JP4504119B2 - バックライトユニットおよび液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は導光板の形状および該導光板と光源としてのＬＥＤとの位置関係に特徴を有するサイドライト方式のバックライトユニットおよび液晶表示装置に関する。

従来から、文字や図形などの各種の画像を表示する表示装置の一種として、２枚の透明基板の間に液晶が密封されている液晶表示パネルを用いた液晶表示装置が知られている。

このような液晶表示装置としては、液晶表示パネルの反視認側に配設したバックライトユニットからの照射光を用いて前記液晶表示パネルの表示領域を明るく表示する構成が知られている。

そして、前記バックライトユニットとしては、導光板を用いたサイドライト方式（エッジライト方式）のバックライトユニットが、直下方式のバックライトユニットに比して薄型化および熱対策に有利である等の理由から多く採用されている。

このサイドライト方式のバックライトユニットについて更に説明をすると、導光板において、ＬＥＤなどの光源から照射され該導光板の側面に設けられた光入射面から内部へ入射した光を多重反射させて、該導光板の液晶表示パネルと対向させて配置される表面からこの光を出射させることにより、バックライトユニットからの光を前記液晶表示パネルの表示領域に向かって平面光として照射するように構成されている。また、導光板の裏面には反射板が配設されており、導光板の裏面から漏れる光を導光板に戻すことができるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

図７は、一般的な液晶表示装置の要部構成を示している。

この液晶表示装置２０においては、一対の透明基板１１ａ、１１ｂ間に基板間寸法調整用のスペーサ（図示せず）を介在させた状態で液晶が封入され、前記一対の透明基板１１ａ、１１ｂの外表面にそれぞれ偏光板１２ａ、１２ｂが配設された液晶表示パネル１０を有しており、バックライトユニット１は、前記液晶表示パネル１０の反視認側に対向するようにして取り付けられている。

前記バックライトユニット１は、導光板２、反射板３、拡散板４、それらを収納する凹部が形成されたフレームケース５、および光源としてのＬＥＤ６とから構成されている。更に詳しく説明すると、前記拡散板４は前記導光板２の液晶表示パネル１０に対向する側の表面に配設され、一方、前記反射板３は前記導光板２の背面側に配設されて、前記凹部内に収納されている。

また、前記ＬＥＤ６は、図８に示すように、前記導光板２の面一とされた側方の端面２ａに対向するようにして、該端面２ａの延在方向に沿って所定間隔で複数個が整列配設されている。そして、前記各ＬＥＤ６は当該バックライトユニット１に配設された回路基板（図示せず）から電極端子（図示せず）を通じて供給される電力によって発光し、前記ＬＥＤ６の発光面から発光される照射光は、前記導光板２によって面光源として機能し、前記拡散板４および前記反射板３の作用により、前記液晶表示パネル１０に略均一に照射光を照射するように構成されている。

特開２００２−２７００２２号公報

ところが、前述の構成のバックライトユニットにおいては、前記ＬＥＤ６が配設された端面２ａの近傍における、前記導光板２のＬＥＤ６同士の配設位置の中間部となる領域（以下、ＬＥＤ配設間領域という。図８に網掛を施して表示する）は、ＬＥＤ６からの照射光が入射しにくく導光板２内における多重反射の作用も受けにくいため、他の領域に比べて輝度が低くなっていた。

つまり、図９に示すように、前記ＬＥＤ６から照射される光のうち、主に、前記導光板２の端面２ａと対向する前記ＬＥＤ６の照射面から照射される光のみが前記液晶表示パネル１０の表示領域を照射する光として利用されていた。しかも、前記導光板２の端面２ａと対向する照射面から照射される光も、前記導光板２の前記端面２ａに対する照射角によっては該導光板２の端面２ａで反射してしまい、前記液晶表示パネル１０の表示領域を照射する光としては供されないため、前記導光板２の前記ＬＥＤ配設間領域と、前記導光板２の前記液晶表示パネル１０の表示領域に対応する面内部分とでは輝度に明らかな差が生じていた。

実験結果によれば、前記バックライトユニット２０における前記導光板２の前記端面２ａの端部での表示領域に対応する領域における計測点（図８中、ポイントＡで示す）の輝度を１００とした場合、前記ＬＥＤ配設間領域における計測点（図８中、ポイントＢで示す）の輝度は２０〜３０であり、該バックライトユニット１を用いて画像表示を行う液晶表示パネル１０においては、前記導光板２の前記ＬＥＤ配設間領域は、その表示領域内において明らかに暗部となって視認されていた。

この暗部となる前記導光板２のＬＥＤ配設間領域を全て該液晶表示装置２０における非表示領域と対応するように配置すれば、液晶表示パネル１０の視認性の問題は解消するが、これを実現すると非表示領域が広面積となり、近年の狭額縁化の要請に反するものとなる。

そこで、本発明は、導光板におけるＬＥＤ配設間領域の輝度を高め、液晶表示パネルの表示領域に対応する領域内における輝度差を小さいものとして、前記液晶表示パネルの視認性向上に供することができ、しかも、狭額縁化を可能とすることができるバックライトユニットと、そのバックライトユニットを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、本発明のバックライトユニットは、導光板の側方端面に沿って複数のＬＥＤが所定間隔に配設され、前記各ＬＥＤから照射された光を前記導光板の側方端面から前記導光板の内部へ入射させ、その内部において多重反射させて前記導光板の液晶表示パネルに対向する面から平面光として出射することにより、前記液晶表示パネルの表示領域を照射するように構成されたバックライトユニットであって、前記導光板の前記側方端面側の端部に、前記各ＬＥＤのそれぞれを区画するように延在した凸状部が形成されており、前記導光板の前記液晶表示パネルに対向する面であって、前記凸状部に隣位する前記液晶表示パネルの非表示領域に対応する領域に、前記凸状部の配列方向に延在する細溝が形成されていることを特徴とする。

さらに、本発明のバックライトユニットは、前記導光板の凸状部における側方に、前記ＬＥＤから照射された光を反射させて前記導光板の内部に入射させるＬＥＤ光反射板が配設されていることを特徴とする。

そして、本発明の液晶表示装置は、前述のいずれかの構成のバックライトユニットを備えたことを特徴とする。

本発明のバックライトユニットによれば、前記凸状部によって区画された各ＬＥＤから照射された光を前記導光板の前記ＬＥＤ配設間領域にも入射させることで、前記ＬＥＤ配設間領域における前記液晶表示パネルの表示領域に対応する領域の輝度を向上させることができ、結果として、液晶表示パネルの表示領域に対応する領域内における輝度差を小さくすることができる。

また、前記導光板の前記液晶表示パネルへ対向する面の、前記凸状部に隣位する前記液晶表示パネルの非表示領域に対応する領域に形成された細溝により、前記ＬＥＤ配設間領域に入射した光を前記導光板の内部において前記細溝よりも面内方向に反射させることができるので、前記ＬＥＤ配設間領域における前記液晶表示パネルの表示領域に対応する領域の輝度をさらに向上させることができ、結果として、液晶表示パネルの表示領域に対応する領域内における輝度差を小さくすることができる。

さらに、前記導光板の前記凸状部における側方に配設されたＬＥＤ光反射板により、前記ＬＥＤから照射された光を前記導光板の内部方向に入射させるように反射させることができるので、前記ＬＥＤの照射光を有効に利用することができ、前記ＬＥＤ配設間領域における前記液晶表示パネルの表示領域に対応する領域においては、輝度をさらに向上させることができ、結果として、液晶表示パネルの表示領域に対応する領域内における輝度差を小さくすることができる。

また、前記凸状部は、導光板の側方端部に各ＬＥＤのそれぞれを区画するように延在して形成されているので、導光板自体の外形寸法は大きくなっても、狭額縁化の要請に反するものとはならない。

そして、本発明の液晶表示装置によれば、前述のいずれかの構成を有するバックライトユニットを用いることで、液晶表示パネルの表示領域に対応する領域内における輝度差を小さくして視認性を向上させることができる。

以下、本発明のバックライトユニットおよび液晶表示装置について、図１乃至図６を用いて説明する。なお、以下の各実施形態においては、本発明のバックライトユニットの特徴部分についてのみ説明し、バックライトユニット、および該バックライトユニットを用いた液晶表示装置の全体的な構成については、前述した従来のバックライトユニットおよび液晶表示装置と同様とし、その説明を省略する。

図１は本発明のバックライトユニット１の第１実施形態における導光板２とＬＥＤ６の位置関係を示す要部平面図であり、図２は前記ＬＥＤ６の照射光の前記導光板２の内部への入射状態を示す説明図である。

これらの図に示すように、本実施形態のバックライトユニット１においては、導光板２の側方に、前記導光板２の端面２ａと対向させて、該バックライトユニット１の光源としての複数個のＬＥＤ６が整列配置されている。そして、前記導光板２の前記ＬＥＤ６の配設側端部における前記液晶表示パネル１０の非表示領域に対応する領域には、前記各ＬＥＤ６のそれぞれを区画するように延在した凸状部７が形成されており、前記各ＬＥＤ６は、前記凸状部７を構成する端面（以下、凸状部端面という）７ａより内側であって、前記凸状部７の２つの側面（以下、凸状部側面という）７ｂ、７ｃとの間の空隙に介在させるようにして配設されている。本実施形態において、前記ＬＥＤ６と前記導光板２の端面２ａおよび前記凸状部側面７ｂ、７ｃとの間隙の寸法は、０．２〜０．５ｍｍ、望ましくは０．２〜０．３ｍｍとされている。

このように構成された導光板２およびＬＥＤ６を配設した本実施形態のバックライトユニット１においては、図２に示すように、前記端面２ａに対向する前記ＬＥＤ６の照射面から照射された光の多くは、そのまま前記端面２ａから前記導光板２の面内方向、すなわち、前記液晶表示パネル１０の表示領域に対応する領域に向かって入射する。また、前記端面２ａに反射した光や前記凸状部側面７ｂ、７ｃに対向する前記ＬＥＤ６の照射面から照射された光は、前記凸状部側面７ｂ、７ｃから前記ＬＥＤ配設間領域に向かって入射する。

そして、このように前記ＬＥＤ６から照射される光を前記導光板２の前記ＬＥＤ配設間領域における前記液晶表示パネルの非表示領域に対応する領域に入射させる構成とすることで、前記ＬＥＤ配設間領域における前記液晶表示パネル１０の表示領域に対応する領域の輝度を高めることができ、前記液晶表示パネル１０の表示領域に対応する領域内における輝度差を小さくすることができる。

実験結果によれば、本実施形態のバックライトユニット１における、前記導光板２の前記端面２ａの端部での表示領域に対向する領域における計測点（図１中、ポイントＡで示す）の輝度を１００とした場合、前記ＬＥＤ配設間領域の計測点（図１中、ポイントＢで示す）の輝度は５０〜６０であり、前述した従来のバックライトユニット１と比較して、本実施形態のバックライトユニット１の前記ＬＥＤ配設間領域の輝度が格段に向上しており、液晶表示パネル１０の表示領域に対応する領域内における輝度差を小さくすることができた。

また、図３は本発明のバックライトユニットの第２実施形態における導光板２、ＬＥＤ６、およびＬＥＤ光反射板８の位置関係を示す要部平面図であり、図４は前記ＬＥＤ６の照射光の前記導光板２の内部への入射状態を示す説明図である。なお、前述の第１実施形態と共通する部分については説明を省略する。

本実施形態のバックライトユニットは、前述の第１実施形態における前記導光板２の前記凸状部７における側方、より具体的には、 前記導光板２の各凸状部７の端面７ａに沿って、前記ＬＥＤ６から照射された光を反射させて前記導光板２の内部に入射させるＬＥＤ光反射板８が配設されている。本実施形態において前記ＬＥＤ６は前記凸状部端面７ａより内側であって、前記端面２ａ、前記凸状部側面７ｂ、７ｃおよび前記ＬＥＤ光反射板８との間の空隙に介在させるようにして配設されている。本実施形態において、前記ＬＥＤ６と前記端面２ａおよび前記凸状部側面７ｂ、７ｃとの間隙の寸法は、０．２〜０．５ｍｍ、望ましくは０．２〜０．３ｍｍとされ、前記ＬＥＤ６と前記ＬＥＤ光反射板８との間隙寸法は、０．３〜１．０ｍｍ、望ましくは０．５〜１．０ｍｍとされている。

そして、本実施形態のバックライトユニットにおいては、図４に示すように、前記端面２ａに対向する前記ＬＥＤ６の照射面から照射された光の多くは、そのまま前記端面２ａから前記導光板２の面内方向、すなわち、前記液晶表示パネル１０の表示領域に対応する領域に向かって入射する。また、前記端面２ａに反射した光や前記凸状部側面７ｂ、７ｃに対向する前記ＬＥＤ６の照射面から照射された光、さらには、前記ＬＥＤ光反射板８に反射した光は、前記凸状部側面７ｂ、７ｃから前記ＬＥＤ配設間領域に向かって入射する。

そして、このように前記ＬＥＤ６から照射される光を前記導光板２の前記ＬＥＤ配設間領域に入射させる構成とすることで、前記ＬＥＤ配設間領域における前記液晶表示パネル１０の表示領域に対応する領域の輝度を高めることができ、液晶表示パネル１０の表示領域に対応する領域内における輝度差を小さくすることができる。

実験結果によれば、本実施形態のバックライトユニット１における、前記導光板２の前記端面２ａの端部での表示領域に対向する領域における計測点（図３中、ポイントＡで示す）の輝度を１００とした場合、前記ＬＥＤ配設間領域の計測点（図３中、ポイントＢで示す）の輝度は６０〜７０となっており、前述した従来のバックライトユニットと比較して、前記ＬＥＤ配設間領域における前記液晶表示パネル１０の表示領域に対応する領域の輝度が格段に向上しており、液晶表示パネル１０の表示領域に対応する領域内における輝度差を小さくすることができた。

そして、図５は本発明のバックライトユニット１の第３実施形態における導光板２、ＬＥＤ６、およびＬＥＤ光反射板８の位置関係を示す要部平面図であり、図６は、図５におけるVI−VI断面図であり、前記ＬＥＤ６の照射光の前記導光板２の内部における反射状態を示す説明図である。

これらの図に示すように、本実施形態のバックライトユニット１は、前述の第２実施形態における前記導光板２の前記液晶表示パネル１０へ対向する面であって、前記凸状部７に隣位する前記液晶表示パネルの非表示領域に対応する領域に、前記凸状部７の配列方向に延在する細溝９が形成されている。

そして、本実施形態のバックライトユニット１においては、前記端面２ａに対向する前記ＬＥＤ６の照射面から照射された光の多くは、そのまま前記端面２ａから前記導光板２の面内方向、すなわち、前記液晶表示パネル１０の表示領域に対応する領域に向かって入射する。また、前記端面２ａで反射した光や前記凸状部側面７ｂ、７ｃに対向する前記ＬＥＤ６の照射面から照射された光、さらには、前記ＬＥＤ光反射板８で反射した光は、前記ＬＥＤ配設間領域に向かって入射する。

そして、本実施形態においては、前記導光板２の液晶表示パネル１０に対向する面に形成された細溝９、換言すれば、前記細溝９の前記導光板２の内部突出部分を利用して、前記ＬＥＤ配設間領域における前記液晶表示パネル１０の非表示領域に対応する領域に入射した光を、前記導光板２の内部において前記細溝９の形成位置よりも面内方向に反射させることにより、前記ＬＥＤ配設間領域における前記液晶表示パネル１０の表示領域に対応する領域の輝度をさらに向上させることができ、結果として、液晶表示パネル１０の表示領域に対応する領域内における輝度差を小さくすることができる。

実験結果によれば、本実施形態のバックライトユニット１における前記導光板２の前記端面２ａの端部での表示領域に対応する領域における計測点（図５中、ポイントＡで示す）の輝度を１００とした場合、前記ＬＥＤ配設間領域における計測点（図５中、ポイントＢで示す）の輝度は７０〜８０となっており、前述した従来のバックライトユニット１と比較して、前記ＬＥＤ配設間領域における前記液晶表示パネル１０の表示領域に対応する領域の輝度が格段に向上しており、液晶表示パネル１０の表示領域に対応する領域内における輝度差を小さくすることができた。

なお、本実施形態においては、前記ＬＥＤ光反射板８の配設を省略することも可能である。その場合、前記ＬＥＤ配設間領域における計測点（図５中、ポイントＢで示す）の輝度は、本実施形態のバックライトユニット１において得られた数値よりも若干低い値となる。しかしながら、その場合においても、前述した従来のバックライトユニット１と比較して、前記ＬＥＤ配設間領域における前記液晶表示パネル１０の表示領域に対応する領域の輝度を格段に向上させ、液晶表示パネル１０の表示領域に対応する領域内における輝度差を小さくすることができる。

そして、本発明の液晶表示装置は、前述のいずれかの実施形態の構成を有するバックライトユニット１を用いることで、液晶表示パネル１０の表示領域に対応する領域内における輝度差を小さくして、視認性を向上させることができる。

なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

本発明の第１実施形態のバックライトユニットにおける導光板とＬＥＤの位置関係および輝度差を示す平面図 図１のバックライトユニットにおけるＬＥＤの照射光の導光板内部への入射状態を示す説明図 本発明の第２実施形態のバックライトユニットにおける導光板とＬＥＤの位置関係および輝度差を示す平面図 図３のバックライトユニットにおけるＬＥＤの照射光の導光板内部への入射状態を示す説明図 本発明の第３実施形態のバックライトユニットにおける導光板とＬＥＤの位置関係および輝度差を示す平面図 図５のバックライトユニットにおけるＬＥＤの照射光の導光板内部への入射状態を示す説明図 一般的な液晶表示装置の要部構成を示す断面図 従来のバックライトユニットにおける導光板とＬＥＤの位置関係および輝度差を示す平面図 図８のバックライトユニットにおけるＬＥＤの照射光の導光板内部への入射状態を示す説明図

符号の説明

１ バックライトユニット
２ 導光板
２ａ 端面
３ 反射板
４ 拡散板
５ フレームケース
６ ＬＥＤ
７ 凸状部
７ａ 凸状部端面
７ｂ、７ｃ 凸状部側面
８ ＬＥＤ光反射板
９ 細溝
１０ 液晶表示パネル
１１ａ、１１ｂ 透明基板
１２ａ、１２ｂ 偏光板
２０ 液晶表示装置

Claims (3)

1. 導光板の側方端面に沿って複数のＬＥＤが所定間隔に配設され、前記各ＬＥＤから照射された光を前記導光板の側方端面から前記導光板の内部へ入射させ、その内部において多重反射させて前記導光板の液晶表示パネルに対向する面から平面光として出射することにより、前記液晶表示パネルの表示領域を照射するように構成されたバックライトユニットであって、
   前記導光板の前記側方端面側の端部に、前記各ＬＥＤのそれぞれを区画するように延在した凸状部が形成されており、前記導光板の前記液晶表示パネルに対向する面であって、前記凸状部に隣位する前記液晶表示パネルの非表示領域に対応する領域に、前記凸状部の配列方向に延在する細溝が形成されていることを特徴とするバックライトユニット。
2. 前記導光板の前記凸状部における側方に、前記ＬＥＤから照射された光を反射させて前記導光板の内部に入射させるＬＥＤ光反射板が配設されている請求項１に記載のバックライトユニット。
3. 請求項１あるいは請求項２に記載のバックライトユニットを備えたことを特徴とする液晶表示装置。