WO2011162032A1 - バックライトユニットおよび液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

　製造にかかる時間の増加や、作業のばらつきの発生を抑えることができ、さらに、出射光の輝度の低下及び輝度むらを抑えるために、シャーシ４の内に短手方向に配列され、光源７からの光を出射する複数個の透明な導光板５が、固定部材６で押えられる固定用凸部５１と、平面光を出射する出射部５２とを備えており、出射部５２が、正面から見て、少なくとも固定用凸部５１の一部を覆うように張り出した張出部５３を備えている。

Description

バックライトユニットおよび液晶表示装置

　本発明は、液晶表示パネルのような非発光型表示パネルに光を供給するバックライトユニット、およびそれを備える液晶表示装置に関するものである。

　液晶表示装置は、液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面に配置されるバックライトユニットを備えており、前記液晶表示パネルが、前記バックライトユニットからの光の透過率（透過量）を調整し、前記液晶表示パネルの正面に画像を表示している。

　前記バックライトユニットには、大きく分けて２種類ある。１つは導光板の側面から光を入射させる導光板方式（エッジライト方式）であり、もう１つは液晶モジュールの背面に光源を配置した直下型方式である。近年、前記液晶表示装置に対する薄型化及び小型化の要求が高まっており、直下型方式に比べ、薄型化に有利なエッジライト方式のバックライトユニットを採用する液晶表示装置が多くなっている。

　従来のバックライトユニットについて図面を参照して説明する。図７は従来の液晶表示装置に用いられるバックライトユニットの正面図であり、図８は図７に示すバックライトユニットのVIII－VIII線で切断した断面図である。バックライトユニット９２は液晶表示パネル（不図示）の背面より平面光を照射する光照射装置であり、複数個の光源９７と、光源９７からの光を平面光として液晶表示パネルに照射する複数個の導光板９５と、光源９７及び導光板９５が配置されるバックライトシャーシ９４とを備えている。バックライトユニット９２は、短手方向に並べて配置された導光板９５をバックライトシャーシ９４に固定する固定用クリップ９６も備えている。

　導光板９５は、光を透過する透明な材料で形成された長尺部材であり、光源９７からの光を受け入れる受光部９５０と、受光部９５０で受け入れた光を平面光として出射する出射部９５２とを備えている。導光板９５において、長手方向の端面が受光部９５０となっており、受光部９５０と隣り合う面で、正面に向いている面が出射部９５２となっている。

　導光板９５は、出射部９５２と反対側に、短手方向に突出した固定用凸部９５１を備えている。バックライトシャーシ９４内に導光板９５を短手方向に配列したとき、隣り合う導光板９５の固定用凸部９５１は近接して配置される。固定用クリップ９６が、隣り合う固定用凸部９５１を押えるとともに、バックライトシャーシ９４と係合することで、導光板９５は短手方向に配列した状態でバックライトシャーシ９４に固定されている。

　バックライトユニット９２は、複数個の導光板９５を備えていることで、導光板９５ごとに異なる輝度の光を照射対象である液晶表示パネル（不図示）に照射することができる。これにより、液晶表示パネルで表示される画像のコントラストを高めたり、動画の表示品質を上げたりすることが可能である。

　液晶表示装置において、例えば白色画像のような面内で均一な輝度の画像を表示する場合がある。このとき、バックライトユニット９２には、面内で均一な輝度の平面光を出射することが要求される。

　しかしながら、図８に示すように、バックライトユニット９２では、隣り合う導光板９５の出射部９５２の間に大きな隙間が形成されており、この隙間には出射部９５２からの光が十分に届かない場合がある。出射部９５２同士の隙間の部分に光が届かないと、バックライトユニット９２より出射される平面光は、その隙間の部分で輝度が低くなり、その輝度低下が輝度むらとなる。

　そこで、特開２００４－２７３１８５号公報の発明では、導光板と発光素子との間を透明な接着剤で固定し、前記発光素子と前記導光板との隙間を減らし、面状照明装置（本発明ではバックライトユニットに相当）の輝度低下（すなわち、輝度むら）を抑制している。特開２００４－２７３１８５号公報に示すような透明な接着剤を用いて複数個の導光板を接着して導光板を製造することで、出射部の間の隙間を減らして輝度ムラをなくすことが可能である。

特開２００４－２７３１８５号公報

　しかしながら、前記バックライトユニットの製造工程に、前記導光板同士を接着する工程が入ると、接着剤の塗布及び硬化の時間が必要となり、１つのバックライトユニットを製造するのにかかる時間（タクトタイム）が長くなる。また、接着作業の品質は作業者の技量や環境に左右されやすく、完成した前記導光板の精度にばらつきが生じやすい。

　そこで本発明は、製造にかかる時間の増加や、作業のばらつきの発生を抑えることができ、出射光の輝度むらが発生しにくいバックライトユニット及びこれを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するために本発明は、シャーシと、前記シャーシ内に配列された複数個の導光板と、前記導光板の隣り合うもの同士を同時に前記シャーシに固定する固定部材とを備えたバックライトユニットであって、前記導光板は、正面側に形成され平面光を出射する出射部と、前記出射部と反対側に形成され、隣り合う導光板に向かって突出し、前記固定部材で押えられる固定用凸部とを備えており、前記出射部が、正面から見て少なくとも前記固定用凸部の一部を覆うように張り出した張出部を備えていることを特徴とする。

　この構成によると、前記導光板を配列したとき隣り合う導光板の前記張出部が互いに近接配置されるので、隣り合う出射部の隙間が小さくなる。これにより、前記隙間にも光が出射されやすいので、前記バックライトユニットから出射される光の隙間の部分での輝度低下を抑制することが可能である。また、光学部材である前記導光板の接着が不要であるので、製造に要する時間を削減することができるとともに、作業者の技量や環境に影響されること無く一定の品質のバックライトユニットを提供することが可能である。

　上記構成において、前記張出部は、前記複数個の導光板が前記シャーシ内に配列されているとき、隣接した導光板の張出部と接触しないように形成されているものを挙げることができる。

　上記構成において、前記出射部の前記平面光を出射する部分が、凸曲面で形成されていてもよい。この構成によると、前記出射部から出射される光が広がるように照射されるので、隣り合う導光板の照射部同士の隙間にも十分な光を照射することができる。これにより、バックライトユニットから出射される光の輝度むらの発生を抑えることができる。なお、前記出射部の前記平面光を出射する部分が、２個以上の平面をつなぎ合わせ、前記導光板の配列方向と交差する方向に延びる稜線を備えた形状としても同様の効果を得ることができる。

　上記構成において、前記複数個の導光板が前記シャーシに配列されたとき、隣接した導光板の前記張出部同士が接触するように形成されていてもよい。

　上記構成において、前記各導光板には、前記出射部に光を拡散させる光学部材がそれぞれ個別に取り付けられていてもよい。

　上記構成において、前記張出部は、前記平面光が出射する面に向かって、徐々に広がるように形成されていてもよい。この構成によると、光が前記張出部に進入しやすく、それだけ、隣り合う導光板の出射部の隙間に多くの光を照射することが可能である。これにより、バックライトユニットから出射される光の隙間部分で発生する輝度低下による輝度むらを抑制することができる。

　上記構成において、バックライトユニットの使用例の一つとして、液晶表示装置の背面照明として用いるものを挙げることができる。

　本発明によると、製造にかかる時間の増加や、作業のばらつきの発生を抑えることができ、さらに、出射光の輝度の低下及び輝度むらが発生しにくいバックライト及びこれを用いた液晶表示装置を提供することができる。
することができる。

本発明にかかるバックライトユニットを備えている液晶表示装置の一例の分解斜視図である。 本発明にかかるバックライトユニットの一例を正面から見た図である。 図２に示すバックライトユニットをIII－III線で切断した断面図である。 本発明にかかるバックライトユニットの他の例の断面図である。 本発明にかかるバックライトユニットのさらに他の例の断面図である。 本発明にかかるバックライトユニットのさらに他の例の断面図である。 従来の液晶表示装置に用いられるバックライトユニットの正面図である。 図７に示すバックライトユニットのVIII－VIII線で切断した断面図である。

　以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明にかかるバックライトユニットを備えている液晶表示装置の一例の分解斜視図である。図１に示すように、液晶表示装置Ａは、液晶表示パネル１と、液晶表示パネル１の背面に配置されたバックライトユニット２とを含んでいる。

　液晶表示パネル１は、液晶が封入された液晶パネル１１と、液晶パネル１１の正面（観察者側）に貼り付けられた偏光板１２と、液晶パネル１１の背面（バックライトユニット２側）に貼り付けられた偏光板１３とを有している。液晶パネル１１は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等のスイッチング素子を含むアレイ基板と、アレイ基板と対向して配置され、カラーフィルタが形成された対向基板と、アレイ基板と対向基板との間に充填される液晶とを含んでいる（いずれも不図示）。なお、液晶パネル１は、カラーフィルタが前記アレイ基板に形成され、前記対向基板には透明電極が形成されている構成であってもよい。

　図１に示すように、液晶表示装置Ａには、液晶表示パネル１とバックライトユニット２との間に、光学シートユニット３が配置されている。図１に示す液晶表示装置Ａにおいて、光学シートユニット３は３枚の光学シートを備えているが、それに限定されるものではなく、より多くのシートを含むものであっても、或いは、少ないシートで構成されるものであってもよい。光学シートユニット３には、例えば、拡散シートやレンズシートなどが含まれている。拡散シートは入射された光を内部で拡散する。すなわち、拡散シートに入射した光は、拡散シート内部で拡散し、輝度むらの少ない平面光として拡散シートから出射される。レンズシートは光の放射特性を偏向させる（集光させる）シートであり、光が入射すると、その光は集光され、単位面積あたりの発光輝度が向上する。なお、これら以外の光学シートが用いられることもある。

　バックライトユニット２から出射した光は、光学シートユニット３に入射する。光学シートユニット３に入射した光は拡散されたり、集光されたりして、輝度むらを減らすとともに、発光輝度を高め、液晶表示パネル１に入射する。

　バックライトユニット２の詳細について図面を参照して説明する。図２は本発明にかかるバックライトユニットの一例を正面から見た図であり、図３は図２に示すバックライトユニットをIII－III線で切断した断面図である。バックライトユニット２はエッジライト式のバックライトであり、シャーシであるバックライトシャーシ４と、バックライトシャーシ４の内部に配列された複数個の導光板５と、導光板５の長手方向の側面（本実施例では、左右両側面）に近接配置され、導光板５に向かって光を出射する光源である複数個のＬＥＤランプ７とを備えている。導光板５とバックライトシャーシ４との間には、導光板５の背面側から漏れた光を反射し、導光板５に戻すための反射シート４１が配置されている。

　導光板５は光が透過する材料（例えば、透明な樹脂）で作製された長尺部材である。導光板５はバックライトシャーシ４の内部に、短手方向に隣り合うように配置され、固定部材である固定用クリップ６で固定されて正面視長方形状となっている。導光板５のそれぞれの長手方向（図中左右方向）の両端面が受光部５０となっており、受光部５０に対向するようにＬＥＤランプ７が備えられている。なお、バックライトユニット２では、導光板５の左右両端部に近接してＬＥＤランプ７が１個ずつ配置されているものを示しているが、どちらか片方だけでもかまわないし、隣り合う導光板５で左右異なる方に（交互に）ＬＥＤランプ７を備えていてもよい。また、ＬＥＤランプ７はＬＥＤ素子を１個備えているものであってもよく、複数個のＬＥＤ素子（例えば、ＲＧＢそれぞれの波長の光を出射するＬＥＤ素子）をまとめてＬＥＤランプとしたものであってもよい。

　導光板５及び固定用クリップ６について説明する。図３に示すように、導光板５はバックライトシャーシ４と当接する側（背面側）に形成され、短手方向に突出した固定用凸部５１と、バックライトシャーシ４と反対側（正面側）であって、受光部５０で受光した光を液晶表示パネル１に向けて出射する出射部５２とを備えている。出射部５２は隣接した導光板５に向かって（短手方向に）張り出した張出部５３を備えている。

　導光板５はバックライトシャーシ４の短手方向に配列されている。導光板５とバックライトシャーシ４との間には反射シート４１が配置されており、導光板５は固定用クリップ６で反射シート４１とともにバックライトシャーシ４に固定されている。図３に示しているように、固定用クリップ６は、断面Ｔ字形状の部材であり、バックライトシャーシ４と係合する係合部６１と、固定用凸部５１を押える押え部６２とを備えている。固定用クリップ６は、隣り合う導光板５の固定用凸部５１を押えることで、導光板５をバックライトシャーシ４に固定している。

　導光板５の内部では、光が一定の入射角（全反射角）以上の角度で表面に入射すると表面で全反射される。これにより、導光板５の内部において、光は表面で反射を繰り返して導光板５の内部を広がる。ＬＥＤランプ７は、光を導光板５の表面で全反射する角度で受光部５０に照射するようにバックライトシャーシ４に配置されている。

　一方、導光板５の内部において、一定の入射角よりも小さい角度で入射した光は、その一部（或いは全部）が導光板５の表面より外部に出射される。内部を反射している光が出射部５２から出射されるよう、導光板５は、出射部５２と対向する面（固定用凸部５１が形成されている側の面）に印刷又は樹脂成形による反射ドット（不図示）を備えている。これにより、導光板５の内部を進む光は反射ドットで反射され、出射部５２に全反射角よりも小さい角度で入射する。導光板５内部で反射を繰り返した光は、反射ドットで反射されることで、その一部或いは全部が出射部５２から導光板５の外部に出射される。この反射ドットを適切に配置することで、出射部５２から出射される光の輝度を平面内で均一に近づけることができる。

　図３に示すように、導光板５は隣り合う張出部５３が近接するように配置される。出射部５２の張出部５３からも光が出射される。出射部５２から出射された光は張出部５３同士の隙間にも届くので、隙間での輝度の落ち込みが抑えられる。さらに、各導光板５の出射部５２から出射された光は光学シートユニット３で、拡散されたり、集光されたりする。これにより、張出部５３同士の隙間の部分にも光がいきわたりやすく、隙間での輝度の落ち込みはさらに抑えられる。その結果、バックライトユニット２から出射された光は、輝度むらの少ない平面光として液晶表示パネル１に照射される。なお、張出部５３のバックライトシャーシ４側の面にも反射ドットが形成されていてもよい。

　なお、出射部５２から出射される光をより均一にするには、隣り合う張出部５３同士の隙間ができるだけ小さい（あるいは、隣り合う張出部５３同士が接触している）方がよい。なお、組み立ての容易性の観点からすると、導光板５は、バックライトユニット２から出射される光が、液晶表示パネル１で映像を表示するときに、映像むらの原因とならない程度に、隙間が形成されるような出射部５２（張出部５３）を備える構造であることが好ましい。

　また、固定用クリップ６による導光板５の固定の方法は特に決まっているわけではない。例えば、導光板５の長手方向（図２中左右方向）のどちらか一方の端部から、固定用クリップ６を長手方向に沿って張出部５３と固定用凸部５１との間に挿通する。その後、棒状の冶具を同様の方法張出部５３と固定用凸部５１との間に挿入して、固定用クリップ６をバックライトシャーシ４に押しつけ、固定用クリップ６で導光板５を固定する方法を挙げることができる。また、固定用クリップ６の押え部６２が弾性変形可能であり、張出部５３同士に隙間がある場合、固定用クリップ６の押え部６２を変形させて張出部５３同士の隙間を通し、その後、係合部６１を固定用凸部５１同士の間に挿通させることで固定するようにしてもよい。

　以上に示したように、バックライトユニット２は複数個の導光板５を組み合わせた構造を有しているので、バックライトユニット２から出射される平面光の輝度を、エリアごとに異なる輝度とするエリア制御が可能である。そして、隣り合う導光板５の張出部５３が近接しているので、全ての導光板５で同じ輝度の光を出射する場合であっても、出射部５２の張出部５３から出射された光が張出部５３同士の隙間に行き届きやすく、輝度むらが発生しにくい。これにより、液晶表示装置での画像の表示品質を高めることが可能である。

　また、バックライトユニット２の製造工程中に導光板５を接着や溶着等、作業者の習熟度や作業環境による作業のばらつきが生じやすい工程が不要であるので、バックライトユニット２の性能のばらつきが発生しにくい。

　本発明にかかるバックライトユニットの他の例について図面を参照して説明する。図４は本発明にかかるバックライトユニットの他の例の断面図である。なお、図４は図３と同様、バックライトユニットを短手方向に切断した断面図である。図４に示すバックライトユニット２Ａは、導光板５ａの出射部５２ａの形状が異なる以外、バックライトユニット２と同じ形状、構造を有しており、実質上、同じ部分には、同じ符号を付すとともに、同じ部分の詳細な説明は省略する。

　図４に示すように、導光板５ａは、出射部５２ａが凸曲面形状となっている。出射部５２ａの曲面は、短手方向に湾曲した形状である。このように出射部５２ａが凸曲面で形成されていることで、出射部５２ａじゃ導光板５ａの短手方向に広角に光を出射することができる。これにより、隣り合う出射部５２ａ（張出部５３ａ）の隙間をあまり小さくできない場合であっても、出射部５２ａの張出部５３ａからの光が隙間に照射されやすくなり、隙間で輝度が低下し、輝度むらの発生を抑制することができる。

　本発明にかかるバックライトユニットのさらに他の例について図面を参照して説明する。図５は本発明にかかるバックライトユニットのさらに他の例の断面図である。図５は図３と同様、バックライトユニットを短手方向に切断した断面図である。図５に示すバックライトユニット２Ｂは、導光板５ｂの出射部５２ｂの形状が異なる以外、バックライトユニット２と同じ形状、構造を有しており、実質上、同じ部分には、同じ符号を付すとともに、同じ部分の詳細な説明は省略する。

　図５に示すように、導光板５ｂは短手方向の中心に、長手方向に延びる稜線ができるように２つの平面を組み合わせた形状の出射部５２ｂを有している。このように２つの平面を組み合わせた形状の出射部５２ｂによると、出射部５２ｂから出射される光を短手方向に広角に光を出射することができる。これにより、隣り合う出射部５２ｂ（張出部５３ｂ）の隙間をあまり小さくできない場合であっても、出射部５２ｂの張出部５３ｂからの光が隙間に照射されやすくなり、隙間で輝度が低下し、輝度むらの発生を抑制することができる。

　なお、本例では、２つの異なる角度で傾斜した平面をつなぎ合わせて稜線を形成した出射部５２ｂを例に挙げているが、これに限定されるものではなく、平面の角度は配置場所や隣り合う導光板の出射部までの長さにあわせて、適宜調整するものであってもよい。出射部５２ｂが２つの平面が稜線を挟んで対称となるような形状の場合、汎用性が高くなる。また、２以上の異なる傾斜角の平面をつなぎ合わせた形状としてもよい。また、平面同士の接続部分を曲面とするものであってもよい。さらには、複数に分割された領域が全て平面ではなく、一部が曲面であるような形状であってもよい。

　本発明にかかるバックライトユニットのさらに他の例について図面を参照して説明する。図６は本発明にかかるバックライトユニットのさらに他の例の断面図である。図６は図３と同様、バックライトユニットを短手方向に切断した断面図である。図６に示すバックライトユニット２Ｃは、導光板５ｃの出射部５２ｃの形状が異なる以外、バックライトユニット２と同じ形状、構造を有しており、実質上、同じ部分には、同じ符号を付すとともに、同じ部分の詳細な説明は省略する。

　図６に示す導光板５ｃは、出射部５２ｃの張出部５３ｃのバックライトシャーシ４側の形状が、バックライトシャーシ４から離れるに従って広がる、いわゆる、楔形の形状になっている。このように、張出部５３ｃが楔形の形状になっていることで、楔形の部分を通って張出部５３ｃに進む光の量が多くなる。これにより、出射部５２ｃの張出部５３ｃから出射される光の輝度を高めることができ、隣り合う出射部５２ｃ（張出部５３ｃ）の隙間の輝度低下を抑制し、輝度むらの発生を抑えることができる。なお、張出部５３ｃの楔形のバックライトシャーシ４側の端部は、導光板５ｃの中央あたりまで延びているものとしているが、これに限定されるものではない。たとえば、固定用クリップ６で固定用凸部５１をきっちり固定できるものであれば、固定用凸部５１と張出部５３ｃの楔形とが連結する形状であってもかまわない。

　以上に示したバックライトユニットでは、導光板の出射部側に導光板を覆うような光学シートユニット３を備えているものを例に説明しているが、これに限定されるものではなく、バックライトユニットを製造するときに、導光板の出射部に密接するようにして取り付けるものであってもよい。なお、出射部に光を拡散させる拡散シートと同じ機能が備えられている導光板を用いる構成であってもよく、出射部は光を出射するだけで、光学シートユニットの間に光を拡散させる拡散板を備える構成であってもよい。上述の導光板では、出射部に光を拡散させる機能が備えられているものである。光を拡散させる機能を有するものとして、例えば、表面に無数の細かい凹凸を備えるものを挙げることができる。

　上述した各実施形態において、バックライトユニットを利用する表示装置として液晶表示装置を例に説明しているが、これに限定されるものではなく、背面側から光を照射することで、画像を表示することのできる透過型、半透過型の表示パネルを利用した表示装置の背面照明装置としても利用することが可能である。また、上述したバックライトユニットに備えられた導光板は長尺部材であり、短手方向に配列されているものを例に説明しているが、それに限定されるものではない。

　本発明は、薄型テレビジョン装置、薄型ディスプレイ装置、携帯電話等の機器に用いられる液晶表示装置及び個の液晶表示装置のバックライトとして利用することができる。

１　液晶表示パネル
２　バックライトユニット
３　光学シートユニット
４　バックライトシャーシ
４１　反射シート
５　導光板
５０　受光部
５１　固定用凸部
５２　出射部
５３　張出部
６　固定用クリップ
６１　係合部
６２　押え部
７　ＬＥＤランプ

Claims (8)

1. 　シャーシと、
   　前記シャーシ内に配列された複数個の導光板と、
   　前記導光板の隣り合うもの同士を同時に前記シャーシに固定する固定部材とを備えたバックライトユニットであって、
   　前記導光板は、正面側に形成され平面光を出射する出射部と、前記出射部と反対側に形成され、隣り合う導光板に向かって突出し、前記固定部材で押えられる固定用凸部とを備えており、
   　前記出射部が、正面から見て少なくとも前記固定用凸部の一部を覆うように張り出した張出部を備えていることを特徴とするバックライトユニット。
2. 　前記張出部は、前記複数個の導光板が前記シャーシ内に配列されているとき、隣接した導光板の張出部と接触しないように形成されている請求項１に記載のバックライトユニット。
3. 　前記出射部の前記平面光を出射する部分が、凸曲面で形成されている請求項１又は請求項２に記載のバックライトユニット。
4. 　前記出射部の前記平面光を出射する部分が、２個以上の平面をつなぎ合わせ、前記導光板の配列方向と交差する方向に延びる稜線を備えた形状である請求項１又は請求項２に記載のバックライトユニット。
5. 　前記複数個の導光板が前記シャーシに配列されたとき、隣接した導光板の前記張出部同士が接触するように形成されている請求項１に記載のバックライトユニット。
6. 　前記各導光板は、前記出射部に光を拡散させる光学部材がそれぞれ個別に取り付けられている請求項１から請求項５のいずれかに記載のバックライトユニット。
7. 　前記張出部は、前記平面光が出射する面に向かって、徐々に広がるように形成されている請求項１から請求項６のいずれかに記載のバックライトユニット。
8. 　請求項１から請求項７に記載のバックライトユニットを照明装置して用いていることを特徴とする液晶表示装置。

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