JP2007095484A - 液晶ディスプレイ用バックライトユニット - Google Patents

Abstract

【課題】光源からの光を均一な光量分布で液晶パネルに照射することができるバックライトユニットを提供する。また、前記ユニットの薄型化と光量分布の均一性とを両立したバックライトユニットを提供する。
【解決手段】拡散板６０のうちの少なくとも蛍光ランプ２０が平行投影される領域Ｐに、通過光の光強度を低下させる光抑制部としての増厚部６２が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、大型の液晶ディスプレイに適した液晶ディスプレイ用バックライトユニット、ならびに、このバックライトユニットを有する液晶ディスプレイに関する。

液晶ディスプレイを備えたテレビジョン受像機（単に液晶テレビとも呼ばれる）やパーソナルコンピュータ用ディスプレイ等における比較的大型の液晶ディスプレイに用いられるバックライトユニットにおいては、一般に、複数本の蛍光ランプ（冷陰極管とも呼ばれる）が光源として使用されている。例えば、対角サイズ３２インチ以上の液晶テレビにおけるバックライトユニットは、直径２〜３ｍｍ程度で長さ７００ｍｍ前後の細長い蛍光ランプを１０〜２０本程度有している。

この種の液晶ディスプレイ用バックライトユニットの一例を、図１（ａ）に示す。図１（ａ）を参照すると、このバックライトユニットは、角板状を呈する液晶パネル１０の裏側において液晶パネル１０の幅方向Ｗに長手方向を沿わせて液晶パネル１０の縦方向Ｈに沿って並ぶように配置された複数本の蛍光ランプ２０と、蛍光ランプ２０の周面のうちの液晶パネル１０の裏面に対向しない領域から放射される光を液晶パネル１０の裏面に入射すべく反射するリフレクタ３０と、液晶パネル１０の裏面に亘って設けられ、蛍光ランプ２０から直接およびリフレクタ３０で反射して液晶パネル１０に向かう光を拡散する拡散板５０とを有している。拡散板５０は、液晶パネル１０の裏面に照射されるべき白色光の光量分布を均一化させようとするものである。尚、図１（ａ）は、蛍光ランプ２０の長手方向に垂直な断面図である。図中、破線矢印は、白色光の光路を示している。また、矢印Ｄは、液晶パネル１０の厚さ方向を示している。

図１（ａ）に示した液晶ディスプレイ用バックライトユニットにおいては、液晶パネル１０の裏面に照射される白色光の光強度分布が不均一になってしまうことが、発明者等による種々の実験を経て判明した。即ち、図１（ａ）に対応した図１（ｂ）に示すように、液晶パネル１０の縦方向において、各蛍光ランプ２０と同じ高さ位置の部分が他の領域に比べて強く照射されるような光量分布になってしまう。

特に、バックライトユニットを薄型化すべく蛍光ランプと液晶パネルとの間隔を短くした場合には、このような不均一な光量分布がさらに強調されることになり、均一な光量分布で液晶パネルの裏面を照射することが困難である。

それ故、本発明の課題は、光源からの光を均一な光量分布で液晶パネルに照射することができる液晶ディスプレイ用バックライトユニットを提供することである。

本発明の他の課題は、ユニットの薄型化と光量分布の均一性とを両立した液晶ディスプレイ用バックライトユニットを提供することである。

本発明のさらに他の課題は、上記のような液晶ディスプレイ用バックライトユニットを備えた液晶ディスプレイを提供することである。

本発明によれば、以下の態様（１）〜（１３）が、少なくとも得られる。

（１）長手方向を有する形状を呈し、角板状を呈する液晶パネルの裏側において液晶パネルの幅方向に該長手方向を沿わせて配置される光源と、前記光源の周面のうちの液晶パネルの裏面に対向しない領域から放射される光を液晶パネルの裏面に入射すべく反射するリフレクタと、液晶パネルの裏面に亘って設けられ、前記光源から直接および前記リフレクタで反射して液晶パネルに向かう光を拡散する拡散板とを有する液晶ディスプレイ用バックライトユニットにおいて、
前記拡散板のうちの少なくとも該光源が平行投影される領域には、該領域の通過光の光強度を低下させる光抑制部が形成されることを特徴とする液晶ディスプレイ用バックライトユニット。

（２）前記光抑制部は、前記光源の前記長手方向に垂直な断面における該光源の中心に近付くにつれ前記領域の通過光の光強度を低下させる度合いが強くなるように設定されていることを特徴とする態様（１）の液晶ディスプレイ用バックライトユニット。

（３）前記光抑制部は、前記拡散板の厚さを部分的に増大させてなる増厚部分によって構成されることを特徴とする態様（１）または（２）の液晶ディスプレイ用バックライトユニット。

（４）前記増厚部分は、前記光源の前記長手方向に垂直な断面における形状として、該光源の中心に向かって突出する山型を呈していることを特徴とする態様（３）の液晶ディスプレイ用バックライトユニット。

（５）前記光抑制部は、前記拡散板の光透過率を材質調整により部分的に低下させてなる低透過率部分によって構成されることを特徴とする態様（１）または（２）の液晶ディスプレイ用バックライトユニット。

（６）前記光抑制部は、前記拡散板の表面上方に該拡散板とは別部材として設けられた三角プリズム層によって構成されることを特徴とする態様（１）の液晶ディスプレイ用バックライトユニット。

（７）前記光抑制部は、前記拡散板の表面に形成された三角プリズム面によって構成されることを特徴とする態様（１）の液晶ディスプレイ用バックライトユニット。

（８）前記拡散板は、酸化チタンを反射剤として含むポリカーボネートから成ることを特徴とする態様（１）〜（７）のいずれか１つの液晶ディスプレイ用バックライトユニット。

（９）前記リフレクタは、前記光源の前記長手方向に垂直な断面における形状として、該光源に向かって突出した山型部を持っていることを特徴とする態様（１）〜（８）のいずれか１つの液晶ディスプレイ用バックライトユニット。

（１０）前記リフレクタは、前記光源の前記長手方向に垂直な断面における形状がカップ状を呈し、カップの底辺は、前記拡散板の表面に平行であり、カップの２つの立辺はそれぞれ、前記底辺に対して４５度の角度をなしていることを特徴とする態様（１）〜（９）のいずれか１つの液晶ディスプレイ用バックライトユニット。

（１１）前記光源は、冷陰極型蛍光ランプまたは熱陰極型蛍光ランプであることを特徴とする態様（１）〜（１０）のいずれか１つの液晶ディスプレイ用バックライトユニット。

（１２）前記光源は、前記長手方向に配列された複数のＬＥＤを含むＬＥＤアレイであることを特徴とする態様（１〜（１０）のいずれか１つの液晶ディスプレイ用バックライトユニット。

（１３）態様（１）〜（１２）のいずれか１つの前記液晶ディスプレイ用バックライトユニットと、前記液晶パネルとをすることを特徴とする液晶ディスプレイ。

尚、本発明における拡散板とは、入射する光を四方八方に拡散させるような半透明板だけではなく、本発明で示された作用をなすものであれば、透明板をも含むものとする。

本発明による液晶ディスプレイ用バックライトユニットは、光源からの光を均一な光量分布で液晶パネルに照射することができる。

本発明による液晶ディスプレイ用バックライトユニットはまた、ユニットの薄型化と光量分布の均一性とを両立できる。

本発明による液晶ディスプレイ用バックライトユニットはさらに、径が太いが故にバックライトユニットの薄型化の弊害となるために適用に問題があった熱陰極管をバックライトユニットの光源として採用できる。

また、本発明による液晶ディスプレイは、その構成要素である液晶ディスプレイ用バックライトユニットが、上記のような効果を奏する。

本発明による液晶ディスプレイ用バックライトユニットは、長手方向を有する形状を呈し、角板状を呈する液晶パネルの裏側において液晶パネルの幅方向に長手方向を沿わせて配置される光源と、光源の周面のうちの液晶パネルの裏面に対向しない領域から放射される光を液晶パネルの裏面に入射すべく反射するリフレクタと、液晶パネルの裏面に亘って設けられ、光源から直接およびリフレクタで反射して液晶パネルに向かう光を拡散する拡散板とを有している。

本発明によるバックライトユニットにおいては特に、拡散板のうちの少なくとも光源が平行投影される領域に、そこを通過する光の光強度を低下させる光抑制部が形成されている。

このような構造の本発明による液晶ディスプレイ用バックライトユニットによれば、光源から放射される光が拡散板に入射する際に、光源に近い部分では、光が強く拡散され、拡散板から液晶パネルの裏面に対して出射される光の光量が低下する。この結果、液晶パネル全体においては均一な光量分布で光を照射することができる。

本発明によればまた、ユニットの薄型化を図るべく、液晶パネルに対して光源を従来よりも近くに配置しても、均一な光量分布で光を液晶パネルに照射できる。この結果、ユニットの薄型化と光量分布の均一性とを両立できる。

さらに、本発明は、光源を液晶パネルに対してより近付けて配置しても均一な光量分布を得られるため、特にバックライトユニットが厚くなりやすい太い蛍光ランプを用いる場合に有効である。例えば、冷陰極管に比べて光量が大きく、高効率に液晶パネルを照明し得るものの、径が太いが故に液晶ディスプレイ用バックライトユニットの薄型化の弊害となるために適用に問題があった熱陰極型の蛍光ランプ（熱陰極管）を、液晶ディスプレイ用バックライトユニットの光源として採用することが可能になる。つまり、蛍光ランプが太くなることを、蛍光ランプを液晶パネルに近づけることで相殺できるため、バックライトユニットの薄型化がいたずらに阻害されることがない。

以下、図面を参照して、本発明の実施例による液晶ディスプレイ用バックライトユニットならびに液晶ディスプレイを説明する。

図２を参照すると、本発明の実施例１による液晶ディスプレイ用バックライトユニットは、図１（ａ）に示した従来例と同様に、光源としての複数本の冷陰極型の蛍光ランプ２０と、リフレクタ３０と、拡散板６０とを有している。尚、図２は、蛍光ランプ２０の長手方向に垂直な断面図である。図中、矢印Ｗ、Ｈ、およびＤはそれぞれ、液晶パネル１０の幅方向、縦方向、および厚さ方向を示している。各蛍光ランプ２０は、長手方向を有する形状を呈し、角板状を呈する液晶パネル１０の裏側において液晶パネル１０の幅方向Ｗに長手方向を沿わせ、かつ、液晶パネルの縦方向Ｈに沿って並列するように配置されている。リフレクタ４０は、蛍光ランプ２０の周面のうちの液晶パネル１０の裏面に対向しない領域から放射される光（特に、白色光。以後、単に光と呼ぶ）を液晶パネル１０の裏面に入射すべく反射するものである。リフレクタ４０の表面には、アルミニウムを主体とした反射膜がコーティングされている。ただし、銀がコーティングされてもよく、また、どちらの場合でも、反射膜上にさらに保護膜が施されてもよい。拡散板６０は、液晶パネル１０の裏面に亘って密着して設けられ、蛍光ランプ２０から直接およびリフレクタ４０で反射して液晶パネル１０に向かう光を拡散するものである。

本バックライトユニットにおいては特に、拡散板６０のうちの少なくとも蛍光ランプ２０が平行投影される領域Ｐに、通過光の光強度を低下させる光抑制部が形成されている。この光抑制部は、拡散板６０の厚さを部分的に増大させてなる増厚部分６２によって構成されている。増厚部分６２は、蛍光ランプ２０の長手方向に垂直な断面における形状として、蛍光ランプ２０の中心に向かって突出する山型を呈している。増厚部分６２が山型を呈していることにより、増厚部分６２は、蛍光ランプ２０の長手方向に垂直な断面における蛍光ランプ２０の中心に近付くにつれ、通過光の光強度を低下させる度合いが強くなっている。

拡散板６０の母材としては、樹脂の中で比較的熱に強いポリカーボネートを採用した。ポリカーボネートから成る板によって光を拡散させるためには、母材のポリカーボネートと屈折率の異なる樹脂を拡散剤として混入させればよい。あるいは、ポリカーボネート中に酸化チタン等の反射剤を混入させてもよい。本実施例では、後者を採用した。

以上のような構成を有する実施例１による液晶ディスプレイ用バックライトユニットによれば、拡散板６０における蛍光ランプ２０の近傍では光が強く拡散されるようになり、液晶パネル１０においては蛍光ランプ２０の直ぐ近くのみが強く照射されることがない。よって、蛍光ランプ２０からの光を均一な光量分布で液晶パネル１０に照射することができる。

尚、比較例として、図１（ａ）に示したバックライトユニットにおいて、その拡散板５０よりも全体的に厚さが厚いものに代えた構成を試みたところ、光量分布の不均一性は殆ど改善されなかった。これは、拡散板の光透過率が全体的に低下するのみで、光源からの距離が異なる各所間の相対的な光透過率には差が生じないためであると考えられる。

実施例１によるバックライトユニットにおいてはまた、リフレクタ４０は、蛍光ランプ２０毎に、蛍光ランプ２０の長手方向に垂直な断面における形状がカップ状を呈している。カップの底辺は、蛍光ランプ２０を挟んで拡散板５０の表面に平行である。また、カップの２つの立辺である斜面部４２はそれぞれ、底辺に対して４５度の角度をなしている。尚、この斜面部の角度は、４５度に限られるものではなく、例えばバックライトユニットの厚さ寸法に応じて設定される。ただし、反射効率等からすれば、３５〜５５度の範囲が好ましい。斜面部４２は、蛍光ランプ２０から放射される光のうち、通常であれば液晶パネル１０の縦方向Ｈにほぼ沿って進行して液晶パネル１０を照らすことなく無駄となってしまう光を、ほぼ４５度の角度で反射して液晶パネル１０を照らすようにするものである。リフレクタ４０はまた、蛍光ランプ２０の長手方向に垂直な断面における形状として、蛍光ランプ２０に向かって突出した山型部４３を持っている。山型部４３は、蛍光ランプ２０から放射される光のうち、液晶パネル１０から遠ざかる向きに進行し、通常であればリフレクタ４０の主面で反射されて蛍光ランプ２０に戻って蛍光ランプ２０に吸収されてしまう光を、液晶パネル１０を照らすようにするものである。このように、リフレクタの斜面部４２および山型部４３は共に、通常であれば損失となってしまう光を液晶パネル１０に効果的に向かわせることができる。この結果、蛍光ランプ２０から放射される光の利用効率が高められる。

本発明の実施例１による液晶ディスプレイは、上記本実施例による液晶ディスプレイ用バックライトユニットと、液晶パネル１０とを有している。

尚、本実施例において、光源は、冷陰極型蛍光ランプに限らず、熱陰極型蛍光ランプであってもよいし、あるいは、長手方向に配列された複数のＬＥＤを含むＬＥＤアレイであってもよい。

図３を参照すると、本発明の実施例２による液晶ディスプレイ用バックライトユニットは、図２に示した実施例１とは、拡散板のうちの少なくとも蛍光ランプ２０が平行投影される領域に形成された通過光の光強度を低下させる光抑制部の具体的構造が異なっている。それ以外の点では、実施例２は実施例１と同様であるため、詳細な説明は省略する。

実施例２によるバックライトユニットにおいては、実施例１と同様に、拡散板７０のうちの少なくとも蛍光ランプ２０が平行投影される領域Ｐに、通過光の光強度を低下させる光抑制部が形成されている。ただし、この光抑制部は、拡散板７０の光透過率を材質調整により部分的に低下させてなる低透過率部分７２によって構成されている。即ち、ポリカーボネートから成る拡散板７０のうちの少なくとも蛍光ランプ２０が平行投影される領域Ｐには、他領域よりも高濃度に拡散剤または酸化チタン等の反射剤を混入させている。低透過率部分７２における拡散剤または反射剤の濃度分布としては、蛍光ランプ２０の長手方向に垂直な断面における蛍光ランプ２０の中心に近付くにつれ、高濃度となるようにしてもよい。こうすることで、蛍光ランプ２０の長手方向に垂直な断面における蛍光ランプ２０の中心に近付くにつれ、通過光の光強度を低下させる度合いが強くなる。

以上のような構成を有する実施例２による液晶ディスプレイ用バックライトユニットによれば、液晶パネル１０においては蛍光ランプ２０の直ぐ近くのみが強く照射されることがない。よって、蛍光ランプ２０からの光を均一な光量分布で液晶パネル１０に照射することができる。

尚、実施例２においては、拡散板７０の光透過率を材質調整により部分的に低下させるため、拡散板７０の厚さは全体的に均一である。

本発明の実施例２による液晶ディスプレイは、上記本実施例による液晶ディスプレイ用バックライトユニットと、液晶パネル１０とを有している。

尚、本実施例においても、光源は、冷陰極型蛍光ランプに限らず、熱陰極型蛍光ランプであってもよいし、あるいは、長手方向に配列された複数のＬＥＤを含むＬＥＤアレイであってもよい。

図４および図５を参照すると、本発明の実施例３による液晶ディスプレイ用バックライトユニットは、実施例１、２とは、拡散板のうちの少なくとも蛍光ランプ２０が平行投影される領域に形成された通過光の光強度を低下させる光抑制部の具体的構造が異なっている。それ以外の点では、実施例３は実施例１、２と同様であるため、詳細な説明は省略する。

実施例３によるバックライトユニットにおいては、実施例１、２と同様に、拡散板８０のうちの少なくとも蛍光ランプ２０が平行投影される領域Ｐに、通過光の光強度を低下させる光抑制部が形成されている。ただし、この光抑制部は、拡散板８０の表面上方に拡散板８０とは別部材として設けられた三角プリズム層９２によって構成されている。より具体的には、拡散板８０の表面に亘って、その上方には僅かな距離をおいて、透過光制御板９０が設けられている。透過光制御板９０は、基本的に、光透過率がほぼ１００％である。透過光制御板９０の拡散板８０側の表面においては、領域Ｐに相当する箇所に、三角プリズム層９２が形成されている。尚、三角プリズム層９２のプリズムの形状（頂角の角度、山の高さ、山間ピッチ等）としては、蛍光ランプ２０の長手方向に垂直な断面における蛍光ランプ２０の中心に近付くにつれ、反射率等が高まるようにしてもよい。こうすることで、蛍光ランプ２０の長手方向に垂直な断面における蛍光ランプ２０の中心に近付くにつれ、通過光の光強度を低下させる度合いが強くなる。

三角プリズム層９２およびその近傍を拡大して示した図５に示されるように、蛍光ランプ２０から放射された光Ｌ１〜Ｌ４は、透過光制御板９０の特に三角プリズム層９２に入射する。光Ｌ１〜Ｌ４のうちの光Ｌ２およびＬ３は、三角プリズム層９２内で全反射し、図中左側に戻される。一方、光Ｌ１およびＬ４は、三角プリズム層９２内で屈折して図中右側、即ち、拡散板８０および液晶パネル１０（図５には、図示せず）に向かう。尚、透過光制御板９０のうちの三角プリズム層９２以外の領域を通過する光は僅かに屈折するため、透過光制御板９０からの出射角が、ひいては、液晶パネル１０の裏面への入射角が、垂直に近付けられる。

尚、本実施例の透過光制御板９０では、領域Ｐに相当する箇所のみが三角プリズム層になっており、それ以外の部分はフラットな面になっているが、透過光制御板の表面全面を三角プリズム層とし、ただし三角プリズム層９２のプリズムの形状（頂角の角度、山の高さ、山間ピッチ等）を蛍光ランプ２０の長手方向に垂直な断面における蛍光ランプ２０の中心に近付くにつれて反射率等が高まるようにしてもよい。

以上のような構成を有する実施例３による液晶ディスプレイ用バックライトユニットによれば、液晶パネル１０においては蛍光ランプ２０の直ぐ近くのみが強く照射されることがない。よって、蛍光ランプ２０からの光を均一な光量分布で液晶パネル１０に照射することができる。

尚、実施例３においても、三角プリズム層９２を設けることにより通過光の光強度を部分的に低下させるため、拡散板８０の厚さは全体的に均一である。

本発明の実施例３による液晶ディスプレイは、上記本実施例による液晶ディスプレイ用バックライトユニットと、液晶パネル１０とを有している。

尚、本実施例においても、光源は、冷陰極型蛍光ランプに限らず、熱陰極型蛍光ランプであってもよいし、あるいは、長手方向に配列された複数のＬＥＤを含むＬＥＤアレイであってもよい。

尚、図示はしないが、その他の実施例として、光抑制部を、拡散板の表面に形成された三角プリズム面によって構成してもよい。

本発明は、３０インチ以上の大型の液晶ディスプレイに適用して極めて有効であるだけではなく、小型の液晶ディスプレイにも適用可能である。

従来の液晶ディスプレイ用バックライトユニットの要部を説明するための図であり、（ａ）はその構造を示し、（ｂ）は縦方向位置に応じた光強度（相対値）を示す。 本発明の実施例１による液晶ディスプレイ用バックライトユニットの要部の構造を示す概略的な断面図である。 本発明の実施例２による液晶ディスプレイ用バックライトユニットの要部の構造を示す概略的な断面図である。 本発明の実施例３による液晶ディスプレイ用バックライトユニットの要部の構造を示す概略的な断面図である。 図４に示した液晶ディスプレイ用バックライトユニットの動作（光の放射の経緯）を説明するための図である。

符号の説明

１０ 液晶パネル
２０ 蛍光ランプ
３０、４０ リフレクタ
４２ 斜面部
４３ 山型部
５０、６０、７０、８０ 拡散板
６２ 増厚部
７２ 低透過率部分
９０ 透過光制御板
９２ 三角プリズム層
Ｄ 液晶パネルの厚さ方向
Ｈ 液晶パネルの縦方向
Ｗ 液晶パネルの幅方向

Claims (12)

1. 長手方向を有する形状を呈し、角板状を呈する液晶パネルの裏側において液晶パネルの幅方向に該長手方向を沿わせて配置される光源と、前記光源の周面のうちの液晶パネルの裏面に対向しない領域から放射される光を液晶パネルの裏面に入射すべく反射するリフレクタと、液晶パネルの裏面に亘って設けられ、前記光源から直接および前記リフレクタで反射して液晶パネルに向かう光を拡散する拡散板とを有する液晶ディスプレイ用バックライトユニットにおいて、
   前記拡散板のうちの少なくとも該光源が平行投影される領域には、通過光の光強度を低下させる光抑制部が形成されることを特徴とする液晶ディスプレイ用バックライトユニット。
2. 前記光抑制部は、前記光源の前記長手方向に垂直な断面における該光源の中心に近付くにつれ前記領域の通過光の光強度を低下させる度合いが強くなるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイ用バックライトユニット。
3. 前記光抑制部は、前記拡散板の厚さを部分的に増大させてなる増厚部分によって構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶ディスプレイ用バックライトユニット。
4. 前記増厚部分は、前記光源の前記長手方向に垂直な断面における形状として、該光源の中心に向かって突出する山型を呈していることを特徴とする請求項３に記載の液晶ディスプレイ用バックライトユニット。
5. 前記光抑制部は、前記拡散板の光透過率を材質調整により部分的に低下させてなる低透過率部分によって構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶ディスプレイ用バックライトユニット。
6. 前記光抑制部は、前記拡散板の表面上方に該拡散板とは別部材として設けられた三角プリズム層によって構成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイ用バックライトユニット。
7. 前記光抑制部は、前記拡散板の表面に形成された三角プリズム面によって構成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイ用バックライトユニット。
8. 前記拡散板は、酸化チタンを反射剤として含むポリカーボネートから成ることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載の液晶ディスプレイ用バックライトユニット。
9. 前記リフレクタは、前記光源の前記長手方向に垂直な断面における形状として、該光源に向かって突出した山型部を持っていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１つに記載の液晶ディスプレイ用バックライトユニット。
10. 前記光源は、冷陰極型蛍光ランプまたは熱陰極型蛍光ランプであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１つに記載の液晶ディスプレイ用バックライトユニット。
11. 前記光源は、前記長手方向に配列された複数のＬＥＤを含むＬＥＤアレイであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１つに記載の液晶ディスプレイ用バックライトユニット。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１つに記載の前記液晶ディスプレイ用バックライトユニットと、前記液晶パネルとをすることを特徴とする液晶ディスプレイ。
    

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