JP2008166005A - バックライトユニットおよび液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画質品位の向上を図れるバックライトユニットおよびそれを搭載する液晶表示装置を提供する。
【解決手段】バックライトユニット６２における導光板１は、拡散シート５３、ひいては液晶表示パネル６１に向けて光を出射させる天面１１、この天面１１に対向し、反射シート５２に面している底面１２、および、天面１１の外周および底面１２の外周を囲むように位置する側面１３（１３ａ〜１３ｄ）を有しているとともに、底面１２から天面１１に向かって先細った形状になっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示パネルに対して光を照射するバックライトユニット、およびそれを備える液晶表示装置に関するものである。

図４の分解斜視図に示すように、従来から、液晶表示パネルに光（バックライト光）を照射させるバックライトユニット１６２が種々開発されている。そして、かかるようなバックライトユニット１６２では、図５Ａおよび図５Ｂ（図４におけるＡ１−Ａ１’線矢視断面図およびＢ１−Ｂ１’線矢視断面図）に示すように、導光板１０１に設けられた突起１７１と、フレーム１０２に設けられた開孔１７２とが嵌り合うことで、導光板１０１はバックライトユニット１６２内部に固定されていた。

しかしながら、このような突起１７１を有する導光板１０１に光源１５１からの光が入射すると、かかる突起片１７１が導光板１０１の他の部分と異なる明るさになり、バックライト光の輝度ムラ、ひいては液晶表示パネルの輝度ムラの原因になっていた（図５Ｂ参照）。

このような輝度ムラの問題を解決したバックライトユニットとして、図６に示すような特許文献１のバックライトユニット（面光源装置）１６２が挙げられる。このバックライトユニット１６２では、導光板１０１の側面１１３（１１３ａ〜１１３ｄ）のうち、対向配置にある側面１１３ａ・１１３ｂが反射シート１５２に向かって俯くように傾斜（下向き傾斜）する一方、対向配置にある側面１１３ｃ・１１３ｄがレンズシート１５４に向かって仰ぐように傾斜（上向き傾斜）している。さらに、フレーム１０２には、導光板１０１の側面１１３（１１３ａ〜１１３ｄ）に面するような保持面１２１（１２１ａ〜１２１ｄ）が設けられており、保持面１２１ａ〜１２１ｄと導光板の側面１１３ａ〜１１３ｄとが面接触するようになっている。

このようになっていると、反射シート１５２に向かって導光板１０１が変動しようとしても、導光板１０１の側面１１３ａ・１１３ｂとフレーム１０２の保持面１２１ａ・１２１ｂとが面接触し、導光板１０１は動かない。一方で、レンズシート１５４に向かって導光板１０１が変動しようとしても、導光板１０１の側面１１３ｃ・１１３ｄとフレーム１０２の内壁面１２１ｃ・１２１ｄとが面接触し、導光板１０１は動かない。すなわち、特許文献１での導光板１０１は、突起片を有することなく、バックライトユニット１６２の内部に固定される。
特開２００４−１９９９３０号公報（図２）

しかしながら、かかる特許文献１のバックライトユニット１６２では、輝度ムラ以外の別の問題が生じている。その問題は、ユーザが液晶表示パネルを正面から見ずに斜めから見た場合（すなわち斜視の場合）に生じる。詳説すると、図７（図６のＣ１−Ｃ１’線矢視断面図）における白色矢印（斜視での視線の先）に示すように、視線の先に位置する部材が、フレーム１０２の保持面１２１ａ・１２１ｂになり、それがユーザによって視認されてしまうという問題である。そして、かかるような問題が生じると、液晶表示装置としての画質品位が低下することになる。

本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、画質品位の向上を図れるバックライトユニットおよびそれを搭載する液晶表示装置の提供にある。

本発明は、光源からの光を導く導光板の外縁をフレームによって保持しているバックライトユニットである。そして、かかるバックライトユニットでは、導光板は、光を出射させる面を天面、この天面に対向する面を底面としているとともに、底面から天面に向かって先細った形状になっている。

このようになっていると、導光板の外縁、例えば導光板の側面は、フレームの一部分（保持面）によって保持されるので、かかるフレームの一部分と導光板の側面とは面しやすい。ただし、導光板は先細った形状、例えば錘台状（側面を平面とした角錐台状等）になっているので、側面は傾斜している。すると、ユーザが導光板の天面側から斜視でバックライトユニットを見たとしても、導光板の側面、ひいてはこの側面に面するフレームの一部分はユーザには見えない。そのため、このようなバックライトユニットが液晶表示装置に搭載されれば、かかる液晶表示装置の画質品位は向上する。

また、特に、導光板における底面から側面に至るまでの角度θが、以下の条件式（１）を満たすと望ましい。
４５°≦θ＜９０° … 条件式（１）

かかる条件式（１）は、導光板の側面等をユーザに見えないようにすることと、導光板の大型化を抑制することとの調和を図るために要する角度θの範囲を示している。したがって、この条件式（１）を満たすバックライトユニットを搭載する液晶表示装置は、斜視での画質品位を劣化させることなく、小型化を実現できることになる。

なお、光源からの出射光を効率よく側面に入射させるために、光源からの出射光を受光する導光板の側面は、導光板の底面に対して垂直になっていると望ましい。

また、導光板の側面が、鏡面になっていると望ましい。このような鏡面になっていると、光源からの光が通過する場合に、面形状に起因する輝度ムラが発生しないためである。

また、バックライトユニットのフレームは、導光板における側面に接触可能な保持面を有していると望ましい。このようになっていれば、導光板の側面とフレームの保持面とが接触することで、両者間（フレームと導光板との間）に保持関係が成立するからである。

なお、導光板における側面に接触可能なフレームの保持面としては、例えば、導光板における側面の面形状に沿うようになった面が挙げられる。

また、導光板の側面が平面である場合、フレームの保持面が平面であれば面接触が生じ、比較的強固に、両面が接触することになり望ましい。

また、フレームの保持面も、導光板の側面同様に、鏡面であってもよい。このようになっていれば、導光板の側面から出射した光がかかる保持面に到達した場合に、面形状に起因する輝度ムラが発生しないためである。

なお、以上のようなバックライトユニットから出射する光を受光する液晶表示パネルを備える液晶表示装置も本発明といえる。

本発明のバックライトユニットによれば、導光板の先細った形状に起因し、斜視の場合に、フレームに保持されている導光板の側面が外部から見えにくくなる。そのため、かかるバックライトユニットを搭載する液晶表示装置では、導光板の側面、さらには、その導光板の側面に面するフレームの保持面が外部から見えることに起因する画質品位の低下は起きない。

［実施の形態１］
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、図面によっては便宜上、部材番号およびハッチングを省略する場合もあるが、かかる場合、他の図面を参照するものとする。

図３は液晶表示パネル６１とバックライトユニット６２（後述の図１参照）とを含む液晶表示装置６９を示す斜視図である。また、図１は、液晶表示装置６９の分解斜視図である。また、図２Ａは、図１での矢視Ａ−Ａ’線からみた場合の液晶表示装置６９の断面図であり、図２Ｂは、図１での矢視Ｂ−Ｂ’線からみた場合の液晶表示装置６９の断面図である。

液晶表示パネル６１は、アクティブマトリックス基板（ＡＭ基板）４１と、このＡＭ基板４１に対向する対向基板４２とをシール材（不図示）で貼り合わせ、これらの隙間に液晶（不図示）を注入している。また、液晶表示パネル６１は、ＡＭ基板４１および対向基板４２を挟持する光学シート４３・４４（例えば、偏光シート、位相差シート）を含んでいる。

そして、かかる液晶表示パネル６１は、バックライトユニット６２に重なるように位置し、かかるバックライトユニット６２からの光（バックライト光）を受光することで、表示パネルとして機能する。

なお、液晶表示パネル６１には、液晶を制御するＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のスイッチング素子や、ソースライン、ゲートライン、画素電極（透明電極）、およびカラーフィルタ等も含まれているが、便宜上、省略されている。

バックライトユニット６２は、光源５１、導光板１、反射シート５２、拡散シート５３、レンズシート５４、フレーム２、およびケース３、を含んでいる。

光源５１は、光を発するものであり、導光板１の端（エッジ）、詳説すると導光板１における側面のうちの一面に向けて光を照射できる箇所に配置されている（例えば、導光板１の側面１３ａに面して配置されている）。そのために、かかるバックライトユニット６２を搭載する液晶表示装置６９は、エッジライト型と称される。

なお、光源５１は、特に限定されるものではなく、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）や蛍光管（冷陰極管・熱陰極管）が挙げられる。

導光板１は、側面１３ａに面した光源５１からの光（線状光等）を受けるとともに、内部でミキシングし、面状光に変換している。なお、導光板１の材料としては、例えば、ＰＭＭＡ（Polymethylmethacrylate）、ＰＣ（Polycarbonate）等の無色透明な樹脂や、日本ゼオン株式会社製のゼオノアが挙げられる。

反射シート５２は、導光板１によって覆われるように位置しており、光源５１からの光や導光板１内部を伝搬する光を漏洩させることなく液晶表示パネル６１に向けて反射させている。なお、反射シート５２としては、例えば、ＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）のような白色または無色透明で反射機能を有する樹脂シートや、かかる樹脂シート上にアルミニウム蒸着層、銀蒸着層、または誘電体多層膜等を備える複層型のシートが挙げられる。

拡散シート５３は、導光板１（導光板１の天面１１）を覆うように位置し、その導光板１からの面状光を拡散させて、液晶表示パネル６１全域に光をいきわたらせている。なお、拡散シート５３としては、例えば、ＰＥＴまたはＰＣの樹脂シート上に光散乱層（光散乱塗料）を備える複層型のシートが挙げられる。

レンズシート５４は、例えばシート面内にレンズ形状を有し、光の放射特性を偏向させる（集光させる）シートであり、拡散シート５３を覆うように位置している。そのため、このレンズシート５４は、拡散シート５３から進行してくる光を集光させ、単位面積あたりの発光輝度を向上させている。なお、レンズシート５４としては、例えば、ＰＥＴの樹脂シート上にアクリル系樹脂で形成されたプリズム層を備える複層型シートが挙げられる。

フレーム２は、光源５１と、導光板１の外縁、反射シート５２の外縁、拡散シート５３の外縁、およびレンズシート５４の外縁という４つの部材の外縁と、を覆いながらこれらを保持している。なお、フレームの材料としては、例えば、高反射性の白色ＰＣが挙げられる。

ケース３は、金属製等（ブリキ、ステンレス等）であり、光源５１・導光板１・反射シート５２・拡散シート５３・レンズシート５４・フレーム２を収容している。その上、ケース３は、不図示の両面テープ等を介してフレーム２を固定している。詳説すると、フレーム２の外壁面２２とケース３の立ち上がり部３１の内側面３１ａとが両面テープを介して接着することで、ケース３はフレーム２を固定している。

すると、ケース３の底面３２と、導光板１等の種々の部材の外縁を覆っているフレーム２の一面（保持面２１）とによって、光源５１・導光板１・反射シート５２・拡散シート５３・レンズシート５４が、挟持されるようになる。その結果、光源５１等のこれら部材は、ケース３内で安定して位置する。

ここで、導光板１について詳説する。導光板１は、拡散シート５３、ひいては液晶表示パネル６１に向けて光を出射させる天面（光出射面）１１、この天面１１に対向し、反射シート５２に面している底面１２、および、天面１１の外周および底面１２の外周を囲むように位置する側面１３（１３ａ〜１３ｄ）を有している。

そして、導光板１は、底面１２から天面１１に向かって先細った形状になっている。このような先細った形状（テーパ状）の一例としては、側面を曲面としている円錐台状、または図１に示すように、側面１３を平面としている角錐台状のような、いわゆる錘台状が挙げられる。さらに、このように錘台状になっている導光板１では、導光板１の側面１３（側面１３の外側表面）が、液晶表示パネル６１に向かって仰ぐよう傾斜する。そのため、導光板１における側面１３と底面１２とは、垂直関係にはない。

ただし、光源５１からの出射光を受光する導光板１の側面１３ａは、導光板１の底面１２に対して垂直になっていると望ましい。このようになっていると、光源５１からの出射光が効率よく側面１３ａに入射するためである。

そして、かかるようなテーパ状の導光板１を搭載したバックライトユニット６２を備える液晶表示装置６９では、斜視の画質品位が向上する。そこで、品位向上の理由を以下に説明する。

まず、ここでの斜視とは、ユーザが液晶表示パネル面の法線に対して斜めから見ることをいう。そして、かかる斜視での視線の先は図２Ａおよび図２Ｂにおける白色矢印のようになる。すると、視線の先に位置する部材は、図２Ａの場合では導光板１の底面１２であり、図２Ｂの場合では導光板１の底面１２または側面１３ａである。

導光板１の底面１２が視線の先にある場合、その底面１２によって覆われている反射シート５２からの反射光が主に見えることになる。そのため、斜視での画質品位の劣化原因にはならない。

一方、導光板１の側面１３ａが視線の先にある場合、その側面１３ａ、および側面１３ａに面する部材が見えることもある。しかし、図２Ｂに示すように、側面１３ａに面する部材は光源５１であるので、光源５１からの入射光が主だって見えることになる。そのため、斜視での画質品位の劣化原因にはならない。

つまり、導光板１がテーパ状になっていると、斜視での画質品位の劣化原因となる導光板１の側面１３や、その側面１３に面する部材（フレーム２の保持面２１等）が外部から見えないので、液晶表示装置６９における斜視の画質品位が向上する。

また、導光板１の側面１３の角度、すなわち、導光板１における底面１２から側面１３に至るまでの角度を角度θとした場合、以下の条件式（１）を満たすと望ましい。
４５°≦θ＜９０° … 条件式（１）

かかる条件式（１）において、角度θが９０°以上の場合、導光板１の側面１３が斜視での視線の先に位置することになり、かかる側面１３やフレーム２の内壁面がみえ、斜視での画質品位が劣化してしまう。

一方、角度θが４５°未満の場合、導光板１の底面１２のサイズが広面積になりやすく、導光板１が大型化しやすい。例えば、導光板１の天面（光出射面）１１が規格サイズであっても、底面１２が天面１１よりも広がることで、導光板１が大型化する。そのため、かかる導光板１を保持するフレーム２、ひいては、導光板１およびフレーム２を搭載する液晶表示装置６９が大型化してしまう。

そのため、条件式（１）の範囲内に収まるように角度θが設定されると、液晶表示装置６９は、斜視での画質品位を劣化させることなく、小型化を実現でき、望ましいことになる。なお、光源５１に面する導光板１３ａに光を効率よく入射させる場合には、条件式（１）が満たされなくてもよいことはいうまでもない。

また、テーパ状の導光板１における側面１３が、凹凸面や粗面ではなく鏡面になっていると望ましい。通常、側面１３が凹凸形状等を有するようになっていると、その凹部と凸部とによって屈折する光の方向に差が生じる（光が散乱する）。すると、その差に起因して輝度の明暗（輝度ムラ）が生じてしまう。しかし、導光板１の側面１３が鏡面であれば、凹凸形状に起因する輝度ムラは発生し得ない。

次に、フレーム２について詳説する。フレーム２は、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、導光板１における側面１３（詳説すると、光源５１に面しない側面１３ｂ〜１３ｄ）に接触可能な保持面２１（２１ｂ〜２１ｄ）を有している。なぜなら、フレーム２は、導光板１における側面１３ｂ〜１３ｄに接触することで、かかる導光板１を保持するためである。

かかるような、保持面２１と導光板１との接触の種類は、特段限定されるものではない。ただし、線接触に比べて面接触のほうが接触面積を広げられる。そのため、導光板１の外縁に含まれる側面１３ｂ〜１３ｄを覆うフレーム２の一面である保持面２１ｂ〜２１ｄは、側面１３ｂ〜１３ｄに応じて傾斜していると望ましいといえる。

特に、かかる保持面２１ｂ〜２１ｄは、導光板１における側面１３ｂ〜１３ｄの面形状に沿うようになった面であればよい。すなわち、図２Ａおよび図２Ｂに示すような平面である側面１３ｂ〜１３ｄであれば、保持面２１ｂ〜２１ｄも平面で、かつ側面１３ｂ〜１３ｄと平行になっていればよく、曲面である側面１３ｂ〜１３ｄであれば、保持面２１ｂ〜２１ｄも曲面であればよい。

このようになっていると、導光板１の側面１３ｂ〜１３ｄとフレーム２の保持面２１とにおいて面接触する面積が比較的に広面積になり、保持面２１は安定的に導光板１を保持できるためである。

また、かかるようなフレーム２による導光板１の保持の場合、導光板１にはフレーム２に保持されるための特別な部材（例えば、突起片）が不要になり、フレーム２には導光板１を保持するための特別な部材（例えば、突起片の嵌る開孔）が不要になる。そのため、これらの特別な部材に起因するような輝度ムラは生じない。

その上、フレーム２に開孔が設けられなければ、開孔に起因したフレームの壁部の強度低下が防止される。すなわち、フレーム２の壁部２５に開孔が存在しない分、かかる壁部２５の強度は、開孔を有する壁部に比べて高くなる。すると、開孔の無い壁部２５の厚み（額縁幅）Ｗと、開孔を備える壁部の厚みとを比較した場合、開孔の無い壁部２５の厚みＷが、開孔を備える壁部の厚みよりも薄くてもよいといえる。

また、フレーム２の保持面２１が、導光板１の側面同様に、鏡面だと望ましい。このようになっていれば、導光板１から進行し保持面２１に到達した光が、散乱しないために、輝度ムラが生じないためである。

［その他の実施の形態］
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

例えば、フレーム２による導光板１の保持の仕方は種々想定される。例えば、導光板１の側面１３ｂ〜１３ｄとフレームの保持面２１とが密着し、かつ、フレーム２の外壁面２２とケース３の立ち上がり部３１の内側面３１ａとが両面テープを介して接着することで、フレーム２が導光板１を押さえつけ保持してもよい。また、導光板１の側面１３ｂ〜１３ｄとフレームの保持面２１とが、両面テープを介して接着することのみで、フレーム２が導光板１を保持してもよい。

は、バックライトユニットと液晶表示パネルとを含む液晶表示装置の分解斜視図である。 では、（Ａ）は図１のＡ−Ａ’線矢視断面図であり、（Ｂ）は図１のＢ−Ｂ’線矢視断面図である。 は、液晶表示装置の斜視図である。 は、従来のバックライトユニットの分解斜視図である。 では、（Ａ）は図４のＡ１−Ａ１’線矢視断面図であり、（Ｂ）は図１のＢ１−Ｂ１’線矢視断面図である。図である。 は、図５とは異なる従来のバックライトユニットの斜視図である。 は、図６のＣ１−Ｃ１’線矢視断面図である。

符号の説明

１ 導光板
１１ 導光板の天面
１２ 導光板の底面
１３ 導光板の側面
２ フレーム
２１ フレームの保持面
２２ フレームの外壁面
２５ フレームの壁部
３ ケース
３１ ケースの立ち上がり部
３２ ケースの底面
５１ 光源
６１ 液晶表示パネル
６２ バックライトユニット
６９ 液晶表示装置
θ 導光板における底面から側面に至るまでの角度

Claims (11)

1. 光源からの光を導く導光板の外縁をフレームによって保持しているバックライトユニットであって、
   上記導光板は、上記光を出射させる面を天面、この天面に対向する面を底面としているとともに、底面から天面に向かって先細った形状になっているバックライトユニット。
2. 上記導光板が、錘台状になっている請求項１に記載のバックライトユニット。
3. 上記導光板が、側面を平面とした角錐台状になっている請求項１または２に記載のバックライトユニット。
4. 上記導光板における底面から側面に至るまでの角度θが、以下の条件式（１）を満たす請求項１〜３のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
   ４５°≦θ＜９０° … 条件式（１）
5. 上記光源からの出射光を受光する上記導光板の側面は、導光板の底面に対して垂直になっている請求項１〜４のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
6. 上記導光板の側面が、鏡面になっている請求項１〜５のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
7. 上記フレームは、上記導光板における側面に接触可能な保持面を有している請求項１〜６のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
8. 上記保持面が、上記導光板における側面の面形状に沿うようになった面である請求項７に記載のバックライトユニット。
9. 上記保持面が、平面である請求項７または８に記載のバックライトユニット。
10. 上記保持面が、鏡面である請求項７〜９のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載のバックライトユニットから出射する光を受光する液晶表示パネルを備える液晶表示装置。

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