JP4236204B2 - バックライトユニット - Google Patents

Description

本発明は、バックライトユニットに係り、特に、中間導光板を除去しつつ輝度均一度を向上させ、製造工程を単純化させることができるバックライトユニットに関する。

一般的に、液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力の駆動などの特徴により、その応用範囲が次第に拡大されている趨勢である。このような趨勢によって、液晶表示装置（ＬＣＤ）は、事務自動化（ＯＡ）機器、オーディオ／ビデオ機器などに利用されている。このような液晶表示装置は、マトリックス形態に配列された複数の制御用スイッチに印加される信号によって光ビームの透過量が調節されて、画面に所望の画像を表示する。

このような液晶表示装置は、自発光表示装置でないため、バックライトのような別途の光源が必要である。

バックライトは、光源の位置によって、直下型方式及びエッジ型方式などがある。エッジ型のバックライトは、液晶表示装置の一端のエッジに光源を設置し、その光源から入射される光を導光板及び複数の光学シートを通じて液晶表示パネルに照射する。直下型のバックライトは、液晶表示装置の直下に複数の光源を配置し、その光源から入射される光を拡散板及び複数の光学シートを通じて液晶表示パネルに照射する。バックライトに利用される光源としては、冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ）及び発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ）という。）などがある。

最近では、エッジ型方式に比べて輝度、光均一度、色純度の高い直下型方式のバックライトがＬＣＤ ＴＶ（液晶テレビ）を中心にさらに多く利用されている。

図１に示すように、従来の液晶表示装置は、画像を表示するための液晶表示パネル１１、及び液晶表示パネル１１に光を照射するためのバックライトユニット１０を備える。

液晶表示パネル１１は、複数のデータラインと複数のスキャンラインとが交差に配列され、上部基板と下部基板との間に液晶セルがアクティブマトリックス形態に配列される。また、液晶表示パネル１１には、液晶セルのそれぞれに電界を印加するための画素電極及び共通電極が形成される。複数のデータラインと複数のスキャンラインとの交差部には、スキャン信号に応答して画素電極に印加されるデータ電圧をスイッチングするための薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」という。）が形成される。このような液晶表示パネルには、テープキャリアパッケージ（以下、「ＴＣＰ」という。）を介してゲートドライブ集積回路とデータドライブ集積回路とが電気的に接続される。

バックライトユニット１０は、ボトムカバー１３、下部反射板１４、中間導光板１５、拡散板１６、複数のＬＥＤ１７及び複数の光学シート１２を備える。

ボトムカバー１３は、底面及び側面を含み、その内部に下部反射板１４が収納される。下部反射板１４には、ＬＥＤ１７がそれぞれ貫通するホールが形成される。

ＬＥＤ１７は、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを含み、光源駆動回路（図示せず）から供給される電流により発光して赤色、緑色及び青色の光を発生する。

中間導光板１５は、透明なプラスチック材質で製作されてＬＥＤ１７と拡散板１６との間に配置される。この中間導光板１５において、ＬＥＤ１７の真上に当たる底面位置には、ＬＥＤと１：１に対応する中間反射板１８が付着される。この中間反射板１８は、ダイバータとも呼ばれ、ＬＥＤ１７から直接照射される赤色、緑色及び青色の光を反射させる。

下部反射板１４、中間反射板１８及び中間導光板１５によりＬＥＤ１７から照射される赤色、緑色及び青色の光は混合され、その結果、白色光が中間導光板１５を通過して光学シート１２側に入射する。

拡散板１６は、中間導光板１５を挟んでボトムカバー１３と共に組み立てられる。この拡散板１６は、複数のビーズを備え、そのビーズを利用して中間導光板１５を経由して入射される光を散乱させて、液晶表示パネル１１の表示面でＬＥＤの位置とそれ以外の位置とで輝度差が発生しないようにする。

光学シート１２は、拡散シート及びプリズムシートを備え、拡散板１６から入射される光を液晶表示パネル１１の全体に均一に照射し、表示面に対して垂直方向に光の進行経路を変えて表示面の前方で輝度を向上させる役割を担う。

しかし、このようなバックライトユニット１０は、次のような問題点がある。液晶表示装置が大面積化されることにともなって、支持点がエッジにのみ存在する中間導光板１５が大きくなる。そのため、中間導光板１５がたわんで反ってしまい、中間反射板１８とＬＥＤ１７との間隔が変わってしまう。その結果、液晶表示パネル１１に入射される光量が減少して輝度が低下し、ＬＥＤ１７から発生する赤色、緑色及び青色の光が均一に混合されず、液晶表示パネル１１に照射される白色光の純度が低下して、液晶表示パネル１１に表示される画像の色再現特性が低下する。

また、中間導光板１５に反射体１８を付着する工程は、自動化工程とすることが困難であるのでＬＥＤ光源ごとに手作業で付着せねばならない。このため、生産性が低下し、これにより液晶表示装置の製造コストも増加する。

本発明の目的は、ベンディング（反り）現象が発生して生産性を低下させる中間導光板を除去したバックライトユニットを提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明によるバックライトユニットは、底面及び側面を有するボトムカバーと、前記ボトムカバー内に設置されて複数の光を発生する複数のサイドエミッティング発光ダイオードと、前記ボトムカバー内に設置されて、前記複数の光を混合して白色光を発生させる多様な角度を有する反射板と、前記ボトムカバーに付着されて前記白色光を拡散させるための拡散板と、を備え、前記反射板は、前記発光ダイオードのうちいずれか一つから前記ボトムカバーの側面に伸張し、前記ボトムカバーの底面に対して第１角度で傾斜した第１反射面と、前記第１反射面から前記ボトムカバーの側面に、前記第１反射面よりも高くなるように伸張し、前記ボトムカバーの底面に対して第２角度で傾斜した第２反射面と、前記複数のダイオードの、隣接するダイオード間に位置し、前記ボトムカバーの底面に対して第３角度で傾斜した第３反射面と、を含み、前記第３反射面の第３角度は、前記第１反射面の第１角度よりも大きく、該第１角度は、前記第２反射面の第２角度よりも大きく、前記第２反射面の全体が前記第３および第４反射面よりも高く、前記第２反射面の最高の位置点と前記拡散板との間に媒介物なしに空間が存在するように、前記拡散板が前記ボトムカバーに付着されることを特徴とする。

第１角度と前記第３角度とは、５°〜９０°の範囲の角度であり、第２角度は、０°〜９０°の範囲の角度であることを特徴とする。

反射板は、アルミニウムで形成されることを特徴とする。

本発明によるバックライトユニットは、中間導光板を除去して、中間導光板が反ることにより発生する問題点を解決でき、工程を単純化できる。

以下、本発明の好ましい実施形態を、図２〜図５を参照して詳細に説明する。

図２に示すように、本発明による液晶表示装置は、画像を表示するための液晶表示パネル１１１、及び液晶表示パネル１１１に光を照射するためのバックライトユニット１１０を備える。

液晶表示パネル１１１は、複数のデータラインと複数のスキャンラインとが交互に配列され、上部基板と下部基板との間に液晶セルがアクティブマトリックス形態に配列される。また、液晶表示パネル１１１には、液晶セルにそれぞれ電界を印加するための画素電極及び共通電極（図示せず）が形成される。複数のデータラインと複数のスキャンラインとの交差部には、スキャン信号に応答して画素電極に印加されるデータ電圧をスイッチングするためのＴＦＴ（図示せず）が形成される。このような液晶表示パネル１１１には、ＴＣＰを介してゲートドライブ集積回路とデータドライブ集積回路とが電気的に接続される。

バックライトユニット１１０は、ボトムカバー１１３、複数のＬＥＤ１１７及び反射板１１４を備える。

ボトムカバー１１３は、底面及び側面を含み、その内部に下部反射板１１４が収納される。下部反射板１１４には、ＬＥＤ１１７がそれぞれ貫通するホールが形成される。

ＬＥＤ１１７は、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを含み、光源駆動回路（図示せず）から供給される電流により発光して赤色、緑色及び青色の光を発生する。

ＬＥＤ１１７から発生する赤色、緑色及び青色の光を混合させて白色光にするための反射板１１４は、ＬＥＤ１１７の間に任意の角度でベンディング形状に形成して配置される。

図３に示したように、反射板１１４のうちバックライトユニット１１０の端部に位置した部分は、ＬＥＤ１１７の側面から伸張してボトムカバー１１３とθ１の角度ほど傾斜した部分である第Ｉ領域と、第Ｉ領域から伸張してボトムカバー１１３とθ２の角度ほど傾斜した部分である第II領域とを含んでいる。

また、反射板１１４のうちＬＥＤ１１７の間に形成された部分は、ボトムカバー１１３とθ３の角度ほど傾斜した部分である第III領域と、ボトムカバー１１３と平行した部分である第IV領域とを含んでいる。

θ１の角度は、０°〜９０°の範囲の角度である。

θ２の角度は、５°〜９０°の範囲の角度である。

但し、図４に示したように、θ１の角度とθ２の角度とが同じ大きさになる場合、反射板１１４の端部は一直線形状に形成される。

そして、図３及び図４に示した何れの場合にも、θ３の角度は、５°〜９０°の範囲の角度である。

θ１〜θ３の角度は、拡散板１１６との距離によって任意に設定されうる。これは、ＬＥＤ１１７から発生する光が、反射板１１４により反射され、ＬＥＤ１１７、拡散板１１６及び反射板１１４により取り囲まれた空間で混合されて白色光となるようにするためである。例えば、反射板１１４のθ１〜θ３の角度が適切な角度より小さい設定の場合には、ＬＥＤ１１７から発生する光が反射板１１４により反射され、この光が集まって混合される地点がＬＥＤ１１７から遠くなってしまう。

従って、図４のように、拡散板１１６とＬＥＤ１１７との距離が近い場合には、θ１〜θ３の角度を大きくして適切な角度となるように設定する必要がある。

同様に、図５のように、拡散板１１６とＬＥＤ１１７との距離が遠い場合には、θ１〜θ３の角度を小さくして適切な角度となるように設定する。

このように、光源からの光を反射して混合させ、白色光にするための反射体を中間導光板として反射板上に形成するのではなく、ボトムカバー上に反射体が一体型となったように機能する反射板１１４のみを形成することによって、中間導光板を形成する工程省略できるとともに中間導光板が反ることによる問題を解決できる。

また、中間導光板に形成された反射体を用いずとも、反射板１１４のみを利用してＬＥＤから放出される光の混合を円滑にし、輝度の均一度を向上させることができる。

そして、反射体を一つ一つ合着させる工程の難点を解決して工程を単純化できる。
反射板１１４には、既存のいかなる材質を使用してもよく、特に熱伝導が高く光の効率的な反射のためにアルミニウム（Ａｌ）を使用する。

拡散板１１６は、ＬＥＤ１１７上の表示面側にボトムカバー１１３と共に組み立てられる。この拡散板１１６は、複数のビーズを備え、そのビーズを介して入射する光を散乱させ、液晶表示パネル１１１の表示面において、ＬＥＤの位置に対応する部分とそれ以外の部分とで輝度差が発生しないようにさせる役割を果たしている。

図２に示した光学シート１１２は、拡散シート及びプリズムシートを備え、拡散板１１６から入射される光を液晶表示パネルの全体に均一に照射し、表示面に対して垂直方向に光の進行経路を変えて表示面の前方で輝度を向上させる役割を担う。

以上説明した内容を通じて、当業者であれば、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で多様な変更及び修正が可能であるということが分かる。したがって、本発明の技術的範囲は、明細書の詳細な説明に記載された内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲により決まらねばならない。

本発明は、バックライトユニット関連の技術分野に適用可能である。

従来の液晶表示モジュールを示す断面図である。 本発明の実施形態による液晶表示モジュール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を示す断面図である。 本発明の他の実施形態によるバックライトユニットを示す断面図である。 本発明のさらに他の実施形態によるバックライトユニットを示す断面図である。

符号の説明

１１，１１１ 液晶表示パネル
１２，１１２ 光学シート
１３，２３ ボトムカバー
１４ 下部反射板
１５ 中間導光板
１６，１１６ 拡散板
１７，１１７ ＬＥＤ
１１４ 反射板

Claims (3)

1. 底面及び側面を有するボトムカバーと、
   前記ボトムカバー内に設置されて複数の光を発生する複数のサイドエミッティング発光ダイオードと、
   前記ボトムカバー内に設置されて、前記複数の光を混合して白色光を発生させる多様な角度を有する反射板と、
   前記ボトムカバーに付着されて前記白色光を拡散させるための拡散板と、を備え、
   前記反射板は、
   前記発光ダイオードのうちいずれか一つから前記ボトムカバーの側面に伸張し、前記ボトムカバーの底面に対して第１角度で傾斜した第１反射面と、
   前記第１反射面から前記ボトムカバーの側面に、前記第１反射面よりも高くなるように伸張し、前記ボトムカバーの底面に対して第２角度で傾斜した第２反射面と、
   前記複数のダイオードの、隣接するダイオード間に位置し、前記ボトムカバーの底面に対して第３角度で傾斜した第３反射面と、を含み、
   前記第３反射面の第３角度は、前記第１反射面の第１角度よりも大きく、該第１角度は、前記第２反射面の第２角度よりも大きく、
   前記第２反射面の全体が前記第３および第４反射面よりも高く、
   前記第２反射面の最高の位置点と前記拡散板との間に媒介物なしに空間が存在するように、前記拡散板が前記ボトムカバーに付着されることを特徴とするバックライトユニット。
2. 前記第１角度と前記第３角度とは、５°〜９０°の範囲の角度であり、前記第２角度は、０°〜９０°の範囲の角度であ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. 前記反射板は、
   アルミニウムで形成され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。

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