JP2007141811A - バックライトユニットとこれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

バックライトユニットとこれを用いた液晶表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、輝度を高め、その輝度の均一度を高めるようにしたバックライトユニットに関する。
【解決手段】該バックライトユニットは、多数の点光源と、前記点光源からの光が入射される第１面には、プリズムパターンが形成されており、前記第１面に形成されたプリズムパターンの中、前記点光源からの光が交差される部分を含む一定大きさの第２面には、前記プリズムパターンが除去されている導光板を備える。
【選択図】図６

Description

本発明は輝度を高め、その輝度の均一度を高めるようにしたバックライトユニットに関する。また、本発明は、前記バックライトユニットを用いた液晶表示装置に関する。
一般に、液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力駆動などの特徴により、その応用範囲が広まる傾向にある。このような傾向により、液晶表示装置は、事務自動化機器、オーディオ/ビデオ機器などに用いられている。このような液晶表示装置は、マトリクス状で配列された多数の制御用スイッチに印加される信号により、光ビームの透過量が調節され、画面に所望の画像を示すことができる。
このような液晶表示装置は、自発光表示装置ではないため、バックライトのような別途の光源が必要となる。
バックライトユニットは、光源の位置により直下型方式とエッジ型方式などがある。エッジ型バックライトは、液晶表示装置の一側端に光源を設け、その光源から入射される光を導光板と多数の光学シートを介して液晶表示パネルに照射する。直下型バックライトは、液晶表示装置の直下に多数の光源を設け、その光源から入射される光を拡散板と多数の光学シートを介して液晶表示パネルに照射する。
図１は、LED(Light Emitting Diode)を採用したバックライトユニットの一例を示す。
図１を参照すると、従来のバックライトユニットは、点光源の役割をする多数のLED１１と、LED１１からの光を面光源に変換し、液晶表示パネル側に照射する導光板(Light Guide Panel)１２を備える。
しかしながら、図１のようなバックライトユニットは、LED１１から導光板１２に入射される光が交差される部分が他の部分に比べ輝度が高く示される。導光板１２において光が交差される明るい部分はリング、円、または楕円形状で現れ、この形状により「ホットスポット(Hot spot)」と知られている。このような現象により、従来のバックライトユニットと液晶表示装置は、表示画像で明るく示される部分が現れるようになり、表示画像の輝度が不均一な問題がある。図２は、図１のようなバックライトユニットにおいて、導光板上の輝度を測定した結果である。図２において、黄色と赤色に示される部分が最も明るい部分であり、図１の導光板１２においてLED１１から入射される光が交差される部分１３に該当する。
よって、本発明の目的は、輝度を高め、その輝度の均一度を高めるようにしたバックライトユニットを提供することにある。
本発明の他の目的は、前記バックライトユニットを用いた液晶表示装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の実施形態に係るバックライトユニットは、多数の点光源と、前記点光源からの光が入射される第１面と、前記点光源からの光が交差される第２面と、前記第１面に形成されたプリズムパターンとを含む導光板を備える。
前記第２面には、多数の微細突起パターンが形成されている。
本発明の更に他の実施形態に係るバックライトユニットは、多数の点光源と、前記点光源からの光が入射される第１面と、前記点光源からの光が交差される一定大きさの面を含む第２面と、前記第１面に形成されたプリズムパターンを含む導光板を備え、前記第２面は、前記第１面と前記点光源との間に形成されることを特徴とする。
前記第２面は、前記点光源に隣接している面に配置されている高密度の微細突起パターンと、前記一定大きさの面に配置されている低密度の微細突起パターンとを含む。
前記バックライトユニットは、少なくとも一つの拡散シートと少なくとも一つのプリズムシートを含み、前記導光板からの光を制御する多数の光学シートと、前記導光板の下面と側面からの入射される光を前記導光板側に反射させる反射シートを更に備える。
本発明の更に他の実施形態に係る液晶表示装置は、多数の点光源と、前記点光源からの光を面光源に変換するための導光板を含むバックライトユニットと、前記バックライトユニットから照射される光を液晶に印加される電界を制御して変調し、画像を示す液晶表示パネルを備え、前記導光板は、前記点光源からの光が入射される第１面と、前記点光源からの光が交差される第２面と、前記第１面に形成されたプリズムパターンとを含むことを特徴とする。
前記第２面には、多数の微細突起パターンが形成されている。
本発明の更に他の実施形態に係る液晶表示装置は、多数の点光源と、前記点光源からの光を面光源に変換するための導光板を含むバックライトユニットと、前記バックライトユニットから照射される光を液晶に印加される電界を制御して変調し、画像を示す液晶表示パネルを備え、前記導光板は、前記点光源からの光が入射される第１面と、前記点光源からの光が交差される一定大きさの面を含む第２面と、前記第１面に形成されたプリズムパターンを含み、前記第２面は、前記第１面と前記点光源との間に形成されることを特徴とする。
前記第２面は、前記点光源に隣接している面に配置されている高密度の微細突起パターンと、前記一定大きさの面に配置されている低密度の微細突起パターンとを含む。
前記バックライトユニットは、少なくとも一つの拡散シートと少なくとも一つのプリズムシートを含み、前記導光板からの光を制御する多数の光学シートと、前記導光板の下面と側面からの入射される光を前記導光板側に反射させる反射シートを更に備える。
本発明に係るバックライトユニットは、導光板上にプリズムパターンを形成するが、光が交差される部分に該当する導光板の上面一部の領域において、プリズムパターンを部分的に、または全体的に除去し、且つ、微細突起パターンの密度を低くし、ヘーズ(haze)処理することで、光が交差される部分にて高すぎる明るさを低くすることができる。この結果、本発明に係るバックライトユニットとこれを用いた液晶表示装置は、導光板上にプリズムパターンを形成し、導光板の輝度を高めるだけではなく、導光板の輝度を均一にすることができる。
以下、図３〜図１１を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。
図３〜図５は、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置を示す。
図３〜図５を参照すると、本発明に係る液晶表示装置は、液晶表示パネル２０と、液晶表示パネル２０に光を照射するためのバックライトユニット３０とを備える。
液晶表示パネル２０の上部基板２１及び下部基板２２間には、図示していない液晶が注入される。この液晶表示パネル２０の上部基板２１には、カラーフィルター、共通電極、ブラックマトリクスなどが形成される。液晶パネル２０の下部基板２２には、データラインとゲートラインなどの信号配線が形成され、データラインとゲートラインの交差部にTFTが形成される。TFTは、ゲートラインからのスキャン信号(ゲートパルス)に応答し、データラインから液晶セル側に伝送されるデータ信号を切り替える。データラインとゲートラインとの間に定義された画素領域には、画素電極が形成される。
バックライトユニット３０は、点光源の役割をする多数のLED３１、プリズムパターン３２aが上面上に形成された導光板３２、導光板３２と液晶表示パネル２０との間に配置された多数の光学シート３３及び導光板３２の下面と対向する反射シート３４とを備える。
導光板３２は、LED３１からの光を面光源に変換し、光学シート３３側に照射する役割をする。この導光板３２に形成されたプリズムパターン３２aは、導光板３２から光学シート３３側に進む光を光学シート３３の面に対して垂直方向に屈折させることにより、輝度と光効率を高め、且つ、図３及び図４のように、LED３１からの光が交差される部分３２bにおいて、一部のプリズムパターンが除去され、その部分から出射される光量を低くし、カップリング又はホットスポット現象が現れないようにする。即ち、一部のプリズムパターンがない光が交差される部分３２bにおいては、プリズムパターンが形成された従来の技術に比べ、相対的に光学シート３３側に進む光が少なくなるので、導光板３２上において輝度不均一が緩和される。
多数の光学シート３３は、導光板３２及びプリズムパターン３２aから出射される光の進行経路を液晶表示パネル２０に垂直になるように変換し、光を拡散させて液晶表示パネル２０に照射される光の効率を向上させ、光の均一度を高める。このため、光学シート３３は、一つ以上のプリズムシートと、一つ以上の拡散シートとを含む。
反射シート３４は、導光板３２の背面と側面に対向して導光板３２の背面と側面から入射される光を反射させ、漏れ光を予防して光効率を高める。
しかしながら、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置においても、従来技術よりは小さいが、プリズムパターン３２aにより光が不均一に屈折される現象により、輝度不均一の問題が発生し、光が交差される部分３２bの輝度が他の部分に比べ多少明るく測定された。よって、本発明の第２の実施形態に係るバックライトユニットは、図６及び図７のように、LED周りの導光板上面の一部でプリズムパターンを全て除去する。
図６及び図７を参照すると、本発明の第２の実施形態に係るバックライトユニットは、LED３１周りの上面でプリズムパターン４２aが除去された非パターン部分４４が存在する導光板４２を備える。
導光板４２の非パターン部分４４は、LED３１からの光が交差する部分４２bを含む一定面積を有し、プリズムパターン４２aが全て除去されているため、光が交差される部分４２bとその周りでプリズムパターン４２aにより光が乱れる現象を防ぐことができる。よって、本発明の第２の実施形態に係るバックライトユニットは、非パターン部分４４により光が交差される部分４２bにおいて、輝度を従来より低くして導光板４２の輝度の均一度を高めることができる。
図８及び第９は、本発明の第３の実施形態に係るバックライトユニットを示す。
図８及び図９を参照すると、本発明に係るバックライトユニットは、LED３１周りの上面でプリズムパターン５２aが全て除去され、その代わりに微細突起パターン５８a、５８bが形成された導光板５２を備える。ここで、微細突起パターンは、サンドパターンともいう。
微細突起パターン５８a、５８bは、サンディング処理により導光板５２の上面に部分的に密度が異なるように形成された微細凹凸パターンであり、LED３１から入射される光を光学シート３３側に屈折させる。微細突起パターン５８a、５８bの密度が高いほど、光学シート３３側に進む光量が多くなる。つまり微細突起パターン５８aは、LED３１からの光が交差される部分５２b前の第１領域５４において光密度で導光板５２上に配置される一方、微細突起パターン５８ｂは、LED３１からの光が交差される部分５２bを含む第２領域５６において低密度で導光板５２上に配置される。したがって、この実施形態によっては、導光板５２から光が交差される部分５２bを含む一定領域で光学シート３３側に進む光の量が他の部分に比べ減る一方、他の部分から光学シート３３側に進む光の量が増加することになる。
図１０及び図１１は、本発明の第４の実施形態に係るバックライトユニットを示す。
図１０及び図１１を参照すると、本発明に係るバックライトユニットは、光が交差される部分６２bを含む一定領域にのみ、微細突起パターン６４が形成された導光板６２を備える。
この実施形態に係る導光板６２は、光が交差される部分６２bを含む一定領域の上面に微細突起パターン６４が形成される一方、その他の上面のほとんどにプリズムパターン６２aが形成される。光が交差される部分６２bでは、低密度の微細突起パターン６４により従来より光量が減る。パターン６４の密度は、光が交差される部分６２bと、他の部分の輝度均一度を合わせるように調整される。
従来のバックライトユニットにおいて導光板と発光ダイオードを示す図である。 図１のようなバックライトユニットにおいて光が交差される部分の強い明るさを示す実験結果図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置とバックライトユニットを示す斜視図である。 図３に示した導光板においてプリズムパターンを示す図である。 図３に示した導光板においてプリズムパターンを示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るバックライトユニットを示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るバックライトユニットを示す図である。 本発明の第３の実施形態に係るバックライトユニットを示す図である。 本発明の第３の実施形態に係るバックライトユニットを示す図である。 本発明の第４の実施形態に係るバックライトユニットを示す図である。 本発明の第４の実施形態に係るバックライトユニットを示す図である。
符号の説明
２０：液晶パネル
３０：バックライトユニット
３１：LED
３２、４２、５２、６２：導光板
３３：光学シート
３４：反射シート
３２a、４２a、５２a、６２a：プリズムパターン
３２b、４２b、５２b、６２b：光が交差される部分
５８a、５８b、６４：微細突起パターン

Claims (12)

  1. 多数の点光源と、前記点光源からの光が入射される第１面と、前記点光源からの光が交差される第２面と、前記第１面に形成されたプリズムパターンを含む導光板とを備えることを特徴とするバックライトユニット。
  2. 前記第２面には、多数の微細突起パターンが形成されてい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. 多数の点光源と、前記点光源からの光が入射される第１面と、前記点光源からの光が交差される一定大きさの面を含む第２面と、前記第１面に形成されたプリズムパターンを含む導光板を備え、前記第２面は、前記第１面と前記点光源との間に形成されることを特徴とするバックライトユニット。
  4. 前記第２面は、前記点光源に隣接している面に配置されている高密度の微細突起パターンと、前記一定大きさの面に配置されている低密度の微細突起パターンとを含むことを特徴とする請求項３に記載のバックライトユニット。
  5. 少なくとも一つの拡散シートと少なくとも一つのプリズムシートを含み、前記導光板からの光を制御する多数の光学シートと、前記導光板の下面と側面からの入射される光を前記導光板側に反射させる反射シートを更に備え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。
  6. 少なくとも一つの拡散シートと少なくとも一つのプリズムシートを含み、前記導光板からの光を制御する多数の光学シートと、前記導光板の下面と側面からの入射される光を前記導光板側に反射させる反射シートを更に備えることを特徴とする請求項３に記載のバックライトユニット。
  7. 多数の点光源と、前記点光源からの光を面光源に変換するための導光板を含むバックライトユニットと、前記バックライトユニットから照射される光を液晶に印加される電界を制御して変調し、画像を示す液晶表示パネルを備え、前記導光板は、前記点光源からの光が入射される第１面と、前記点光源からの光が交差される第２面と、前記第１面に形成されたプリズムパターンを含むことを特徴とする液晶表示装置。
  8. 前記第２面には、多数の微細突起パターンが形成されていることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
  9. 多数の点光源と、前記点光源からの光を面光源に変換するための導光板を含むバックライトユニットと、前記バックライトユニットから照射される光を液晶に印加される電界を制御して変調し、画像を示す液晶表示パネルを備え、前記導光板は、前記点光源からの光が入射される第１面と、前記点光源からの光が交差される一定大きさの面を含む第２面と、前記第１面に形成されたプリズムパターンを含み、前記第２面は、前記第１面と前記点光源との間に形成されることを特徴とする液晶表示装置。
  10. 前記第２面は、前記点光源に隣接している面に配置されている高密度の微細突起パターンと、前記一定大きさの面に配置されている低密度の微細突起パターンとを含むことを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
  11. 前記バックライトユニットは、少なくとも一つの拡散シートと少なくとも一つのプリズムシートを含み、前記導光板からの光を制御する多数の光学シートと、前記導光板の下面と側面からの入射される光を前記導光板側に反射させる反射シートを更に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。
  12. 前記バックライトユニットは、少なくとも一つの拡散シートと少なくとも一つのプリズムシートを含み、前記導光板からの光を制御する多数の光学シートと、前記導光板の下面と側面からの入射される光を前記導光板側に反射させる反射シートを更に備えることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
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