JPWO2011135907A1

JPWO2011135907A1 - バックライトユニットおよび液晶表示装置

Info

Publication number: JPWO2011135907A1
Application number: JP2012512698A
Authority: JP
Inventors: 良信平山; 滋規田中; 亮荒木
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2010-04-27
Filing date: 2011-02-23
Publication date: 2013-07-18
Also published as: WO2011135907A1; US20130038817A1; US8891040B2; SG185030A1; AU2011246457A1

Abstract

本発明に係る液晶表示装置（１００）は、バックライトユニット（１０）と液晶パネル（２０）とを備える。バックライトユニット（１０）は、導光板（２）と、導光板（２）の入光端面（２ａ）に光を照射する光源（１）とを備えるエッジライト型のバックライトユニットである。導光板（２）の入光端面（２ａ）とは反対側に位置する反対端面（２ｂ）の形状は、導光板（２）の厚み方向および光源（１）から出射する光の輝度ピーク方向を通る断面において、１つ以上の三角形状または１つ以上の半円形状である。光源（１）から出射された輝度ピーク方向に平行な光は、反対端面（２ｂ）の有する斜面によって散乱することなく好適に反射される。

Description

本発明は、エッジライト方式のバックライトユニットおよびこれを備える液晶表示装置に関するものである。

液晶表示装置には、明るい表示画面を実現するために、パネルの背後から照明光を当てるためのバックライトユニットを内蔵した構成を採るものが多い。

近年、携帯電話等のモバイル機器の薄型化に伴って、当該モバイル機器に組み込まれる液晶表示装置に対してもその薄型化が求められている。この薄型化の要求に応えるために、エッジライト（サイドライト）方式のバックライトユニットが提案されている。

以下に、従来のエッジライト方式のバックライトユニットについて図６を参照して簡単に説明する。図６は、バックライトユニット２１０を備える液晶表示装置２００を示す断面図である。バックライトユニット２１０は、液晶パネル２２０に対向して配置される導光板２０２と、導光板２０２の側方に配置されたＬＥＤ等の光源２０１と、これらを保持するフレーム２０３とを備えている。光源２０１から導光板２０２に入射した光は、導光板２０２の内部を伝播し、その上面から出射して液晶パネル２２０を照明する。

ここで、図６に示すバックライトユニット２１０では、導光板２０２に入射した光に光エネルギーのロスが発生してしまうという問題が存在する。例えば、導光板２０２の光の入射面とは反対側の端面２０２ａに到達した光が当該端面２０２ａの凹凸により散乱したり、端面２０２ａから漏れ出た光がフレーム２０３により散乱したりすることによって、光源２０１の光を十分に利用することができていない。また、このような散乱光が液晶パネル２３０に入射すると輝線として表示されてしまうため、液晶表示装置２００の表示品位が低下してしまうという問題も存在する。

特許文献１には、導光板における散乱光を抑制するための技術が開示されている。図７は、特許文献１に記載されたバックライトユニット３１０を示す図である。図７に示すように、バックライトユニット３１０では、導光板３０２において光源３０１とは反対側の端面３０２ａに反射回折素子３０３が配置されている。これまで端面３０２ａから抜けていた光は反射回折素子３０３により回折し、導光板３０２の上面から出射されるようになる。これによって、バックライトユニット３１０における光の利用効率が向上している。

日本国公開特許公報「特開２００６−２９４３６１号公報（２００６年１０月２６日公開）」

しかしながら、特許文献１に開示された技術を採用するためには以下の問題がある。すなわち、液晶表示装置の薄型化に伴い、バックライトユニットの導光板も薄型化しており、近年における導光板の厚みは約０．３ｍｍ〜０．６ｍｍと非常に薄い。このような薄い導光板の端面に反射回折格子を形成することは技術的に困難であり、これを形成するためにコストは高くなってしまう。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成によって光利用効率を向上させたバックライトユニットおよび液晶表示装置を提供することにある。

本発明に係るバックライトユニットは、上記課題を解決するために、導光板と、導光板の一端面に対向して配置された光源とを備え、上記光源から上記一端面を介して上記導光板に入射した光を当該導光板の一方の主面から面放射させるエッジライト型のバックライトユニットであって、
上記導光板における上記一端面とは反対側に位置する反対端面は、上記光源から出射する光のピーク方向に向かって１つ以上の凸状を成すと共に、当該凸状の表面は、上記主面に対して垂直な方向に対して傾斜する２つ以上の斜面、または、当該垂直な方向に対して湾曲した１つ以上の曲面から構成されることを特徴としている。

本明細書において、光源から出射された光のうち、輝度ピークを示す光の進行方向をピーク方向と呼ぶ。上記構成において、光源から出射された光のうち、ピーク方向に平行な光が、光源とは反対側に位置する反対端部に到達する。

ここで、導光板の反対端面は、上記ピーク方向に対して傾斜または湾曲している。このため、反対端部に到達した光は反対端面で反射されて、導光板内に戻る。これによって、反対端部付近における光の散乱反射が抑制され、光エネルギーのロスが抑制される。

なお、反対端面がピーク方向に向かって２つ以上の凸状になる場合、反射端面がピーク方向に向かって凹凸状になると言い換えることができる。

また、反対端面は傾斜面または曲面という単純な形状であるため、導光板の射出形成などによって簡単に形成することが可能である。

したがって、上記構成によれば、簡易な構成によって光の利用効率を向上させたバックライトユニットを提供することができる。

また、本発明に係る液晶表示装置は、上記課題を解決するために、上述のバックライトユニットと、液晶パネルとを備えることを特徴としている。

上記構成によれば、導光板の反対端部付近における光の散乱反射が抑制されるため、輝線の発生を防止することができる。これによって、輝度および表示品位に優れた液晶表示装置を提供することができる。

本発明の他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分分かるであろう。また、本発明の利点は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。

本発明に係るバックライトユニットは、導光板と、導光板の一端面に対向して配置された光源とを備え、上記光源から上記一端面を介して上記導光板に入射した光を当該導光板の一方の主面から面放射させるエッジライト型のバックライトユニットであって、上記導光板における上記一端面とは反対側に位置する反対端面は、上記光源から出射する光のピーク方向に向かって１つ以上の凸状を成すと共に、上記主面に対して垂直な方向に対して傾斜する２つ以上の斜面、または、当該垂直な方向に対して湾曲した１つ以上の曲面から構成される。このため、簡易な構成により輝度を向上させた面状光源ユニットを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の構成を概略的に示す断面図である。図１に示す導光板の他の例を示す断面図である。図１に示す導光板のさらに他の例を示す断面図である。図１に示す導光板のさらに他の例を示す断面図である。本発明に係るバックライトユニットおよび比較例を示す図である。従来例に係る液晶表示装置の構成を概略的に示す断面図である。他の従来例に係るバックライトユニットを示す断面図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る液晶表示装置の一実施形態について説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

（液晶表示装置１００の構成）
液晶表示装置１００の概略的な構成について図１を参照して以下に説明する。図１は、本実施形態の液晶表示装置１００の構成を概略的に示す断面図である。

液晶表示装置１００は、バックライトユニット１０と、その上方に配置された液晶パネル２０とを備えている。ここで、液晶パネル２０は、公知の液晶パネルを用いることができ、特に限定されない。

バックライトユニット１０は、光源１、導光板２、フレーム３、反射シート４、および光学シート５を備えている。バックライトユニット１０は、光源１から導光板２の入光端面２ａに入射した光を、導光板２の一方の主面から出射するエッジライト型のバックライトユニットである。

以下に、バックライトユニット１０の各構成について説明する。なお、以下の説明においては、説明の便宜上、導光板２における光の出射側の主面を上面とし、その反対側の主面を下面として説明する。

光源１は、導光板２の少なくとも一つの端面である入光端面（一端面）２ａに対向して配置されており、この入光端面２ａに向けて光を照射する。本実施形態では、光源１として、発光ダイオード（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ：ＬＥＤ）を用いている。

光源１から出射される光はある程度の指向性を有しており、以下の説明において、光源１から出射される光のうち、最も強い輝度を示す光の進行方向をピーク方向と呼ぶ。図１において、上記ピーク方向は、光源１から右方向に伸びる矢印により示される。なお図１は、上面に垂直な方向（導光板２の厚み方向）およびピーク方向を通る断面を示すものとする。

導光板２は、液晶パネル２０と対向して配置された透明な板であり、入光端面２ａ側には光源１が配置されている。導光板２の入光端面２ａと、その反対側の反対端面２ｂとは、光源１から出射される光のピーク方向上に位置している。

導光板２の反対端面２ｂは、ピーク方向に向かって凸形状に形成されている。例えば、本実施形態では、反対端面２ｂは、導光板２の厚み方向に対して傾斜する２つの斜面から構成されている。この場合、反対端面２ｂは、図１において三角形状の２等辺に対応することが好ましい。

なお、導光板２において、導光板２の厚み方向に対する反対端面２ｂの傾斜角度は特に限定されず、屈折率等を考慮して、ピーク方向に平行な光を反射するように適宜設定することが可能である。

上述の構成を有する導光板２は、インジェクション（射出形成）によって樹脂等から好適に形成することができる。

フレーム３は、光源１および導光板２などを収納し、これらを保持する。フレーム３において、導光板２の反対端面２ｂに対向する部位は、反対端面２ｂの形状と組み合わさる凹凸形状を有していることが好ましい。これによって、反対端面２ｂに到達した光をより好適に反射することができる。

反射シート４は、導光板２の下面に対向して設けられ、導光板２の下面から出射される光を導光板２の内部に反射するような光反射性を有する。

光学シート５は、導光板２の上面に対向して設けられ、導光板２の上面から出射された光を均一化すると共に集光して液晶パネル２０に照射する構成を有する。

以上のようなバックライトユニット１０において、光源１から出射された光は、入光端面２ａを介して導光板２に入射し、その内部を反射しながら伝播していく。導光板２内を伝播する光は、その過程において反射シート４によって反射され、導光板２の上面から出射され、光学シート５を介して液晶パネル２０に向かって照射（面放射）される。

ここで、光源１から出射される光のうち、最も強い輝度を示す光は、入光端面２ａから直進して反対端面２ｂに到達する。反対端面２ｂは、この光の進行方向であるピーク方向に対して傾斜した斜面を有するため、反対端面２ｂに到達した光は当該斜面により反射されて導光板２内に戻る。特に、反対端面２ｂが図１において三角形状の２等辺に対応する場合には、上記当該光をより好適に反射することができる。

なお、反対端面２ｂの斜面の角度によっては、反対端面２ｂに到達した光は、反対端面２ｂにおける一方の斜面と、他の一方の斜面との間で反射されてから、導光板２の内部へと戻っていってもよい。

このように、反対端面２ｂで反射して導光板２内に戻された光は、最終的に、導光板２の上面から液晶パネル２０に向かって出射される。

したがって、本実施形態におけるバックライトユニット１０では、反対端面２ｂ付近における光の散乱反射が抑制され、光の利用効率を高めることができる。これによって、バックライトユニット１０の輝度を３％程度向上させることができる。さらに、この輝度向上によりバックライトユニット１０の消費電力を低下させることができるため、液晶表示装置１００の低消費電力化を実現することができる。

また、バックライトユニット１０において光の散乱反射が抑制されることにより、液晶表示装置１００の表示品位を向上させることができる。

（導光板２の変形例）
導光板２において、反対端面２ｂの形状は図１に示す形状に限られない。以下、導光板２の変形例について説明する。

図２に示すように、導光板２の反対端面２ｂは、導光板２の厚み方向に対して湾曲する曲面から構成されていてもよい。図２は、変形例に係る導光板６を示す図である。図２において、反対端面６ｂは、半円形状の弧に対応することが好ましい。なお、導光板６の厚み方向に対する反対端面６ｂの湾曲度合いは特に限定されず、屈折率等を考慮して、ピーク方向に平行な光を反射するように適宜設定することが可能である。

図２に示す変形例によれば、反対端面６ｂに到達した光は上記湾曲面で反射されて導光板２内に戻るため、図１に示す実施形態と同様に、反対端面６ｂ付近における光の散乱反射を抑制することができる。

また、導光板２の反対端面２ｂは、ピーク方向に向かって２つ以上の凸形状を成すように、２以上の斜面、または、２つ以上の曲面から構成成されてもよい。

例えば、図３において実線で示すように、変形例に係る導光板１２の反対端面１２ｂは、ピーク方向に向かって２つの凸形状を成すように、４つの斜面から構成されてもよい。図３は、変形例に係る導光板１２を示す断面図である。この場合、反対端面１２ｂは、図３において２つの三角形状の各々の２等辺に対応することが好ましい。

また例えば、図４において実線で示すように、変形例に係る導光板１６の反対端面１６ｂは、ピーク方向に向かって２つの凸形状を成すように、２つの曲面から構成されてもよい。図４は、変形例に係る導光板１６を示す断面図である。この場合、反対端面１６ｂは、図４において２つの半円形状の各々の弧に対応することが好ましい。

図３または図４に示す変形例によれば、反対端面に到達した光は斜面または湾曲面で反射されて導光板内に戻るため、図１に示す実施形態と同様に、反対端面付近における光の散乱反射を抑制することができる。

なお、導光板２の反対端面２ｂが成す上記凸形状の数は、上記例示に限られず、より多くの数にすることも可能である。

また、このような変形例に係る導光板を用いる場合であっても、フレーム３は、導光板の反対端面の形状と組み合わさる凹凸形状を有していることが好ましい。

（他の効果）
本実施形態に係るバックライトユニット１０は、その外形サイズの小型化に関しても有利な点を有する。この利点について、図５を参照して説明する。

なお、比較例として、１つの傾斜面から構成された反対端面を有する導光板を用いる。

図５は、各種の導光板の反対端面を示す模式図であり、（ａ）は本実施形態に係る反対端面２ｂを示し、（ｂ）は比較例に係る反対端面を示し、（ｃ）は本実施形態の他の例に係る反対端面６ｂを示している。なお、図５（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ導光板の厚み方向とピーク方向とを通る断面を示している。

図５（ａ）〜（ｃ）に示す反対端面は、全て、上記ピーク方向に平行な光を最適に反射するように設定されている。例えば、図５（ａ）示す反対端面２ｂおよび図５（ｂ）に示す反対端面は、上記ピーク方向に対する傾斜角が４５度である。また、図５（ｃ）において、反対端面６ｂは半円の弧を描いている。

図５（ａ）〜（ｃ）において、反対端面の内側（導光板の上面と傾斜面または曲面との交点）から外側（導光板の端部）までの長さは、本実施形態（図５（ａ）および（ｃ））の方が、比較例（図５（ｂ））よりも短い。すなわち、本実施形態によれば、導光板２の外形を外側に長くすることなく、バックライトユニット１０における光の利用効率を高めることができる。

また、導光板２の反対端面２ｂの成す凸形状の数がより多くなるよう設計すれば、導光板２の外形をより小型化することができる。

例えば、図３では、点線によって、１つの凸形状を成す反対端面２ｂを示している。図３に示すように、斜面の傾斜角度が同じである場合、１つの凸形状を成す反対端面１２ｂよりも、２つの凸形状をなす反対端面の方が導光板２の外形を小型化することができることがわかる。

また同様に、図４では、点線によって、１つの凸形状をなす反対端面６ｂを示している。図４に示すように、曲面の湾曲度合いが同じである場合、１つの凸形状をなす反対端面よりも、２つの凸形状を有する反対端面の方が導光板２の外形を小型化することができることがわかる。

なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。当業者は、請求項に示した範囲内において、本発明をいろいろと変更できる。すなわち、請求項に示した範囲内において、適宜変更された技術的手段を組み合わせれば、新たな実施形態が得られる。すなわち、発明の詳細な説明の項においてなされた具体的な実施形態は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する請求の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。

（本発明の総括）
本発明に係るバックライトユニットは、上記課題を解決するために、導光板と、導光板の一端面に対向して配置された光源とを備え、上記光源から上記一端面を介して上記導光板に入射した光を当該導光板の一方の主面から面放射させるエッジライト型のバックライトユニットであって、
上記導光板における上記一端面とは反対側に位置する反対端面は、上記光源から出射する光のピーク方向に向かって１つ以上の凸状を成すと共に、上記主面に対して垂直な方向に対して傾斜する２つ以上の斜面、または、当該垂直な方向に対して湾曲した２つ以上曲面から構成されることを特徴としている。

上記構成において、光源から出射された光のうち、ピーク方向に平行な光が、光源とは反対側に位置する反対端部に到達する。

また、本発明に係るバックライトユニットにおいて、上記導光板の上記反対端面は、上記２つ以上の斜面から構成され、上記反対端面は、上記主面に対して垂直な方向および上記ピーク方向を通る断面において、１つ以上の三角形状の二等辺に対応することが好ましい。

上記構成によれば、反対端部に到達した光をより好適に反射することができるため、光利用効率をより高めることができる。

また、本発明に係るバックライトユニットにおいて、上記導光板の上記反対端面は、上記１つ以上の曲面から構成され、上記反対端面は、上記主面に対して垂直な方向および上記ピーク方向を通る断面において、１つ以上の半円形状の弧に対応することが好ましい。

また、本発明に係るバックライトユニットは、上記導光板および上記光源を保持するフレームをさらに備え、上記フレームにおいて上記反対端面に対向する部位は、当該反対端面と組み合わさる形状であることが好ましい。

また、上記構成によれば、面状光源ユニットの消費電力を低下させることができるため、液晶表示装置の低消費電力化を実現することができる。

本発明は、省エネ可能なバックライトユニットおよび液晶表示装置として広く利用可能である。

１光源
２、６、１２、１６導光板
２ａ、６ａ、１２ａ、１６ａ入光端面
２ｂ、６ｂ、１２ｂ、１６ｂ反対端部
３フレーム
４反射シート
５光学シート
１０バックライトユニット
２０液晶パネル
１００液晶表示装置

Claims

導光板と、導光板の一端面に対向して配置された光源とを備え、上記光源から上記一端面を介して上記導光板に入射した光を当該導光板の一方の主面から面放射させるエッジライト型のバックライトユニットであって、
上記導光板における上記一端面とは反対側に位置する反対端面は、上記光源から出射する光のピーク方向に向かって１つ以上の凸状を成すと共に、当該凸状の表面は、上記主面に対して垂直な方向に対して傾斜する２つ以上の斜面、または、当該垂直な方向に対して湾曲した１つ以上の曲面から構成されることを特徴とするバックライトユニット。
上記導光板の上記反対端面は、上記２つ以上の斜面から構成され、
上記反対端面は、上記主面に対して垂直な方向および上記ピーク方向を通る断面において、１つ以上の三角形状の二等辺に対応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。
上記導光板の上記反対端面は、上記１つ以上の曲面から構成され、
上記反対端面は、上記主面に対して垂直な方向および上記ピーク方向を通る断面において、１つ以上の半円形状の弧に対応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。
上記導光板および上記光源を保持するフレームをさらに備え、
上記フレームにおいて上記反対端面に対向する部位は、当該反対端面と組み合わさる形状であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
請求項１から４のいずれか１項に記載のバックライトユニットと液晶パネルとを備えることを特徴とする液晶表示装置。