリクス状に配置された長方形の導光板を有し、前記導光板ブロックに対応してＬＥＤが配置され、前記導光板の中央における前記導光板ブロックの大きさよりも、前記導光板の端部において、前記中央における前記導光板ブロックよりも面積の大きい大型導光板ブロックが配置され、前記導光板ブロックに配置されるＬＥＤの数と前記大型導光板ブロックに配置されるＬＥＤの数が同じであることを特徴とする液晶表示装置。

（５）前記中央における前記導光板ブロックの面積をＳ１とし、前記大型導光板ブロックの面積をＳ２とした場合、Ｓ２／Ｓ１は１よりも大きく、１．６７以下であることを特徴とする（４）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を有する液晶表示装置であって、前記バックライトは、矩形状の導光板ブロックがマトリクス状に配置された長方形の導光板を有し、前記導光板ブロックに対応して複数のＬＥＤが配置され、前記導光板の中央における前記導光板ブロックの大きさよりも、前記導光板の端部において、前記中央における前記導光板ブロックよりも面積の大きい大型導光板ブロックが配置され、前記導光板ブロックに配置されるＬＥＤの数と前記大型導光板ブロックに配置されるＬＥＤの数が同じであり、前記中央における前記導光板ブロックに配置される複数のＬＥＤに入力される電力と、前記大型導光板ブロックに配置される複数のＬＥＤに入力される電力が等しいことを特徴とする液晶表示装置。

本発明によれば、マトリクス状に配置された導光板ブロックを有する導光板を用い、周辺部に配置する導光板ブロックを大きくすることによって全体として導光板ブロックの数を少なく出来るので、使用するＬＥＤの数も全体として少なくすることが出来る。したがって、ＬＥＤの数も全体として減らすことが出来るので、液晶表示装置の消費電力を小さくすることが出来る。

また、本発明によれば、各導光板ブロックにおけるＬＥＤの数を積極的に変える必要は無いので、明るさの領域制御を容易に行なうことが出来る。明るさの領域制御を行なうことによって、液晶表示装置の消費電力を小さくすることが出来る。さらに、本発明によれば、導光板をマトリクス状に配置した導光板ブロックによって構成しているので、バックライトの厚さを薄くすることが出来る。

液晶表示装置の概観図である。 実施例１の分解斜視図である。 分割導光板の斜視図である。 実施例１の分解断面図である。 実施例１の詳細断面図である。 導光板ブロックとＬＥＤの関係を示す模式図である。 本発明に対する比較例としての導光板の平面図である。 導光板ブロック毎に明るさを領域制御する方法を示す回路図である。 実施例１の導光板の平面図である。 実施例１の導光板の1部拡大平面図である。 実施例１の大型導光板ブロックの模式図である。 特定の導光板ブロックから隣接する導光板ブロックへの光の漏れを示す模式図である。 明るさの領域制御を示す模式図である。 実施例２の導光板の平面図である。 実施例２の導光板の1部拡大平面図である。 実施例２の大型導光板ブロックの模式図である。 実施例３の導光板の平面図である。 実施例４の第１の例である導光板の平面図である。 実施例４の第２の例である導光板の平面図である。 実施例４の第３の例である導光板の平面図である。 実施例４の第４の例である導光板の平面図である。 実施例４の第５の例である導光板の平面図である。 実施例４の第６の例である導光板の平面図である。 実施例５の分解斜視図である。 実施例５の導光板の斜視図である。 実施例５の導光板とＬＥＤの関係を示す断面図である。 直下型バックライトの断面図である。 サイドライト型バックライトの断面図である。

図１は本発明による液晶表示装置が使用される例を示す液晶ＴＶである。図１において、表示枠２が表示画面１を残して液晶表示パネルの周辺を囲んでいる。液晶表示パネルの背面にはバックライト３が配置されている。図１に示すバックライト３は複数の導光板ブロックを有する導光板と、各導光板ブロックに配置されたＬＥＤを有する構成となっている。

図２は、図１に示す液晶表示装置において、表示枠等を取り除いた液晶表示パネル１０とバックライトの分解斜視図である。図２において、ＴＦＴや画素電極がマトリクス状に配置された表示領域、走査線、映像信号線等が形成されたＴＦＴ基板１１とカラーフィルタ等が形成された対向基板１２とが図示しない接着材を介して接着している。ＴＦＴ基板１１と対向基板１２との間には図示しない液晶が挟持されている。

ＴＦＴ基板１１の下側には下偏光板１４が、対向基板１２の上側には上偏光板１３が貼り付けられている。ＴＦＴ基板１１、対向基板１２、下偏光板１４、上偏光板１３が接着された状態のものを液晶表示パネル１０と称する。液晶表示パネル１０の背面にはバックライトが配置されている。バックライトは光源部と種々の光学部品とから形成されている。

図２において、光源部には、配線基板４０にＬＥＤ３０が配置されている。ＬＥＤ３０が配置された配線基板４０の上には導光板ブロック５１あるいは大型導光板ブロック５１１を有する分割導光板５３が配置される。配線基板４０に配置されたＬＥＤ３０は各導光板ブロックに対応している。ＬＥＤ３０の配置は各導光板ブロックに同数配置されている。

図２に示す導光板５０は、長方形の４個の分割導光板５３から形成されている。導光板５０（液晶表示パネル１０の表示面）の両端に位置する分割導光板５３の長さＬ２は、導光板５０（液晶表示パネル１０の表示面）の中央に位置する２列の分割導光板の長さＬ１よりも大きい。両端の分割導光板５３の長さＬ２は中央の分割導光板の長さＬ１の１．５倍である。したがって、両端に長さの長い分割導光板５３を使用することによって、本来ならば、５個必要とする分割導光板５３を４個で済ませている。

分割導光板５３の形状を図３に示す。図３Ａは図２における中央の分割導光板５３の斜視図であるが、両端の分割導光板も長さが異なるだけで、形状は本質的に同じである。分割導光板５３には４個の導光板ブロック５１が形成されている。各導光板ブロック５１の長さは分割導光板５３の長さと同様Ｌ１であり、各導光板ブロック５１の幅はＷ１である。したがって、分割導光板５３の幅は４Ｗ１となる。

図３Ｂは図３ＡのＫ−Ｋ断面であり、分割導光板５３に形成された導光板ブロック５１の境界を形成する溝５２の断面形状である。各導光板ブロック５１は溝５２によって仕切られている。溝５２によって各導光板ブロック５１は独立した導光板として機能している。なお、図３Ｂに示すように、溝５２の形状は略Ｖ字型であり、深さｄは０．５ｍｍ程度である。

図２に戻り、各導光板ブロックには同じ数のＬＥＤが配置される。したがって、図２の画面の輝度は両端が中央よりも低い。しかし、ＴＶ等の用途においては、周辺の輝度が中央の輝度の６０％程度であっても、画面の違和感は殆ど無い。図２のように、周辺において導光板ブロックの幅を小さくすることによって、全体として導光板ブロックの数を減少させている一方、各導光板ブロックに配置されるＬＥＤの数は一定としているので、全体としてＬＥＤの使用数を減少させることが出来る。したがって、ＬＥＤの消費電力を抑えることが出来る。

図２において、導光板５０の上には３枚の拡散シート１５が配置されている。各拡散シート１５は約６０μｍ程度と、薄いので、３枚の拡散シート１５は実際には、導光板５０の上に載置される。拡散シート１５の表面には細かな凹凸が形成されており、これが、導光板５０からの光を拡散させる。また、表面の細かい凹凸は一種のプリズムの役割を有し、拡散シート１５に対して斜めに入射した光を液晶表示パネル１０の方向に向ける働きも有する。

拡散シート１５が３枚というのは例であり、必要に応じて１枚でも２枚でもよいし、３枚よりも多くても良い。また、拡散シート１５に加えて、必要であればプリズムシートを配置してもよい。プリズムシートは斜め方向から入射するバックライトからの光を液晶表示パネル１０の方向に向け、画面の輝度を向上させる働きを有する。

最上層の拡散シート１５の上には液晶表示パネル１０が配置されるが、組み立てたあとも、液晶表示パネル１０と拡散シート１５との間には、例えば、５０μｍ程度の間隔があけられる。拡散シート１５と下偏光板１４とが擦れて傷がつくことを防止するためである。

図４は図２に示す液晶表示装置の分解断面図である。図４において、液晶表示パネル１０および３枚の拡散シート１５は図２において説明した通りである。図４において、拡散シート１５の下側に導光板５０が配置されている。導光板５０は４個の分割導光板５３から形成されている。両端の分割導光板の長さＬ２は中央２列の分割導光板の長さＬ１よりも大きい。

図３で説明したように、各分割導光板５３はさらに４個の導光板ブロックを含んでいる。両端の分割導光板は長さＬ２の導光板ブロック５１１を含み、中央２列の分割導光板は長さＬ１の導光板ブロック５１を含んでいる。両端の分割導光板にお含まれる導光板ブロック５１１の長さＬ２が、中央部の分割導光板に含まれる導光板ブロック５１の長さＬ１の１．５倍なので、本来は５個必要な分割導光板を４個で済ませている。

各分割導光板５３の断面は楔状であり、厚い部分と薄い部分を有し、厚い部分は３ｍｍ程度、薄い部分は１ｍｍ弱である。分割導光板５３の薄い部分は、前に配置されている分割導光板５３の厚い部分に形成された段部に入り込んでいるので、概観は１枚の導光板５０のように見える。

図４において、導光板５０はＬＥＤ３０を有する配線基板４０に載置される。ＬＥＤ３０の配置間隔は導光板ブロックの長さに応じて異なっている。各分割導光板５３の断面の厚い部分の側面にＬＥＤ３０が配置されることになる。導光板５０の厚い側の側面から入射したＬＥＤ３０からの光は、導光板５０内において、液晶表示パネル１０側に向きを変えて出射する。

図５は、図４に示す各部品が組み立てられた状態を示す断面図である。図５は図４の中央２列の分割導光板に対応する導光板ブロック５１の断面が記載されている。図５において、配線基板４０に配置されたＬＥＤ３０は導光板ブロック５１の厚い側の側面に配置される。ＬＥＤ３０は分割導光板５３毎に組み合わされる。ＬＥＤ３０毎あるいは導光板ブロック５１毎に組み合わせる必要はない。

図５において、導光板ブロック５１の側面から入射したＬＥＤ３０からの光は、例えば、導光板ブロック５１の下面で反射し、液晶表示パネル１０の方向に向かう。しかし、導光板ブロック５１の下面は拡散面となっているので、ＬＥＤ３０から入射した光は色々な方向に向かうが、多くは液晶表示パネル１０の方向に向かうことになる。

ＬＥＤ３０からの光を効率良く液晶表示パネル１０の方向に向かわせるためには、導光板ブロック５１の下面は所定の傾斜を有している必要がある。したがって、導光板５０が大きいと、導光板５０におけるＬＥＤ３０が配置される面が厚くなる。本発明では、導光板５０は分割されているので、この厚さを小さくすることが出来る。

図６は導光板ブロック５１とＬＥＤ３０の関係を示す模式図である。図６Ａは断面模式図であり、図６Ｂは斜視図である。図６Ａにおいて、導光板ブロック５１の断面は簡略化して３角形であるとして記載している。導光板ブロック５１の側面の厚い側にＬＥＤ３０が配置される。図６Ａはわかりやするするために、ＬＥＤ３０は導光板ブロック５１の側面と離れて存在しているが、実際には、ＬＥＤ３０からの光の利用効率をあげるために、ＬＥＤ３０は導光板ブロック５１の側面に極力近接して配置される。

図６Ｂにおいて、導光板５０の側面には、ＬＥＤ３０が３個配置されている。図６Ｂは図４の中央付近の導光板ブロック５１について記載しているが、図２における両端の導光板ブロック５１１についても３個のＬＥＤ３０が配置される。

図４における、中央付近における導光板ブロック５１の長さＬ１と両端の導光板ブロック５１１の長さＬ２の比をＬ２／Ｌ１＝１．５とし、各導光板ブロックに配置されるＬＥＤの数を一定の３個とすると、画面の両端の明るさは画面中央の明るさの１/１．５＝６７％程度になる。しかし、この程度の明るさの差は従来のブラウン管ＴＶにおいても存在しており、画面に違和感は生じない。また、後で説明するように、導光板ブロック間に光漏れが存在するために、導光板ブロック間で急激に明るさが変化することもない。

図７は比較例として、画面サイズが４２インチのＴＶにおいて、導光板ブロック５１によって区画された導光板５０の平面図である。図７において、導光板ブロック５１の大きさは、長さＬ１が６６ｍｍ、幅Ｗ１が５９ｍｍである。導光板の大きさは横径ＸＬが９４４ｍｍ、縦径ＹＬが５２８ｍｍである。したがって、図７においては、導光板ブロックが縦方向に８個、横方向に１６個、合計で１２８個の導光板がマトリクス状に配列されている。なお、導光板５０は横方向に１６個の導光板ブロック５１を有する横長の分割導光板を縦方向に８列並べたものである。しかし、導光板５０の作成方法は、これに限らない。すなわち、分割導光板の形状は任意に選択することが出来る。以後は導光板ブロックを基礎に説明をする。

図７において、４２インチの画面サイズは横径ＸＤが９３０ｍｍ、縦径ＹＤが５２３ｍｍである。したがって、導光板の方が横径で１４ｍｍ、縦径で５ｍｍ程度大きい。液晶表示パネル１０と導光板５０、ＬＥＤ３０の組み立て精度等を考慮して、導光板５０の外形を画面サイズよりも若干大きくしている。

図７に示すように、同じサイズの導光板ブロック５１を用い、各導光板ブロック５１に同数のＬＥＤ３０を配置すれば、画面の輝度は均一になる。これに対して、バックライトの消費電力を節減するために画面周辺において、輝度を低減させる場合、周辺の導光板ブロック５１に配置されるＬＥＤ３０の数を減らすという手段をとることが出来る。この場合は、画面の場所によって導光板ブロック毎のＬＥＤの数が異なることになる。

液晶表示装置の駆動方法として、画面の画像に応じて場所ごとにバックライトの明るさを制御する領域制御法が存在する。領域制御を行なえば必要な部分のみのバックライトあるいはＬＥＤを点灯すればよいので、バックライトの消費電力を低減することが出来るとともに、コントラストの向上を図ることが出来る。

このような領域制御は、フレームメモリに１フレーム分の映像情報を記憶しておき、画面の明るい部分と暗い部分を識別しておき、明るい部分に対応する領域のみにＬＥＤ３０を点灯することによっておこなうことが出来る。導光板ブロックによって区画された導光板では、導光板ブロックごとに領域制御を行なうことが出来る。

領域制御を行なうための各導光板ブロック５１毎のＬＥＤ３０の回路は例えば、図８のようなものになる。図８は、各導光板ブロック５１に３個のＬＥＤ３０を配置した場合である。図８において、ＬＥＤ３０には直流電源１１０が使用される。ＬＥＤ３０に流れる電流は制御回路１００からの信号によって制御される。この場合、各導光板ブロック５１毎にＬＥＤ３０の数が異なると、制御信号をそれに応じて変化させる必要がある。したがって領域制御システムが複雑になるという問題がある。

本発明では、図２、図４。あるいは以下の実施例に示すように、各導光板ブロックに配置されるＬＥＤ３０の数が一定であるので、領域制御を容易に行なうことが出来るという利点も有している。以下に大型のＴＶを例にとった本発明の実施例を説明する。

図９は、４２インチのＴＶの画面の上下に大型導光板ブロックを用いることによって、全体として導光板ブロックの数を減少させた例である。図９において、大型導光板ブロック５１１が使用されている範囲にはハッチングが施されている。以下の図面においても同様である。図９において、導光板ブロックは縦方向に７、横方向に１６配列され、合計１１２個の導光板ブロックが使用されている。したがって、図７に示す場合に比べて、導光板ブロックの数は１６個低減し、ＬＥＤの図は４８個低減することが出来る。したがって、ＬＥＤ３０のコストの低減と、ＬＥＤ３０による消費電力の低減を図ることが出来る。

図１０は、図９の導光板５０の下側３ブロックを表示した例である。導光板ブロックの幅は通常の導光板５１の場合と、大型導光板５１１の場合とで同じＷ１であり、例えば、５９ｍｍである。導光板ブロックの長さは大型導光板ブロック５１１がＬ２で例えば、９９ｍｍ、通常の導光板ブロック５１がＬ１で例えば、６６ｍｍである。

いずれの導光板にもＬＥＤ３０は３個配置されている。導光板ブロックからの出射光の強度は、導光板ブロックの面積に反比例するので、通常の導光板５１における輝度を１００とすると、大型導光板における輝度は６７となる。しかし、通常の導光板ブロック５１と大型導光板ブロック５１１の境界５２０においては、導光板ブロックからの光が漏れるので、境界５２０において、輝度が急激に変化することは無い。

通常の導光板ブロック５１における輝度に対して大型導光板ブロック５１１における輝度は３３％程度低下するが、輝度は境界において急激には変化しないために、画面に違和感は生じない。輝度の変化をさらに緩和するために、図１１に示すような、大型導光板ブロック５１１に形成する光の拡散パターンとして使用されるシボ５７（あるいはドット）の密度を変化させることが出来る。

シボ５７は導光板ブロック５１１の裏側、すなわち、液晶表示パネルとは反対側に配置される。シボ５７の密度が大きい部分において、導光板ブロック５１１表面から出射される光量は大きくなる。したがって、図１１において、導光板ブロック５１１から出射する光は、シボ密度の影響を受けて、矢印Ｅのように、低下する。このように、通常の導光板ブロック５１に近い方のシボの密度を大きくすることによって、大型導光板ブロック５１１内における輝度部分を徐々に変化させて、輝度の変化をより目立たなくすることが出来る。

図１２はブロック毎に分割された導光板５０において、１個の導光板ブロック５５のみのＬＥＤ３０を光らせた場合の輝度の例を示す。図１２に示すように、実際は１個の導光板ブロック５５のみを光らせているのに、その周辺の導光板ブロック５６も明るくなっている。これは、導光板ブロック５５から他の導光板ブロック５６に光が漏れるためである。

このような、光漏れが存在することによって、図９に示すように、通常の導光板ブロック５１と大型導光板ブロック５１１が並んでいる場所においても、その部分で画面輝度が急激に変化することは無い。したがって、画面全体に白を表示したような場合であっても、輝度むらは生じない。

一方、本発明では導光板ブロックを用いているので、導光板ブロックと明るさの領域制御の細かさが問題となりうる。図１３は、明るさの領域制御をしている場合に、実際の画像に対して導光板ブロックがどのような影響を与えるかを示す説明図である。図１３Ａは実際に表示したい画像である。図１３Ａは例えば、暗い背景に、明るい部分７０、例えば、月を表示するような場合である。

先に述べたように、本発明では、明るさの領域制御を容易に行なうことが出来る。図１３Ｂは図１３Ａの画像に対応して、明るさの領域制御をおこなっている場合のバックライトの輝度の例である。図１３Ｂにおいて、画面の月に対応する部分の導光板ブロックのＬＥＤ３０が点灯している。図１３Ｃは画像と明るさの領域制御をおこなっているバックライトの輝度とを対応させたものである。画面の月に対応する部分の導光板ブロックが明るくなっている。図１３Ｃに示すように、明るい部分に対応して、複数の導光板ブロックのＬＥＤ３０を点灯することによって、適切な輝度を得ることが出来る。

図１４は、４２インチのＴＶの画面の両サイドに大型導光板ブロックを用いることによって、全体として導光板ブロックの数を減少させた例である。図１４において、導光板ブロックは縦方向に８、横方向に１５配列され、合計１２０個の導光板ブロックが使用されている。したがって、図７に示す場合に比べて、導光板ブロックの数は８個低減し、ＬＥＤの図は２４個低減することが出来る。したがって、ＬＥＤ３０のコストの低減と、ＬＥＤ３０による消費電力の低減を図ることが出来る。

図１５は、図１４の導光板５０の右下側４ブロックを表示した例である。導光板ブロックの長さは通常の導光板５１の場合と、大型導光板５１１の場合とで同じＬ１であり、例えば、６６ｍｍである。導光板ブロックの幅は大型導光板ブロック５１１がＷ２で例えば、８８．５ｍｍ、通常の導光板ブロック５１がＷ１で例えば、５９ｍｍである。

いずれの導光板にもＬＥＤ３０は３個配置されている。導光板ブロックからの出射光の強度は、導光板ブロックの面積に反比例するので、通常の導光板５１における輝度を１００とすると、大型導光板における輝度は６７となる。しかし、通常の導光板ブロック５１と大型導光板ブロック５１１の境界５２２においては、導光板ブロックからの光が漏れるので、境界５２２において、輝度が急激に変化することは無い。

通常の導光板ブロック５１における輝度に対して大型導光板ブロック５１１における輝度は３３％程度低下するが、輝度は境界において急激には変化しないために、画面に違和感は生じない。輝度の変化をさらに緩和するために、図１６に示すような、大型導光板ブロック５１１に形成する光の拡散パターンとして使用されるシボ５７（あるいはドット）の密度を変化させることが出来る。

シボ５７は導光板ブロックの裏側、すなわち、液晶表示パネルとは反対側に配置される。シボの密度が大きい部分において、導光板ブロック５１１の表面から出射される光量は大きくなる。したがって、図１６において、導光板ブロック５１１から出射する光は、シボ密度の影響を受けて、矢印Ｆのように、低下する。このように、通常の導光板ブロック５１に近い方のシボの密度を大きくすることによって、大型導光板ブロック５１１内における輝度部分を徐々に変化させて、輝度の変化をより目立たなくすることが出来る。

図１７は、４２インチＴＶの画面の上下と両サイドに大型導光板ブロック５１１を用いることによって、全体として導光板ブロックの数を減少させた例である。図１４において、導光板ブロックは縦方向に７、横方向に１５配列され、合計１０５個の導光板ブロックが使用されている。したがって、図７に示す場合に比べて、導光板ブロックの数は２３個低減し、ＬＥＤの数は６９個低減することが出来る。したがって、ＬＥＤ３０のコストの低減と、ＬＥＤ３０による消費電力の大幅な低減を図ることが出来る。

通常の導光板ブロック５１と大型導光板ブロック５１１の境界における輝度分布の例、輝度分布の緩和等については、実施例１および実施例２で説明したのと同様である。実施例１および実施例２では、通常の導光板ブロック５１に加えて１種類の大型導光板ブロック５１１を使用すればよいが、本実施例においては、通常の導光板ブロック５１に加えて３種類の大型導光板ブロック５１１を使用する必要がある。

すなわち、画面の上下には縦長の導光板ブロック５１１を、画面の両サイドには、幅が広い導光板ブロック５１１を使用する。さらに、コーナー部においては、縦径、横径とも通常の導光板ブロック５１よりも大きな導光板ブロック５１１を使用する必要がある。また、コーナー部の大型導光板ブロック５１１には、上方向（あるいは下方向）、および横方向からは、輝度の低い大型導光板ブロックからの光もれしかないので、コーナー部の輝度はさらに低下する。

このように、コーナー部の輝度低下を見込んで大型導光板ブロック５１１の縦径Ｌ２、横径Ｗ２、および、通常導光板ブロック５１の縦径Ｌ１、横径Ｗ１を決める必要がある。

実施例１〜実施例３は画面の輝度が上下あるいは左右で対象となる導光板ブロックの配置の例である。しかし、実際には種々の画面サイズが存在し、常に、大型導光板ブロックを画面に対象に配置できるとは限らない。つまり、画面サイズごとに導光板ブロックを設計、製造することはコスト的に不利である。したがって、他の画面サイズで設計、製造した導光板ブロックを別な画面サイズの導光板ブロックに使用したい場合もある。

一方、通常導光板ブロックと大型導光板ブロックに対応する輝度比が４０％程度であれば、導光板ブロックによる輝度むらは殆ど認識できない。本実施例は、大型導光板ブロック５１１の配置を画面に対して対象に配置しない例である。

図１８は、大型導光板ブロック５１１を画面に上側に配置した例である。図１８において、導光板ブロックの幅は通常導光板ブロック５１も大型導光板ブロック５１１も同じでＷ１である。大型導光板ブロック５１１の長さＬ２は通常の導光板ブロック５１の長さＬ１の１．５倍となっている。この場合の大型導光板ブロック５１１からの光の出射量は通常導光板ブロック５１からの光の出射量の６７％である。

なお、大型導光板ブロックの長さＬ２は通常導光板ブロック５１の長さＬ１の１．６７倍程度までは、輝度分布の変化は実質的には目立たない。さらに輝度分布を改善したい場合は、図１１に示すような、導光板ブロック５１１の底面におけるシボの密度分布を変化させることが出来る。これによって横１列分の導光板ブロックを省略でき、対応するＬＥＤの数を低減することが出来る。

図１９は、画面下側に大型導光板ブロック５１１を配置した例である。画面下側の輝度を低下させる例であるが、この場合も図１８で説明したのと同様にして輝度の変化を目立たなくした構成とすることが出来る。これによって横１列分の導光板ブロックを省略でき、対応するＬＥＤの数を低減することが出来る。

図２０は、画面の左側に大型の導光板ブロックを使用した例である。図２０において、Ｗ２/Ｗ１を１．６７以下とすることによって、輝度分布を実質的に目立たなくすることが出来る。輝度分布をさらに目立たなくするために、大型導光板ブロック５１１の裏面に例えば、図１６に示すような密度分布を持つシボ５７を形成することが出来る。図２１は大型導光板ブロック５１１を画面の右側に使用した例である。作用は図２０において説明したのと全く同じである。

図２２は画面の上側と画面の右側に大型導光板ブロック５１１を使用した例である。図１８〜図２１の例では、大型導光板ブロック５１１は１種類でよいが、本実施例では、大型導光板ブロック５１１は３種類必要となる。ただし、他の画面サイズで使用した大型導光板ブロック５１１を使用できる場合は、図２２のような導光板ブロックの配置が有利な場合もある。

図２３は画面の下側と画面の左側に大型導光板ブロック５１１を使用した例である。図２２で説明したのと全く同様にして使用することが出来る。このほか、画面の上側と画面の下側に大型導光板ブロック５１１を用いる場合、画面の下側と画面の右側に大型導光板ブロック５１１を用いる場合も全く同様にして実施できることはいうまでも無い。

実施例１〜実施例４では、複数の導光板ブロック５１あるいは大型
導光板ブロック５１１を有する分割導光板５３を用いて導光板５０を形成している。分割導光板５３の形成方法は種々変形例がある。例えば、図９の例においては、大型導光板ブロック５１１が横方向に１６枚並んだ分割導光板５３と通常の導光板ブロック５１が横方向に１６枚並んだ導光板ブロック５３を組みさわせて使用することも出来る。

一方、全ての導光板ブロック５１あるいは大型導光板ブロック５１１を１枚の導光板５０に形成することも出来る。図２４は全ての導光板ブロックを１枚の導光板５０に作り込んだ例である。図２４は導光板５０を除いて図２と同様である。図２４において、導光板５０にはｙ方向に４個、ｘ方向に４個の導光板ブロック５１が形成されている。両側の列には大型の導光板ブロック５１１が形成されており、中央の２列には通常の導光板ブロック５１が形成されている。

図２５は一体化された導光板５０の斜視図である。図２５において、ｘ方向には導光板ブロック５１あるいは大型導光板ブロック５１１の境界を示す溝５２が延在している。溝５２の形状は図３で示したのと同様である。また、ｙ方向に延在する点線は、導光板ブロック５１あるいは大型導光板ブロック５１１において、厚さが薄くなっている部分であり、この部分において、導光板ブロック５１あるいは大型導光板ブロック５１１の境界が形成される。各導光板ブロックの断面は楔状となっており、例えば、厚い部分は３ｍｍ程度、薄い部分は１ｍｍ弱である。

ｘ方向に延在する溝５２、あるいは、ｙ方向に延在する導光板ブロックの薄くなった領域によって各導光板ブロックの境界が形成されているが、いずれの境界も特定の導光板ブロックからの光を完全に遮断することはないので、特定の導光板ブロックの光は隣接する導光板ブロックへと漏れる。この作用によって導光板ブロック５１間の輝度の段差を解消し、滑らかな輝度分布を形成することが出来る。

図２６は、本実施例における導光板５０とＬＥＤ３０を有する配線基板４０を組み立てた状態を示す断面図である。図２６は中央付近の列における導光板ブロック５１が示されている。図２６に示す導光板５０の上には光学シートおよび液晶表示パネル１０が配置されるが、図２６では省略されている。図２６において、断面が楔形状の導光板ブロック５１の厚い部分の側面にＬＥＤ３０が配置されている。

図２６に示すように、断面が楔状の導光板ブロック５１は、板厚が薄い方において、一つ前の導光板ブロック５１とつながっている。このつなぎの部分が存在するので、ＬＥＤ３０からの光は一つ前の導光板ブロック５１に漏れることになり、導光板ブロック５１間の輝度が急激に変化することを防止している。ＬＥＤ３０は図２４に示すように、配線基板４０に多数取り付けられているが、全導光板ブロック５１は一体で形成されているので、導光板５０とＬＥＤ３０の組み合わせは1回の作業ですませることが出来る。

以上のように、本発明における、サイズの異なる導光板ブロックを有する導光板は、複数の導光板ブロックを含む分割導光板を組み立ててもよいし、複数の導光板ブロックを含む導光板を一体として整形しても良い。

１…表示画面、 ２…表示枠、 ３…バックライト、 １０…液晶表示パネル、 １１…ＴＦＴ基板、 １２…対向基板、 １３…上偏光板、 １４…下偏光板、 １５…拡散シート、 ３０…ＬＥＤ、 ４０…配線基板、 ４５…暗部、 ５０…導光板、 ５１…導光板ブロック、 ５２…溝、 ５３…分割導光板、 ５５…明るいブロック、 ５６…光が漏れてきたブロック、 ５７…シボ、 ７０…明るい画像、 ８０…反射シート、 ９０…バックカバー、 １００…制御回路、 １１０…直流電源、 ５１１…大型導光板ブロック、 ５２０…大型導光板ブロックと通常導光板ブロックの境界。

Claims (7)

1. 液晶表示パネルとバックライトを有する液晶表示装置であって、
   前記バックライトは、矩形状の導光板ブロックがマトリクス状に配置された長方形の導光板を有し、前記導光板ブロックに対応してＬＥＤが配置され、
   前記導光板の中央における前記導光板ブロックの大きさよりも、前記導光板の端部における前記導光板ブロックの大きさが大きいことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記導光板の横方向端部における前記導光板ブロックの大きさが、前記導光板の中央部における前記導光板ブロックの大きさよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記導光板の縦方向端部における前記導光板ブロックの大きさが、前記導光板の中央部における前記導光板ブロックの大きさよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 液晶表示パネルとバックライトを有する液晶表示装置であって、
   前記バックライトは、矩形状の導光板ブロックがマトリクス状に配置された長方形の導光板を有し、前記導光板ブロックに対応してＬＥＤが配置され、
   前記導光板の中央における前記導光板ブロックの大きさよりも、前記導光板の端部において、前記中央における前記導光板ブロックよりも面積の大きい大型導光板ブロックが配置され、
   前記導光板ブロックに配置されるＬＥＤの数と前記大型導光板ブロックに配置されるＬＥＤの数が同じであることを特徴とする液晶表示装置。
5. 前記中央における前記導光板ブロックの面積をＳ１とし、前記大型導光板ブロックの面積をＳ２とした場合、Ｓ２／Ｓ１は１よりも大きく、１．６７以下であることを特徴とする請求項４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を有する液晶表示装置であって、
   前記バックライトは、矩形状の導光板ブロックがマトリクス状に配置された長方形の導光板を有し、前記導光板ブロックに対応して複数のＬＥＤが配置され、
   前記導光板の中央における前記導光板ブロックの大きさよりも、前記導光板の端部において、前記中央における前記導光板ブロックよりも面積の大きい大型導光板ブロックが配置され、
   前記導光板ブロックに配置されるＬＥＤの数と前記大型導光板ブロックに配置されるＬＥＤの数が同じであり、
   前記中央における前記導光板ブロックに配置される複数のＬＥＤに入力される電力と、前記大型導光板ブロックに配置される複数のＬＥＤに入力される電力が等し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を有する液晶表示装置であって、
   前記バックライトは、光源からの光が入射され、該入射光を前記液晶表示パネルに導くための矩形状の導光板ブロックを複数備え、該複数の導光板ブロックが前記液晶表示パネルの背面においてマトリクス状に配置されており、
   前記液晶表示パネルの表示面中央における前記導光板ブロックの大きさよりも、前記液晶表示パネルの表示面の端部における前記導光板ブロックの大きさが大きいことを特徴とする液晶表示装置。

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