JP2009186523A - 液晶表示装置用のバックライトユニット - Google Patents

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孝 小田嶋
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則夫 表
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博 中村
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武志 鷲見
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洋樹 酒本
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Abstract

【課題】導光板を一枚のパネルに組み立てて必要な配線を行う工程が少なく精密な位置決めが容易で製造コストが安い、高品質の画像具現と薄型化に適した液晶表示装置用のバックライトユニットを提供する。
【解決手段】液晶パネルの下部に配置され該液晶パネルに光を照射するバックライトユニットであって、前記バックライトユニットの横(W)方向もしくは縦(L)方向に分割された複数の第1ブロックを形成する複数の導光板と、前記複数の導光板の各々の側部に配置され該当ブロックの導光板に光を入光させる複数のLEDとを有し、前記複数のLEDは前記第1ブロックが更に分割された複数の第2ブロックを形成し、前記LEDは前記第2ブロック毎に部分駆動されるバックライトユニット。
【選択図】図6

Description

本発明は、LEDと導光板を用いた液晶表示装置用のバックライトユニットに関するものであって、特に、高いコントラスト比を通じた鮮明な画質の具現が可能で、薄型化に有利な液晶表示装置用のバックライトユニットに関する。
近年、画像表示装置の薄型化、高性能化傾向により、テレビ、モニターなどに液晶表示装置が多く使われている。液晶パネルは自ら光を出すことが出来ないため、液晶表示装置はバックライトユニット(以下、BLUとも称する)を必要とする。BLUの光源としては安価で組み立て易い冷陰極蛍光ランプ(CCFL)が使用されてきた。しかし、CCFLを用いたBLUはローカルディミングやインパルシブ方式の部分駆動を具現することが困難で、水銀による環境汚染、遅い応答速度などの短所を有している。これを克服すべく、CCFLに代えてLEDがBLU光源として提案された。
液晶表示装置の液晶パネルを複数の領域に分割して、各分割領域のグレーレベル値に応じて各分割領域別にBLU光源の輝度値を調整することができる。このようなBLU駆動方式をローカルディミングという。即ち、画面に明るく表示される部分に対応するBLU領域のLEDが部分的に明るく点灯されたり、その他の画面の部分に対応するLEDは低い輝度で点灯されたり、完全にオフ(off)状態になることができる。 インパルシブ駆動方式は、BLUを液晶パネルと時間的に同期化させる駆動方式である。インパルシブ方式によると、BLU基板上に上下に配列された多数光源領域が順次に点灯することになる。
一般的にBLUは、直下型BLU(直下方式)とエッジ型BLU(サイドライト方式)に分けられる。エッジ型では、バー(bar)形態の光源が液晶パネルの側部に位置し導光板を通じて液晶パネル側へ光を照射するのに対して、直下型では、液晶パネルの下に位置した面光源から液晶パネルを直接照光する。
液晶パネルの全面へ光を直接照光する直下型BLUは、ローカルディミングなどの部分駆動方式を具現することができる。ローカルディミングに適用できる方式として、各々のLEDを制御して各LEDをオン/オフさせる方法と、BLUを一定領域に分けて各領域別にLEDを駆動させる方法がある。
しかし、各LEDを個別的に駆動させる場合には、高い消費電力、高温による発熱構造のコスト、回路の複雑性などの問題が生じる。各領域別に駆動させる場合には、領域細分化の困難さとBLUの厚さによりローカルディミングの効果が相対的に衰える。特に、光の均一性確保のため十分の厚さを確保すべきであるため、BLUの薄型化(さらに液晶表示装置の薄型化)に不利であった。
LEDと導光板を用いた液晶表示装置用のBLUに関しては、従来から種々の提案がなされており、例えば、特開2007−293339号公報(下記特許文献1)には、液晶パネルの下部に配置され上記液晶パネルに光を照射するBLUであって、相互分離されて各々ブロックを形成する複数の導光板と、上記導光板各々の側部に配置され該当ブロックの導光板に光を入光させる複数のLEDとを含み、上記複数のLEDはブロック別に部分駆動される液晶表示装置用のBLUが記載されている。
しかし、特許文献1に記載されたBLUは、導光板がマトリックス形態で配列されているため、導光板を一枚のパネルに組み立てて必要な配線を行う工程が多岐にわたり精密な位置決めが困難であるゆえ、製造コストが高いという問題点があった。
特開2007−293339号公報
本発明は、前述の従来技術の問題を解決し、導光板を一枚のパネルに組み立てて必要な配線を行う工程が少なく精密な位置決めが容易で製造コストが安い、高品質の画像具現と薄型化に適した液晶表示装置用のBLUを提供することを課題とする。
本発明の液晶表示装置用のBLUは、前述の課題を解決すべく、本発明の、導光板の分割方法を工夫することにより、導光板を一枚のパネルに組み立てて必要な配線を行う工程が少なく精密な位置決めが容易で製造コストが安い、高品質の画像具現と薄型化に適した液晶表示装置用のBLUを提供するものであり、その要旨とするところは、特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
(1)液晶パネルの下部に配置され該液晶パネルに光を照射するBLUであって、前記BLUの横(W)方向もしくは縦(L)方向に分割された複数の第1ブロックを形成する複数の導光板と、前記複数の導光板の各々の側部に配置され該当ブロックの導光板に光を入光させる複数のLEDとを有し、前記複数のLEDは前記第1ブロックが更に分割された複数の第2ブロックを形成し、前記LEDは前記第2ブロック毎に部分駆動されることを特徴とする液晶表示装置用のBLU。
(2)前記LEDは、隣り合う前記第1ブロックの導光板の下部に配置されることを特徴とする(1)に記載の液晶表示装置用のBLU。
(3)前記第1ブロックの導光板は、隣り合う第1ブロックの導光板と瓦状に重なることを特徴とする(1)または(2)に記載の液晶表示装置用のBLU。
(4)前記第1ブロックの導光板の片側に、隣り合う第1ブロックの導光板と嵌合する切り欠き部を有することを特徴とする(3)に記載の液晶表示装置用のBLU。
(5)前記切り欠き部は、傾斜面、曲面、もしくは、角状面を有することを特徴とする(4)に記載の液晶表示装置用のBLU。
(6)前記複数の導光板は、ライン状に配列されることを特徴とする(1)乃至(5)のいずれか一項に記載の液晶表示装置用のBLU。
(7)前記複数のLEDは、前記導光板の下部に配置された一体型の印刷回路基板上に配列されることを特徴とする(1)乃至(6)のいずれか一項に記載の液晶表示装置用のBLU。
(8)前記液晶パネルは複数の分割領域を有し、前記複数のLEDの輝度は、前記各分割領域のグレーレベルのピーク値に応じて前記第2ブロック毎に調節されることを特徴とする(1)乃至(7)のいずれか一項に記載の液晶表示装置用のBLU。
(9)前記第2ブロックは、前記液晶パネルと時間的に同期化され順次に点灯されることを特徴とする(1)乃至(8)のいずれか一項に記載の液晶表示装置用のBLU。
本発明によれば、導光板を縦横のマトリックス状に分割せず、BLUの横(W)方向もしくは縦(L)方向に分割された複数の第1ブロックを形成するとともに、前記複数の導光板の各々の側部に配置され該当ブロックの導光板に光を入光させる複数のLEDとを有し、前記複数のLEDは前記第1ブロックが更に分割された複数の第2ブロックを形成するので、導光板を一枚のパネルに組み立てて必要な配線を行う工程が少なく精密な位置決めが容易で製造コストが安いうえ、高鮮明、高画質、高コントラスト比の画面具現が容易で、効果的な部分駆動が可能である。
また、部分駆動可能なBLU厚さを小さくすることが容易なので、高品質の画像具現と薄型化に適した液晶表示装置用のBLUを提供することができるなど、産業上有用な著しい効果を奏する。
晶表示装置用のBLUを提供する
本発明を実施するための最良の形態について、図1乃至図7を用いて詳細に説明する。
本発明の実施形態は、様々な形態に変形されることができ、本発明の範囲が以下に説明する実施形態に限られるのではない。図面上の同一符号で表示される要素は同一要素である。
図1は、本発明のBLUの実施形態を示す斜視図である。
図1に示すように、本発明のBLUは、フレーム1及びフレーム3の間に下面から、LEDを実装した基板、フレーム2、複数に分割された反射シート、複数に分割された導光板、および、少なくとも1枚の拡散シートを積層した構造(図1では3枚構成)になっている。またフレーム2とLEDを実装した基板の位置関係は反対になる場合もある。
本発明に用いる導光板は、BLUの横(W)方向もしくは縦(L)方向に分割された複数の第1ブロックを形成するとともに、前記複数の導光板の各々の側部に配置され該当ブロックの導光板に光を入光させる複数のLEDとを有し、前記複数のLEDは前記第1ブロックが更に分割された複数の第2ブロックを形成し、前記LEDは前記第2ブロック毎に部分駆動されることを特徴とする。
前述の特許文献1のように導光板を縦横のマトリックス状に分割せず、BLUの横(W)方向もしくは縦(L)方向に分割された複数の第1ブロックを形成するとともに、前記複数の導光板の各々の側部に配置され該当ブロックの導光板に光を入光させる複数のLEDとを有し、前記複数のLEDは前記第1ブロックが更に分割された複数の第2ブロックを形成するので、導光板を一枚のパネルに組み立てて必要な配線を行う工程が少なく精密な位置決めが容易で製造コストが安い、高品質の画像具現と薄型化に適した液晶表示装置用のBLUを提供することができる。
図2は、本発明のBLUの実施形態を示す上面図である。
図3は、本発明のBLUの実施形態を示す図2のA−A断面図であり、図4は、図2のB透視図、図5は、図1のC詳細図である。
本発明の実施形態によると、上記LEDは隣り合うブロックの導光板の下部に配置されることができる。この場合、導光板は、隣り合う導光板と瓦状に重ねることができる。上記LEDはサイドビューと称されるタイプが用いられ、導光板側のみに光を発するため、観察者側から見ると上記LED部分は発光していないため、暗くみえてしまう。また上記LEDは点状光源であるために、拡散しきれず均一な面発光とならない部分が、導光板の入光部近傍に存在するのが一般的である。
このように、隣り合う導光板を瓦状に重ねることにより、隣り合う導光板の均一な発光部で、上記LEDの上部付近の暗部、及び入光近傍の不均一な部分を覆い隠し、観察者からは見えにくくしてしまうことが出来る。好ましくは、一ブロックの導光板と隣り合う導光板が瓦状に重なるように、上記他ブロックの導光板の一側には隣り合う導光板と嵌合させる切り欠き部を設けることが好ましく、この上記切り欠き部は傾斜面、丸い面又は角状面を有することができる。
図6は、本発明のBLUに用いる第1ブロックに分割された導光板を例示する平面図および断面図である。
図7は、本発明のBLUに用いる第2ブロックに分割されたLEDを例示する回路図である。
図6に示すように、本発明の好ましい実施形態によると、上記複数の導光板はライン形態で配列されBLUの横(W)方向もしくは縦(L)方向に分割された複数の第1ブロックを形成し、前記複数の導光板の各々の側部に配置され該当ブロックの導光板に光を入光させる複数のLEDは前記第1ブロックが更に分割された複数の第2ブロックを形成し、前記LEDは前記第2ブロック毎に部分駆動される。
また、上記複数のLEDは上記導光板の下部に配置された一体型の印刷回路基板上に配列されることができる。この場合、上記LEDの各々は複数個のブロックに亘って配置されることができる。
本発明の実施形態によると、上記複数のLEDはローカルディミング方式で駆動されることができる。この場合、上記液晶パネルは複数の分割領域を有し、上記複数のLEDの輝度は、上記各分割領域のグレーレベルのピーク値に応じて上記ブロック別に調節されることができる。
本発明の実施形態によると、上記複数のLEDはインパルシブ方式で駆動されることができる。この場合、上記ブロックは上記液晶パネルと時間的に同期化され順次に点灯されることができる。
BLUは相互分離された多数の導光板(101,201,301・・・)を含む。各々の導光板は第1ブロック(101,201,301・・・)を形成し、導光板の側部には前記第1ブロックが更に分割された複数の第2ブロックのLED(150:150a,150b・・・,250:250a,250b・・・,350:350a,350b・・・、・・・)が配置されている。即ち、一つの第1ブロックを形成する導光板101aの側部には、その導光板101aに光を入光させるLED150a(150a,150b,・・・)が配置される。他の第1ブロックを形成する導光板201の側部には、その導光板201に光を入光させるLED250(250a,250b,・・・)が配置される。さらに他の第1ブロックを形成する導光板301の側部には、その導光板301に光を入光させるLED350(350a,350b,・・・)が配置される。このような導光板とLEDの組み合わせが多数個配列され全体BLUを形成することができる。
少なくとも一つの第1ブロックのLED(150a,150b,・・・)は、隣り合う第1ブロックの導光板201の下部に配置されている。例えば、複数のLED150(150a,150b,・・・)は、隣り合う導光板201の下に配置されている。また、最外郭に位置したLED450(450a,450b,・・・)を除いては、第1ブロックの導光板(例えば、101a)は、隣り合う他の第1ブロックの導光板(例えば、201)と瓦状に重ねられている。このように、一つの第1ブロックの導光板と隣り合う他の第1ブロックの導光板とを瓦状に重ねることにより、LEDの上部及びLED入光近傍の導光板に発生する不均一な発光部分を、十分に均一な発光部で覆い遮ることが出来る。これは液晶パネルに向かう光の均一性の確保に役立つ。
隣り合う他ブロックの導光板101a、201を容易に瓦状に重ねるため、上記他ブロックの導光板101bの一側(LED150a,150b,・・・)と隣接する一側)に導光板201を収めるための切り欠き部が備えられている。図6の右側の断面図はこのような切り欠き部の様々な実施例を表している。
図6の右側に図示されたとおり、LED150(LED150a,150b,・・・)に隣接した導光板101の一側端には傾斜面を有する切り欠き部が備えられている。ここで、導光板201は、LED150(150a,150b,・・・)の該当ブロック(LED150a,150b,・・・が入光させるブロック)に隣り合う導光板であることに注意されたい。このような切り欠き部を通じてLED150(150a,150b,・・・)は導光板201の上記一側の下部に収められることができ、LED150(150a,150b,・・・)の上部及びLED150(150a,150b,・・・)が入光する導光板101の入光近傍の暗部を、導光板201の下に隠すことができる。他の実施形態として、LED250に隣接した導光板201の一側端には丸い面を有する切り欠き部が備えられることができる。またLED350(350a,350b,・・・)に隣接した導光板301の一側端には角状面を有する切り欠き部が備えられることもできる。
各ブロックの導光板に光を入光させるLEDは、例えば、青色LED、緑色LED及び赤色LEDを含むことができる。一つのブロックに対して複数個の青色、緑色及び赤色LEDが配置されることができる。青色、緑色及び赤色LEDから放出された青、緑及び赤色光は相互混色され、優れた色再現性を有する白色光を作ることができる。これとは異なって、白色LED(例えば、青色LEDチップに黄色蛍光体を用いた白色LED)を各ブロックの導光板の側部に配置させることもできる。一つのブロックに対して複数個の白色LEDを配置することができる。さらに他の例として、各ブロックの側部に青色、緑色、赤色及び白色LEDを全て配置させることもできる。
複数の第1ブロックの導光板101,201,301の側部に配置された上記複数のLEDは、第2ブロック別に部分駆動されることができる。例えば、一つの第1ブロックの導光板101の側部に配置されたLED150bが点灯された状態にある間、他の第2ブロックのLED150a,150cは消灯された状態にあることができることにより、一つの第1ブロックの導光板を複数の第2ブロックとして分割駆動させることが出来る。また、第2ブロック別に異なる輝度で点灯されることもできる。本発明によると、第2ブロック別にLEDが配置されているため、部分駆動を具現することが非常に容易である。
さらに、従来の直下型BLUのようにBLUの厚さを利用して光の均一性の確保を行う必要がないため(即ち、本発明では導光板を用いて面光源として液晶パネルに光を伝達する)、部分駆動が可能でありつつ厚さを薄くすることができる。これによって、部分駆動による効果(例えば、ローカルディミング方式によるコントラスト比の増加、鮮やかな画質の具現など)を十分得ることができ、製品を薄型化させるにも有利である。
BLUは相互分離された複数の導光板(101,201,301など)を備え、各々の導光板は一種の単位面光源ブロックを形成する。一つの第1ブロックの導光板(例えば、101)の側部には、該当ブロックの導光板に光を入光させる複数の第2ブロックのLED(例えば、150a,150b,150cなど)が配置されている。また、複数のLED(150a,150b,150cなど)は一体型の印刷回路基板160上に実装又は配列されている。特に、各々の一体型の印刷回路基板は複数の第2ブロックに亘って配置されることにより、各々の印刷回路基板は一連のブロックを担当することができる。
複数の導光板がライン形態で配列されている。ラインを成す導光板(101,201,301など)の合計数、及び導光板(101,201,301など)一つの面積は、必要に応じて様々に変えることができる。各導光板の形状は、図示されたような四角形に限られるのでなく、例えば、三角形、六角形の導光板も可能である。各ブロック(各ブロックの導光板)から出る光は液晶パネルを照らすことになる。導光板を用いて液晶パネルを照光するため、直下型BLUでは要される拡散板は不要となる。
上記BLUは、BLUの構造と動作の面で様々な利点を提供する。最初に、多数の第1ブロックに分割された導光板を使用することにより、各第1ブロック別に部分駆動させることが容易である。一体型の印刷回路基板160は各第2ブロック別にLED150に電源を供給することにより、LEDは第2ブロック別に駆動することになる。これによって、第2ブロック毎に異なる輝度で光を出すことが可能となるため、上記第1ブロックの導光板を第2ブロック毎に分割駆動させるのと同様の効果を得ることが可能となる。
次に、部分駆動可能なBLUとして薄型化に有利である。従来のローカルディミング方式で駆動されるBLUは、直下型BLUであるためBLUの薄型化に不利である。しかし、本発明のBLUは複数のブロックに分割された導光板を用いることにより、部分駆動可能なBLUの薄型化を容易に実現させることができる。さらに、直下型BLUにて要される拡散板も不要となる。
三番目に、複数のブロックに分割された導光板を用いることにより、各ブロックの光量分布を比較的明確に区分させることができる。従来の部分駆動される直下型BLUでは、特定光源領域から発生した光が隣の他の光源領域にまで影響するため、光量分布が各光源領域別に明確に区分することが困難である。しかし、本発明では横(W)方向もしくは縦(L)方向に完全に分離された導光板を使用するため、各ブロックの光量分布を明確に限定又は区分させることができる。
上記BLUは、特にローカルディミング駆動方式を効果的に支援することができる。この場合、液晶パネルは複数の分割領域を有し、上記複数のLEDの輝度は、上記各分割領域のグレーレベルのピーク値に応じて上記ブロック別に調節されることができる。これによって、画面に明るく表示される部分に該当するブロックは相対的に高い輝度で光を出したり、他のブロックは低い輝度で光を出したり完全にオフになる。このようなローカルディミング駆動方式によると、明るい部分はさらに明るく、暗い部分はさらに暗くなり画面のコントラスト比を増大させることができ、より立体感のある映像を具現することができる。例えば、爆発シーンを画面に表す時、爆発部分に対応するブロックのLEDを高い輝度で点灯し、他の部分に対応するブロックのLEDを低い輝度で点灯したりオフしたりすることにより、活き活きとした爆発シーンを具現することができる。
さらに、上記BLUはインパルシブ方式で駆動されることができる。この場合、上記BLUのブロックは上記液晶パネルと時間的に同期化され順次に点灯されることができる。このようなインパルシブ方式を適用することにより、鮮やかな画質具現に役立ち、不要なLED点灯時間を減らすことができる。他にも、上記BLUはカラーフィルタ無しで色相を具現することができるCFL(color filerless)駆動方式を支援することができる。
上記実施形態では、複数の導光板がライン形態で配列されているが、本発明はこれに限定されず、様々な方式で導光板が配列されることができる。また、各々の導光板の形状も四角形のみに限定されない。各々の導光板は、例えば、三角形又は六角形などの様々な形態の多角形を有することができる。また、各導光板の‘一’側部のみLEDが配置される必要は無い。例えば、各導光板の一側部のみならず上記一側部と接する他側部にもLEDが配置されることもできる。
本発明のバックライトユニットの実施形態を示す斜視図である。 本発明のバックライトユニットの実施形態を示す上面図である。 本発明のバックライトユニットの実施形態を示す図2のA−A断面図である。 図2のB透視図である。 図1のC詳細図である。 本発明のバックライトユニットに用いる第1ブロックに分割された導光板を例示する平面図および断面図である。 本発明のバックライトユニットに用いる第2ブロックに分割されたLEDを例示する回路図である。
符号の説明
101、 201、 301、401 導光板(第1ブロック)
150a-f、 250a-f、 350a-f,450a-f LED(第2ブロック)
160 印刷回路基板(PCB)

Claims (9)

  1. 液晶パネルの下部に配置され該液晶パネルに光を照射するバックライトユニットであって、前記バックライトユニットの横(W)方向もしくは縦(L)方向に分割された複数の第1ブロックを形成する複数の導光板と、前記複数の導光板の各々の側部に配置され該当ブロックの導光板に光を入光させる複数のLEDとを有し、前記複数のLEDは前記第1ブロックが更に分割された複数の第2ブロックを形成し、前記LEDは前記第2ブロック毎に部分駆動されることを特徴とする液晶表示装置用のバックライトユニット。
  2. 前記LEDは、隣り合う前記第1ブロックの導光板の下部に配置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用のバックライトユニット。
  3. 前記第1ブロックの導光板は、隣り合う第1ブロックの導光板と瓦状に重なることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の液晶表示装置用のバックライトユニット。
  4. 前記第1ブロックの導光板の片側に、隣り合う第1ブロックの導光板と嵌合する切り欠き部を有することを特徴とする請求項3に記載の液晶表示装置用のバックライトユニット。
  5. 前記切り欠き部は、傾斜面、曲面、もしくは、角状面を有することを特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置用のバックライトユニット。
  6. 前記複数の導光板は、ライン状に配列されることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の液晶表示装置用のバックライトユニット。
  7. 前記複数のLEDは、前記導光板の下部に配置された一体型の印刷回路基板上に配列されることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の液晶表示装置用のバックライトユニット。
  8. 前記液晶パネルは複数の分割領域を有し、前記複数のLEDの輝度は、前記各分割領域のグレーレベルのピーク値に応じて前記第2ブロック毎に調節されることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の液晶表示装置用のバックライトユニット。
  9. 前記第2ブロックは、前記液晶パネルと時間的に同期化され順次に点灯されることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の液晶表示装置用のバックライトユニット。
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