JP4491634B2 - 直下型バックライト及び表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、表示装置に設けられる直下型バックライト及びこれを搭載する表示装置に関する。
液晶表示装置は、画像を形成する液晶パネルと、この液晶パネルに対して光を供給するバックライトとにより構成されている。バックライトには、視聴者から見て液晶パネルの後方に複数の線状光源が配置された直下型バックライトと、液晶パネルの後方に導光板が配置されており、この導光板の側方に線状光源が配置されたサイドエッジ型バックライトとがある。直下型バックライトにおいては、複数の線状光源が支持台に取り付けられており、線状光源の後方には線状光源から出射した光を液晶パネルに向かって反射する反射シートが設けられている。また、線状光源の前方、即ち、液晶パネル側には、線状光源から出射した光を拡散させて均一にする拡散板が設けられている。通常、拡散板は半透明で白色の樹脂板である。そして、支持台、反射シート及び拡散板はシャーシに固定されている。シャーシの形状は例えば箱状であり、内部に支持台、反射シート及び拡散板が収納されるようになっている。
更に、直下型バックライトには、シャーシの底面から拡散板に向けて立設されたスペーサピンが設けられている。スペーサピンは、拡散板が線状光源に向かう方向に撓んだときに、先端が拡散板に接触し、拡散板がそれ以上撓むことを規制するものである。比較的小型の直下型バックライトにおいては、スペーサピンは中央部に1本設けられており、比較的大型の直下型バックライトにおいては、複数本のスペーサピンが設けられている。通常、スペーサピンは、視聴者から視認されないようにするために、白色の樹脂により形成され、形状は円錐形状となっている(例えば、特許文献1乃至3参照。)。
特開平10−326517号公報(図1、図2) 特開2002−116704号公報(図3) 特開2002−244118号公報(図8)
しかしながら、上述の従来の技術には以下に示すような問題点がある。スペーサピンが視聴者から視認されないようにするためには、スペーサピンを可及的に細くすることが好ましい。しかしながら、スペーサピンを過度に細くすると、直下型バックライトが振動又は衝撃等の外力を受けたときに、スペーサピンが折れることがある。また、表示装置を持ち歩く場合等に直下型バックライトが振られると、スペーサピンの先端と拡散板とが擦れて、異音を生じることがある。
なお、スペーサピンの強度を向上させるために、金属材料から円錐形状の部材を削りだし、表面を白く塗装してスペーサピンを形成することも考えられる。しかし、この方法では、スペーサピンの製造コストが高くなってしまい、現実的ではない。また、金属製の細いスペーサピンを使用すると、根元部、即ち、シャーシとの接合部が折れやすくなると共に、拡散板と擦れたときに拡散板が削られてしまうという問題点もある。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、製造コストが低く、スペーサピンが視聴者から視認されることがなく、振動及び衝撃等の外力を受けてもスペーサピンが折れることがなく、振動により異音が生じることがない直下型バックライト及びこれを搭載した表示装置を提供することを目的とする。
本発明に係る直下型バックライトは、表示装置の表示パネルの後方に配置されこの表示パネルに光を供給する直下型バックライトである。そして、光源と、この光源から出射した光を拡散させる拡散板と、前記光源及び前記拡散板を支持するシャーシと、樹脂からなり前記シャーシから前記拡散板に向かって立設されたスペーサピンと、を有し、前記スペーサピンは前記樹脂により一体的に形成されたものであり、前記拡散板側の端部をなす半球部分と、前記シャーシ側の端部をなし前記シャーシ側の端部が前記半球部分側の端部よりも太い錐台部分と、を有し、前記半球部分と前記錐台部分との間に、長さが4mm以下であり、太さが前記錐台部分における前記半球部分側の端部の太さと等しい柱状部分を有し、前記半球部分の先端の曲率半径が0.3乃至1mmであり、前記錐台部分における前記半球部分側の端部の太さが1.1乃至2mmであり、前記錐台部分における前記シャーシ側の端部の太さをB、前記スペーサピンの前記拡散板側の端から前記シャーシ側の端までの長さをLとするとき、比(L/B)が5未満であることを特徴とする。
本発明においては、スペーサピンが樹脂により一体的に形成されているため、製造コストが低い。該樹脂は、ポリカーボネイト又はABS樹脂であることが好ましい。また、拡散板側の先端の曲率半径が0.3乃至1mmであるため、拡散板と曲面で接触し、拡散板と擦れても異音が生じない。更に、錐台部分における半球部分側の端部の太さが1.1mm以上であり、比(L/B)が5未満であるため、振動及び衝撃等の外力を受けても、スペーサピンが折れにくい。更にまた、錐台部分における半球部分側の端部の太さが2mm以下であるため、視聴者から視認されることがない。なお、半球部分の形状は、厳密に数学的な半球、即ち、球を正確に2等分した形状には限定されず、先端の曲率半径が上記範囲にあればよい。
また、前記スペーサピンが、前記半球部分と前記錐台部分との間に、長さが4mm以下であり、太さが前記錐台部分における前記半球部分側の端部の太さと等しい柱状部分を有してい。これにより、スペーサピンにおける拡散板側の部分をより細くすることができ、スペーサピンが視聴者から視認されることを、より確実に防止することができる。
本発明に係る表示装置は、表示パネルと、この表示パネルの後方に配置されこの表示パネルに光を供給する直下型バックライトと、を有し、前記直下型バックライトが、光源と、この光源から出射した光を拡散させる拡散板と、前記光源及び前記拡散板を支持するシャーシと、樹脂からなり前記シャーシから前記拡散板に向かって立設されたスペーサピンと、を有し、前記スペーサピンは前記樹脂により一体的に形成されたものであり、前記拡散板側の端部をなす半球部分と、前記シャーシ側の端部をなし前記シャーシ側の端部が前記半球部分側の端部よりも太い錐台部分と、を有し、前記半球部分と前記錐台部分との間に、長さが4mm以下であり、太さが前記錐台部分における前記半球部分側の端部の太さと等しい柱状部分を有し、前記半球部分の先端の曲率半径が0.3乃至1mmであり、前記錐台部分における前記半球部分側の端部の太さが1.1乃至2mmであり、前記錐台部分における前記シャーシ側の端部の太さをB、前記スペーサピンの前記拡散板側の端から前記シャーシ側の端までの長さをLとするとき、比(L/B)が5未満であることを特徴とする。前記樹脂はポリカーボネイト又はABS樹脂であることが好ましい。また、前記表示パネルは液晶表示パネルであってもよい。
本発明によれば、スペーサピンの形状を上述の如く規定することにより、直下型バックライトが振動及び衝撃等の外力を受けてもスペーサピンが折れにくく、直下型バックライトが振られても異音が生じにくく、スペーサピンが視聴者から視認されることがない直下型バックライトを、低いコストで得ることができる。
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。先ず、本発明の第1の実施形態について説明する。図1は本実施形態に係る液晶表示装置を示す断面図であり、図2は本実施形態におけるスペーサピンを示す正面図及び側面図である。図1に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置1においては、液晶パネル2が設けられており、この液晶パネル2の後方に直下型バックライト3が設けられている。液晶パネル2は外部から画像信号が入力されて画像を形成するものであり、直下型バックライト3は液晶パネル2に対して光を供給するものである。
直下型バックライト3においては、例えば金属又は合金からなるシャーシ4が設けられている。シャーシ4の形状は、底板4a及び側板4bからなる箱状の形状である。シャーシ4の内部における相互に対向する1対の端縁部には、1対の支持台5が配置されており、シャーシ4に固定されている。そして、この1対の支持台5により、複数本の冷陰極管6が支持されている。即ち、棒状の冷陰極管6の両端部が支持台5により支持されている。また、シャーシ4の底板4aと冷陰極管6との間には、反射シート7がシャーシ4に固定されて配置されている。反射シート7は、冷陰極管6から出射された光を前方、即ち液晶パネル2に向けて反射するものである。更に、シャーシ4の内部における冷陰極管6よりも前方の位置には、拡散板8が設けられている。拡散板8は例えば白色で半透明の樹脂板であり、冷陰極管6から出射した光及び冷陰極管6から出射して反射シート7により反射された光を拡散させるものである。また、拡散板8における冷陰極管6の直上域に相当する領域は、印刷により他の領域よりも少し黒くなっている。このように、冷陰極管6、支持台5、反射シート7及び拡散板8は、シャーシ4により支持されている。なお、拡散板8と液晶パネル2との間に、光学シート(図示せず)が設けられていてもよい。
また、反射シート7の中央部には1つの開口部7aが形成されており、この開口部7aを挿通するように、1本のスペーサピン9が設けられている。スペーサピン9はシャーシ4の底板4aの中央部に連結されており、拡散板8に向かって立設されている。スペーサピン9は白色に着色された樹脂、例えば、ポリカーボネイト又はABS樹脂(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene copolymer樹脂:アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体樹脂)により形成されている。スペーサピン9と拡散板8との間には僅かな隙間が設けられており、拡散板8が平坦であるときには拡散板8はスペーサピン9に接触せず、拡散板8が少し撓んだときにスペーサピン9に当接するようになっている。
図2に示すように、スペーサピン9は、半球部分9a及び円錐台部分9bにより構成されている。なお、半球部分9a及び円錐台部分9bは一体的に成形されている。そして、半球部分9aはスペーサピン9の拡散板8側の端部をなし、円錐台部分9bはスペーサピン9のシャーシ4側の端部をなし、円錐台部分9bのシャーシ側の端部は半球部分9a側の端部よりも太くなっている。即ち、スペーサピン9は、円錐台部分9bの太い側の端部がシャーシ4の底面4a(図1参照)に連結され、半球部分9aが拡散板8(図1参照)側になるように配置されている。半球部分9aの形状は、例えば球体の一部を1平面により切り取った形状であり、例えば半球であり、先端の曲率半径Rは0.3乃至1mmである。なお、半球部分9aの形状は、必ずしも球体の一部である必要はなく、先端の曲率半径Rが0.3乃至1mmであればよい。
また、円錐台部分9bの形状は円錐台形状であり、半球部分9aに接する側の端部の直径Aが、シャーシ4の底面4aに接する側の端部の直径Bよりも小さくなっている。直径Aは1.1乃至2mmである。また、スペーサピン9全体の長さをLとすると、比(L/B)は5未満である。例えば、半球部分9aの曲率半径は0.3mmであり、円台部分9bの直径Aは1.8mmであり、直径Bは3.8mmであり、スペーサピン9の長さLは14mmであり、従って、比(L/B)の値は約3.7である。以下、本発明の各構成要件における数値限定理由について説明する。
半球部分の先端の曲率半径:0.3乃至1mm
スペーサピンの先端部に半球部分を設けず、スペーサピンの先端を平坦にすると、スペーサピンが拡散板と擦れたときに異音が発生する。また、半球部分を設けても、半球部分の先端の曲率半径が0.3mm未満又は1mmより大きいと、この先端が拡散板と擦れたときに異音が発生する。このため、半球部分の先端の曲率半径は0.3乃至1mmであることが必要である。
錐台部分における半球部分側の端部の太さ:1.1乃至2mm
錐台部分における半球部分側の端部の太さが1.1mm未満であると、スペーサピンが脆弱になり、直下型バックライトに振動及び衝撃等の外力が印加されたときに、スペーサピンが折れやすい。また、錐台部分における半球部分側の端部の太さが1.1mm未満であると、スペーサピンがぶれてしまい、異音が発生する。一方、前記太さが2mmより大きいと、表示装置を観察する視聴者にスペーサピンが視認されてしまい、画像の表示品質が低下する。従って、錐台部分における半球部分側の端部の太さは1.1乃至2mmとする。なお、錐台部分の形状が円錐台形である場合は、錐台部分の太さとは直径である。
比(L/B):5未満
比(L/B)が5以上であると、スペーサピンが細長くなりすぎて脆弱になり、直下型バックライトに振動及び衝撃等の外力が印加されたときに、スペーサピンが折れやすくなる。また、スペーサピン自体の剛性が低下し、直下型バックライトが振られたときにスペーサピンがぶれてしまい、異音が発生する。従って、比(L/B)は5未満とする。
次に、上述の如く構成された本実施形態に係る液晶表示装置の動作について説明する。冷陰極管6に電力が投入されると、冷陰極管6が発光する。そして、冷陰極管6から出射した光は、直接、又は反射シート7により反射されて、拡散板8に入射する。そして、この光が、拡散板8により拡散されて均一化され、液晶パネル2に入射する。このとき、液晶パネル2は外部から入力された画像信号に基づいて画像を形成する。これにより、拡散板8から液晶パネル2に入射した光が液晶パネル2を透過し、この光に画像が付加される。
拡散板8は、自重等により変形し、撓むことがある。拡散板8が冷陰極管6側に撓むと、スペーサピン9の先端が拡散板8に接触し、拡散板8がそれ以上撓むことを防止する。そして、スペーサピン9の先端が拡散板8に接触した状態で、直下型バックライト3に振動又は衝撃等の外力が印加されると、この外力がシャーシ4及び拡散板8を介してスペーサピン9の両端部に伝わり、スペーサピン9に機械的負荷が印加される。なお、スペーサピン9が設けられていないと、拡散板8が大きく撓み、拡散板8における周囲よりも黒く印刷された領域が冷陰極管6の直上域からずれてしまい、表示ムラが発生する。
本実施形態においては、スペーサピン9の形状が上述のような形状であるため、直下型バックライト3に振動及び衝撃等の外力が印加されても、スペーサピン9が折れたり、拡散板8と擦れて異音が生じたりすることがない。即ち、耐破損性及び静音性が優れている。また、液晶パネル2及び拡散板8を通して視聴者に視認されることがない。即ち、隠蔽性が優れている。更に、スペーサピン9が樹脂により形成されているため、コストが低く、拡散板8と擦れたときに拡散板8を削ることがない。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図3は本実施形態におけるスペーサピンを示す正面図及び側面図である。図3に示すように、本実施形態においては、前述の第1の実施形態と比較して、スペーサピン9の替わりにスペーサピン10が設けられている。本実施形態に係る上記以外の構成は、前述の第1の実施形態と同様である。
図3に示すように、スペーサピン10においては、シャーシ4の底面4a(図1参照)側から順に、円錐台部分10b、円柱部分10c及び半球部分10aが設けられている。円錐台部分10b、円柱部分10c及び半球部分10aは、ポリカーボネイト又はABS樹脂等の白色に着色された樹脂により一体的に形成されている。そして、スペーサピン10は、円錐台部分10bにおける太い側の端部がシャーシ4の底面4aに連結され、半球部分10aが拡散板8(図1参照)側になるように配置されている。半球部分10a及び円錐台部分10bの形状は、夫々前述の第1の実施形態における半球部分9a及び円錐台部分9b(図2参照)の形状と同じである。
円柱部分10cの形状は、例えば円柱形であり、その直径(太さ)は円錐台部分10bにおける円柱部分10c側の直径Aと等しく、その長さL1は4mm以下である。本実施形態において、例えば、半球部分10aの曲率半径Rは0.3mmであり、円柱台部分10bの直径Aは1.2mmであり、直径Bは8mmであり、円柱部分10cの長さL1は3.5mmであり、スペーサピン10全体の長さLは11mmであり、従って、比(L/B)の値は約1.4である。以下、本発明の構成要件における数値限定理由について説明する。
柱状部分の長さ:4mm以下
柱状部分の長さが4mmより大きいと、スペーサピンが細長くなりすぎて脆弱になり、直下型バックライトに振動及び衝撃等の外力が印加されたときに、スペーサピンが折れやすくなる。従って、柱状部分の長さは4mm以下とする。
本実施形態においては、半球部分10aと円錐台部分10bとの間に円柱部分10cを設けているため、前述の第1の実施形態と比較して、スペーサピン10における拡散板8側の部分をより細くすることができ、スペーサピン10が視聴者から視認されることを、より確実に防止することができる。本実施形態における上記以外の動作及び効果は、前述の第1の実施形態と同様である。
なお、前述の第1及び第2の実施形態においては、直下型バックライトにスペーサピンを1本だけ設ける例を示したが、本発明はこれに限定されず、表示装置の画面の面積に応じて、2本以上のスペーサピンを設けてもよい。また、前述の第1及び第2の実施形態においては、錐台部分の形状を円錐台形状とし、柱状部分の形状を円柱形状としたが、錐台部分の形状を角錐台形状とし、柱状部分の形状を角柱形状としてもよい。更に、本発明の表示装置は液晶表示装置に限定されず、直下型バックライトを備えた表示装置であれば、どのような表示装置であってもよい。
以下、本発明の実施例の効果について、その特許請求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明する。先ず、引張降伏応力が60MPaであり、弾性率が2600MPaであり、白色に着色されたポリカーボネイト樹脂を成型し、図2に示すような半球部分及び円錐台部分からなるスペーサピンを4個作製すると共に、図3に示すような半球部分、円柱部分及び円錐台部分からなるスペーサピンを3個作製した。このとき、スペーサピンの各部の寸法を相互に異ならせた。
そして、これらのスペーサピンを夫々前述の第1の実施形態に示す直下型バックライトに組み込み、液晶表示装置を組み立てて、スペーサピンが視認される可能性を示す隠蔽性、直下型バックライトに外力を印加したときにスペーサピンが折れる可能性を示す耐破損性、及び直下型バックライトに振動を印加したときにスペーサピンと拡散板とが擦れて異音が発生する可能性を示す静音性を評価した。
隠蔽性の評価は、液晶表示装置の画面の輝度を測定して行った。スペーサピンが配置された領域の輝度がその周辺の輝度と比較して2%以上低かった場合は、表示ムラが発生したと判断し、評価を「不良(NG)」とした。一方、前述の輝度低下率が2%未満であった場合は、評価を「良好(OK)」とした。また、耐破損性の評価は、液晶表示装置に対して輸送を想定した振動試験及び衝撃試験を実施して行った。振動試験及び衝撃試験の結果、スペーサピンの破損又は拡散板の傷付きが発生した場合は評価を「不良(NG)」とし、スペーサピンの破損及び拡散板の傷付きが発生しなかった場合は評価を「良好(OK)」とした。更に、静音性の評価は、液晶表示装置を手で持ちながら上下左右に軽く振り、異音の発生の有無を調査して行った。異音が発生した場合は評価を「不良(NG)」とし、発生しなかった場合は評価を「良好(OK)」とした。
スペーサピンの形状及び上述の各特性の評価結果を表1に示す。なお、表1において、「種類」とはスペーサピンに円柱部分が設けられているか否かを示し、「種類」が「1」のスペーサピンは、前述の第1の実施形態において説明した半球部分及び円錐台部分からなるスペーサピン(図2参照)を示し、「種類」が「2」のスペーサピンは、前述の第2の実施形態において説明した半球部分、円柱部分及び円錐台部分からなるスペーサピン(図3参照)を示す。また、「曲率半径R」は半球部分の先端の曲率半径を示し、「直径A」は円錐台部分における半球部分側の端部の直径を示し、「直径B」は円錐台部分におけるシャーシ側の端部の直径を示し、「長さL」はスペーサピン全体の長さを示し、「長さL1」は円柱部分の長さを示す。更に、「OK」は評価結果が良好であったことを示し、「NG」は不良であったことを示す。
Figure 0004491634
表1に示す実施例No.1、No.3、No.4、No.6は、スペーサピンの形状が本発明の範囲を満たしているため、隠蔽性、耐破損性及び静音性が全て優れていた。これに対して、比較例No.2は、曲率半径Rが0.30mm未満であり、直径Aが1.1mm未満であり、比(L/B)の値が5より大きかったため、振動を受けたときに異音が発生し、静音性が劣っていた。また、比較例No.5は、曲率半径Rが0.30mm未満であり、直径Aが1.1mm未満であったため、直下型バックライトに外力を印加したときにスペーサピンが折れてしまい、耐破損性が劣っていた。更に、比較例No.7は、直径Aが2mmより大きかったため、スペーサピンが視認されてしまい、隠蔽性が劣っていた。
本発明の第1の実施形態に係る液晶表示装置を示す断面図である。 本実施形態におけるスペーサピンを示す正面図及び側面図である。 本発明の第2の実施形態におけるスペーサピンを示す正面図及び側面図である。
符号の説明
1;液晶表示装置
2;液晶パネル
3;直下型バックライト
4;シャーシ
4a;底板
4b;側板
5;支持台
6;冷陰極管
7;反射シート
7a;開口部
8;拡散板
9、10;スペーサピン
9a、10a;半球部分
9b、10b;円錐台部分
10c;円柱部分

Claims (7)

  1. 表示装置の表示パネルの後方に配置されこの表示パネルに光を供給する直下型バックライトにおいて、光源と、この光源から出射した光を拡散させる拡散板と、前記光源及び前記拡散板を支持するシャーシと、樹脂からなり前記シャーシから前記拡散板に向かって立設されたスペーサピンと、を有し、前記スペーサピンは前記樹脂により一体的に形成されたものであり、前記拡散板側の端部をなす半球部分と、前記シャーシ側の端部をなし前記シャーシ側の端部が前記半球部分側の端部よりも太い錐台部分と、を有し、前記半球部分と前記錐台部分との間に、長さが4mm以下であり、太さが前記錐台部分における前記半球部分側の端部の太さと等しい柱状部分を有し、前記半球部分の先端の曲率半径が0.3乃至1mmであり、前記錐台部分における前記半球部分側の端部の太さが1.1乃至2mmであり、前記錐台部分における前記シャーシ側の端部の太さをB、前記スペーサピンの前記拡散板側の端から前記シャーシ側の端までの長さをLとするとき、比(L/B)が5未満であることを特徴とする直下型バックライト。
  2. 前記錐台部分の形状が円錐台形状であることを特徴とする請求項1に記載の直下型バックライト。
  3. 前記樹脂はポリカーボネイト又はABS樹脂であることを特徴とする請求項1又は2に記載の直下型バックライト。
  4. 表示パネルと、この表示パネルの後方に配置されこの表示パネルに光を供給する直下型バックライトと、を有し、前記直下型バックライトが、光源と、この光源から出射した光を拡散させる拡散板と、前記光源及び前記拡散板を支持するシャーシと、樹脂からなり前記シャーシから前記拡散板に向かって立設されたスペーサピンと、を有し、前記スペーサピンは前記樹脂により一体的に形成されたものであり、前記拡散板側の端部をなす半球部分と、前記シャーシ側の端部をなし前記シャーシ側の端部が前記半球部分側の端部よりも太い錐台部分と、を有し、前記半球部分と前記錐台部分との間に、長さが4mm以下であり、太さが前記錐台部分における前記半球部分側の端部の太さと等しい柱状部分を有し、前記半球部分の先端の曲率半径が0.3乃至1mmであり、前記錐台部分における前記半球部分側の端部の太さが1.1乃至2mmであり、前記錐台部分における前記シャーシ側の端部の太さをB、前記スペーサピンの前記拡散板側の端から前記シャーシ側の端までの長さをLとするとき、比(L/B)が5未満であることを特徴とする表示装置。
  5. 前記錐台部分の形状が円錐台形状であることを特徴とする請求項に記載の表示装置。
  6. 前記樹脂はポリカーボネイト又はABS樹脂であることを特徴とする請求項4又は5に記載の表示装置。
  7. 前記表示パネルが液晶表示パネルであることを特徴とする請求項4乃至6のいずれか1項に記載の表示装置。
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