JP2006119569A - 厚さの減少した大画面バックライト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は液晶表示装置に使用されるバックライト装置に関するものである。
【解決手段】上部及び下部透明板とこれら下部の上部及び下部反射板を各々設ける。上記下部透明板と下部反射板は下部光源から発生する光を上側へ誘導し、上部透明板と上部反射板は上部光源から発生した光を下部光源が照らされない領域に誘導する。こうすると、従来の技術による大面積バックライト装置において問題となっていた下部光源の上部における暗部形成を防止して全体光の均一度を高めることにより、上記バックライト装置は薄い厚さでも大画面液晶表示装置に使用することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶表示装置に使用されるバックライト装置に関する。より具体的には、上部及び下部透明板とこれらの下部の上部及び下部反射板とを各々設ける場合、下部透明板と下部反射板は下部光源から発生した光を上側へ誘導し、上部透明板と上部反射板は上部光源から発生した光を下部光源の照らさない領域に誘導することで、従来の技術による大面積バックライト装置の問題である下部光源の上部の暗部形成を防止して全体光の均一度を向上させ、薄い厚さでも大画面液晶表示装置に使用し得るバックライト装置に関する。

発光ダイオード、すなわちLEDを使用する液晶表示装置（LCD）のバックライト装置は、側面放出方式（edge emitting）と直下方式（direct illumination）とに区分される。側面放出方式は、光源から出る光を側方へ送ってから反射板や散乱パターンを利用して上側へ光の経路を変えさせ液晶パネルに照明を提供する。 これと異なり、直下方式は液晶パネル下部に光源を設け、この光源から側方へ光を送ってから反射シートを利用して上側へ光の経路を変えさせ液晶パネルに照明を提供する。

図１は、通常の側面放出型バックライト装置を概略的に示す図面である。図１に示すように、側面放出型バックライト装置（１０）は、散乱パターン（１４）が上面に形成された反射板（１２）と、この反射板（１２）の上面に配された導光板（１６）と、この導光板（１６）の両側に配された棒状のLED光源（１８、２０）とを備える。

LED光源（１８、２０）は、光（L）を側方に向かって導光板（１６）内へ放出し、光（L）は、導光板（１６）内を巡って散乱パターン（１４）に当たり上側へ散乱して導光板（１６）の上部の液晶パネル（２２）にバックライトを提供する。

このような側面放出型バックライト装置（１０）は、その厚さが薄く構造が簡単であるとの利点がある。また、反射板（１２）の上面や導光板（１６）の底面に形成された反射パターン（１４）の設計を通して上側へ送る光の強度を均一に調節し得るとの利点がある。しかし、LED光源（１８、２０）から出た光を送り得る距離には限界があるので、この構造は大画面LCDのバックライトには適用することができない。

図２は、通常の直下型バックライト装置を概略的に示す図面である。図２に示すように、直下型バックライト装置（３０）は、平坦な反射シート（３２）と、この反射シート（３２）上に設けられた棒状のLED光源（３４）と、上記LED光源（３４）上に配された遮光板（３６）と、上記遮光板（３６）から所定間隔（G１）を隔てて配された透明板（３８）と、上記透明板（３８）から所定間隔（G２）を隔てて配された拡散板（４０）とを備える。

光源（３４）は光（L）を主に平面方向へ放出し、このように放出された光（L）は、反射シート（３２）から反射して上部の透明板（３８）を通過した後、上部の拡散板（４０）から所望の均一度で拡散することにより上部にある液晶パネル（４２）にバックライトを提供する。このような構造のバックライト装置（３０）は、液晶パネル（４２）の下部に多数の棒型LED光源（３４）を設け得るので、大画面LCDに効果的にバックライトを設け得るとの利点がある。

しかし、LED光源（３４）と透明板（３８）との間に予め定められた間隔（G１）が必要であり、透明板（３８）と拡散板（４０）との間もまた所定の間隔（G２）で維持されるべきであるので、この構造のバックライト装置（３０）には厚さが増加するとの欠点がある。

具体的に説明すれば、LED光源（３４）から発生した光（L）は主に遮光板（３６）間の第１領域（A１、A２）を通して上側へ反射するので、遮光板（３６）により遮られた第２領域（B１、B２、B３）は暗部を形成する。このような暗部及びそれによる輝線を除去するためには、第１領域（A１、A２）を通して放出された光が透明板（３８）を通過して拡散板（４０）に入射する前まで互いに混合されるように、透明板（３８）と拡散板との間の距離を充分に確保しなければならないので一定値以上の間隔（G２）が要される。

このように、反射シート（３２）から液晶パネル（４２）へ進行する光を全体的に均一にするためには上記のような間隔（G１、G２）を一定値以上維持しなければならないので、直下型バックライト装置（３０）はその特性上厚さの増加を免れ難い。

したがって、本発明は、先述した従来の技術による問題を解決するために案出されたものであって、本発明の目的は、上部及び下部透明板とこれらの下部の上部及び下部反射板とを各々設ける場合、下部透明板と下部反射板は下部光源から発生した光を上側へ誘導し、上部透明板と上部反射板は上部光源から発生した光を下部光源の照らさない領域に誘導することで、従来の技術による大面積バックライト装置の問題である下部光源の上部の暗部形成を防止することにより、薄い厚さでも大面積液晶表示装置（LCD）に使用し得るバックライト装置を提供する事である。

先述した本発明の目的を達成するために、本発明の第１の形態は、液晶パネルの下部から照明を提供するバックライト装置であって、入射光を上側へ反射する下部反射板と、 上記反射板上に配された複数の下部透明板と、 発光ダイオードから成り、上記発光ダイオードから発生した光を上記上部透明板内へ放出するように上記上部透明板間に棒状で配された複数の下部光源と、上記下部透明板と下部光源の上部に配された上部透明板と、入射光を上側へ反射するように上記上部透明板の下側の上記下部光源に該当する位置に予め定められた間隔を隔てて配された複数の上部反射板と、発光ダイオードから成り、上記上部透明板内へ光を放出するように上記上部透明板の側面に棒状で配された上部光源とを含む。

上記バックライト装置において、上記上部反射板は、底面に遮光面が形成され、上記遮光面は、高反射率素材から成ってもよい。

上記バックライト装置において、上記上部反射板は、互いの間隔が幅より大きくてもよい。

上記バックライト装置において、上部透明板は、上記上部反射板を介して上記下部透明板と下部光源上に積層されてもよい。

さらに、上記バックライト装置は、上記下部反射板の下側に配された遮光板をさらに含み、上記遮光板は、高反射率素材のシートであってもよい。

上記バックライト装置において、上記遮光板は、上記反射板の底面と密着接触し、上記上部透明板は、上記上部反射板及び上記遮光板を介して上記下部透明板と下部光源上に積層されてもよい。

さらに、本発明の第２の形態は、液晶パネルの下部から照明を提供するバックライト装置であって、入射光を上側へ反射する下部反射板と、上記反射板上に配された複数の下部透明板と、発光ダイオードから成り、上記発光ダイオードから発生した光を上記下部透明板内へ放出するように上記下部透明板間に棒状で配された複数の下部光源と、上記下部透明板と下部光源の上部に配された上部透明板と、入射光を上側へ反射させるように上記上部透明板下側の上記下部光源に該当する位置に各々の幅より広い間隔で配された複数の上部反射板と、 高反射率素材のシートから構成され、上記上部反射板の底面に各々密着接触する複数の遮光板と、発光ダイオードから成り、上記上部透明板内へ光を放出するように上記上部透明板の側面に棒状で配された上部光源とを含む。

上記バックライト装置において、上記上部透明板は、上記上部反射板及び上記遮光板を介して上記下部透明板と下部光源上に積層されてもよい。

先述したバックライト装置は、上記上部透明板の上部に配された拡散板をさらに含み、上記拡散板は、上記透明板上に積層されてもよい。

上記バックライト装置において、上記上部及び下部反射板は、インクドット、微小凹凸、及びランバートパターンの群から選択されたいずれか一つが上面に形成されてもよい。

さらに、上記バックライト装置において、上記上部及び下部光源は、一列に配された複数の発光ダイオードを各々備えてもよい。

先述したような本発明によるバックライト装置は上部及び下部透明板とこれら下部の上部及び下部反射板を各々設けるが、下部透明板と反射板は下部光源から発生する光を上側へ誘導し上部透明板と反射板は上部光源から発生した光を下部光源が照らされない領域に誘導して従来の技術の大面積バックライト装置において問題となる下部光源上部の暗部形成を防止することにより、薄い厚さでも大面積LCDに使用することができる。さらに、上部反射板の底面に遮光板を付着することにより、一部の光が上部反射板を透過するか吸収されることを防止して性能を向上させることができる。

以下、本発明の好ましき実施例について添付の図を参照しながらより詳しく説明する。

先ず、図３ないし図５を参照しながら本発明の好ましき実施例によるバックライト装置を説明する。これら図において、図３は本発明の好ましき実施例によるバックライト装置の分解斜視図で、図４は図３のバックライト装置を組立した斜視図で、図５は拡散板と液晶パネルが結合した図３のバックライト装置の正面断面図である。

本発明の好ましき実施例によるバックライト装置（１００）は大画面液晶表示装置（LCD）に使用するためのものとして、LCDの液晶パネル（１２０、図５）の下部からバックライト照明を提供するバックライト装置である。

上記バックライト装置（１００）は通常の基板（図示せず）の上面に配される複数の下部反射板（１０２）、上記反射板（１０２）上に各々配される複数の下部透明板（１０４）、上記下部透明板（１０４）内へ光を放出するよう上記下部透明板（１０４）の間に配された複数の下部LED光源（１０６）、上記下部透明板（１０４）と上記下部LED光源（１０６）上に配された上部透明板（１１０）、上記上部透明板（１１０） 下側の上記下部LED光源（１０６）に該当する位置に各々配された複数の上部反射板（１１２）及び上記上部透明板（１１０）内へ光を放出するよう上記上部透明板（１１０）の両側に配された一対の上部LED光源（１１４）を含む。

上記下部反射板（１０２）は通常の基板上に薄い膜またはシート状で配され、好ましくはランバート面（Lambertian surface）を有する。これと異なり、上記下部反射板（１０２）の表面にはマイクロプリズム及び微小凹凸のような微細な散乱パターンが形成されることができる。

上記下部透明板（１０４）は全体的に一定の厚さを有する複数の平板部材として、透明なアクリルなどから成る。各々の下部透明板（１０４）の表面領域は各々の反射板（１０２）の表面領域と同一である。好ましくは、下部透明板（１０４）の底面は下部反射板（１０２）の上面と密着接触する。

上記下部LED光源（１０６）は一列に配された複数のLED（１０８）を各々具備し、これらLED（１０８）から発生した光を側方へ放出するよう構成される。この際、各々のLED（１０８）は平面方向の両側、即ち両側の下部透明板（１０４）へ光を送るよう構成されることができる。これと異なり、平面方向の一側へ光を送る一対のLEDを組み合わせて使用できる。一方、三つの下部LED光源（１０６）を示すが、これは例示であるだけで下部LED光源（１０６）は２または４以上の多様な数で構成されることができる。

一方、下部LED光源（１０６）は下部反射板（１０２）の間に配されるもので示したが、これは例示に過ぎない。例えば、下部反射板（１０２）を単一膜またはシートで基板（図示せず）上に配し、その上部に下部透明板（１０４）と下部LED光源（１０６）を配しても構わない。

このように構成すると、上記下部透明板（１０４）は下部LED光源（１０６）から放出された光がその内部を巡るようにする導光板（Light Guide Panel）の機能を果たし、下部反射板（１０２）は下部透明板（１０４）内を巡る光を上側へ反射する機能を果たす。

上部透明板（１１０）は一定の厚さを有する平坦な部材として、透明なアクリルなどで製造され、本発明により導光板機能を果たす。 上記上部透明板（１１０）は上部反射板（１１２）を介して下部透明板（１０４）と下部光源（１０６）上に積層される。もちろん、変形例として、上部反射板（１１２）は下部透明板（１０４）と下部光源（１０６）の上面から予め定められた間隔を隔てて配されることができる。

上部透明板（１１０）の一側には上部LED光源（１１４）が配される。上記上部LED光源（１１４）は一列に配された複数のLED（１１６）を各々具備し、これらLED（１１６）から発生した光を側方に向かって上部透明板（１１０）の内側へ放出するよう通常上部透明板（１１０）の両端に配される。 もちろん、上部LED光源（１１４）を上部透明板（１１０）の長さ方向の側面に配すれば、一つのLED光源（１１４）のみを設けることもできる。

上部反射板（１１２）はシートまたは膜のような薄い部材から成り、上面にはインクドット、微小凹凸またはランバートパターンのような反射パターンが形成され底面には遮光面が形成される。この際、上記遮光面は高反射率素材でコーティングされることが好ましい。これと異なって、散乱パターンまたはランバートパターンが形成された上部層と遮光面から成る下部層との二重層で上部反射板（１１２）を構成することもできる。

したがって、下部光源（１０６）の上端に付着した上部反射板（１１２）は下部LED光源（１０６）から上部透明板（１１０）側へ直接入射する光を下方へ反射させながら上部LED光源（１１４）から上部透明板（１１０）内へ入射した光を上側へ反射させる。一方、下部透明板（１０４）内を巡って反射板（１０２）により上側へ反射する光を効果的に上部透明板（１１０）側へ誘導するために、上部反射板（１１２）は、互いの間隔がその幅より大きいことが好ましい。

一方、図５に示すように、上記透明板（１１０）の上部には薄い拡散板（１１８）がさらに配されることができる。上記拡散板（１１８）は通常光を空間的に均一に分布させ上部の液晶パネル（１２０）全体の明るさを一定に維持する同時に、透過損失を最少化するよう拡散効果の優れたフィルムで構成される。

この際、図２に示した従来の技術のバックライト装置（３０）とは異なって、本発明のバックライト装置（１００）においては拡散板（１１８）を上部透明板（１１０）に密着させることができる。なぜかというと、上部反射板（１１２）から反射した光が、下部反射板（１０２）から反射した光の間の従来の技術による直下型バックライト装置の第２領域（B１、B２、B３）に該当する暗部を照らすことにより、上部透明板（１１０）から放出される全体光の均一度が顕著に向上するからである。

次いで、本発明の第１実施例によるバックライト装置（１００）の動作及び効果について図３のバックライト装置の動作を示す図６を主に参照しながら下記のように説明する。

図６に示すように、下部LED光源（１０６）のLED（１０８）が側方へ光（L１、L２）を放出すると、これらは下部透明板（１０４）内を巡り一部光（L１）は直接反射板（１０２）から反射して上部透明板（１１０）に入射し、これを通過して図５の拡散板（１１８）に至る。さらに、一端下部透明板（１０４）の上面に当たった光（L２）は内部反射した後反射板（１０２）から再び上向き反射し上部透明板（１０８）を通して拡散板（１１４）に到達する。この際、上部反射板（１１２）の底面は光中一部がLED（１０８）から直接上部透明板（１１０）に進入することを防止することにより、これら光が一端下部反射板（１０２）から反射した後上部透明板（１１０）に入射する。

一方、上部LED光源（１１４）のLED（１１６）が上部透明板（１１０）内へ光（L３、L４）を放出すると、これら光（L３、L４）は透明板（１１０）の上面と底面から反射して上部透明板（１１０）内を巡って上部反射板（１１２）の上面から上側へ反射し上部透明板（１１０）から放出され図５の拡散板（１１８）に到達する。

この際、先述したように、上部反射板（１１２）が従来の技術の直下型バックライト装置の暗部である第２領域（B１、B２、B３）に対応する位置に形成され、これら領域の明るさを補償するので、上部透明板（１１０）から上向き放出される光の均一度が向上する。その結果、透明板（１１０）から放出される光の混合のために必要な間隔が図２に示した従来の技術の直下型バックライト装置の間隔（G２）に比して顕著に減少し、これは全体バックライト装置（１００）の厚さを減少させる効果がある。

以下、本発明のバックライト装置の変形例について図７を参照しながら説明する。図７に示すように、変形例によるバックライト装置（１００A）は下部LED光源（１０６）の上端に遮光板（１２２）が付着された点を除けば先述したバックライト装置（１００）と実質的に同一である。

遮光板（１２２）は下部LED光源（１０６）の上端、即ち上部反射板（１１２）の底面に付着され下部LED光源（１０６）のLED（１０８）から発生した光が直接上部透明板（１１０）に進入しないよう下向き反射する。このように遮光板（１２２）を設けると、先述したバックライト装置（１００）の上部反射板（１１２）が薄い膜またはシートで形成され反射能に制約がかかるか一部吸収されることを防止できる。

遮光板（１２２）は高反射率素材のシートで構成され、その幅が上記上部反射板（１２２）の幅より小さく形成されることができる。もちろん、上部反射板（１２２）と同一な幅で形成されることもできる。

こうすると、上記遮光板（１２２）は上部反射板（１１２）の底面と密着接触されるので、上部透明板（１１０）は上部反射板（１１２）及び遮光板（１２２）を介して下部透明板（１０４）と下部光源（１０６）上に積層される。

このような変形例のバックライト装置（１００A）の残りの構成、即ち下部反射板（１０２）、下部LED光源（１０６）、上部LED光源（１１４）及び拡散板（１１８）は先述したバックライト装置（１００）と同一なので追加的な説明は省略する。

上記においては本発明の好ましき実施例を参照しながら説明したが、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば下記特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から外れない範囲内で本発明を多様に修正及び変更できることを理解するであろう。

通常の側面放出型バックライト装置を概略的に示す図面である。 通常の直下型バックライト装置を概略的に示す図面である。 本発明の好ましき実施例によるバックライト装置の分解斜視図である。 図３のバックライト装置を組立した斜視図である。 拡散板と液晶パネルが結合した図３のバックライト装置の正面断面図である。 図３のバックライト装置の動作を説明する正面断面図である。 本発明のバックライト装置の変形例を示す正面断面図である。

符号の説明

１００、１００A…バックライト装置、１０２、１１２…反射板、１０４、１１０…透明板、１０６、１１４…LED光源、１０８、１１６…LED、１１８…拡散板、１２０…液晶パネル、１２２…遮光板

Claims (18)

1. 液晶パネルの下部から照明を提供するバックライト装置であって、
   入射光を上側へ反射する下部反射板と、
   前記反射板上に配された複数の下部透明板と、
   発光ダイオードから成り、前記発光ダイオードから発生した光を前記下部透明板内へ放出するように前記下部透明板間に棒状で配された複数の下部光源と、
   前記下部透明板と下部光源の上部に配された上部透明板と、
   入射光を上側へ反射するように前記上部透明板の下側の前記下部光源に該当する位置に予め定められた間隔を隔てて配された複数の上部反射板と、
   発光ダイオードから成り、前記上部透明板内へ光を放出するように前記上部透明板の側面に棒状で配された上部光源と
   を含むことを特徴とするバックライト装置。
2. 前記上部及び下部反射板は、インクドット、微小凹凸、及びランバートパターンの群から選択されたいずれか一つが上面に形成されることを特徴とする、請求項１に記載のバックライト装置。
3. 前記上部反射板は、底面に遮光面が形成されることを特徴とする、請求項１に記載のバックライト装置。
4. 前記遮光面は、高反射率素材から成ることを特徴とする、請求項３に記載のバックライト装置。
5. 前記上部反射板は、互いの間隔が幅より大きいことを特徴とする、請求項１に記載のバックライト装置。
6. 前記上部透明板は、前記上部反射板を介して前記下部透明板及び下部光源上に積層されることを特徴とする、請求項１に記載のバックライト装置。
7. 前記上部反射板の下側に配された遮光板をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のバックライト装置。
8. 前記遮光板は、高反射率素材のシートであることを特徴とする、請求項７に記載のバックライト装置。
9. 前記遮光板は、前記上部反射板の底面と密着接触され、前記上部透明板は前記上部反射板及び前記遮光板を介して前記下部透明板及び下部光源上に積層されることを特徴とする、請求項７に記載のバックライト装置。
10. 前記上部透明板の上部に配された拡散板をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のバックライト装置。
11. 前記拡散板は、前記透明板上に積層されることを特徴とする請求項１０に記載のバックライト装置。
12. 前記上部及び下部光源は、一列に配された複数の発光ダイオードを各々備えることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
13. 液晶パネルの下部から照明を提供するバックライト装置であって、
    入射光を上側へ反射する下部反射板と、
    前記反射板上に配された複数の下部透明板と、
    発光ダイオードから成り、前記発光ダイオードから発生した光を前記下部透明板内へ放出するように前記下部透明板間に棒状で配された複数の下部光源と、
    前記下部透明板と下部光源の上部に配された上部透明板と、
    入射光を上側へ反射するように前記上部透明板下側の前記下部光源に該当する位置に各々の幅より広い間隔で配された複数の上部反射板と、
    高反射率素材のシートから成り、前記上部反射板の底面に各々密着接触した複数の遮光板と、
    発光ダイオードから成り、前記上部透明板内へ光を放出するように前記上部透明板の側面に棒状で配された上部光源と
    を含むことを特徴とするバックライト装置。
14. 前記上部及び下部反射板は、インクドット、微小凹凸、及びランバートパターンの群から選択されたいずれか一つが上面に形成されることを特徴とする、請求項１３に記載のバックライト装置。
15. 前記上部透明板は、前記上部反射板及び前記遮光板を介して前記下部透明板と下部光源上に積層されることを特徴とする、請求項１３に記載のバックライト装置。
16. 前記上部透明板上部に配された拡散板をさらに含むことを特徴とする、請求項１３に記載のバックライト装置。
17. 前記拡散板は、前記透明板上に積層されることを特徴とする、請求項１６に記載のバックライト装置。
18. 前記上部及び下部光源は、一列に配された複数の発光ダイオードを各々備えることを特徴とする、請求項１３に記載のバックライト装置。

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