JP3118155U

JP3118155U - 液晶ディスプレイのバックライトユニット

Info

Publication number: JP3118155U
Application number: JP2005009062U
Authority: JP
Inventors: 敏市岡; 誠岡村
Original assignee: 千代田化成株式会社
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2005-10-31
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2015-10-31

Abstract

【課題】従来のものより高輝度の均一な照明が得られるバックライトユニットをより低コストで提供する。
【解決手段】熱可塑性樹脂から形成され、光入射面１ａとこれに対向する光出射面１ｂを備えた導光板１と、導光板の光入射面に対向して配置され、光入射面に光を照射する一次光源２と、導光板の光出射面に対向して配置された濃淡付光拡散シート３が備えられる。導光板の光出射面には、同一形状の凹部６からなる凹部パターン、または同一形状の凸部からなる凸部パターンが設けられ、光入射面には、一次光源を収容する光源収容凹部７が設けられる。濃淡付光拡散シートは表面にマイクロドットパターンを有し、マイクロドットパターンを形成する各マイクロドットは、濃淡付光拡散シートの全面にわたって輝度が均一となるように分布せしめられる。
【選択図】図１

Description

本考案は、液晶ディスプレイのバックライトユニット、特に、液晶ＴＶや一部のモニターに使用される直下型バックライトユニット（「エリアライト方式バックライトユニット」ともいう）の改良に関するものである。

直下型バックライトユニットは、エッジライト方式のバックライトユニットより高輝度な特性が得られるため、近年、大型モニタや液晶ＴＶ用に用いられている。
図６は、従来の直下型バックライトユニットの典型的な構成を示す側断面図である。図６に示されるように、従来の直下型バックライトユニットにおいては、一次光源としての冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）３０が数本〜十数本間隔をあけて配置され、これらのＣＣＦＬ３０の上方に間隔をあけて拡散板３１が配置される。また、拡散板３１の上側には、電磁波遮断シート３２、拡散シート３３、偏光分離シート３４およびプリズムシート３５が順次重ねて配置される。さらに、反射板３６が、ＣＣＦＬ３０の下方に間隔をあけて配置される。
こうして、ＣＣＦＬ３０から直接照射される光、および反射板３６を介して間接照射される光が、拡散板３１、電磁波遮断シート３２、拡散シート３３、偏光分離シート３４およびプリズムシート３５を順次透過し、均一な面状の照明が得られる。

そして、モニタや液晶ＴＶ等の画面の大型化に伴い、より高輝度の照明源を提供すべく、直下型バックライトユニットの改良がこれまでになされてきている。
ところで、この従来の直下型バックライトユニットは、基本的に、光源からの光を拡散板によって拡散させることで照明の均一化を図るものである。しかしながら、拡散板は光の透過を妨げるように作用するので、この構成で、輝度を飛躍的に向上させることはかなり難しく、そのため、単位面積当たりの製造コストもかなり高くなっている。

したがって、本考案の課題は、従来のものより高輝度の均一な照明が得られるバックライトユニットをより低コストで提供することにある。

上記課題を解決するため、本考案は、光入射面とこれに対向する光出射面を備えた導光板と、前記導光板の光入射面に対向して配置され、前記光入射面に光を照射する一次光源と、前記導光板の光出射面に対向して配置された濃淡付光拡散シートと、前記導光板の光出射面には、同一形状の凹部からなる凹部パターンまたは同一形状の凸部からなる凸部パターンが設けられ、前記光入射面には、前記一次光源を収容する光源収容凹部が設けられ、前記濃淡付光拡散シートは表面にマイクロドットパターンを有し、前記マイクロドットパターンを形成する各マイクロドットは、前記濃淡付光拡散シートの全面にわたって輝度が均一となるように分布せしめられていることを特徴とする液晶ディスプレイのバックライトユニットを構成したものである。

前記バックライトユニットは、前記濃淡付光拡散シートの前記導光板と反対側に対向して配置された保護シートをさらに備えていることが好ましく、さらには、前記濃淡付光拡散シートおよび前記保護シートの間に、これらに対向して配置されたプリズムシートを備えていることが好ましい。

また好ましくは、前記凹部パターンを構成する凹部は、角錐形状または先端部が丸味を有する円錐形状を有し、前記凸部パターンを構成する凸部は、角錐形状または先端部が丸味を有する円錐形状を有しており、さらに好ましくは、前記角錐は、正四角錐である。

また好ましくは、前記導光板の前記光源収容凹部は、幅方向に間隔をあけて配置された複数本の溝からなり、前記複数本の溝は、それぞれ、その幅方向の断面を見たとき、両端縁からそれぞれ内向きに凸状に湾曲してのびる第１部分と、前記第１部分のそれぞれに接続し、前記導光板の前記光入射面に平行にのびる第２部分とからなっており、前記一次光源は複数本の冷陰極蛍光ランプからなり、前記溝のそれぞれに各１本の前記冷陰極蛍光ランプが収容されるようになっている。さらに好ましくは、前記光源収容凹部の前記第１部分は、１／４円の円弧の形状を有している。

また好ましくは、前記導光板の光入射面に対向して配置された反射板をさらに備えており、さらに好ましくは、前記反射板は前記複数本の溝に対応する複数本の細長い凹部を有し、前記反射板の凹部は、それぞれ、その幅方向の断面を見たとき、転置された台形の形状を有していて、両端縁からそれぞれ傾斜してのびる傾斜部分と、前記傾斜部分のそれぞれに接続し、前記溝の第２部分に平行にのびる平行部分とからなっている。あるいは、前記反射板は前記複数本の溝に対応する複数本の細長い凹部を有し、前記反射板の凹部は、それぞれ、その幅方向の断面を見たとき、両端縁からそれぞれ内向きに凸状に湾曲してのびる湾曲部分と、前記湾曲部分のそれぞれに接続し、前記溝の第２部分に平行にのびる平行部分とからなっている。

本考案によれば、直下型バックライトユニットにおいて、一次光源から照射されれる光を光入射面から導光板内に入射させた後、導光板の光出射面上の凹部または凸部パターンを介して導光板から均一に照射し、その光を濃淡付光拡散シートを介して外部に照射するようにしたので、従来のように、一次光源から照射される光を拡散板で直接受け、拡散板から光を均一に照射するようにした構成と比べると、一次光源から照射される光の透過率が格段に高くなり、それによって、従来の直下型バックライトユニットより高輝度の均一な照明を得ることができる。

以下、添付図面を参照して、本考案の好ましい実施例について説明する。図１は、本考案の１実施例による液晶ディスプレイのバックライトユニットを示す図であり、（Ａ）はその全体構成を示す縦断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の反射板の変形例を示す縦断面図である。また、図２は、図１の導光板の構成を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の光出射面上に設けられた凹部パターンの拡大図、（Ｃ）は光出射面上に設けられる凸部パターンの１例を示す拡大図である。なお、図１および図２において、図示の都合上、構成要素毎に縮尺率の相違することがあり、また、１つの構成要素中に縮尺率の相違する箇所があることに留意されたい。

図１（Ａ）および図２（Ａ）を参照して、本考案による液晶ディスプレイのバックライトユニットは、熱可塑性樹脂から形成され、光入射面１ａとこれに対向する光出射面１ｂを備えた導光板１と、導光板１の光入射面１ａに対向して配置され、光入射面１ａに光を照射する一次光源２と、導光板１の光出射面１ｂに対向して配置された濃淡付光拡散シート３と、濃淡付光拡散シート３の導光板１と反対側に対向して配置された保護シート４と、導光板１の光入射面１ａに対向して配置された反射板５を備えている。

導光板１の光出射面１ｂには、同一形状の凹部６からなる凹部パターンが設けられ、光入射面１ａには、一次光源２を収容する光源収容凹部７が設けられている。この実施例では、図２（Ｂ）に示されるように、凹部６は正四角錐形状を有している。

導光板１の光源収容凹部７は、この実施例では、幅方向に間隔をあけて配置された複数本の溝９からなっている。図１（Ａ）および図２（Ａ）に示されるように、複数本の溝９は、それぞれ、その幅方向の断面を見たとき、両端縁からそれぞれ内向きに凸状に湾曲してのびる第１部分９ａ、９ａと、第１部分９ａ、９ａのそれぞれに接続し、導光板１の光入射面１ａに平行にのびる第２部分９ｂとからなっており、一次光源２は複数本の冷陰極蛍光ランプ１０からなり、溝９のそれぞれに各１本の冷陰極蛍光ランプ１０が収容されるようになっている。この実施例では、溝９の第１部分１ａ、１ａは、１／４円の円弧の形状を有している。

導光板１の製造方法は次のとおりである。まず最初、ポリカーボネート樹脂、ＭＳ樹脂およびアクリル樹脂等の熱可塑性樹脂を原料として、公知の異形押出成形法を用いて、光収容凹部２（溝９）が形成された光入射面１ａと、平坦な光出射面１ｂを備えた光学的に透明な基板が形成される。その後、公知の熱プレス転写成形法により、この基板の光出射面１ｂ上に凹部パターンが形成される。

この実施例において、導光板１は、縦Ｌ＝２８０ｍｍ×横Ｗ＝５００ｍｍ×厚さｄ＝５ｍｍの大きさを有している。また、凹部パターンを構成する各凹部６は、底面が一辺ｉ＝７０〜９０μｍの正方形からなり、深さｈ＝２０〜４０μｍ、側面をなす二等辺三角形の頂角α＝１０２°であり、互いに間隔ｊ＝１０〜５０μｍをあけて配置される。また、溝９（光源収容凹部７）の第１部分１ａ、１ａは、半径ｒ＝３〜１０ｍｍで湾曲し、第２部分１ｂは、長さｎ＝３〜５μｍである。

図３は、濃淡付光拡散シートの一部を示す拡大図である。図３に示されるように、濃淡付光拡散シート３は、表面にマイクロドットパターン１１を有している。そして、このマイクロドットパターン１１を形成する各マイクロドット１２は、濃淡付光拡散シート３の全面にわたって輝度が均一となるように分布せしめられている。
濃淡付光拡散シート３は、ＰＥＴ樹脂およびポリカーボネート樹脂等から形成されたシートに、光拡散剤入りのインクをドット印刷することによって形成される。

各マイクロドット１２の分布を決定する方法は次のとおりである。図４に示されるように、上端面が開口した輝度測定用のハウジング２０の内側底面に、本考案のバックライトユニットにおけるのと同じ配置で冷陰極蛍光ランプ２１が設けられ、濃淡付光拡散シートの材料となるシート２２が、ハウジング２０の上端開口部を被覆するように置かれる。その後、冷陰極蛍光ランプ２１が点灯せしめられるとともに、輝度計２３によってシート２２上の輝度が測定される。こうして得られた測定値に基づき、シート２２上の輝度がその全面にわたって均一となるように、マイクロドットパターン１１を構成する各マイクロドット１２の分布が決定される。

一般に、シート２２における、冷陰極蛍光ランプ２１の真上に近い領域ほどマイクロドット１２の単位面積当たりの個数が多く、冷陰極蛍光ランプ２１から遠い領域ほどマイクロドット１２の単位面積当たりの個数が少なくなるように分布が決定される。

再び図１（Ａ）を参照して、反射板５は、各溝９に対応する細長い凹部１３を有している。反射板５の凹部１３は、それぞれ、その幅方向の断面を見たとき、転置された台形の形状を有し、両端縁からそれぞれ傾斜してのびる傾斜部分１３ａ、１３ａと、傾斜部分１３ａ、１３ａのそれぞれに接続し、溝９の第２部分９ｂに平行にのびる平行部分１３ｂとからなっている。反射板５は、ポリカーボネート樹脂またはＡＢＳ樹脂等の白色樹脂板から形成される。なお、反射板５は、所望の輝度が得られない場合に、必要に応じて設けられる。

保護シート４は、濃淡付光拡散シート３の損傷を防止するために、必要に応じて設けられる。

こうして、本考案による液晶ディスプレイのバックライトユニットにおいては、各冷陰極蛍光ランプ１０（一次光源２）からの照射光およびその反射板５からの反射光が、光入射面1a、とりわけ、溝９（光源収容凹部７）から導光板１内に入射し、導光板１の光出射面１ｂから照射される。このとき、光出射面１ｂ上に形成された凹部パターンによって、光出射面１ｂの全面からほぼ均一に光が照射される。その後、光は、濃淡付光拡散シート３を透過して外部に照射される。この場合、本考案によれば、濃淡付光拡散シート３に入射する光は、導光板１の作用により、シート３の全面にわたってほぼ均一となっているから、従来の直下型バックライトにおける拡散板と比べて、光拡散機能が弱くてもよく、よって、光透過率は格段に高い。その結果、従来の直下型バックライトユニットより高輝度の均一な照明が得られる。（この実施例で実測したところ、２０，０００ＣＤ／ｍ^２前後の平均輝度が得られた。これに対し、従来例では、平均輝度は１０，０００ＣＤ／ｍ^２前後である。）

なお、より高輝度の照明が必要な場合には、濃淡付光拡散シート３および保護シート４の間に、これらに対向してプリズムシートが配置される。プリズムシートを挿入することによって、照明の輝度は約２０％高くなる。

以上、本考案の好ましい１実施例について説明してきたが、本考案の構成は、この実施例に限定されるものではない。例えば、導光板１の光出射面１ｂ上に設けられるパターンとして、凹部パターンの代わりに、図２（Ｃ）に示されるように、同一の正四角錐形状の凸部８からなる凹部パターンを採用することもできる。
また、導光板１の光出射面１ｂ上に設けられる凸部パターンおよび凹部パターンを、例えば、図５（Ａ）に示されるように、先端部が丸味を有する円錐形状の凸部１５からなる凸部パターン、あるいは、図５（Ｂ）に示されるように、先端部が丸味を有する円錐形状の凹部１６からなる凹部パターンとしてもよい。この場合、導体板１の大きさが上述の実施例と同様に設定されるならば、凸部１５および凹部１６は、半径が２０〜４０μｍの底面を備え、先端部が丸味を有する円錐形状であることが好ましい。

また、図１（Ｂ）に示されるように、反射板５の凹部１４を、それぞれ、その幅方向の断面を見たとき、両端縁からそれぞれ内向きに凸状に湾曲してのびる湾曲部分１４ａ、１４ａと、湾曲部分１４ａ、１４ａのそれぞれに接続し、溝９の第２部分９ｂに平行にのびる平行部分１４ｃとからなるように形成してもよい。また、全面が平坦な反射板とすることもできる。なお、この場合には、溝９内に収容された冷陰極蛍光ランプ１０と、反射板５との間に適当な間隙が形成されることが必要である。

本考案の１実施例による液晶ディスプレイのバックライトユニットを示す図であり、（Ａ）は、その全体構成を示す縦断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の反射板の変形例を示す縦断面図である。図１の導光板の構成を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の光出射面上に設けられた凹部パターンの拡大図、（Ｃ）は光出射面上に設けられる凸部パターンの１例を示す拡大図である。濃淡付光拡散シートの一部を示す拡大図である。濃淡付光拡散シートのマイクロドットパターンのマイクロドットの分布を決定するための構成を示す図である。導光板の光出射面上に設けられるパターンの変形例を示す図であり、（Ａ）は凸部パターンの変形例を示す図、（Ｂ）は凹部パターンの変形例を示す図である。従来の直下型バックライトユニットの典型的な構成を示す側断面図である。

符号の説明

１導光板
１ａ光入射面
１ｂ光出射面
２一次光源
３拡散板
４保護シート
５反射板
６凹部
７光源収容凹部
８凸部
９溝
１０冷陰極蛍光ランプ

Claims

光入射面とこれに対向する光出射面を備えた導光板と、
前記導光板の光入射面に対向して配置され、前記光入射面に光を照射する一次光源と、
前記導光板の光出射面に対向して配置された濃淡付光拡散シートと、
前記導光板の光出射面には、同一形状の凹部からなる凹部パターンまたは同一形状の凸部からなる凸部パターンが設けられ、前記光入射面には、前記一次光源を収容する光源収容凹部が設けられ、前記濃淡付光拡散シートは表面にマイクロドットパターンを有し、前記マイクロドットパターンを形成する各マイクロドットは、前記濃淡付光拡散シートの全面にわたって輝度が均一となるように分布せしめられていることを特徴とする液晶ディスプレイのバックライトユニット。
前記濃淡付光拡散シートの前記導光板と反対側に対向して配置された保護シートをさらに備え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のバックライトユニット。
前記濃淡付光拡散シートおよび前記保護シートの間に、これらに対向して配置されたプリズムシートをさらに備えていることを特徴とする請求項２に記載の液晶ディスプレイのバックライトユニット。
前記凹部パターンを構成する凹部は、角錐形状または先端部が丸味を有する円錐形状を有していることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の液晶ディスプレイのバックライトユニット。
前記凸部パターンを構成する凸部は、角錐形状または先端部が丸味を有する円錐形状を有していることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の液晶ディスプレイのバックライトユニット。
前記角錐は、正四角錐であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の液晶ディスプレイのバックライトユニット。
前記導光板の前記光源収容凹部は、幅方向に間隔をあけて配置された複数本の溝からなり、前記複数本の溝は、それぞれ、その幅方向の断面を見たとき、両端縁からそれぞれ内向きに凸状に湾曲してのびる第１部分と、前記第１部分のそれぞれに接続し、前記導光板の前記光入射面に平行にのびる第２部分とからなっており、前記一次光源は複数本の冷陰極蛍光ランプからなり、前記溝のそれぞれに各１本の前記冷陰極蛍光ランプが収容されるようになっていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の液晶ディスプレイのバックライトユニット。
前記光源収容凹部の前記第１部分は、１／４円の円弧の形状を有していることを特徴とする請求項７に記載の液晶ディスプレイのバックライトユニット。
前記導光板の光入射面に対向して配置された反射板をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の液晶ディスプレイのバックライトユニット。
前記反射板は前記複数本の溝に対応する複数本の細長い凹部を有し、前記反射板の凹部は、それぞれ、その幅方向の断面を見たとき、転置された台形の形状を有していて、両端縁からそれぞれ傾斜してのびる傾斜部分と、前記傾斜部分のそれぞれに接続し、前記溝の第２部分に平行にのびる平行部分とからなっていることを特徴とする請求項９に記載の液晶ディスプレイのバックライトユニット。
前記反射板は前記複数本の溝に対応する複数本の細長い凹部を有し、前記反射板の凹部は、それぞれ、その幅方向の断面を見たとき、両端縁からそれぞれ内向きに凸状に湾曲してのびる湾曲部分と、前記湾曲部分のそれぞれに接続し、前記溝の第２部分に平行にのびる平行部分とからなっていることを特徴とする請求項９に記載の液晶ディスプレイのバックライトユニット。