JP6770319B2 - バックライトユニットおよびこれを含む表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、バックライトユニットおよびこれを含む液晶表示装置に関する。

液晶表示装置（ＬＣＤ）は現在最も広く使用されている平板表示装置の一つであって、一般に共通電極、カラーフィルタなどが形成されている上部基板と薄膜トランジスタ、画素電極などが形成されている下部基板との間に液晶物質を満たし画素電極と共通電極に互いに異なる電位を印加して電界を形成することによって液晶分子の配列を変更させ、これによって光の透過率を調節して画像を表現する装置である。

液晶表示装置の液晶表示パネル（ＬＣＤ ｐａｎｅｌ）はそれ自体が非発光性である受光素子であるので、液晶表示装置は一般に液晶表示パネルの背面から液晶表示パネルに光を提供するためのバックライトユニット（ｂａｃｋｌｉｇｈｔ ｕｎｉｔ）を含む。

バックライトユニットには光源として冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）と発光ダイオード（ＬＥＤ）が一般に使用される。従来は電力消耗が少なく明るい白色光を提供する長所があるＣＣＦＬが主に使用されていたが、最近はＣＣＦＬに比べて色再現性に優れ寿命が非常に長く消費電力が小さいＬＥＤがますます使用される傾向にある。

バックライトユニットは、液晶表示パネルに対する光源の位置によってエッジ型（ｅｄｇｅ ｔｙｐｅ）と直下型（ｄｉｒｅｃｔ ｔｙｐｅ）に分けられる。エッジ型は液晶表示パネルの側面に光源が配置され側面から導光板を通じて光を提供する方式であり、直下型は液晶表示パネルの背面に光源が配置され液晶表示パネルに光を提供する方式である。このうちの直下型バックライトユニットは、光利用率が高く、取り扱いが簡単であり、表示パネルの大きさに制限がなく、相対的に安いという長所がある。

直下型バックライトユニットの光源として、点光源であるＬＥＤが使用される場合、直進性の強いＬＥＤ光が出光面の上側に集中せず液晶表示パネル全体にかけて均等に分布するようにするために、ＬＥＤパッケージの出光面の上に光学レンズを設置してＬＥＤ光を屈折させる。通常、光学レンズの下には光を上部に反射させるための反射シートが配置され、光学レンズの上には光をより均一に分布させるための拡散板が配置される。

特開２０１３−１６１７９３号公報

本発明の目的は、局所的な輝度増加および輝度減少を改善して液晶表示パネルに光を均一に提供することができるバックライトユニットおよびこれを含む表示装置を提供することにある。

本発明の一実施形態によるバックライトユニットは、ボトムシャーシと、前記ボトムシャーシの上に位置する光源と、前記ボトムシャーシの上に位置する反射シートと、前記光源および前記反射シートより上に位置する少なくとも一つの光学シートと、前記ボトムシャーシに固定されており、前記光学シートを支持する支持体とを含む。前記支持体は前記ボトムシャーシに締結される締結部および前記締結部から延長される支持部を含み、前記締結部は前記反射シートより下に位置する。

前記締結部は、前記ボトムシャーシと前記反射シートの間に位置する支持板および前記ボトムシャーシを貫通して少なくとも一部が前記ボトムシャーシの下に位置する掛かり部を含んでもよい。

前記ボトムシャーシは、実質的に平坦な基底部および前記基底部より下に窪んでおり前記支持板が位置する凹部を含んでもよく、前記凹部の深さは、前記支持板の厚さと同一であるか、またはそれより大きくてもよい。

前記支持板の上面が前記基底部の上面と同一であるか、またはそれより下に配置されてもよい。

前記反射シートは、前記支持部が通過する孔を含んでもよい。

前記バックライトユニットは前記光源が実装されており前記ボトムシャーシに固定されている基板をさらに含み、前記基板は前記反射シートより下に配置されてもよい。

前記ボトムシャーシは実質的に平坦な基底部および前記基底部より下に窪んでおり前記基板が位置する溝部を含んでもよく、前記溝部の深さは前記基板の厚さと同一であるか、またはそれより大きくてもよい。

前記基板の上面が、前記基底部の上面と同一であるか、またはそれより下に配置されてもよい。

前記反射シートは、接着剤によって前記基板に取り付けられていてもよい。

前記バックライトユニットは、前記基板に取り付けられており前記光源を覆うように配置される側面出光レンズをさらに含んでもよい。

前記光学シートは拡散板を含んでもよい。

本発明の一実施形態によるバックライトユニットの製造方法は、ボトムシャーシを準備する段階と、前記ボトムシャーシに光源を含む光源部を固定する段階と、前記ボトムシャーシに光学シートを支持する支持体を固定する段階と、前記支持体の固定後、前記支持体の一部をガイドにして前記ボトムシャーシの上に反射シートを載せる段階とを含む。

前記支持体は前記ボトムシャーシに締結される締結部および前記締結部から延びる支持部を含み、前記反射シートは前記支持部に対応する位置に形成された孔を含み、前記ボトムシャーシの上に前記反射シートを載せる段階は前記支持部に前記孔を嵌め合わせる段階を含んでもよい。

前記光源部は基板および前記基板に実装された光源を含み、前記ボトムシャーシの上に前記反射シートを載せる段階は、前記基板に前記反射シートを取り付ける段階を含んでもよい。

本発明の一実施形態による表示装置は、表示パネルと、前記表示パネルに光を提供するバックライトユニットとを含む。前記バックライトユニットは、ボトムシャーシと、前記ボトムシャーシの上に位置する光源と、前記ボトムシャーシの上に位置する反射シートと、前記光源および前記反射シートより上に位置する少なくとも一つの光学シートと、前記ボトムシャーシに固定されており前記光学シートを支持する支持体とを含む。前記支持体は前記ボトムシャーシに締結される締結部および前記締結部から延長される支持部を含み、前記締結部は前記反射シートより下に位置する。

前記締結部は、前記ボトムシャーシと前記反射シートの間に位置する支持板および前記ボトムシャーシを貫通して少なくとも一部が前記ボトムシャーシの下に位置する掛かり部を含んでもよい。

前記ボトムシャーシは実質的に平坦な基底部および前記基底部より下に窪んでおり前記支持板が位置する凹部を含み、前記凹部の深さは前記支持板の厚さと同一であるか、またはそれより大きくてもよい。

前記支持板の上面が前記基底部の上面と同一であるか、またはそれより下に配置されてもよい。

前記反射シートは、前記支持部が通過する孔を含んでもよい。

前記バックライトユニットは前記光源が実装されており前記ボトムシャーシに固定されている基板をさらに含み、前記基板は前記反射シートより下に配置されてもよい。

前記ボトムシャーシは、実質的に平坦な基底部、および前記基底部より下に窪んでおり前記基板が位置する溝部を含み、前記溝部の深さは前記基板の厚さと同一であるかまたはそれより大きくてもよい。

前記基板の上面が前記基底部の上面と同一であるかまたはそれより下に配置されてもよい。

前記反射シートは接着剤によって前記基板に取り付けられていてもよい。

前記バックライトユニットは前記基板に取り付けられており前記光源を覆うように位置する側面出光レンズをさらに含んでもよい。

前記光学シートは拡散板を含んでもよい。

本発明によるバックライトユニットは、光学空間内の支持体の露出を最少化することができ、これにより支持体による不必要な光散乱を最少化してバックライトユニットから出る光プロファイルを改善することができる。

また、支持体をガイドとして用いて反射シートを組み付けることができるので、反射シートを正しい位置に組み付けるための別途の手段が要求されず、そのような手段による局所的な輝度低下が発生しない。

本発明の一実施形態によるバックライトユニットを含む液晶表示装置の分解斜視図である。 図１のＡ−Ａ方向に沿って取った断面図である。 図２の一部分を拡大して示した断面図である。 本発明の一実施形態による支持体の斜視図である。 本発明の他の一実施形態による支持体の斜視図である。 本発明の一実施形態によるバックライトユニットの組み立て過程を示す概略図であり、ボトムシャーシを示す。 本発明の一実施形態によるバックライトユニットの組み立て過程を示す概略図であり、ボトムシャーシの溝に、光源アセンブリが装着された状態を示す。 本発明の一実施形態によるバックライトユニットの組み立て過程を示す概略図であり、さらに、ボトムシャーシの凹部に支持体が装着された状態を示す。 本発明の一実施形態によるバックライトユニットの組み立て過程を示す概略図であり、さらに、ボトムシャーシの上に反射シートが載せられた状態を示す。 本発明の一実施形態によるバックライトユニットの組み立て過程を示す概略図であり、さらに、光学シートが載せられた状態を示す。 本発明の一実施形態によるバックライトユニットの光反射および輝度のプロファイルを示すための斜視図による模式図である。 本発明の一実施形態によるバックライトユニットの光反射および輝度のプロファイルを示すための断面図による模式図である。 比較例によるバックライトユニットの光反射および輝度のプロファイルを示すための図９と同様の、斜視図による模式図である。 比較例によるバックライトユニットの光反射および輝度のプロファイルを示す、図１１と同様の、断面図による模式図である。 発明の一実施形態によるバックライトユニットから出る光の輝度分布を示す図である。 図１４のＢ−Ｂ領域に該当する輝度プロファイルを比較実施形態と共に示すグラフである。

添付した図面を参照して、本発明の実施形態について本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳しく説明する。しかし、本発明は様々な形態に実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。

図面において様々な層および領域を明確に表現するために厚さを拡大または誇張して示した。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上”にあるという時、これは他の部分の“直上”にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。反対に、ある部分が他の部分の“直上”にあるという時は中間に他の部分がないことを意味する。

本発明の実施形態によるバックライトユニットを含む液晶表示装置について図１乃至図４を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態によるバックライトユニットを含む液晶表示装置の分解斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ方向に沿って取った断面図であり、図３は図２の一部分を拡大して示した断面図であり、図４は本発明の一実施形態による支持体の斜視図である。

図１および図２に示すように、液晶表示装置は基本的に液晶表示パネル１００およびバックライトユニット２００を含む。バックライトユニット２００は液晶表示パネルに光を供給し、液晶表示パネル１００は供給された光を制御して画像を表示する。液晶表示装置は液晶表示パネル１００とバックライトユニット２００の間に位置するモールドフレーム３００をさらに含む。液晶表示装置は、液晶表示パネル１００の周縁（ｒｉｍ）を囲むことで液晶表示パネル１００を保護し液晶表示パネル１００がバックライトユニット２００から分離されることを防止するためのトップシャーシ（ｔｏｐ ｃｈａｓｓｉｓ）４００をさらに含む。モールドフレーム３００とトップシャーシ４００のうちのいずれか一つまたは両方ともは実施形態によって省略されてもよい。

液晶表示パネル１００は、下部表示板（ｌｏｗｅｒ ｄｉｓｐｌａｙ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）１１０、上部表示板（ｕｐｐｅｒ ｄｉｓｐｌａｙ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）１２０および液晶層（図示せず）を含む。下部表示板１１０と上部表示板１２０は所定の間隔をおいて互いに張り合わせられており、その間に液晶層が形成されている。

下部表示板１１０は、ガラスのような透明な絶縁基板およびその上に形成されている複数の薄膜トランジスタ、データ線、ゲート線、画素電極などを含む。薄膜トランジスタのソース端子にはデータ線が接続されており、ゲート端子にはゲート線が接続されている。
薄膜トランジスタのドレイン端子にはインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）のような透明な導電性物質から形成された画素電極が接続されている。

下部表示板１１０に対向して位置する上部表示板１２０は、透明な絶縁基板およびその上に形成されているカラーフィルタ、共通電極などを含む。カラーフィルタは赤色、緑色、青色などの基本色（ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｌｏｒｓ）をそれぞれ表現できるカラーフィルタを含んでもよい。共通電極は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの透明な導電性物質から形成されている。カラーフィルタと共通電極のうちの少なくとも一つは下部表示板１１０に配置されてもよい。

下部表示板１１０と上部表示板１２０にはそれぞれ偏光子（ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）が取り付けられていてもよい。偏光子は、液晶表示パネル１００に入射する光を偏光させて一方向に振動する光のみ透過させる役割を果たすことができる。

液晶表示パネル１００において、ゲート線に印加される信号によって薄膜トランジスタがターンオンされると、データ線に印加される信号が画素電極に印加される。そうすれば画素電極と共通電極の間に所定の大きさの電界が形成され液晶層の液晶分子の配向を制御する。これによって液晶層を通過する光の透過率を調節して画像を表示する。

液晶表示装置は、液晶表示パネル１００に印加される信号を制御する駆動部（ｄｒｉｖｅｒ）並びに制御部（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）などの少なくとも一つの駆動装置（図示せず）を含む。駆動装置は、集積回路チップの形態で液晶表示パネル１００に実装されるか、印刷回路基板（ＰＣＢ）や軟性印刷回路基板（ＦＰＣＢ）に実装され液晶表示パネル１００に電気的に接続される。ある駆動装置は液晶表示パネル１００に集積されてもよい。

液晶表示パネル１００の下部には、液晶表示パネル１００に光を提供するためのバックライトユニット２００が配置される。

バックライトユニット２００は、ボトムシャーシ（ｂｏｔｔｏｍ ｃｈａｓｓｉｓ）２１０、およびボトムシャーシ２１０に収納または固定されるかボトムシャーシ２１０によって支持される光源部２２０、光学レンズ２３０、支持体２４０、反射シート２５０、光学シート２６０などを含む。

ボトムシャーシ２１０は、上部が開放されており所定の深さの収納空間を有する一種の容器（ｃｏｎｔａｉｎｅｒ）である。ボトムシャーシ２１０は、例えば、全体的に四角いお盆のような形状を有してもよい。ボトムシャーシ２１０は、底部（ｂｏｔｔｏｍ）２１０ａ、底部２１０ａの縁から実質的に傾斜して上向き延長されている翼部（ｗｉｎｇ）２１０ｂ、そして翼部２１０ｂの上端から実質的に水平に外向き延長されている周縁（ｒｉｍ）２１０ｃを含む。底部２１０ａは実質的に平坦な基底部２１１および基底部２１１より下に（−ｚ方向）窪んでいる溝２１２と凹部２１４を含む。ボトムシャーシ２１０は、周縁２１０ｃから下向き延長する側壁部（ｗａｌｌ）２１０ｄをさらに含んでもよい。底部２１０ａから周縁２１０ｃまでの高さはボトムシャーシ２１０の深さに該当する。ボトムシャーシ２１０の底部２１０ａと翼部２１０ｂによって限定される収納空間は断面形状が全体的に逆梯形であってもよい。

ボトムシャーシ２１０は、アルミニウム板またはアルミニウム合金板、亜鉛メッキ鋼板などの金属材料から形成される。実施形態によって、ボトムシャーシ２１０は、ポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＰＣ）のようなプラスチック材料から形成されてもよい。

ボトムシャーシ２１０には光源部２２０が収納されている。光源部２２０は、基板２２１およびこれに実装されている光源２２２を含む。光源２２２は発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージであってもよく、ＬＥＤパッケージの発光面が液晶表示パネル１００に向かうように回路基板２２１に実装されている。ＬＥＤパッケージとしては白色光を出す白色ＬＥＤパッケージが使用されるか、赤色、緑色および青色ＬＥＤパッケージが混合配置されて使用されてもよい。ＬＥＤパッケージ以外にも他の可能な点光源または線光源が光源２２２として使用されてもよい。

基板２２１は、幅が狭く長い棒（ｅｌｏｎｇａｔｅｄ ｂａｒ）の形態であってもよい。基板２２１は、光源２２２を支持するとともに光源２２２に電源を供給する。基板２２１は、回路基板であってもよく、特に光源２２２から発生する熱を速やかに放熱させることができる金属コア印刷回路基板（ＭＣＰＣＢ）であってもよい。光源２２２は、基板２２１の配線に電気的に接続され、電源の供給を受けて電気エネルギーを光エネルギーに変換して放出する。光源２２２は一つの基板２２１に一つ以上配置されてもよく、光源２２２の全体個数と配置は、液晶表示パネルの大きさ、光源の出力などによって多様に変更されてもよい。

基板２２１には光学レンズ２３０がさらに実装される。光学レンズ２３０は光源２２２を実質的に覆うように配置され、これによって光源２２２から出た光は光学レンズ２３０を通じて屈折され拡散される。光学レンズ２３０は、上へと向かう光源２２２の光が集中しないように拡散させるので、光学レンズ２３０の使用によって光源２２２の数を減らすことができ、高出力光源を適用することができる。

光学レンズ２３０は、光源２２２から出て上へと向かう光を、主に側面方向に屈折および拡散させる側面放出レンズ（ｓｉｄｅ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｌｅｎｓ）であってもよい。一方、光学レンズ２３０は、光源２２２の光を主に上側方向に屈折および拡散させる上側放出レンズ（ｔｏｐ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｌｅｎｓ）であってもよい。側面放出レンズは上側放出レンズより光学距離を減らすことができるので後述の光学シート２６０を光源に、より近く位置させることができ、これによってバックライトユニット２００の全体的な厚さを減らすことができるので、液晶表示装置のスリム化に有利である。

基板２２１に光源２２２と光学レンズ２３０が実装されているものを本明細書では光源組立体（ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ）という。光源組立体は、ボトムシャーシ２１０の底部２１０ａに所定の間隔で複数個配置されてもよく、光源組立体の個数は基板２２１の個数と同一である。図３に示されているように、光源組立体は底部２１０ａの溝２１２に装着される。光源組立体の基板２２１の上面が、底部２１０ａの全体的な平坦面を形成する基底部２１１の上面と同一の平面、またはそれより下に配置されるようにすべく、溝２１２の深さｄ１は基板２２１の厚さ以上であってもよい。したがって、断面で見るとき、基板２２１の上面は基底部２１１の上面と同一の高さにあるかそれより低く位置する。これによって、後述の反射シート２５０が光源組立体付近で盛り上がるか浮き上がることを防止することができる。但し、反射シート２５０の浮き上がりを防止するために、反射シート２５０を基板２２１に取り付ける場合には、基板２２１の上面と基底部２１１の上面がほぼ同一であることが有利である。これら間の高さの差があれば反射シート２５０の取り付け部位が平坦でなくなることがある。

図面に示されているように光源組立体が複数個配置される場合、それぞれの光源組立体に電源を供給することができるように、光源部２２０は一つまたは複数の接続基板（ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｂｏａｒｄ）２２３をさらに含んでもよい。複数の光源組立体が一つの接続基板２２３に接続されていてもよく、例えば、接続基板２２３の挿入口（図示せず）に基板２２１の端部（ｅｎｄ ｐｏｒｔｉｏｎ）がプラグのように挿入接続されてもよい。このような接続基板２２３の上面が底部２１０ａの基底部２１１の上面と同一の平面にあるかそれより低く位置するように、底部２１０ａは接続基板２２３が装着される溝（図示せず）を含んでもよい。実施形態によって、接続基板２２３の代わりに電線（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｗｉｒｅ）が使用されて光源組立体に電源を供給してもよい。

ボトムシャーシ２１０には、光学シート２６０を支持するための支持体２４０が接続されている。支持体２４０はボトムシャーシ２１０の底部２１０ａに所定の間隔で複数個配置されてもよい。支持体２４０は、ボトムシャーシ２１０に締結される締結部（ｌｏｃｋｉｎｇ ｐｏｒｔｉｏｎ）２４２、２４３、および締結部から上向きに延びる支持部（ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｐｏｒｔｉｏｎ）２４１を含む。したがって、支持体２４０はボトムシャーシ２１０に結合されている状態で、支持部２４１がボトムシャーシ２１０から所定の高さで上向き突出する。

支持体２４０は、ポリカーボネートなどのプラスチックや、金属から形成されてもよく、射出成形などによる一体の単一部品で形成されてもよい。支持体２４０による光散乱や反射が最少化されるように、支持体２４０は、光吸収性物質などの光学的物質でコーティングされてもよい。

支持部２４１は光学シート２６０を実質的に支持する一種の柱であって、支持板４２２から、それより狭い断面積を有してまっすぐに延びている。支持部２４１の上端は光学シート２６０と相接してもよく、これにより支持部２４１は光学シート２６０を支持して光学シート２６０が垂れ下がることを防止し、光源２２２と光学シート２６０間の光学距離を維持する役割を果たす。

支持部２４１による光散乱および反射が最少化されるように、支持部２４１は細くて長い柱形状（例えば、円柱、多角柱形状）であってもよく、上部に行くほど断面積が減少する形状を有してもよい。後者の場合、支持部２４１は図４（ａ）に示されているように円錐形状を有してもよく、それ以外にも三角錐、四角錐（図４（ｂ）参照）などの多角錐形状を有してもよい。但し、支持部２４１の端部は、光学シート２６０と相接する部分であるので、光学シート２６０が損傷しないように、丸いか平らに形成されてもよい。

締結部は、支持部２４１が自らの本来の位置で光学シート２６０を支持することができるように、支持部２４１をボトムシャーシ２１０に堅固に固定する役割を果たす。締結部は、ボトムシャーシ２１０の上面に接触する支持板（ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｐｌａｔｅ）２４２、およびボトムシャーシ２１０の下面に接触する掛かり部（ｈｏｏｋ）２４３を含んでもよい。掛かり部２４３がボトムシャーシ２１０の下面に接触して固定されるようにするために、ボトムシャーシ２１０は、貫通孔２１５を備え、掛かり部２４３は、このような貫通孔２１５を通過した後に弾性復元される構造を有してもよい。ボトムシャーシ２１０を挟んでの、支持板２４２と掛かり部２４３の相互作用によって、支持体２４０はボトムシャーシ２１０に締結される。図面に示された掛かり部２４３の形状は、単に例示的なものであり、多様な変形が可能である。

支持板２４２は、ボトムシャーシ２１０との広い接触面積を確保することが、支持体２４０が揺れずに堅固に締結されるのに有利である。したがって、支持板２４２は平たい形態であってもよく、例えば、円板または四角形の板、五角形の板などの多角形の板であってもよい。

具体的な一実施形態において、支持板２４２の径は、支持体２４０の根元の径の１．５〜１０倍、例えば２〜５倍とすることができる。また、掛かり部２４３は、図示の例において、支持体２４０の中心軸に沿って垂直方向に延びる板状の部分と、この先端より両側に、湾曲状をなして先端が支持板の側へと延びる湾曲板状の羽根部とを含む。図示の例において、この板状の部分の水平方向寸法は、支持体２４０の根元の径より大きく、支持体２４０の根元の径より小さい。また、図示の例において、両羽根部は、板状の部分に沿った水平方向から見て、一つのアーチをなし、このアーチの幅が、支持板２４２の径とほぼ同一か、または少し小さい。支持体２４０は、支持板２４２がボトムシャーシ２１０の底部２１０ａの凹部（ｒｅｃｅｓｓ）２１４に位置するように締結される。凹部２１４の中心部には貫通孔２１５が形成されており、支持体２４０の掛かり部２４３は貫通孔２１５に挿入されて凹部２１４の下面に密着されてもよい。支持体２４０の支持板２４２の上面が、底部２１０ａにおける全体的に平坦な面を形成する基底部２１１の上面と同一の平面にあるかそれより下に位置するように、凹部２１４の深さｄ２は、支持板２４２の厚さ以上であってもよい。したがって、断面を見るとき、支持板２４２の上面は基底部２１１の上面と同一の高さにあるかそれより低く位置する。これによって、支持板２４２が反射シート２５０によって平坦に覆われ、支持板２４２による好ましくない光散乱および反射を防止することができる。また、反射シート２５０が支持板２４２付近で盛り上がるか浮き上がるのを防止することができる。

ボトムシャーシ２１０の上には反射シート２５０が位置する。反射シート２５０は、光学レンズ２３０から出た光と、拡散板２６１などの他の構造体によって反射された光を反射して、最終的に液晶表示パネル１００側に向かうようにすることによって光効率を増加させる役割を果たす。

反射シート２５０は、全体にわたるようにボトムシャーシ２１０の内面に据え付けられる構造を有してもよい。例えば、反射シート２５０はボトムシャーシ２１０の底部２１０ａ、翼部２１０ｂおよび周縁２１０ｃに対応して、平坦部（ｆｌａｔ ｐｏｒｔｉｏｎ）２５０ａ、平坦部２５０ａの縁から実質的に傾斜して上向き延長される翼部２５０ｂ、および翼部２５０ｂから実質的に水平方向に延長される周縁２５０ｃを含んでもよい。反射シート２５０はポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＰＣ）、ポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ、ＰＳ）などのプラスチック材料で形成されてもよい。反射シート２５０は光反射率の増加のために二酸化チタン（ＴｉＯ₂）のような光反射性物質を含んでもよい。

反射シート２５０の平坦部２５０ａには、光学レンズ２３０が通過する第１孔２５３、および支持体２４０の支持部２４１が通過する第２孔２５４が形成されている。これにより、反射シート２５０をボトムシャーシ２１０に据え付けると、図３に示されているように、第１孔２５３を通じて光学レンズ２３０が反射シート２５０の上に露出し、第２孔２５４を通じて支持部２４１が反射シート２５０の上に露出する。しかし、光源部２２０の基板２２１における光学レンズ２３０が位置しない部分は反射シート２５０によって覆われる。支持体２４０の支持板２４２も反射シート２５０によって覆われる。したがって、光学レンズ２３０と支持体の支持部２４１が反射シート２５０の上に突出する部分を除いて、ボトムシャーシ２１０の内面は反射シート２５０によって覆われているようになる。このような反射シート２５０と後述の拡散板２６１とにより範囲が限定される空間を、バックライトユニット２００の光学空間と言うことができる。

第１孔２５３の形状は光学レンズ２３０の水平断面形状に対応し、例えば、円形であってもよい。第１孔２５３の大きさは光学レンズ２３０の最も太い部分（即ち、横断面積が最も広い部分）が通過できる程度であってもよい。

第２孔２５４の形状は支持部２４１の水平断面形状に対応してもよい。例えば、支持部２４１の水平断面形状が円形であれば第２孔２５４の形状も円形であり、支持部２４１の水平断面形状が四角形であれば第２孔２５４の形状も四角形である。第２孔２５４の大きさは支持部２４１の最も太い部分が通過できる程度であってもよい。例えば、第２孔２５４と支持部２４１の水平断面形状が円形である場合、第２孔２５４の内径は支持部２４１の最も太い部分の外径と同一であるかほぼ同一であってもよい。

反射シート２５０の平坦部２５０ａは、光学レンズ２３０が通過する第１孔２５３付近が浮き上がることがある。この場合、浮き上がった部位は平坦部２５０ａの他の部位と異なる具合に光を反射させるので、光学シート２６０を通過して液晶表示パネル１００に提供される光のプロファイルに否定的に作用し、例えば、発光面の全体の中で局所的に明るいかまたは暗く示される。したがって、反射シート２５０の浮き上がり防止のために、第１孔２５３付近は両面テープ（図示せず）または接着剤によって基板２２１またはボトムシャーシの基底部２１１に貼り付けられていてもよい。

ボトムシャーシ２１０および反射シート２５０の上に光学シート２６０が位置する。したがって、光学シート２６０は光源２２２、光学レンズ２３０および支持体２４０の上に位置する。光学シート２６０の縁部はボトムシャーシ２１０の周縁部２１０ｃの上に置かれてもよい。ここで、光学シート２６０の縁と、ボトムシャーシ２１０の周縁部２１０ｃとの間に、反射シート２５０の周縁部２５０ｃが配置されてもよい。光学シート２６０は、反射シート２５０の第２孔２５４を通じて突出している支持体２４０の支持部２４１によって、所定の光学距離を維持するように、垂れ下らないように支持される。

光学シート２６０は、拡散板２６１、プリズムシート２６２、保護シート２６３などを含んでもよい。拡散板２６１は、光を散乱させて、より均一な明るさの面光源にするために使用される。プリズムシート２６２は、拡散板２６１によって均等に拡散された光の進行方向を調節して集光させることによって輝度を高めるために使用される。保護シート２６３は、プリズムシート２６２のプリズムをスクラッチ（ｓｃｒａｔｃｈ）などから保護するために使用される。保護シート２６３は、光を拡散させて、プリズムシート２６２によって狭くなった視野角を広くする機能も遂行することができる。

光学シート２６０は、プリズムシート２６２と保護シート２６３のうちのいずれか一方または両方を含まなくてもよく、これらの一方または両方を複数個含んでもよい。光学シート２６０は、その他の特性を有する光学的シートをさらに含んでもよい。例えば、光学シート２６０は、光の偏光成分を分離して透過および反射させることによって輝度効率を高めることができる反射偏光シートを含んでもよい。

一方、図示されていないが、ボトムシャーシ２１０の下面には、電源供給用印刷回路基板であるインバータボードおよび／または信号変換用印刷回路基板が装着されてもよい。インバータボードは、外部電源を一定の電圧レベルに変圧して光源２２２に提供することができる。信号変換用印刷回路基板は、アナログデータ信号をデジタルデータ信号に変換して液晶表示パネル１００に取り付けられているフレキシブル回路基板（図示せず）を通じて液晶表示パネル１００に提供することができる。

液晶表示装置は、液晶表示パネル１００を一定の高さで安定的にバックライトユニット２００に固定させるためにモールドフレーム３００を含んでもよい。モールドフレーム３００は、上下部が開放された実質的に直六面体をなす四角い枠の形態を有してもよい。モールドフレーム３００は、例えば、ボトムシャーシ２１０の周縁部２１０ｃを囲むとともに、ボトムシャーシ２１０の側壁部２１０ｄに配置されるフック（図示せず）などにより掛け止めされて固定される方式でボトムシャーシ２１０に組み付けられてもよい。ここで、モールドフレーム３００の一部は、ボトムシャーシ２１０の周縁部２１０ｃの上に置かれている光学シート２６０の縁部を押さえるようになることによって、光学シート２６０が動くことが制限されることがある。モールドフレーム３００の上には液晶表示パネル１００が固定される。液晶表示パネル１００は接着部材（図示せず）によってモールドフレーム３００の平らな面に取り付けられてもよく、液晶表示パネル１００に加えられる衝撃を緩和させるために、接着部材は、緩衝能力を有するクッション両面テープであってもよい。

前述の構造を有するバックライトユニット２００において光が液晶表示パネル１００に供給される過程を簡略に説明する。まず、接続基板２２３と、光源部２２０の基板２２１とを通じて光源２２２に電源が供給されると、光源２２２は光を放出する。放出された光は、光学レンズ２３０を通過する際に側面の側へと屈折および拡散され、反射シート２５０によって反射されて光学シート２６０に向かうようになる。光学レンズ２３０から出た光の一部は、光学シート２６０へと直ちに向かうこともある。その後、光は光学シート２６０を通過する際に拡散され進行方向が調節されるので、液晶表示パネル１００の全面にかけて光を供給するようになる。

以下、図５乃至図９を参照して本発明の一実施形態によるバックライトユニットの組み立て過程について説明する。

図５乃至図９は、本発明の一実施形態によるバックライトユニットの組み立て過程を示す概略図である。

図５乃至図９では、ボトムシャーシ２１０に、二つの光源アセンブリが装着され、その間に一つの支持体２４０が装着されるものを示しており、これらが相対的に誇張されて示されているが、図面の複雑化を避けながら組み立て順序および各構成要素の関係を明確にするためであるのを理解しなければならない。

図５に示すように、まず、ボトムシャーシ２１０を準備する。ボトムシャーシ２１０には、光源アセンブリを装着するための溝２１２および支持体２４０を装着するための凹部２１４が形成されている。溝２１２は、装着される光源アセンブリの基板２２１に対応する形状と深さで形成されていてもよい。凹部２１４も、装着される支持体２４０の支持板２４２に対応する形状と深さで形成されていてもよい。凹部２１４には支持体２４０の掛かり部２４３が挿入されるための貫通孔２１５が形成されている。

図６に示すように、ボトムシャーシ２１０の溝２１２に光源アセンブリが装着される。光源アセンブリは、基板２２１、およびこれに実装されている光源２２２と、光学レンズ２３０を含む。ボトムシャーシ２１０の溝２１２は基板２２１の厚さ以上の深さで形成されているので、光源アセンブリが溝２１２に装着された状態で基板２２１はボトムシャーシ２１０の基底部２１１より突出しない。

図７に示すように、ボトムシャーシ２１０の凹部２１４に支持体２４０が装着される。支持体２４０の装着は、掛かり部２４３を凹部２１４に設けられた貫通孔２１５に押込むことで遂行できる。掛かり部２４３が貫通孔２１５を通過すると凹部２１４の下面に掛かり、この際、支持板２４２は凹部２１４の上面に密着する。したがって、支持体２４０の締結部である支持板２４２と掛かり部２４３とが、凹部２１４の上下面に噛み合って支持体２４０がボトムシャーシ２１０に固定される。実施形態によって、掛かり部２４３は、貫通孔２１５に挿入されて貫通孔２１５に、密着するように嵌め込まれる方式で固定されるように形成されてもよい。ボトムシャーシ２１０の凹部２１４は支持板２４２の厚さ以上の深さで形成されているので、支持体２４０が凹部２１４に装着された状態で支持板２４２はボトムシャーシ２１０の基底部２１１より突出しない。

締結部が支持板２４２と掛かり部２４３の構造を有する場合、ボトムシャーシ２１０に設けられた貫通孔２１５を通じて掛かり部２４３を押込みさえすれば、支持体２４０がボトムシャーシ２１０に締結される。したがって、ボルトおよびナット、ねじ、接着剤などの他の締結手段に比べて、組み立て時間を減らすことができ、修理のための分解時に支持体２４０の分離が容易である。

光源アセンブリを装着した後に支持体２４０を装着することを説明したが、実施形態によって、支持体２４０が装着された後に光源アセンブリが装着されてもよい。

図８に示すように、ボトムシャーシ２１０の上に反射シート２５０が載せられる。反射シート２５０には、光学レンズ２５０が通過する第１孔２５３、および支持体２４０の支持部２４１が通過する第２孔２５４が形成されている。反射シート２５０をボトムシャーシ２１０に載せる際には、その位置を正確に合わせることが必要である。反射シート２５０の第２孔２５４は支持部２４１に対応する位置に形成されており、支持部２４１はボトムシャーシ２１０の底部２１０ａから上方へと突き出しているので、第２孔２５４を支持部２４１に差し込んで合わせることのみでも反射シート２５０の位置を合わせることができる。支持体２４０がボトムシャーシ２１０に複数個設置されていれば、複数の支持部２４１をガイドとして用いて反射シート２５０を置くことができるので、反射シートが正しい位置に正確に載せられる。

支持体２４０の支持部２４１が反射シート２５０の設置ガイドの役割を果たすので、反射シート２５０の正確な位置を決めるためにボトムシャーシ２１０に、別途のガイド突起および反射シート２５０に対応する追加孔を形成する必要がない。万一ガイド突起および追加孔を形成する場合、ガイド突起は反射シート２５０によって覆われず追加孔を通じて露出されるので、ガイド突起と反射シート２５０間の反射率の差によってガイド突起部分が相対的に暗く示されることがある。本発明の実施形態による場合、このようなガイド突起と追加孔が形成されないので、これによる問題が発生しない。

前述のように、支持体２４０が装着された後、支持体２４０の支持部２４１をガイドとして用いてボトムシャーシ２１０の上に反射シート２５０が載せられる。反射シート２５０が載せられた後、光学レンズ２３０は第１孔２５３を通じて反射シート２５０の上に露出し、支持部２４１は第２孔２５４を通じて反射シート２５０の上に露出する。このように第１および第２孔２５３、２５４を通じて反射シート２５０の上に露出される部分を除いては、ボトムシャーシ２１０の内面およびこれに装着されている構成要素（例えば、光源組立体の基板２２１および支持体の支持板２４２）は反射シート２５０によって全て覆われる。また、光学レンズ２３０が実装されている基板２２１および支持体２４０の支持板２４２がそれぞれ溝２１２および凹部２１４に受容されているので、反射シート２５０は盛り上がるか浮き上がる部分がなく全体的に平坦な面を形成することができる。したがって、反射シート２５０の上に露出される部分が最少化され不必要な光散乱が減少し、反射シート２５０によって反射される光の均一性が確保される。

一方、反射シート２５０の設置前に、第１孔２５３の周辺などに両面粘着テープといった接着部材を適用することができる。この場合、反射シート２５０の設置後に反射シート２５０がボトムシャーシ２１０や基板２２１に取り付けられるので、反射シート２５０が浮き上がるのを防止することができる。

図９に示すように、光学シート２６０は、その縁部がボトムシャーシ２１０の周縁部２１０ｃによって支持されるように載せられる。この際、光学シート２６０の内部は支持体２４０の支持部２４１によって支持される。したがって、光学シート２６０は垂れ下らず全体的に均等に光源２２２との所定の距離を維持することができる。

ボトムシャーシ２１０に光源組立体、支持体２４０、反射シート２５０、光学シート２６０が組み立てられたバックライトユニット２００には、モールドフレーム３００が装着されてもよい。また、モールドフレーム３００の上に液晶表示パネル１００が置かれ、液晶表示パネル１００の周縁を囲むようにトップシャーシ４００が設置され、これによって液晶表示装置が組み立てられる。

以下、支持体２４０の支持板２４２が本発明の一実施形態によって凹部２１４内の反射シート２５０の下に位置する場合と反射シート２５０の上に位置する場合の光特性について図１０乃至図１５を参照して説明する。

図１０および図１１は本発明の一実施形態によるバックライトユニットの光反射および輝度プロファイルを示す図であり、図１２および図１３は比較例によるバックライトユニットの光反射および輝度プロファイルを示す図である。図１４は発明の一実施形態によるバックライトユニットから出る光の輝度分布を示す図であり、図１５は図１４のＢ−Ｂ領域に該当する輝度プロファイルを比較実施形態と共に示したグラフである。

図１０および図１１に示すように、光源２２２から出た光は側面放出レンズである光学レンズ２３０を通過しながら側面に屈折する。光学レンズ２３０から側面に出た光の一部は支持体２４０に向かう。支持体２４０の支持部２４１は反射シート２５０の上に突出しているので、支持部２４１による光散乱が起こることがある。しかし、支持体２４０の支持板２４２は反射シート２５０の下に位置するので、支持板２４２による光散乱は発生しない。その結果、支持体２４０付近で輝度が有意に増加せず比較的に均一な輝度プロファイルを得ることができる。

図１２および図１３に示される比較例は、前述の実施形態とは異なり、支持体２４０の支持部２４１はもちろんのこと、支持板２４２も反射シート２５０の上に露出している。この場合、支持板２４２が反射シート２５０を押さえる働きをして反射シート２５０が浮き上がることを防止するのには有用であるが、露出した支持板２４２による光散乱によって輝度プロファイルの均一性が低下する。即ち、光学レンズ２３０から側面に出て支持体２４０に向かう光が、支持板２４２によって上側に散乱され、これにより、支持体２４０の位置の輝度が、図１３に示されているように増加する。

図１４は本発明の一実施形態によるバックライトユニット２００から出る光の輝度分布を示す図である。即ち、図１４はバックライトユニット２００の光学シート２６０上に出る光をカメラで撮影して、輝度が相対的に高い部分（中心部）は赤色で示し相対的に低い部分（隅角部及び三辺の細い縁部）は青色で示した輝度分布図を白黒に変換した図面である。白黒変換前の輝度分布図では、輝度の順に、赤→橙→黄→緑→水色→青となっていた。図１４中、最も白いリング状の部分は、黄色で示されていた部分であり、この内側の隣接領域、すなわち、中心部の濃い部分（元の赤色部）との間の領域は、橙色で示されていた部分である。また、白いリング状の部分（元の黄色部）を囲む広い領域が、緑色で示されていた部分であり、その外側で、周囲の黒色部（元の青色部）に隣接する細い部分は、水色で示されていた部分である。

撮影を行なったバックライトユニット２００には、全体で４５個の光源２２２がマトリックス形態に配置されており、８個の支持体２４０が所定の間隔で配置されている。図面において一点鎖線で丸をつけた部分の中心は支持体２４０が位置する箇所であって、その周辺との輝度差が殆どないことが分かる。

図１５には、図１４のＢ−Ｂ線に該当する輝度プロファイルを通常の実線で示している。図面において点線は光源２２２の位置を示し、横軸の数字はバックライトユニット２００の中央の列（ｃｅｎｔｅｒ ｃｏｌｕｍｎ）からの光源２２２の相対的位置を示す。前述のように、支持体２４０の支持板２４２は、反射シート２５０より下に位置し、反射シート２５０によって覆われている。図１５のグラフのように、支持体２４０が位置する箇所は、その周辺より輝度が若干高く示される程度である。これは、支持体２４０の支持部２４１による光散乱が局所的な輝度増加に、ある程度影響を与えたためであると思われる。

一方、図１５には、支持体２４０の支持板２４２が反射シート２５０より上に位置し残りの条件は図１４の実施形態と同一である比較例の輝度プロファイルを、白丸付の実線で示している。この場合、支持体２４０が位置する箇所の輝度はその周辺の輝度より比較的高く示されており、全体的な輝度プロファイルが本発明の実施形態に比べて均一でないことが分かる。反面、本発明の実施形態のように支持体２４０の支持板２４２をボトムシャーシ２１０の凹部２１４に位置させ、支持板２４２を覆うように反射シート２５０を位置させれば、支持板２４２による光散乱が発生しないので支持体２４０による不必要な光散乱が最少化される。その結果、支持体２４０の位置で発生する輝度増加を改善することができる。

以上で本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるのではなく、次の請求範囲で定義している本発明の基本概念を利用した通常の技術者の様々な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属すると理解されなければならない。

１００ 液晶表示パネル
２００ バックライトユニット
２１０ ボトムシャーシ
２１０ａ 底部
２１０ｂ 翼部
２１０ｃ 周縁
２１０ｄ 側壁部
２１１ 基底部
２１２ 溝
２１４ 凹部
２１５ 貫通孔
２２０ 光源部
２２１ 基板
２２２ 光源
２２３ 接続基板
２４０ 支持体
２４１ 支持部
２４２ 支持板
２４３ 掛かり部
２５０ 反射シート
２５０ａ 平坦部
２５０ｂ 翼部
２５０ｃ 周縁
２５３ 第１孔
２５４ 第２孔
２６０ 光学シート
２６１ 拡散板
２６２ プリズムシート
２６３ 保護シート
３００ モールドフレーム
４００ トップシャーシ

Claims (10)

1. ボトムシャーシと、
   前記ボトムシャーシの上に位置し、光源及び前記光源が実装されている基板を含む光源部と、
   前記ボトムシャーシの上に位置する反射シートと、
   前記光源および前記反射シートより上に位置する少なくとも一つの光学シートと、
   前記ボトムシャーシに固定されており、前記光学シートを支持する支持体と
   を含み、
   前記支持体は、前記ボトムシャーシに締結される締結部および前記締結部から延びる支持部を含み、
   前記締結部は、前記反射シートより下に位置し、
   前記締結部は、支持板及び掛かり部を含み、
   前記ボトムシャーシは、実質的に平坦な基底部、前記基底部より下に第１深さで窪んでいる溝部、及び前記基底部より下に第２深さで窪んでいる凹部を含み、
   前記基板は前記溝部に位置し、前記支持板は前記凹部に位置し、前記溝部の深さが前記凹部の深さより大きいことを特徴とするバックライトユニット。
2. 前記支持板は、前記ボトムシャーシと前記反射シートの間に位置し、前記掛かり部は、前記ボトムシャーシを貫通して少なくとも一部が前記ボトムシャーシの下に位置す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. 前記凹部の深さは、前記支持板の厚さと同一であるか、またはそれより大きいことを特徴とする請求項２に記載のバックライトユニット。
4. 前記支持板の上面が前記基底部の上面と同一の高さにあるか、またはそれより下に位置することを特徴とする請求項３に記載のバックライトユニット。
5. 前記反射シートは、前記支持部が通過する孔を含む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。
6. 前記基板は、前記ボトムシャーシに固定されており、
   前記基板は、前記反射シートより下に位置す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。
7. 前記溝部の深さは、前記基板の厚さと同一であるか、またはそれより大きいことを特徴とする請求項６に記載のバックライトユニット。
8. 前記基板の上面が、前記基底部の上面と同一の高さにあるか、またはそれより下に位置することを特徴とする請求項７に記載のバックライトユニット。
9. 前記反射シートは、接着剤によって前記基板に取り付けられていることを特徴とする請求項６に記載のバックライトユニット。
10. 前記基板に取り付けられ、前記光源を覆うように配置される側面出光レンズをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載のバックライトユニット。