JP4502933B2

JP4502933B2 - バックライトユニット及び液晶表示装置

Info

Publication number: JP4502933B2
Application number: JP2005311107A
Authority: JP
Inventors: 智一藤嶋
Original assignee: NEC LCD Technologies Ltd
Current assignee: Tianma Japan Ltd
Priority date: 2005-10-26
Filing date: 2005-10-26
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2025-10-26
Also published as: JP2007122954A; KR20070045096A; CN1955808A; CN100449374C; TW200719033A; US20070091644A1; KR100848521B1

Description

本発明は、バックライトユニット及び該バックライトユニットを備える液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は小型、薄型、軽量、低消費電力という特質からＯＡ機器やテレビジョンのモニタなどとして広く用いられている。この液晶表示装置は、対向する透明基板間に液晶が狭持されてなる液晶パネルと、液晶パネルを照明するバックライト光を発生するバックライトユニットなどで構成される。また、バックライトユニットには、液晶パネルの背面に光源を配置して光源から出る光を反射板で反射する直下方式と、液晶パネルの側面に光源を配置して光源から出る光を導光板で液晶パネル背面全体に導くエッジライト方式（サイドライト方式とも呼ばれる。）と、液晶パネルの背面全体に面光源を配置して照明する面光源方式などがあるが、薄型の液晶表示装置では通常、エッジライト方式が利用される。

上記エッジライト方式のバックライトユニットは、各構成部材を保持、固定するための枠状のシャーシと、シャーシの内部に配置される導光板と、導光板の端面に配置される光源と、導光板の表面側（液晶パネル側）に配置され、導光板からの光を均一光にして液晶パネルに照射する光学部材と、導光板の背面側（液晶パネルと反対側）に配置され、導光板から背面側に出射した光を導光板に反射するシールド板などで構成される。

ここで、バックライトの光源としてはＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）やＬＥＤ（Light Emitting Diode）などが用いられているが、これらの光源は点灯時間が長くなると、輝度の低下や色度の変化などが生じる。そこで、液晶表示装置の表示面の明るさを一定に保つため、あるいは色度を一定に保つために、バックライトユニットに、光源の光を検出するための光検出装置を設置する構造が提案されている。

例えば、下記特許文献１には、液晶表示装置の背面に設けられ、バックライトから漏れ出てくる光を検出するための光センサを備えた液晶表示装置が開示されている。この構造では、導光板の背面の反射シートから漏れ出る光を検出するため、輝度の低下や色度の変化を正確に測定することができない。そこで、側面から漏れ出る光を検出する構造が提案されている。例えば、下記特許文献２には、複数の光源と、光源の光を面全体に導く導光板と、導光板に形成され、入射した光を拡散させる拡散部と、導光板の側面から入射する光を受光する光センサと、光センサの前に設けられ、入射する光を遮る遮光部材を備え、光センサで検出した光に基づいて光源の発光量を調整する面状光源装置が開示されている。

特開平１０−２２２０８４号公報（第２−３頁、第２図）特開２００４−１９９９６８号公報（第５−１０頁、第１図）

上記導光板の側面側から漏れ出る光を検出する構造を採用した従来のエッジライト型バックライトユニットについて、図５乃至図８を参照して説明する。図５は、バックライトユニットの主要構成部材の構造を示す斜視図であり、背面側から見た構造を示している。また、図６は、図５のＣ−Ｃ線に沿った断面図であり、導光板を導光板固定ネジによって固定する部分の拡大図である。また、図７は、図５のＤ−Ｄ線に沿った断面図であり、導光板から漏れる光を光検出装置で検出する部分の拡大図である。また、図８は、従来のバックライトユニットの組み立て方法を模式的に示す図である。

図５に示すように、従来のバックライトユニットは、枠状のシャーシ１と、シャーシ１の内部に配置される導光板２と、導光板２の背面側に配置されるシールド板３と、導光板２の一方の端面に配置される光源（図示せず）と、導光板２の光源に対向する他方の端面に配置される導光板固定ネジ４ａ及び光検出装置５などで構成されている。

また、図６に示すように、導光板固定ネジ４ａは、シャーシ１の側面に設けられた穴を通り、導光板２の端面に形成されたネジ穴に螺合し、シャーシ１と導光板２とを固定している。

また、図７に示すように、光検出装置５は、シャーシ１に設けられた穴に対応する位置に配置され、シールド板３の折り曲げ部で固定されており、導光板２の端面（図の面Ａ）からシャーシ１の穴を通って漏れ出る光を検出できる構造となっている。

そして、図８に示すように、シールド板３の側面に固定ネジ６を用いて光検出装置５を固定し（図８（ａ）、（ｂ）参照）、一方、シャーシ１の内部に導光板２を配置した後（図８（ｃ）、（ｄ）参照）、その側面から導光板固定ネジ４ａを差し込んでシャーシ１と導光板２とを固定し（図８（ｅ）、（ｆ）参照）、光検出装置５が固定されたシールド板３と導光板２が固定されたシャーシ１とを嵌合又はネジ止めして（図８（ｇ）参照）、図５に示すバックライトユニットが完成する。

このように、従来のバックライトユニットでは、光検出装置５はシールド板３とのネジ共締めによって固定され、導光板２はシャーシ１とのネジ共締めによって固定され、また、導光板２をネジ共締めするために使われたシャーシ１は、シールド板３との嵌合やネジ止めによって固定される構造となっていた。すなわち、光検出装置５と導光板２とは、直接お互い同士で固定するのが困難であることから、他の部材（ここではシールド板３やシャーシ１）を介して間接的に固定されるような設計となっていた。

ここで、光検出装置５を用いて導光板２の端面から漏れる光を検出する場合、光検出装置５で検出する光の強度は導光板２の端面からの距離によって変化するため、両者の位置関係を一定に保つ必要がある。しかしながら、上述したように、光検出装置５と導光板２とは直接固定されておらず、シールド板３やシャーシ１を介して間接的に固定されているため、両者の位置関係にずれが生じてしまう。

特に、導光板２は一般に樹脂で作られており熱によって伸縮する性質があることから、導光板２が伸びた場合に構造部材に負荷を与えることがないように構造部材との間にある程度の余裕を設けているため、構成部材同士の固定に対して組立ばらつき等が発生する。そのため、光検出装置５と導光板２との距離は、シールド板３とシャーシ１との組立ばらつきの積み重ねによって製品ごとに変化し、その結果、光検出装置５の検出値にばらつきが生じてしまうという問題があった。

また、シャーシ１は、コストや質量を削減する等の目的により一般に樹脂などで形成されることが多く、質量のある導光板２をシャーシ１に固定すると、固定部分に歪みが生じて液晶パネルにストレスを与えて表示ムラが発生してしまい、また、各構造部材が適切に固定されていないと耐衝撃性が劣化してしまうという問題もあった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、光検出装置と導光板との位置関係を正確に規定し、光検出装置の検出精度を向上させると共に、表示ムラの発生を抑え、耐衝撃性を向上させることができるバックライトユニット及び液晶表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のバックライトユニットは、枠状のシャーシと、前記シャーシの内部に配置される導光板と、少なくとも前記導光板の背面側に配置されるシールド板と、前記導光板の一方の端面に配置される光源と、前記導光板の前記光源に対向する他方の端面に配置され、該他方の端面から漏れ出る光を検出する光検出手段と、を少なくとも備えるバックライトユニットにおいて、前記導光板及び前記光検出手段の双方が前記シールド板に直接固定され、前記導光板の前記他方の端面と前記光検出手段との間隔が略一定に保持されるものである。

また、本発明のバックライトユニットは、枠状のシャーシと、前記シャーシの内部に配置される導光板と、少なくとも前記導光板の背面側に配置されるシールド板と、前記導光板の一方の端面に配置される光源と、前記導光板の前記光源に対向する他方の端面に配置され、該他方の端面から漏れ出る光を検出する光検出手段と、を少なくとも備えるバックライトユニットにおいて、前記シールド板と前記光検出手段とが所定の固定手段で固定され、かつ、前記シャーシと前記シールド板と前記導光板とが所定の固定手段で固定され、前記導光板の前記他方の端面と前記光検出手段との間隔が略一定に保持されるものである。

また、本発明のバックライトユニットは、枠状のシャーシと、前記シャーシの内部に配置される導光板と、少なくとも前記導光板の背面側に配置されるシールド板と、前記導光板の一方の端面に配置される光源と、前記導光板の前記光源に対向する他方の端面に配置され、該他方の端面から漏れ出る光を検出する光検出手段と、を少なくとも備えるバックライトユニットにおいて、前記シールド板は前記他方の端面に沿って折り曲げられた折り曲げ部を有し、前記シールド板と前記光検出手段とが前記折り曲げ部において第１のネジによって固定され、前記シャーシと前記シールド板と前記導光板とが前記折り曲げ部の前記第１のネジの近傍において第２のネジによって固定され、前記導光板の前記他方の端面と前記光検出手段との間隔が略一定に保持されるものである。

また、本発明の液晶表示装置は、上記いずれか一に記載のバックライトユニットと、前記導光板の表面側に配置される液晶パネルと、前記バックライトユニットの前記光検出手段の出力値に基づいて、前記光源の輝度又は色度の少なくとも一方を調整し、前記液晶パネルのバックライト光を略一定に維持する調整手段と、を少なくとも備えるものである。

このように、導光板の端面から漏れ出る光を検出する光検出装置を備えるバックライトユニットにおいて、光検出装置及び導光板の双方をシールド板に固定しているため、光検出装置と導光板との位置関係を正確に規定することができ、これにより、光検出装置の検出精度を向上させてバックライト光の輝度や色度が一定になるように調整することができる。また、バックライトユニットの剛性を高めて、構成部材の歪みに起因する表示ムラの発生を抑え、耐衝撃性を向上させることができる。

本発明のバックライトユニット及び液晶表示装置によれば、下記記載の効果を奏する。

本発明の第１の効果は、光検出装置の検出精度を向上させてバックライト光の輝度や色度が一定になるように調整することができ、これにより、液晶表示装置の表示品位を向上させることができるということである。その理由は、光検出装置をシールド板に固定すると共に、導光板も導光板固定ネジを用いてシールド板とシャーシに固定する構造を採用しているため、組立ばらつきを抑えて光検出装置と導光板との位置関係を正確に規定することができるからである。

また、本発明の第２の効果は、表示ムラを抑制し、耐衝撃性を向上させることができるということである。その理由は、導光板を比較的強度の高いシールド板に固定しているため、導光板を樹脂等からなるシャーシに固定する構造に比べて、固定部分に生じる歪みを抑制することができ、これにより液晶パネルに加わる負荷を軽減することができるからである。また、この構造により、バックライトユニット全体の剛性を高めることができるからである。

従来技術で示したように、バックライトの光源は経時的に輝度の低下や色度の変化などが生じるため、液晶表示装置の表示面の明るさや色度を一定に保つために、バックライトユニットに側面から漏れ出る光を検出する光検出装置を設置する構造が提案されており、従来は、この光検出装置をシールド板にネジ共締めなどによって固定し、導光板をシャーシにネジ共締めなどによって固定し、シャーシとシールド板とを嵌合やネジ止めによって固定することによって、光検出装置と導光板とを間接的に固定していた。

しかしながら、光検出装置で検出する光強度は導光板端部との距離によって変化するため、各構成部材の組立ばらつきによって光検出装置と導光板と距離が変化し、光検出装置の検出精度が劣化するという問題があった。また、質量のある導光板をシャーシに固定する構造では、固定部分に歪みが生じて液晶パネルにストレスを与え、表示ムラが発生すると共に耐衝撃性が低下してしまうという問題もあった。

このような問題に対して、各構成部材を強固な構造にしたり、補強のための他の部材を追加するなどの方法も考えられるが、これらの方法ではバックライトユニットの重量が増加したり、サイズが大きくなり、小型化、軽量化、薄型化が求められる液晶表示装置にとって大きなデメリットになってしまう。

そこで、本実施例では、バックライトユニットの各構成部材を強固にしたり、新たな構成部材を追加するのではなく、各々の構成部材の固定構造を変更するという簡単な方法により上記問題を解決している。すなわち、光検出装置によってバックライトの光を検出し、その値をフィードバックして輝度や色度を調節する機能を備えるバックライトユニット及び液晶表示装置において、導光板をリアのシールド板に固定すると共に、光検出装置も同じシールド板に固定する。これにより、光検出装置と導光板との位置関係を正確に規定して光検出装置の検出精度を向上させることができると共に、各構成部材の歪みを抑制して液晶パネルに加わるストレスを軽減し、かつ、バックライトユニット全体の剛性を向上させることができる。以下、図面を参照して具体的に説明する。

上記実施の形態について詳細に説明すべく、本発明の一実施例に係るバックライトユニット及び該バックライトユニットを備える液晶表示装置について、図１乃至図４を参照して説明する。図２は、本実施例のバックライトユニットの主要構成部材の構造を示す斜視図であり、背面側（液晶パネルと反対側）から見た構造を示している。また、図２及び図３は、図１の一部を拡大した部分断面図であり、図４は、本実施例のバックライトユニットの組み立て方法を模式的に示す図である。

本実施例の液晶表示装置は、液晶パネル（形状や構造、駆動方式は問わない。）と、液晶パネルにバックライト光を照射するエッジライト方式のバックライトユニットとを主な構成要素としている。

上記液晶パネルは、マトリクス状に配列された各々の画素に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）などのスイッチング素子が形成された第１の基板と、カラーフィルタやブラックマトリクスなどが形成された第２の基板との間に液晶が挟持されて構成されている。なお、本発明はバックライトユニットの構造に特徴を有するものであり、液晶パネルの構造（トップゲート型やボトムゲート型など）や液晶の駆動方式（ＩＰＳ（In-Plane Switching）方式やＴＮ（Twisted Nematic）方式など）、実装構造などは特に限定されない。

また、図１に示すように、本実施例のバックライトユニットは、各構成部材を保持、固定するための枠状のシャーシ１と、シャーシ１の内部に配置される導光板２と、導光板２の一方の端面に配置される少なくとも１つのＣＣＦＬやＬＥＤなどの光源（図示せず）と、導光板２の表面側（液晶パネル側）に配置され、導光板２からの光を均一光にして液晶パネルに照射する拡散シートやレンズシート、偏光シートなどの光学部材（図示せず）と、導光板２の背面側（液晶パネルと反対側）に配置され、導光板２から背面側に出射した光を導光板２に反射するシールド板３と、シャーシ１の他方の端面（光源と反対側の端面）に配置され、導光板２の端面から漏れ出る光を検出する光検出装置５と、光検出装置５の出力に基づいて光源の輝度や色度を調整する調整手段と、シャーシ１の側面から差し込まれ、シャーシ１とシールド板３と導光板２とを固定する導光板固定ネジ４などで構成される。

なお、図１の構造は例示であり、シャーシ１やシールド板３、導光板２の材料や形状などは特に限定されないが、少なくとも、シールド板３は導光板２を固定できる程度の強度を有するように、所定の厚みの金属板などで構成されることが好ましい。また、光検出装置５は入射した光を電気信号に変換する機能を備えていればよく、その構造や形状なども特に限定されない。また、光検出装置５や導光板固定ネジ４の位置や数量などは図の構成に限定されないが、光検出装置５と導光板２との位置関係を正確に規定し、バックライトユニット全体の剛性を高めるために、光検出装置５と導光板固定ネジ４とは近い位置に配置されることが好ましい。

次に、上記構造のバックライトユニットの光検出装置５及び導光板固定ネジ４近傍の構造について図２及び図３を参照して説明する。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、導光板を導光板固定ネジによってネジ固定する部分を拡大した図である。また、図３は、図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、導光板から漏れる光を光検出装置で検出する部分を拡大した図である。

前記した従来の導光板固定ネジ４は、シャーシ１の側面に設けられた穴を通り、導光板２の端面に形成されたネジ穴に螺合して、シャーシ１と導光板２とを固定していたが、本実施例では、図２に示すように、シールド板３は導光板２の端面に沿って折り曲げられた折り曲げ部を有しており、導光板固定ネジ４は、シャーシ１の側面及びシールド板３の折り曲げ部に設けられた穴を通り、導光板２の端面に形成されたネジ穴に螺合し、シャーシ１とシールド板３と導光板２とを共締めする構造になっている。従って、導光板２はシャーシ１のみならず比較的強度の高いシールド板３によっても固定されるため、シャーシ１の歪みを抑制してバックライトユニット全体の剛性を高めることができる。

また、図３に示すように、光検出装置５は、シャーシ１に設けられた穴に対応する位置に配置され、シールド板３の折り曲げ部に固定ネジ６で固定されるようになっており、導光板２の端面（図の面Ａ）からシャーシ１の穴を通って漏れ出る光を検出できる構造となっている。ここで、従来の光検出装置５も固定ネジ６によってシールド板３に固定されていたが、シールド板３と導光板２とは直接固定されていなかったため、光検出装置５と導光板２の位置関係を正確に規定することはできなかったが、本実施例では、図２に示すようにシールド板３と導光板２も導光板固定ネジ４によって直接固定されているため、光検出装置５と導光板２の位置関係を正確に規定することができる。

上記構造のバックライトユニットの組み立て方法について、図４を参照して説明する。まず、シールド板３の側面に固定ネジ６を用いて光検出装置５を固定し（図４（ａ）、（ｂ）参照）、一方、シャーシ１の内部に導光板２を配置する（図４（ｃ）、（ｄ）参照）。ここで従来は、導光板固定ネジ４ａを用いてシャーシ１と導光板２とを固定していたが、本実施例では、光検出装置５が固定されたシールド板３と内部に導光板２を配置したシャーシ１とを嵌合させ（図４（ｅ）、（ｆ）参照）、その後、シャーシ１の側面から導光板固定ネジ４を差し込んでシャーシ１とシールド板３と導光板２とを固定して（図４（ｇ）参照）、図１に示すバックライトユニットを完成させる。

このように、本実施例のバックライトユニットでは、導光板２をリアのシールド板３に固定すると共に、光検出装置５も同じシールド板２に固定し、光検出装置５の位置決め、導光板２の端面（面Ａ）の位置決め共にシールド板３で統一しているため、従来の構造よりも光検出装置５と導光板２との位置関係を正確に規定することができ、光検出装置５の検出精度を向上させることができる。また、重量のある導光板２をシャーシ１のみならず、比較的強度の高いシールド板３にも固定しているため、各構成部材、特にシャーシ１の歪みを抑制して液晶パネルにストレスが加わらないようにすることができ、かつ、バックライトユニット全体の剛性を向上させて耐衝撃性を向上させることができる。

なお、上記実施例では、導光板２とシールド板３とは導光板固定ネジ４で固定したが、固定方法はネジ固定に限定されるものではなく、例えば、シールド板３と導光板２をカシメや引っ掛けなどの方法で固定することもできる。また、上記実施例では、本発明の構造をエッジライト型のバックライトユニットに適用したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、光検出装置５と導光板２とが共にシールド板３に固定される限りにおいて、任意の形式のバックライトユニットに適用することができる。

本発明は、光検出装置を使用して光源の輝度や色度の調整を行うバックライトユニット及び該バックライトユニットと任意の駆動方式の液晶パネルとを備える液晶表示装置に適用することができる。

本発明の一実施例に係るバックライトユニットの主要構成部材の構造を模式的に示す斜視図である。本発明の一実施例に係るバックライトユニットの部分拡大図であり、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。本発明の一実施例に係るバックライトユニットの部分拡大図であり、図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。本発明の一実施例に係るバックライトユニットの組み立て方法を模式的に示す図である。従来のバックライトユニットの主要構成部材の構造を模式的に示す斜視図である。従来のバックライトユニットの部分拡大図であり、図５のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。従来のバックライトユニットの部分拡大図であり、図５のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。従来のバックライトユニットの組み立て方法を模式的に示す図である。

符号の説明

１シャーシ
２導光板
３シールド板
４導光板固定ネジ
４ａ導光板固定ネジ
５光検出器
６固定ネジ

Claims

枠状のシャーシと、前記シャーシの内部に配置される導光板と、少なくとも前記導光板の背面側に配置されるシールド板と、前記導光板の一方の端面に配置される光源と、前記導光板の前記光源に対向する他方の端面に配置され、該他方の端面から漏れ出る光を検出する光検出手段と、を少なくとも備えるバックライトユニットにおいて、
前記導光板及び前記光検出手段の双方が前記シールド板に直接固定され、前記導光板の前記他方の端面と前記光検出手段との間隔が略一定に保持されることを特徴とするバックライトユニット。
枠状のシャーシと、前記シャーシの内部に配置される導光板と、少なくとも前記導光板の背面側に配置されるシールド板と、前記導光板の一方の端面に配置される光源と、前記導光板の前記光源に対向する他方の端面に配置され、該他方の端面から漏れ出る光を検出する光検出手段と、を少なくとも備えるバックライトユニットにおいて、
前記シールド板と前記光検出手段とが所定の固定手段で固定され、かつ、前記シャーシと前記シールド板と前記導光板とが所定の固定手段で固定され、前記導光板の前記他方の端面と前記光検出手段との間隔が略一定に保持されることを特徴とするバックライトユニット。
枠状のシャーシと、前記シャーシの内部に配置される導光板と、少なくとも前記導光板の背面側に配置されるシールド板と、前記導光板の一方の端面に配置される光源と、前記導光板の前記光源に対向する他方の端面に配置され、該他方の端面から漏れ出る光を検出する光検出手段と、を少なくとも備えるバックライトユニットにおいて、
前記シールド板は前記他方の端面に沿って折り曲げられた折り曲げ部を有し、
前記シールド板と前記光検出手段とが前記折り曲げ部において第１のネジによって固定され、前記シャーシと前記シールド板と前記導光板とが前記折り曲げ部の前記第１のネジの近傍において第２のネジによって固定され、前記導光板の前記他方の端面と前記光検出手段との間隔が略一定に保持されることを特徴とするバックライトユニット。
請求項１乃至３のいずれか一に記載のバックライトユニットと、前記導光板の表面側に配置される液晶パネルと、前記バックライトユニットの前記光検出手段の出力値に基づいて、前記光源の輝度又は色度の少なくとも一方を調整し、前記液晶パネルのバックライト光を略一定に維持する調整手段と、を少なくとも備えることを特徴とする液晶表示装置。