JP2004119124A - バックライトユニットおよび液晶表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】光源を短くすることなく導光板を固定することにより、導光板の周囲4方向から光を入射して光量を増大する。
【解決手段】四つの側端面から入射される光が内部を伝播しながら一方の広面から出射される導光板6と、導光板6の各光入射面の近傍に、各光入射面に沿って配置された管状光源4と、バックライトユニット3を構成する各光学部材を収容するシャーシ8とを備えた液晶表示装置1において、シャーシ8の底面に導光板6のサイズに応じた窪み部11を設け、その窪み部11内に導光板6の下側一部を配置する。導光板6の側端面下部にシャーシ8の窪み部11の側面が接して導光板6の縦横方向を固定することができるので、従来のように蛍光ランプを短くして導光板6を縦横方向に固定するための柱状固定部材を設ける必要がない。
【選択図】  図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネルなどの表示素子の直下に配置されて照明を行うバックライトユニットおよびこれを用いた液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、液晶パネルは、一対の基板の間に液晶が充填されており、一方の基板上にマトリクス状に配置された各画素電極と、これらの画素電極と対向するように他方の基板上に設けられた対向電極との間に電圧を印加することによって、両電極間に挟まれた液晶の配向状態が変化してその画素部分の光透過率が変化する。
【0003】
液晶表示装置は、液晶パネルの背面側に配されたバックライトユニットから液晶パネルに光を照射することによって、画素部分の光透過率変化した液晶パネルを通して画像が形成されるようになっている。
【0004】
このバックライトユニットとしては、一般に、導光板を用いたエッジライト方式のバックライトユニットが用いられている。このエッジライト方式のバックライトユニットは、液晶パネルに対向するように液晶パネルの背面側に導光板が配設されており、この導光板の側面(エッジ)側に配置された蛍光管などの線状光源から出射される光を導光板によって液晶パネル一面に導いて液晶パネルを照明するようになっている。
【0005】
図3は、従来の液晶表示装置の概略要部構成を示す断面図である。
【0006】
図3において、この液晶表示装置101は、液晶パネル102と、この液晶パネル102の背面側に配置されたバックライトユニット103とを有している。
【0007】
バックライトユニット103は、光源104、リフレクタ105、導光板106、反射シート107、シャーシ108および光学シート109を有している。
【0008】
光源104は、線状光源として柱状の蛍光ランプ(または発光ダイオード)などからなっており、それぞれ、導光板106の側端面に沿うように配置されている。
【0009】
リフレクタ105は、導光板106の側端面側が開放した断面コ字形状であり、光源104の周囲を取り囲むように、導光板106の側端面に沿って配置されており、光源104からの光は、リフレクタ105によって反射されて導光板106の側端面側に導かれるようになっている。
【0010】
導光板106は、光源104およびリフレクタ105からの光が側端面から入射されて内部を伝播し、液晶パネル102側に面光源として光出射されるようになっている。
【0011】
反射シート107は、導光板106の背面側に配置されており、導光板106からの背面側への出射光を反射させて導光板106内部に戻して液晶パネル102に導くようにしている。
【0012】
シャーシ108は、凹状であり、内部に光源104、リフレクタ105、導光板106および反射シート107などが収容されている。
【0013】
光学シート109は、導光板106の前面側に配置され、導光板106から液晶パネル102側に出射された光が均一に液晶パネル102に照射されるようになっている。
【0014】
このような液晶表示装置101において、光源から導光板106に入射される光量を増大させるために、従来、導光板106の周囲4方向(全方向)に光源を配置して、導光板106に光を入射するようにしたバックライトユニットが知られている(例えば特許文献1参照)。
【0015】
図4は、図3のバックライトユニット103の構成を光出射面側から見た平面図である。
【0016】
図4において、バックライトユニット103は、2本のL字型蛍光ランプが、それぞれ、四角形状の導光板106の各2側端面にわたって設けられており、その周囲を取り囲むように各リフレクタ105が配置されている。
【0017】
この構成によれば、導光板106の周囲4方向から光が入射するため、導光板106の両側端面にそれぞれ直管型蛍光ランプを配置した構成に比べて、導光板106に入射される光量を大幅に増大させることができる。
【0018】
【特許文献1】
特開平4−329520号公報(第1図)
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のバックライト103では、導光板106の周囲4方向から光を入射させるために、2本のL字型蛍光ランプが、それぞれ、導光板106の2側端面にわたって設けられている。このため、導光板106をシャーシ108に固定することができない。このため、縦または横方向から導光板106に衝撃が加えられると、導光板106が直接、光源104である蛍光ランプなどに接触してしまう。
【0020】
これを防ぐために、バックライト103では、図4に示すように、L字型蛍光ランプの長さを短くして、導光板106を支える柱状の導光板固定部材110が、対角線状の二つの角部分に設けられている。このため、L字型蛍光ランプから導光板106に入射される光量がその分だけ少なくなり、バックライトユニット103の高輝度化が妨げられるという問題を有している。
【0021】
また、導光板106を固定するために蛍光ランプを短くすると、導光板106の側面において、蛍光ランプが設けられていない部分からは光が入射されないため、液晶パネル102の画面表示エリア隅部が暗く表示されてしまうという問題もある。
【0022】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、光源を短くすることなく導光板を固定することにより、導光板の周囲4方向から光を入射して光量を増大することができる高輝度のバックライトユニットおよびこれを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。
【0023】
【課題を解決するための手段】
本発明のバックライトユニットは、四つの側端面から入射する光源光が内部を伝播しながら一方の広面から出射する導光板と、この導光板の四つの各側端面に沿って配置され、導光板に光源光を出射する線状光源と、これらの導光板および線状光源を収容するシャーシとを備え、このシャーシは、底面に該導光板のサイズに応じた窪み部を有しており、導光板の光出射面側とは反対側の部分が窪み部内に入り込んで固定されるようになっており、そのことにより上記目的が達成される。
【0024】
また、好ましくは、本発明のバックライトユニットにおける線状光源は、2本のL字型蛍光ランプがそれぞれ、導光板の各2側端面にわたってそれぞれ配置されている。
【0025】
さらに、好ましくは、本発明のバックライトユニットにおける線状光源は、1本のU字型蛍光ランプが導光板の3側端面にわたって配置されていると共に、1本の直管型蛍光ランプが残りの1側端面に沿って配置されている。
【0026】
さらに、好ましくは、本発明のバックライトユニットにおける線状光源は、1本のロの字型蛍光ランプが導光板の4側端面にわたって配置されている。
【0027】
さらに、好ましくは、本発明のバックライトユニットにおける線状光源は、4本の直管型蛍光ランプがそれぞれ、導光板の各側端面にそれぞれ沿って配置されている。
【0028】
本発明の液晶表示装置は、請求項1〜5の何れかに記載のバックライトユニットが液晶パネルの背面側に配置され、該バックライトユニットからの出射光が液晶表示用として液晶パネルに照射されるようになっており、そのことにより上記目的が達成される。
【0029】
上記構成により、以下、本発明の作用について説明する。
【0030】
本発明においては、シャーシの底面に導光板のサイズに応じた窪み部を設けて、その窪み部の底面上に導光板を配置することにより、導光板の光出射面側とは反対側の一部分がシャーシの窪み部に入り込んで固定される。導光板の側面下部にシャーシの窪み部側面が接して導光板の縦横方向を固定することができる。このため、従来のように蛍光ランプを短くして導光板を縦横方向に固定するための柱状の導光板固定部材を角部分に設ける必要がない。これによって、蛍光ランプを長くして光源からの光量を増大することができ、高輝度の面光源を得ることができる。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のバックライトユニットを用いた液晶表示装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【0032】
図1は、本発明の一実施形態である液晶表示装置の概略要部構成を示す断面図であり、図2は図1のバックライトの要部構成を光出射面側から見た平面図である。
【0033】
図1および図2において、液晶表示装置1は、液晶パネル2と、この液晶パネル2の背面側に配置されたバックライト3とを有している。
【0034】
液晶パネル2は、一対の基板の間に液晶が充填されており、一方の基板上にマトリクス状に配置された画素電極と、この画素電極と対向するように他方の基板上に設けられた対向電極との間に電圧を印加することによって、両電極間に挟まれた液晶の配向状態が変化させてその画素部分の光透過率が変化させる。この液晶パネル2に、液晶パネル2の背面側に配されたバックライトユニット3から光を照射することによって画像が形成される。
【0035】
バックライトユニット3は、光源光を発生させる光源4、光源光反射用のリフレクタ5、面光源を得るための導光板6、導光板6からの光の漏れを反射させる反射シート7、シャーシ8および光学シート9を有している。
【0036】
光源4は、線状光源としての柱状の蛍光ランプ(または発光ダイオード)が折り曲げられた形状のL字型蛍光ランプが2本、それぞれ、導光板6の側端面に沿うように、2側端面にわたってそれぞれ配置されている。
【0037】
リフレクタ5は、導光板6の側端面側が開放した断面形状がコ字形状であり、光源4の周囲を取り囲むように、導光板6の側端面に沿って配置されており、光源4からの光は、リフレクタ5によって反射されて導光板6の側端面に導かれるようになっている。リフレクタ5も、光源4と同様に、平面視L字型に構成されている。
【0038】
本実施形態では、リフレクタ5として、厚み0.2mmのSUS430(ステンレス材料)を用い、導光板6側の表面(断面コ字形状の内面)上に、反射材として東レ(株)製E60Vが貼り付けられているものを使用する。リフレクタ5の材料としては、十分に強度を有するものであればいずれも使用することができる。また、反射材としては可視域の波長光に対して反射率が高いものを用いることが好ましく、金属リフレクタの内部を鏡面加工したものであってもよい。
【0039】
導光板6は、光源4およびリフレクタ5からの光が各側端面から入射されて内部を伝播し、液晶パネル2側の広面(光出射面)から出射されるようになっている。
【0040】
反射シート7は、導光板6の背面側に配置されており、導光板6の背面側からの出射光が反射されて戻され液晶パネル2に導かれるようになっている。
【0041】
シャーシ8は、白色樹脂からなり、図1に示すように、2段階の凹形状になっており、1段階目の内部に導光板6および反射シート7が収容され、2段階目の内部に光源4およびリフレクタ5が導光板6を囲うように収容されている。つまり、シャーシ8の底面には導光板6のサイズに応じた深い方の凹部(窪み部11;1段階目の内部)が設けられており、その窪み部11内に導光板6の光出射面とは反対側の部分が入り込んで固定化されている。また、シャーシ8の浅い方の凹部(窪み部11の周囲;2段階目の内部)には光源4およびリフレクタ5が配置され、導光板6とシャーシ8とに挟まれて固定されている。各リフレクタ5はそれぞれ、図2に示すように平面視形状がL字形状になっており、導光板6の連続する2端面に沿って、導光板6を取り囲むようにシャーシ8の凹部内に配置されている。
【0042】
本実施形態では、厚み5mmの導光板6を用いて、シャーシ8の底面に、導光板6と同じサイズで1mmの深さの窪み部11を設けて、その窪み部11内に導光板6の一部が挿入された状態で配置される。これによって、導光板6の側端面の厚み4mmの部分を入光部とし、この入光部から蛍光ランプからの光源光が入射されるようになっている。
【0043】
シャーシ8の前面側には光学シート9が配置されており、導光板6から液晶パネル2側に出射された光が均一に液晶パネル2に照射されるようになっている。
【0044】
このように構成された本実施形態のバックライト3では、導光板6の周囲4方向から光を入射させるために、2本のL字型蛍光ランプがそれぞれ、導光板6の2側端面にわたって設けられているが、導光板6をシャーシ8の窪み部11に固定することができる。このため、縦横方向から衝撃が加えられても、導光板6が直接、光源4である蛍光ランプに接触して蛍光ランプが破壊されるというような従来の問題は生じない。
【0045】
また、図4に示す従来のバックライトユニット103のように、L字型蛍光ランプの長さを短くして、導光板106を支える柱状の導光板固定部材110を設ける必要はなく、バックライトの高輝度化を図ることができる。また、蛍光ランプを短くする必要がないため、液晶パネル2の画面表示エリア隅部が暗く表示されるという問題は生じない。
【0046】
さらに、図4に示す従来のバックライトユニット103のように、蛍光ランプが設けられていない箇所に柱状の導光板固定部材110を設けて導光板106を固定する方法では、一部の柱に加わる過重が大きく、大きな導光板固定部材110が必要であったのに対して、本実施形態のバックライト3では、シャーシ8の窪み部11の側面全体で4方向から導光板6を押さえて固定するため、導光板6の重さによる圧力が分散されて固定強度が強くなる。
【0047】
単位面積当たりの圧力は、
圧力=過重(g)÷面積(cm
によって計算される。
【0048】
例えば、15インチサイズ(310mm×210mm×5mm)のアクリル製導光板では、アクリルの比重が1.19であるので、重量が約387gとなる。本実施形態のバックライトユニット3では、シャーシ8の短辺側における片側の窪み部11で導光板6を支える場合、窪み部11の深さが1mmであるため、単位面積当たりの圧力は、
387÷(21cm×0.1cm)=184.3g/cm
である。
【0049】
これに対して、本実施形態のようにシャーシ8の底面に窪み部を設けずに、図4に示すように導光板固定部材110を設けて導光板106を支える場合には、導光板106の光入射面積を本実施形態と同じにするために厚み4mmの導光板を用いると、310mm×210mm×4mmの導光板の重量は約310gとなる。単位面積当たりの圧力を184.2g/cmとするためには、42mm×4mmの導光板固定部材110が必要となり、導光板の側端面42mmの部分には蛍光ランプを配置することができない。
【0050】
また、本実施形態のバックライトユニット3では、シャーシ8の長辺側における片側の窪み部11で導光板6を支える場合、単位面積当たりの圧力は、
387÷(31cm×0.1cm)=124.8g/cm
である。
【0051】
これに対して、図4に示すように導光板固定部材110を設けて導光板を支える場合に、単位面積当たりの圧力を124.8g/cmとするためには、62mm×4mmの導光板固定部材110が必要となり、導光板の側面62mmの部分には蛍光ランプを配置することができない。
【0052】
以上の結果から、導光板6への入光面積を考えると、本実施形態では、光源4からの光が入射される導光板6の側端面の面積は、
(310mm×4mm)×2辺 +(210mm×4mm)×2辺=4160(mm
となる。
【0053】
これに対して、図4に示すように導光板固定部材110を設けて導光板106を支える場合に、光源104からの光が入射される導光板106の側端面の面積は、
{(310−62)mm×4mm×2辺}+{(210‐42)mm×4mm×2辺}=3328(mm
となる。
【0054】
これらの比を計算すると、
4160(mm)÷3328(mm)=1.25となる。したがって、本実施形態によれば、導光板6の側端面の入光面積を従来の1.25倍とすることができ、高輝度のバックライトユニット3を得ることができる。
【0055】
以上により、本実施形態によれば、四つの側端面から入射される光が内部を伝播しながら一方の広面から出射される導光板6と、導光板6の各光入射面の近傍に、各光入射面に沿って配置された管状光源4と、バックライトユニット3を構成する各光学部材を収容するシャーシ8とを備えた液晶表示装置1において、シャーシ8の底面に導光板6のサイズに応じた窪み部11を設け、その窪み部11内に導光板6の下側一部を配置する。導光板6の側端面下部にシャーシ8の窪み部11の側面が接して導光板6の縦横方向を固定することができるので、従来のように蛍光ランプを短くして導光板6を縦横方向に固定するための柱状固定部材を設ける必要がない。したがって、従来のように光源を短くすることなく導光板6を固定することができて、導光板6の周囲4方向全体から光を入射して光量を増大することができる。
【0056】
なお、上記した説明では、2本のL字型蛍光ランプをそれぞれ、導光板6の2側端面にわたってそれぞれ配置したが、本発明では、導光板6の周囲4方向から光を入射するために、1本のU字型蛍光ランプを導光板6の3側端面にわたって配置すると共に、1本の直管型蛍光ランプを残りの1側端面に配置する構成、1本のロ字型蛍光ランプを導光板の4側端面にわたって囲むように配置する構成、4本の直管型蛍光ランプをそれぞれ、導光板6の側端面にそれぞれ配置する構成などについても、本発明は適用可能である。
【0057】
【発明の効果】
以上により、本発明によれば、シャーシの底面に導光板のサイズに応じた窪み部を設けることにより、導光板の光出射面側とは反対側部分がシャーシの窪み部に入り込んで固定され、導光板の縦横方向を固定することができる。
【0058】
管状光源が設けられていない箇所に柱状の導光板固定部材を設けて導光板を固定する従来のバックライトユニットでは、柱状の導光板固定部材に加わる荷重が大きく、大きな導光板固定部材が必要とされるのに対して、本発明では、シャーシの窪み部の側面全体で4方向から導光板を押さえて固定するため、導光板の重さによる圧力が分散されて固定強度が強くなる。
【0059】
また、本発明によれば、従来のバックライトユニットのように、蛍光ランプなどの線状光源の長さを短くして導光板を支える柱状の導光板固定部材を設ける必要がないため、導光板の側端面の光入射面積を大きくすることができて、バックライトユニットの高輝度化を図ることができる。また、蛍光ランプなどの線状光源の長さを短くする必要がないため、液晶パネルの画面表示エリア隅部が暗く表示されるという従来の問題も発生せず、高品位の表示を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態である液晶表示装置の概略要部構成を示す断面図である。
【図2】図1のバックライトユニットの要部構成を光出射側から見た平面図である。
【図3】従来の液晶表示装置の概略要部構成を示す断面図である。
【図4】従来のバックライトユニットの要部構成を光出射側から見た平面図である。
【符号の説明】
1  液晶表示装置
2   液晶パネル
3  バックライトユニット
4  管状光源(蛍光ランプ)
5  リフレクタ
6  導光板
8   シャーシ
11   シャーシ底面の窪み部

Claims (6)

  1. 四つの側端面から入射する光源光が内部を伝播しながら一方の広面から出射する導光板と、
    該導光板の四つの各側端面に沿って配置され、該導光板に該光源光を出射する線状光源と、
    該導光板および線状光源を収容するシャーシとを備え、
    該シャーシは、底面に該導光板のサイズに応じた窪み部を有しており、該導光板の光出射面側とは反対側の部分が該窪み部内に入り込んで固定されるバックライトユニット。
  2. 前記線状光源は、2本のL字型蛍光ランプがそれぞれ、導光板の2側端面にわたってそれぞれ配置されている請求項1記載のバックライトユニット。
  3. 前記線状光源は、1本のU字型蛍光ランプが導光板の3側端面にわたって配置されていると共に、1本の直管型蛍光ランプが残りの1側端面に沿って配置されている請求項1記載のバックライトユニット。
  4. 前記線状光源は、1本のロの字型蛍光ランプが導光板の4側端面にわたって配置されている請求項1記載のバックライトユニット。
  5. 前記線状光源は、4本の直管型蛍光ランプがそれぞれ、導光板の各側端面にそれぞれ沿って配置されている請求項1記載のバックライトユニット。
  6. 請求項1〜5の何れかに記載のバックライトユニットが液晶パネルの背面側に配置され、該バックライトユニットからの出射光が液晶表示用として液晶パネルに照射される液晶表示装置。
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