JP2006317946A - バックライトユニット及びこれを採用した液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 バックライトユニット及びこれを採用した液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 ベース基板と、ベース基板上に複数のラインをなすように配列された点光源形態の複数の光源と、複数の光源の上方に位置し、入射される光を拡散透過させる拡散板と、ライン間でベース基板に対して直立するように、ベース基板と拡散板との間に位置して複数の分割領域を形成し、その壁面で光源側から入射される光を反射させ、その端部の少なくとも一部分が拡散板に挿入されている少なくとも一つ以上の隔壁とを備えることを特徴とするバックライトユニット及びこれを採用した液晶表示装置である。
【選択図】 図３

Description

本発明は、バックライトユニット及びこれを採用した液晶表示装置に係り、さらに詳細には、分割領域順次点灯構造の直下発光型バックライトユニット及びこれを採用した液晶表示装置に関する。

平板表示装置（フラットパネルディスプレイ）のうちの一つである液晶表示装置（ＬＣＤ）は、それ自体が発光して画像を形成できず、外部から光が入射されて画像を形成する受光型の表示装置である。バックライトユニットは、かようなＬＣＤの背面に設置され、ＬＣＤに光を照射する役割を果たす。

現在まで、ＬＣＤのバックライトユニット用光源としては、主に、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）が使われてきた。しかし、ＣＣＦＬは、比較的寿命が短く、色再現率に劣る。ＣＣＦＬは、寿命、色再現率の面で、発光ダイオード（ＬＥＤ）の光源よりはるかに不利であり、瞬間点灯面でもＬＥＤより不利である。

従って、ＣＣＦＬは、瞬間点灯が困難であるために、光源としてＣＣＦＬを使用するバックライトユニットは、時分割方式のＬＣＤに使用し難い。時分割方式のＬＣＤは、画面走査時間に同期して分割点灯できるバックライトユニットが要求される。光源としてＬＥＤを使用するバックライトユニットは、かような要求にマッチできる。

一方、バックライトユニットは、光源の配置形態により、ＬＣＤの直下に設置された複数の光源からの光を液晶パネルに照射する直下発光型と、導光板の側壁に設置された光源からの光を液晶パネルに伝達するエッジ発光型とに大別されうる。

直下発光型バックライトユニットでは、点光源として、例えば、ＬＥＤを使用できる。ＬＥＤを点光源として使用する直下発光型バックライトユニットで、ＬＥＤは、ニ次元アレイに配列される。特に、ＬＥＤは、複数のラインをなすように配列され、各ラインに一列に複数のＬＥＤが位置する。

光源としてＬＥＤを使用する直下発光型バックライトユニットは、時分割方式のＬＣＤに使われうる。かような直下発光型バックライトユニットは、ＬＥＤから発散された光を拡散させて液晶パネルに照射するために、拡散板を具備する。

光源としてＬＥＤを使用する直下発光型バックライトユニットを採用した時分割方式のＬＣＤでは、ＬＥＤの点灯領域を分割し、液晶パネルのスキャン時間と同期して領域別にＬＥＤを点灯する。

ところで、分割された点灯領域での発散された光が、拡散板を介して隣接した点灯領域に侵犯する場合、ＬＣＤで、一画面が他の画面に転換されるとき、残像が残る画面ぼやけ現象を効果的に除去し難い。
特開平１０−１４８９８５号公報

本発明は、上記のような点を勘案して案出され、液晶パネルのスキャン時間と同期して光源を点灯するとき、表示しようとする一定領域でのバックライトユニット分割領域の光干渉を除去し、画面ぼやけ現象を効果的に除去するバックライトユニット及びこれを採用したＬＣＤを提供するところにその目的がある。

前記目的を達成するための本発明によるバックライトユニットは、ベース基板と、前記ベース基板上に複数のラインをなすように配列された点光源形態の複数の光源と、前記複数の光源の上方に位置し、入射される光を拡散透過させる拡散板と、前記ライン間でベース基板に対して直立するように、前記ベース基板と拡散板との間に位置して複数の分割領域を形成し、その壁面で前記光源側から入射される光を反射させ、その端部の少なくとも一部分が前記拡散板に挿入されている少なくとも一つ以上の隔壁とを備えることを特徴とする。

前記隔壁の端部は、三角形構造でありうる。

前記複数の光源からなる複数のラインが各ライン別に所定の時間間隔をおいて順次に分割点灯される。

各ライン上に配列される複数の光源は、赤色、緑色及び青色の光源を備える。

前記光源は、ＬＥＤ及びＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ ＬＥＤ）のうちいずれか一つでありうる。

前記目的を達成するために、本発明は、液晶パネル及び前記液晶パネルの背面に設置され、前記液晶パネルに光を照射するバックライトユニットを具備するＬＣＤにおいて、前記バックライトユニットは、本発明によるバックライトユニットを具備することを特徴とする。

前記各ラインは、前記液晶パネルでの画面スキャニング時間と同期化されて点灯される。

本発明によるバックライトユニットによれば、液晶パネルのスキャン時間と同期して光源を点灯するとき、表示しようとする一定領域でのバックライトユニット分割領域の光干渉を除去でき、画面ぼやけ現象を効果的に除去できる。

以下、添付された図面を参照しつつ、本発明によるバックライトユニット及びこれを採用したＬＣＤについて詳細に説明する。

図１は、本発明による直下発光型バックライトユニットのベース基板部分を図示した斜視図であり、図２は、本発明による直下発光型バックライトユニットの拡散板部分を図示した斜視図である。図３は、本発明による直下発光型バックライトユニットの単一分割領域を示した側面図である。

図１及び図２を参照するに、本発明による直下発光型バックライトユニットは、ベース基板１０と、前記ベース基板１０上に複数のライン状に配列された点光源形態の複数の光源１１と、前記複数の光源１１の上方に位置し、入射される光を拡散透過させて均一光にする拡散板２０と、ベース基板１０と拡散板２０との間に位置し、複数の分割領域を形成する少なくとも一つ以上の隔壁３０とを備えて構成される。

光源１１としては、例えば、ＯＬＥＤ（有機ＥＬともいう）またはＬＥＤのような発散光を出力する発光素子チップを使用できる。

かようなＯＬＥＤやＬＥＤを使用する点光源は、ＣＣＦＬを使用する線光源に比べ、色再現率と寿命などにおいてはるかに有利である。特に、瞬間点灯が可能であるために、ＬＣＤのスキャニング時間に同期されて点滅されうる。

複数の光源１１は、複数のライン状でベース基板１０上に配列されている。すなわち、複数の光源１１は、ｎ列のラインｌ_１〜ｌ_ｎにより配列されている。

ラインの列数は、本発明によるバックライトユニットが使われる液晶パネルの大きさによって適当に選択できる。例えば、２６インチのＬＣＤ ＴＶの場合、縦方向に７６８ラインの画素が存在するが、１列のライン上の光源が７ラインの画素を照明するように設計する場合、１１０ラインを使用できる。

各ライン上に配列される複数の光源１１は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の光をそれぞれ放出する三種の光源が混合され、結果的に、白色光を照射するように構成されうる。また、前記複数の光源１１それぞれとして、ＲＧＢマルチチップ光源、例えば、ＲＧＢマルチチップのＬＥＤ光源を具備することもできる。

一方、図２及び図３を参照するに、隔壁３０は、光源１１のライン間で、ベース基板１０に対して直立するように、ベース基板１０と拡散板２０との間に位置し、複数の分割領域を形成する。

隔壁３０は、光源１１側から入射される光を反射させる壁面３１を具備し、その端部３３の少なくとも一部分が、拡散板２０に挿入された構造によりなっている。隔壁３０は、光源１１のライン間で互いに平行に配置される。

壁面３１は、光源１１側から入射される光をできる限り多く反射させて拡散板２０側に進行させるように、反射面であることが望ましい。壁面３１に反射シートを付着したり、または反射コーティングを施し、反射面として形成されうる。

隔壁３０は、図２に図示されているように、拡散板２０にその端部３３の一部が挿入された状態で拡散板に結合されうる。このとき、拡散板２０には、隔壁３０の端部３３の少なくとも一部分を挿入できる挿入溝が形成される。代案として、隔壁３０は、ベース基板１０上に垂直に装着され、拡散板２０の挿入溝に隔壁３０の端部３３の少なくとも一部分が挿入された構造をなすこともできる。

図４Ａは、本発明に対する比較例であり、拡散板２０’に隔壁３０’が全く挿入されずに、ただ垂直に付着されている場合の拡散板２０’内での光の進行を示している。図４Ｂは、本発明の場合であり、拡散板２０内での光の進行を示している。

図４Ａに示されているように、分割領域を形成する隔壁３０’が存在したとしても、隣接分割領域（Ｎ領域とＮ＋１領域）では、拡散板２０’を介して光干渉が起こりうる。

しかし、図４Ｂに示されているように、本発明によれば、拡散板２０に隔壁３０の端部３３の少なくとも一部分が挿入されているので、隣接分割領域（Ｎ領域とＮ＋１領域）で拡散板２０を介して発散する光の干渉を遮断できる。

一方、端部３３は、暗部を生じさせずに隣接分割領域間の光干渉を最大限遮断できるように形成されることが望ましい。このために、端部３３は、図２、図３及び図４Ｂに示されているように、先の尖った三角形構造であることが望ましい。このとき、三角形の形は、多様に変形されうる。

付加的に、端部３３は、拡散板２０を介して発散された光を反射させて拡散板２０の上方に進めるように、反射面であることが望ましい。

例えば、端部３３を反射シートで包み込むか、または端部３３に反射コーティングを施せば、反射面に形成できる。

前記のような隔壁３０構造によれば、バックライトユニットを複数の照明領域に分割し、１つの照明領域から放出された光が拡散板２０を介して隣接する照明領域に広がることを遮断できる。

上記のような本発明によるバックライトユニットは、複数の光源１１からなる複数のライン、例えば、Ｎ列のラインの間に位置しＮ−１個の隔壁３０により、Ｎ個の水平分割領域に分かれ、隣接分割領域間の光干渉は、遮断される。このとき、前記Ｎ列のラインは、隣接分割領域による光干渉なしに、各ライン別に所定の時間間隔をおいて順次に分割点灯されうる。

従って、本発明によるバックライトユニットを使用すれば、ＬＣＤのスキャン時間の間、Ｎ個の分割領域に順次点灯駆動を行うバックライトユニットでの分割領域間の光干渉を除去し、光干渉による映像エラーを除去できる。

図５は、本発明によるバックライトユニットを具備したＬＣＤの構造を概略的に示している。図５を参照するに、ＬＣＤは、液晶パネル５０及び前記液晶パネルの背面に設置され、液晶パネル５０に光を照射する本発明によるバックライトユニットを備える。

液晶パネル５０は、公知されているように、１つの線形偏光の光を液晶パネル５０の液晶層に入射させ、電界駆動により液晶ディレクタの方向を変えることにより、液晶層を通過する光の偏光変化により画像情報を表示させる。液晶パネル５０としては、いかなる種類の液晶パネルも使用可能である。液晶パネル５０の多様な構造は、本技術分野でよく知られているので、その詳細な説明及び図示を省略する。

本発明によるバックライトユニットは、図１ないし図４Ｂを参照して説明したように、ベース基板１０上に複数の光源１１が複数のラインに配列されており、ベース基板１０と平行するように拡散板２０が設置されており、ライン間に隔壁３０が垂直に配置され、その隔壁３０の端部３３の少なくとも一部分が拡散板２０に挿入された構造によりなる。

以下では、上記のような本発明によるバックライトユニットの動作について、さらに詳細に説明する。

図６Ａは、本発明によるバックライトユニットにおける光源の分割点灯駆動方式を例示的に示し、図６Ｂは、本発明によるバックライトユニットにおける光源が分割点灯された状態を例示的に示している。

図６Ａで、横軸は、画面のフレーム、すなわち時間を表す軸であり、縦軸は、バックライトユニットの各ラインを表す軸である。一般的に、ＬＣＤ ＴＶの１フレームの映像は、液晶パネルの上部画面から下部画面に順次にスキャニングされ、下部画面のスキャニングが完成される直前に、上部画面では、次のフレームの映像がスキャニングされ始める。ＣＣＦＬを使用する従来のバックライトユニットの場合、かようなスキャニング順序と関係なく、常に液晶パネル全体を照明したので、画面ぼやけ現象を効果的に除去できなかった。本発明の場合には、複数の点光源によりなる複数のラインｌ_１〜ｌ_ｎが液晶パネルのスキャニング時間と同期化され、各ライン別に所定の時間間隔をおいて順次に分割点灯されることにより、かような画面ぼやけ現象を効果的に除去できる。

すなわち、図６Ａに図示されているように、液晶パネルの上部画面で、Ｎ番目のフレームの映像がスキャニングされる瞬間に第１ラインｌ_１の光源が点灯される。そして、液晶パネルのスキャニング時間によって所定の時間遅延後に、第２ラインｌ_２の光源が点灯される。かような方式で、第ｎラインｌ_ｎの光源まで順次に点灯され、Ｎ番目のフレームの映像のためのバックライトユニットの照明が完成される。このとき、各ラインの光源は、点灯後に一定の時間が経過した後に消灯され、再び次のフレームの映像のために点灯される。すなわち、各ラインの光源は、所定の周期で点灯と消灯とを反復し、直前ラインの点灯後の所定時間遅延後に点灯されるように制御される。ここで、各ラインの点灯及び消灯周期及び隣接ライン間の点灯遅延時間は、液晶パネルの垂直走査周波数及び光源ラインの列数によって決定される。

従って、本発明によれば、光源ラインが所定の周期で順次に分割点灯されるために、図６Ｂに図示されているように、任意の時間でバックライトユニットは、全体が点灯されずに一部の領域だけが点灯された状態となる。

一方、このように、特定時間でバックライトユニットの一部領域だけが分割点灯されねばならないために、点灯された領域から放出された光が点灯されていない領域に発散されることを防止する必要がある。すなわち、あるラインの光源から放出された光は、隣接ラインの領域に発散されてはならない。本発明によるバックライトユニットで、隔壁３０は、光が隣接領域に発散されることを防止する役割を果たす。さらに、隔壁３０の端部３３の少なくとも一部分を拡散板２０に挿入させることにより、拡散板２０を介して光が隣接領域に発散されることも防止する。

従って、隔壁３０構造により、複数の分割点灯領域に分けることができ、分割された点灯領域で発散された光が拡散板２０を介して隣接した分割領域に入り込むことまでも遮断できるので、液晶表示画面のスキャン時間と同期された分割領域のバックライトユニットの光を正確に発散でき、陰極線管（ＣＲＴ）のようなインパルス化された光で表示を行うことにより、画面ぼやけ現象を効果的に除去できる。併せて、画面の明るさ及び照明された領域での光の均一度にすぐれ、コントラストを大きく向上させることができる。

以上のように、本発明によるバックライトユニットは、例えば、６０Ｈｚ駆動を行うＬＣＤ、例えば、ＬＣＤ ＴＶのバックライトユニットとして使用できるが、このとき、ＬＣＤの最も深刻な問題である画面ぼやけ現象を除去できる。

本発明のバックライトユニット及びこれを採用したＬＣＤは、例えば、ＬＣＤ関連の技術分野に効果的に適用可能である。

本発明による直下発光型バックライトユニットのベース基板部分を図示した斜視図である。 本発明による直下発光型バックライトユニットの拡散板の部分を図示した斜視図である。 本発明による直下発光型バックライトユニットの単一分割領域を示した側面図である。 本発明に対する比較例であり、拡散板に隔壁が全く挿入されず、ただ垂直に付着されている場合の拡散板内での光の進行を示している図である。 本発明の場合であり、拡散板内での光の進行を示している図である。 本発明によるバックライトユニットを具備したＬＣＤの構造を概略的に示した図である。 本発明によるバックライトユニットにおける光源の分割点灯駆動方式を例示的に示している図である。 本発明によるバックライトユニットにおける光源が分割点灯された状態を例示的に示している図である。

符号の説明

１０ ベース基板
１１ 光源
２０，２０’ 拡散板
３０，３０’ 隔壁
３１ 壁面
３３ 端部
５０ 液晶パネル
ｌ_１〜ｌ_ｎ ライン

Claims (10)

1. ベース基板と、
   前記ベース基板上に複数のラインをなすように配列された点光源形態の複数の光源と、
   前記複数の光源の上方に位置し、入射される光を拡散透過させる拡散板と、
   前記ライン間でベース基板に対して直立するように、前記ベース基板と拡散板との間に位置して複数の分割領域を形成し、その壁面で前記光源側から入射される光を反射させ、その端部の少なくとも一部分が前記拡散板に挿入されている少なくとも一つ以上の隔壁とを備えることを特徴とするバックライトユニット。
2. 前記隔壁の端部は、三角形構造であることを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
3. 前記複数の光源からなる複数のラインが各ライン別に所定の時間間隔をおいて順次に分割点灯されることを特徴とする請求項２に記載のバックライトユニット。
4. 前記複数の光源からなる複数のラインが各ライン別に所定の時間間隔をおいて順次に分割点灯されることを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
5. 各ライン上に配列される複数の光源は、赤色、緑色及び青色の光源を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のバックライトユニット。
6. 前記光源は、ＬＥＤ及びＯＬＥＤのうち、いずれか一つであることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のバックライトユニット。
7. 液晶パネル及び前記液晶パネルの背面に設置され、前記液晶パネルに光を照射するバックライトユニットを具備する液晶表示装置において、
   前記バックライトユニットは、請求項１ないし請求項４のうちいずれか一項に記載のバックライトユニットを具備することを特徴とする液晶表示装置。
8. 各ライン上に配列される複数の光源は、赤色、緑色及び青色の光源を備えることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 前記光源は、ＬＥＤ及びＯＬＥＤのうち、いずれか一つであることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
10. 前記各ラインは、前記液晶パネルでの画面スキャニング時間と同期化されて点灯されることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。

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