JP2007178988A - バックライトユニット及びこれを備えた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】輝度が向上し、そして円滑な分割駆動が可能であるバックライトユニット及びこれを備えた液晶表示装置を提供する。
【解決手段】本願発明の液晶表示装置は、液晶パネルと、液晶パネルに光源を供給するバックライトユニットとを含み、バックライトユニットは、傾斜した内周面を有する複数の凹部が形成された反射板と、前記複数の凹部のそれぞれに形成された複数の発光素子とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、輝度が向上したバックライトユニット及びこれを備えた液晶表示装置に関する。

今まで開発されてきた多くのフラットパネルディスプレイ装置のうち、液晶表示装置は、ノートブックコンピュータ、モニタ、テレビ、宇宙船及び航空機など、その応用分野が幅広くて多様である。
このような多様な分野に応用される液晶表示装置は、液晶パネル、駆動回路部、及びバックライトユニットとから構成される。

駆動回路部は、各種回路素子及びプリント基板（ＰＣＢ）などから構成され、バックライトユニットは、発光ランプ、各種シート及び支持モールドなどから構成される。

バックライトユニットは、液晶表示装置の光源であり、液晶表示素子の構成のうち電力消費が最大であるため、最小の電力で最大に明るい光を発光して電力消費を最小化する必要がある。また、全画面の均一な輝度のために、蛍光灯のような線光源を利用して一定のサイズの面に同一の明るさの光を供給しなければならない。
しかしながら、最近は、光源として点光源（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ））を利用して一定のサイズの面に同一の明るさの光を供給するようになってきている。
以下、図６〜図８を参照して、このような点光源（例えば、ＬＥＤ）を適用した従来の液晶表示装置のバックライトユニットについて詳細に説明する。

図６は、従来のバックライトユニットを備えた液晶表示装置を示す断面図である。
図６に示すように、従来のバックライトユニットを備えた液晶表示装置は、画素がマトリクス状に配列された液晶パネル３６０と、液晶パネル３６０に光を供給するバックライトユニット３００とから構成される。

ここで、液晶パネル３６０は、一定の間隔で対向して貼り合わせられた薄膜トランジスタアレイ基板（図示せず）及びカラーフィルタ基板（図示せず）と、カラーフィルタ基板と薄膜トランジスタアレイ基板間に形成された液晶層（図示せず）とから構成される。
また、図示してはいないが、薄膜トランジスタアレイ基板とカラーフィルタ基板には、それぞれ画素電極と共通電極が形成されて液晶層に電界を印加する。

バックライトユニット３００は、下部カバー３５０と、下部カバー３５０の上面に結合した発光素子支持台３１０と、発光素子支持台３１０の上面に配置されて光を水平方向及び垂直方向に発光する複数の発光素子３３０と、発光素子３３０の上部に所定間隔離隔して配置される導光板３４０と、導光板３４０の上側に配置され、発光素子３３０から発散する光の効率を向上させ、光を拡散する拡散板３４７及び複数の光学シート層３４９とから構成される。発光素子３３０の下部には、発光素子３３０から放出される光の利用効率を向上させるために反射板３２０が備えられる。

発光素子３３０から放出される光がバックライトユニットの全面に均一に分布されるように、導光板３４０は、バックライトユニットの全面に備えられる。また、それぞれの発光素子３３０に対向する導光板３４０の下面には、各発光素子３３０から垂直方向に発散する光の混色（Color Mixing）のための反射体（diverter）３３５が形成され、それにより、発光素子３３０から垂直方向に発散する単色光が直接表示されない。

一方、液晶パネル３６０及びバックライトユニット３００は、ガイドパネル３５１により囲まれ、囲まれた液晶パネル３６０とバックライトユニット３００の側面はモールドフレーム３４５により支持される。
また、液晶パネル３６０の上面縁部は、トップケース３７０により固定され、トップケース３７０は、ガイドパネル３５１に結合し、ガイドパネル３５１は、モールドフレーム３４５に結合する。

図７は、従来のバックライトユニットの一部拡大図であり、発光素子（例えば、ＬＥＤ）が配置された状態の構造を示す断面図である。
図７に示すように、従来のバックライトユニットの構造は、下部カバー２１０と、下部カバー２１０上に所定間隔で配置された複数の発光素子（ＬＥＤ）２２０と、複数の発光素子２２０の上側に所定間隔離隔して形成された導光板２３０と、導光板２３０の下面に形成され、複数の発光素子（ＬＥＤ）２２０にそれぞれ対応するプリズム構造又は反射材質で形成された反射体２３５とからなる。ここで、反射体２３５は、発光素子２２０から垂直に放出される光が直接表示されることを抑制し、混色のために使用される。

しかしながら、従来のバックライトユニットの構造は、発光素子から放出される光が最大に活用できないため、輝度が低下する。それは、図８に示すように、従来の発光素子の場合、電源が供給されると、総発光量のうち、垂直方向（矢印１２）に約２０％の光を放出し、水平方向（矢印１４、１６）に約８０％の光を放出するためである。
前述したように、従来のバックライトユニット及びこれを備えた液晶表示装置は、バックライトユニットの発光素子の側面から発光する光が効率的に利用できないため、液晶表示装置の輝度を低下させるという問題があった。
また、従来のバックライトユニット及びこれを備えた液晶表示装置は、点光源である発光素子の側面から発光する光が周囲の発光素子が照らす領域まで大きな影響を及ぼすため、バックライトユニットの円滑な分割駆動ができないという問題があった。

従って、本発明の目的は、傾斜した内周面を有する複数の凹部が形成された反射板と、それぞれの凹部に形成された複数の発光素子とからなるバックライトユニットを形成することにより、バックライトユニットの輝度を向上させ、バックライトユニットの円滑な分割駆動ができるバックライトユニット及びこれを備えた液晶表示装置を提供することにある。

このよう目的を達成するための本発明による液晶表示装置のバックライトユニットは、上面に複数の凹部が形成された反射板と、それぞれの複数の凹部に形成された複数の発光素子とを含むことを特徴とする。

また、このような目的を達成するための本発明による液晶表示装置は、液晶パネルと、液晶パネルに光源を供給するバックライトユニットとを含み、バックライトユニットは、上面に複数の凹部が形成された反射板と、それぞれの複数の凹部に形成された複数の発光素子とを含むことを特徴とする。
ここで、反射板に形成された複数の凹部は、複数の発光素子の側面から放出される光を上方向に反射させることにより、光の効率を向上させる。

本発明によるバックライトユニット及びこれを備えた液晶表示装置は、複数の発光素子から放出される光、特に、側面から放出される光を効率的に利用することにより、バックライトユニットの輝度が向上できるという効果がある。
また、本発明によるバックライトユニット及びこれを備えた液晶表示装置は、発光素子の側面から放出される光を集めることで他の発光素子が照らす領域に大きな影響を及ぼすことを防止するため、バックライトユニットの円滑な分割駆動が可能になるという効果がある。

以下、図１〜図５を参照して、本発明によるバックライトユニット及びこれを備えた液晶表示装置の好ましい実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明によるバックライトユニットを備えた液晶表示装置を示す断面図である。
図１に示すように、本発明による液晶表示装置は、画素がマトリクス状に配列された液晶パネル４６０と、液晶パネル４６０の下面に形成されたバックライトユニット４００とから構成される。

詳しくは図示していないが、液晶パネル４６０は、一定の間隔で対向して貼り合わせられた薄膜トランジスタアレイ基板及びカラーフィルタ基板と、カラーフィルタ基板と薄膜トランジスタアレイ基板間に形成された液晶層とから構成される。
また、薄膜トランジスタアレイ基板とカラーフィルタ基板には、それぞれ画素電極と共通電極が形成されて液晶層に電界を印加する。
従って、共通電極に電圧が印加された状態で画素電極にデータ信号の電圧が印加されると、共通電極と画素電極間に電界が形成され、形成された電界によって液晶層の液晶が配列されることにより、液晶表示装置は、液晶分子の誘電異方性により画素別に光の透過率を調節して文字や画像を表示する。
ここで、画素電極に印加されるデータ信号の電圧を画素別に制御するために、薄膜トランジスタのようなスイッチング素子がそれぞれの画素に備えられる。これをアクティブマトリクス駆動方式という。

バックライトユニット４００は、下部カバー４５０と、下部カバー４５０の上面に結合した発光素子支持台４１０と、発光素子支持台４１０の上面に形成され、傾斜した内周面を有する複数の凹部が形成された反射板４２０と、それぞれの複数の凹部に形成されて水平又は垂直方向に光を発散する複数の発光素子４３０と、バックライトユニット４００の全面に光を均一に分布するために反射板４２０の上部に所定間隔離隔して配置される導光板４４０と、導光板４４０の上側に配置され、発光素子４３０から発散する光の効率を向上させ、光を拡散させる拡散板４４７及び複数の光学シート層４４９とから構成される。

ここで、それぞれの発光素子４３０に対向する導光板４４０の下面には、各発光素子４３０から発散する光の混色のための反射体４３５が形成され、それにより、発光素子４３０から垂直方向に発散する単色光が直接表示されない。
また、下部カバー４５０の背面には、発光素子４３０が発光するときに発生する熱を効率的に除去するために、アルミニウム（Al）材質のヒートシンクが取り付けられる。

一方、液晶パネル４６０及びバックライトユニット４００は、ガイドパネル４５１により囲まれ、囲まれた液晶パネル４６０及びバックライトユニット４００の側面は、モールドフレーム４４５により支持される。
また、液晶パネル４６０の上面縁部はトップケース４７０により固定され、トップケース４７０は、ガイドパネル４５１に結合し、ガイドパネル４５１は、モールドフレーム４４５に結合する。

以下、図２〜図４を参照してバックライトユニットについて詳細に説明する。
図２は、本発明によるバックライトユニットの反射板と反射板に形成された発光素子の一実施形態を示す平面図であり、図３は、本発明によるバックライトユニットの反射板と反射板に形成された発光素子の一実施形態を示す断面図であり、図４は、本発明によるバックライトユニットの反射板に形成された発光素子の多様な配列を示す平面図である。

図２及び図３に示すように、本発明によるバックライトユニットの反射板と反射板に形成された発光素子は、傾斜した内周面を有する複数の凹部４２３が形成された反射板４２０と、それぞれの複数の凹部４２３に形成された複数の発光素子４３０とからなる。

反射板４２０に形成された凹部４２３の底面及び開口部は、それぞれ三角形、四角形、六角形などの多角形又は円形に形成することができ、凹部４２３の開口部が凹部４２３の底面より大きいくなるように形成することが好ましい。また、凹部４２３の内周面は、反射板４２０の底面に対して１０〜９０度傾斜し、凹部４２３の深さは、４０ｍｍ以下であることが好ましい。

ここで、発光素子４３０から放出された光の移動を説明する。
発光素子４３０から放出された光、特に、側面から放出された光は、反射板４２０の凹部４２３の内周面に反射されて上方向に誘導される。
また、発光素子４３０の正面から放出された光は、反射体４３５によって反射し、反射された光は反射板４２０の凹部４２３の内周面又は底面に反射されて上方向に誘導される。
結局、発光素子４３０の側面から放出される光を上方向に誘導することにより、液晶表示装置の全面の輝度が全体的に増加する。
符号４２０ａは、凹部４２３の底面を示す。

一方、反射板４２０に形成されたそれぞれの複数の凹部４２３に位置する複数の発光素子４３０は、多様な形態に配列できる。例えば、図４に示すように、複数の発光素子４３０は、一文字状、三角形、四角形、菱形、Ｘ字状、又はこれらの形状が複数形成された形態に配列される。ここで、複数の発光素子４３０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）であることが好ましく、発光ダイオード（ＬＥＤ）は、赤色ダイオード、緑色ダイオード、茶色ダイオード又は白色ダイオードなどのいずれも可能である。
反射板４２０に形成された複数の凹部４２３は、多様な形状に形成でき、縦横又はジグザグに配列できる。

図５は、本発明によるバックライトユニットの反射板と反射板に形成された発光素子の他の実施形態を示す平面図であり、本発明による複数の凹部５２３がジグザグに形成された反射板５２０と、反射板５２０に形成された複数の発光素子５３０とを示す図である。ここで、反射板５２０に形成された複数の凹部５２３の形状は、四角柱型に限定されるものではなく、多様な形状に形成できる。また、複数の凹部５２３に配列された発光素子５３０も十字状に限定されるものではなく、多様な形態に配列できる。
符号５２０ａは、凹部５２３の底面を示す。

このように構成されるバックライトユニットとこれを備えた液晶表示装置は、複数の発光素子５３０の側面から発光する光を本発明による反射板５２０を利用して上部に誘導し、誘導された光を導光板（図示せず）、拡散板（図示せず）、及び複数の光学シート層（図示せず）により全反射する。また、発光素子５３０の垂直方向に発光する光は、反射板５２０の上部に形成された反射体（図示せず）により水平方向に誘導されて導光板、拡散板、複数の光学シート層により全反射される。
従って、複数の発光素子５３０の側面から放出される光又は垂直方向に放出される光が全反射することにより、液晶パネルの全体に光が均一に伝達される。
また、発光素子５３０の側面から放出される光が反射板５２０により、周囲の発光素子が照らす領域に大きな影響を及ぼさないので、バックライトユニットが円滑に分割駆動できる。

前述した発光素子は、点光源、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）であることが好ましい。また、発光ダイオード（ＬＥＤ）は、赤色ダイオード、緑色ダイオード、褐色ダイオード又は白色ダイオードなどのいずれも可能である。

本発明によるバックライトユニットを備えた液晶表示装置を示す断面図である。 本発明によるバックライトユニットの反射板と反射板に形成された発光素子の一実施形態を示す平面図である。 本発明によるバックライトユニットの反射板と反射板に形成された発光素子の一実施形態を示す断面図である。 本発明によるバックライトユニットの反射板に形成された発光素子の多様な配列を示す平面図である。 本発明によるバックライトユニットの反射板と反射板に形成された発光素子の他の実施形態を示す平面図である。 従来のバックライトユニットを備えた液晶表示装置を概略的に示す断面である。 従来のバックライトユニットの構造を示す断面図である。 従来のバックライトユニットに適用される発光素子の光が放出される方向を概略的に示す断面図である。

符号の説明

４１０：発光素子支持台
４２０：反射板
４３０：発光素子
４３５：反射体
４４０：導光板
４４５：モールドフレーム
４４７：拡散板
４４９：光学シート層
４５０：下部カバー
４５１：ガイドパネル
４６０：液晶パネル
４７０：トップケース

Claims (16)

1. 上面に複数の凹部が形成された反射板と、
   前記複数の凹部のそれぞれに配置された複数の発光素子と
   を含むことを特徴とする液晶表示装置のバックライトユニット。
2. 前記複数の発光素子が点光源であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置のバックライトユニット。
3. 前記凹部の底面及び開口部が、それぞれ多角形又は円形であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置のバックライトユニット。
4. 前記複数の凹部の内周面が、前記反射板の底面に対して１０〜９０度で傾斜することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置のバックライトユニット。
5. 前記複数の凹部の深さが４０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置のバックライトユニット。
6. 前記複数の凹部が縦横に形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置のバックライトユニット。
7. 前記複数の凹部がジグザグに形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置のバックライトユニット。
8. 前記反射板の上部に形成された導光板と、
   前記導光板の下面に形成された、前記複数の発光素子のそれぞれに対応する複数の反射体とをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置のバックライトユニット。
9. 液晶パネルと、
   上面に複数の凹部が形成された反射板と、
   前記複数の凹部に配置された、前記液晶パネルに光を供給する複数の発光素子と
   を含むことを特徴とする液晶表示装置。
10. 前記複数の発光素子が点光源であることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 前記凹部の底面及び開口部が、それぞれ多角形又は円形であることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
12. 前記複数の凹部の内周面が、前記反射板の底面に対して１０〜９０度で傾斜することを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
13. 前記複数の凹部の深さが４０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
14. 前記複数の凹部が縦横に形成されることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
15. 前記複数の凹部がジグザグに形成されることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
16. 前記反射板の上部に配置された導光板と、
    前記導光板の下面に形成された、前記複数の発光素子のそれぞれに対応する複数の反射体とをさらに含む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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