JP5107549B2 - バックライトアセンブリ及びこれを備えた液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明はバックライトアセンブリ及びこれを備えた液晶表示装置に関する。

通常、液晶表示装置（Liquid Crystal Display；ＬＣＤ）は、軽量、薄型、低電力駆動、フルカラー、高解像度の実現などの特性を有することから、その応用範囲が拡大されているのが現状である。現在、液晶表示装置は、コンピュータ、ノート型パソコン、ＰＤＡ、電話機、ＴＶ、オーディオ／ビデオ機器などにおいて使われている。かかる液晶表示装置は、マトリックス状に配列された多数の制御用のスイッチに印加される映像信号に基づいて光の透過量が調節されて、液晶表示装置のパネルに目的とする画像を表示する。

この種の液晶表示装置は、マトリックス状に配列された多数の制御用のスイッチに印加される映像信号に基づいて光線の透過量が調節されて、画面に目的とする画像を表示し、直接的に画像を表示するＬＣＤパネルと、ＬＣＤパネルを動作させるためのＬＣＤ駆動ＩＣと、液晶表示装置の光源として用いられるバックライトユニット及び液晶表示装置の各構成要素を単一化させるためのシャーシと、により構成され、前記バックライトユニットは、光源をパネルの平面の一側に配設してパネルの全面を照光する直下方式と、パネルの一側面または多数の側面に線光源を配設して導光板及び反射板などに光を反射及び拡散させるエッジ方式とに大別できる。

図１は、通常の液晶表示装置の分解斜視図であり、図２は、図１に示す液晶表示装置の概略断面図である。

前記図１を参照すると、多数の画素がマトリックス状に形成された薄膜トランジスター基板と、Ｒ、Ｇ、Ｂカラーフィルターがマトリックス状に形成されたカラーフィルター基板と、が合着されたＬＣＤパネル５にバックライトユニットが積層されてモールドフレームに取着される。前記ＬＣＤパネル５の一方の側には、駆動信号を印加するためのゲート印刷回路基板７が前記ＬＣＤパネル５のゲートパッドとゲートＴＣＰ（Taped Carrier Package）を挟んで軟性印刷回路基板により接続され、前記ＬＣＤパネルの他方の側に、所定のデータ信号を印加するためのデータ印刷回路基板９が前記ＬＣＤパネルのデータパッドに軟性印刷回路基板により接続される。前記ＬＣＤパネル５の下部には、多数の光学シート１１と、バックライトユニットの光源となるランプ１３と、前記ランプ１３から発せられた光を前記ＬＣＤパネルに向けて出射するための導光板１５と、前記導光板１５から漏れ出た光をＬＣＤパネルに向けて反射して光効率を高めるための反射板１７と、により構成されるバックライトユニットが次第に積層される。

前記バックライトユニットとＬＣＤパネルは、外部からの衝撃から保護すると共に、光学的なアラインメントを図るために、モールドフレーム２１内に挿入され、前記モールドフレームの上部と下部にはそれぞれトップシャーシ１とボトムシャーシ２２が係合される。

前記図２を参照すると、モールドフレーム２１の内側に多数の光学シート１１、導光板１５、反射板１７及びランプ１３よりなるバックライトユニットが収納されており、前記ランプ１３は、ランプリフレクター３０により固定される。

前記ランプ１３は前記導光板１５の側面に設けられ、前記ランプリフレクター３０は前記ランプ１３を固定させる。また、前記ランプリフレクターの内面には、反射率を高めるために、金属コーティング処理が施されており、前記導光板１５が配設されている方向とは逆方向に進行する光を反射させて、前記導光板１５の側面への光の入射を可能にする。つまり、ランプ１３から出射される光には、導光板１５側に向かう光や、ランプリフレクター３０側に向かう光があるため、ランプリフレクター３０側に向かう光を反射させて、導光板１５側に向かわせる。また、前記導光板１５から漏れ出て導光板の下方に進行する光は、導光板の下部に配設された反射板１７によってＬＣＤパネルに向けて反射させる。

一方、前記ランプリフレクター３０は、通常、金属製であり、ランプを固定しながら、導光板と反射板を固定できるようにランプの長手方向、つまり図１中Ｙ方向に配設されるため、ランプリフレクター３０がかなり重くなり、液晶表示装置の軽量・薄型化時に問題が生じる。また、ランプリフレクターにより、液晶表示装置のランプ駆動時に、ランプからの熱が外部に放出され難くなり、ランプの効率を最大にできるランプの温度を保持することが困難になるという問題点が生じる。

本発明は上述の従来の問題点を克服するためのものであり、その目的は、液晶表示装置を軽量・薄型化させ、ランプからの熱を外部に放出し易くすることができる液晶表示装置を提供するところにある。

上記の目的を達成するために、本発明の他の側面によれば、少なくとも一つのランプと、導光板と、前記導光板の下部に配設され、前記導光板の側面に設けられたランプを取り囲むように、その一端が前記導光板の側面と平行に折り曲げられて延設された第１の反射板と、前記ランプ、導光板及び反射板を収納するための所定の収納空間が形成され、前記ランプの上部を取り囲むように側壁の一部が内部に突設されたモールドフレームと、前記ランプの上部に設けられるモールドフレームの一面に配設された第２の反射板と、を有するバックライトアセンブリと、導光板の上部に配設されたＬＣＤパネルと、前記ＬＣＤパネルを収納する収納空間を形成する前記モールドフレームと係合され、前記第１の反射板の下部に配設されるボトムシャーシと、前記ボトムシャーシの下部に配設され、前記ボトムシャーシと前記モールドフレームに係合自在に形成された下部モールドフレームと、を備える液晶表示装置が提供される。

本発明によれば、既存のランプレリフレクターの機能を反射板が行えるように反射板の構造を変形することにより、液晶表示装置の生産コストの節減はもとより、液晶表示装置を軽量・薄型化させることが可能になる。

また、ランプからの熱がボトムシャーシを介して外部に放出され易くなり、ランプの効率が極大化させられ、その結果、液晶表示装置の輝度を改善できる効果が得られる。

また、本発明２は、発明１において、前記モールドフレームの一面には所定の深さの溝が形成され、前記第１の反射板は、前記溝まで延設されて結合される。

溝と反射板とが結合されることで、結合を強固にすることができる。

さらに、本発明３は、発明２において、前記溝は、前記第１の反射板が折り曲げられた部分と対応する個所に形成される。

さらに、本発明４は、発明１において、前記第１の反射板と前記第２の反射板は、遮蔽層をさらに有する。遮蔽層により、ＬＣＤパネルが駆動することにより発生する駆動周波数と、ランプが駆動することにより発生するインバータ周波数とが、相互干渉するのを阻止することができる。

さらに、本発明５は、発明４において、前記遮蔽層は、前記第１の反射板のランプを取り囲む領域と前記第２の反射板の上に配設される。遮蔽層がランプを取り囲むように設けられることで、ランプから発生するインバータ周波数を効率よく遮蔽することができる。

さらに、本発明６は、発明４において、前記遮蔽層は、銅箔である。銅により、有効に
電磁気を遮蔽することができる。

さらに、本発明７は、発明１において、前記導光板の上部には、前記導光板から入射する光を拡散させるための拡散板、及び前記拡散板から拡散された光を前記ＬＣＤパネル平面に垂直な方向に集光させるためのプリズムシートが配設される。

本発明８は、発明１において、前記ボトムシャーシは、前記第１の反射板の形状と対応するように形成される。

本発明によれば、既存のランプリフレクターの機能を反射板が行えるように反射板の構造を変形することにより、液晶表示装置の生産コストの節減はもとより、液晶表示装置を軽量・薄型化させることが可能になる。

また、ランプからの熱がボトムシャーシを介して外部に放出され易くなり、ランプの効率が極大化させられ、その結果、液晶表示装置の輝度を改善できる効果が得られる。

以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施の形態について詳述する。

図３は、本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置の断面図である。

前記図３に示す液晶表示装置には、主としてラップトップ型コンピュータ及びデスクトップ型コンピュータなどの中小型の液晶表示装置に用いられるエッジ方式のバックライトユニットが組み込まれており、前記液晶表示装置は、トップシャーシ１１０、ＬＣＤパネル１２０、駆動回路部（図示せず）、多数の光学シート１３０、導光板１４０、ランプ１５０、反射板１６０、モールドフレーム１７０ａ、１７０ｂ及びボトムシャーシ１８０を備える。

前記トップシャーシ１１０は、前記ＬＣＤパネル１２０及び駆動回路部が離脱することを防ぐと共に、外部より加えられた衝撃からの保護のために直角に折り曲げられた平面部と側壁部を有する四角型状に形成される。

前記ランプ１５０としては、冷陰極線管方式のランプを用いることが好適である。また、ランプ１５０の形状は、図示のごとく、Ｉ字状であってもよいが、これに限定されるものではなく、Ｎ字状、Ｍ字状、蛇行状などの種々の形状を有してもよい。また、この実施の形態においては、図３に示すように導光板１４０の側面に２つのランプが形成されているものを例として説明している、ランプの数はこれに何ら限定されるものではなく、単一のランプが形成されても、多数のランプが形成されてもよい。さらに、ランプは、導光板の片側面にのみ設けられてもよく、両側面に配設されてもよい。

前記多数の光学シート１３０は導光板１４０の上部に配設されて、導光板１４０から発せられた光の輝度分布を均一にする。前記多数の光学シート１３０は、前記導光板から入射する光を拡散させるための拡散板及び前記拡散板から拡散された光を前記ＬＣＤパネルの平面に垂直な方向に集光させるためのプリズムシートを備える。

前記導光板１４０は、ランプ１５０から発せられた線光源状の光学分布を有する光を面光源状の光学分布を有する光に変える役割を果たし、前記導光板１５０としては、テーパー状のプレートまたは平行フラット型のプレートが用いられる。

前記反射板１６０は前記導光板１４０の下部に配設され、前記導光板の下部面と前記導光板１４０の側面に配設されたランプ１５０を取り囲むように、前記導光板の側面方向と同じ方向に折り曲げられて延設される。すなわち、前記反射板１６０は、Ｌ字状に折り曲げられて形成される。好ましくは、前記反射板が折り曲げられて延設された部分と当接する前記モールドフレーム１７０ａの背面には所定の深さの溝１７１が形成され、前記反射板が折り曲げられて延設された部分と前記モールドフレームに形成された溝とは相互間で結合構造を形成する。

前記反射板１６０としては、高い光反射率を有するプレートを用い、これは、ボトムシャーシ１８０の底面と接触するように設けられる。図面には、反射板１６０がフラットな形状を有するものとして図示されているが、基準反射面と、前記基準反射面から突き出た三角山を有する屈曲状に製作されてもよい。つまり、反射板１６０の表面に突起が形成されても良い。ランプが導光板の両側面に形成される場合には、上述の如き反射板が導光板の他方の側面にも設けられる。このとき、反射板は、導光板の両端のランプを収容するように、上部が開口したコの字状に形成される。

前記ボトムシャーシ１８０は反射板１６０の下部面に形成され、上述した反射板の形状と対応するように形成される。すなわち、ボトムシャーシ１８０も前記反射板１６０と同様に、前記導光板の下部面と前記導光板１４０の側面に配設されたランプ１５０を取り囲むように、前記導光板の側面方向と同じ方向に折り曲げられて延設される。

前記モールドフレーム１７０ａの内部に収納空間が形成され、前記収納空間には、前記多数の光学シート１３０、導光板１４０、ランプ１５０及び反射板１６０が挿入される。前記モールドフレーム１７０ａの内側には段差が形成され、前記段差の上に前記ＬＣＤパネル１２０が配設される。

前記モールドフレーム１７０ｂ（以下、「下部モールドフレーム」と称する。）は前記ボトムシャーシ１８０の下部に形成されて、前記モールドフレーム１７０ａと前記ボトムシャーシ１８０が係合される。前記下部モールドフレーム１７０ｂは、前記反射板１６０とボトムシャーシ１８０の組み立てを容易にするために、前記モールドフレーム１７０ａとは別体に形成される。この実施の形態においては、モールドフレームが２つの別体として形成されたものを例示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、モールドフレームは一体に形成されてもよい。

この折り曲げられた反射板１６０の構造によれば、別途のランプリフレクターを備えてなくとも、前記反射板１６０によって、前記導光板１４０が配設されている方向とは逆方向に進行する光を反射させて、前記導光板１４０の側面に光を入射させることが可能になる。つまり、ランプ１５０を取り囲む用に反射板１６０がＬ字状に形成されているため、ランプ１５０から反射板１６０に向かう光を反射させて導光板１４０に入射することができる。これにより、光の利用効率を向上することができる。

図４は、本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置の概略断面図である。これを参照すると、第２の実施の形態による液晶表示装置は、ランプの上部に反射板がさらに配設される点で、前記第１の実施の形態による液晶表示装置とは異なり、残りの構成要素は類似している。以下、相違する構造を中心として説明する。

前記図４を参照すると、前記液晶表示装置は、トップシャーシ１１０、ＬＣＤパネル１２０、駆動回路部（図示せず）、多数の光学シート１３０、導光板１４０、ランプ１５０、反射板１６０、追加反射板１６５、モールドフレーム１７０ａ、下部モールドフレーム１７０ｂ及びボトムシャーシ１８０を備える。

前記反射板１６０は前記導光板１４０の下部に配設され、前記導光板の下部面と前記導光板１４０の側面に配設されたランプ１５０を取り囲むように、前記導光板の側面方向とは同じ方向に折り曲げられて延設される。すなわち、前記反射板１６０はＬ字状に折り曲げられて形成される。好ましくは、前記反射板が折り曲げられて延設された部分と当接する前記モールドフレーム１７０ａの背面には所定の深さの溝１７１が形成されて、前記反射板が折り曲げられて延設された部分と前記モールドフレームに形成された溝とが相互間で結合構造を形成する。前記ランプ１５０の下部や前記導光板が設けられた方向とは異なる方向に進行する光は、前記反射板１６０によって、前記導光板の下面及び側面に再入射するように反射させる。

一方、前記ランプ１５０の上部に進行する光を効率よく反射するために、前記ランプの上部に追加反射板１６５が配設される。このとき、追加反射板１６５は、前記ランプの上部に配設されるモールドフレーム１７０ａの背面に取り付けられる。このように追加反射板１６５を設けることにより、さらに光の利用効率を高めることができる。

図５は、本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置の概略断面図である。これを参照すると、本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置は、反射板の所定領域に遮蔽層が形成される点で、前記第１の実施の形態または第２の実施の形態による液晶表示装置とは異なり、残りの構成要素は類似している。以下においては、相違する構造を中心として説明する。

前記図５を参照すると、前記液晶表示装置は、トップシャーシ１１０、ＬＣＤパネル１２０、駆動回路部（図示せず）、多数の光学シート１３０、導光板１４０、ランプ１５０、反射板１６０、追加反射板１６５、遮蔽層１６８、モールドフレーム１７０ａ、下部モールドフレーム１７０ｂ及びボトムシャーシ１８０を備える。

液晶表示装置が動作すると、ＬＣＤパネル１２０の駆動周波数とランプ１５０を駆動するためのインバータ周波数は、相互干渉を引き起こす可能性がある。これを防ぐために、前記図５に示すように、前記遮蔽層１６８がランプを取り囲むように形成される。

前記遮蔽層１６８は前記反射板１６０と追加反射板１６５の上に配設され、好ましくは、図５に示すように前記反射板のランプを取り囲む部分と追加反射板上に配設される。このとき、遮蔽層１６８は、反射板と追加反射板の上に銅箔コーティングを施すことにより形成できるが、本発明はこれに限定されるものではなく、電磁気の遮蔽に有効な各種の材料から形成してもよい。

図６Ａ及び図６Ｂは、それぞれ、従来の技術による液晶表示装置のランプの表面温度と、本発明による液晶表示装置のランプの表面温度のシミュレーション結果を示す図であり、図７は、従来の技術による液晶表示装置のランプの表面温度と、本発明による液晶表示装置のランプの表面温度を測定した結果を示す図である。

すなわち、前記図６Ａ及び図６Ｂは、従来の技術と本発明による液晶表示装置のランプの駆動時における、ランプの電極部と中央部に対する温度シミュレーションの結果を示している。このシミュレーション資料から明らかなように、ランプの駆動に際し、ランプの電極部の温度が中央部に比べて高く現れることが分かる。また、ランプリフレクターを除去した本発明のランプ温度が、従来の技術のランプ温度よりも低いことが分かる。これは、本発明のようにランプリフレクターを除去し、反射板１６０をボトムシャーシ１８０に密着させて形成することによって、熱がボトムシャーシ１８０を介して外部に放出され易くなるためである。

また、前記図７を参照すると、ランプの駆動時間が約９０分経過した時点における、従来の技術によるランプ電極部の温度（約７７℃）と本発明によるランプ電極部の温度（約７１℃）を比較すると、約５〜６℃の差分があり、本発明によるランプ電極部の温度が一層低いことが分かる。

図８は、ランプの表面温度による輝度特性を示す図である。

前記図８を参照すると、ランプの表面温度が約６０〜７０℃となった時点で、輝度特性が良好であることが分かる。一方、ランプの駆動時間が約９０分経過した時点におけるランプの表面温度とそれによる輝度は、上述したように、従来の技術によるランプ電極部の温度は約７７℃であり、本発明によるランプ電極部の温度は約７１℃である。これによる輝度差を計算してみたとき、本発明は約９％の輝度が改善されることが分かる。このように本発明によれば、放熱特性が向上することで、輝度特性も向上することができる。

以上、実施の形態を挙げて本発明によるバックライトアセンブリ及びこれを備えた液晶表示装置について説明したが、これらは単なる例示的なものに過ぎず、本発明は上記の実施の形態に何ら限定されるものではない。また、特許請求の範囲において請求したように、この技術分野における通常の知識を持った者であれば、本発明の要旨から逸脱しない限り、本発明の種々の実施の形態が可能な範囲まで本発明の技術的な精神があると言える。

通常の液晶表示装置の分解斜視図である。 図１に示す液晶表示装置の概略断面図である。 本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置の概略断面図である。 本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置の概略断面図である。 本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置の概略断面図である。 従来の技術による液晶表示装置のランプの表面温度のシミュレーション結果を示す図である。 本発明による液晶表示装置のランプの表面温度のシミュレーション結果を示す図である。 従来の技術による液晶表示装置のランプの表面温度と、本発明による液晶表示装置のランプの表面温度を測定した結果を示す図である。 ランプの表面温度による輝度特性を示す図である。

１１０：トップシャーシ
１２０：ＬＣＤパネル
１３０：多数の光学シート
１４０：導光板
１５０：ランプ
１６０、１６５：反射板
１６８：遮蔽層
１７０：モールドフレーム
１７１：溝
１８０：ボトムシャーシ

Claims (8)

1. 少なくとも一つのランプと、
   導光板と、
   前記導光板の下部に配設され、前記導光板の側面に設けられたランプを取り囲むように、その一端が前記導光板の側面と平行に折り曲げられて延設された第１の反射板と、
   前記ランプ、導光板及び反射板を収納するための所定の収納空間が形成され、前記ランプの上部を取り囲むように側壁の一部が内部に突設されたモールドフレームと、
   前記ランプの上部に設けられるモールドフレームの一面に配設された第２の反射板と、
   を有するバックライトアセンブリと、
   前記導光板の上部に配設されたＬＣＤパネルと、
   前記ＬＣＤパネルを収納する収納空間を形成する前記モールドフレームと係合され、前記第１の反射板の下部に配設されるボトムシャーシと、
   前記ボトムシャーシの下部に配設され、前記ボトムシャーシと前記モールドフレームに係合自在に形成された下部モールドフレームと、
   を備える、液晶表示装置。
2. 前記モールドフレームの一面には所定の深さの溝が形成され、前記第１の反射板は、前記モールドフレームの溝まで延設されて結合する請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記溝は、前記第１の反射板が折り曲げられる部分と対応する個所に形成される請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記第１の反射板と前記第２の反射板は、遮蔽層をさらに有する請求項１から３のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
5. 前記遮蔽層は、前記第１の反射板のランプを取り囲む領域と前記第２の反射板の上に配設される請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記遮蔽層は、銅箔である請求項４又は５に記載の液晶表示装置。
7. 前記導光板の上部には、前記導光板から入射する光を拡散させるための拡散板、及び前記拡散板から拡散された光をＬＣＤパネル平面に垂直な方向に集光させるためのプリズムシートが配設されてなる請求項１から６のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
8. 前記ボトムシャーシは、前記第１の反射板の形状と対応するように形成されてなる請求項１に記載の液晶表示装置。

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