JP2010055999A - バックライトユニットおよびこれを備えた液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】薄型かつ省電力を両立することができるとともに、ローカルディミングなどの部分駆動方式において、輝度均一性に優れたバックライトユニットを提供する。
【解決手段】表示パネル10の背面に対向して配置され、表示パネル10に光を照射するバックライトユニット12であって、表示パネル10方向に光を出射する複数の点光源22と、点光源22と表示パネル10との間に配置された導光板26と、導光板26の表示パネル10側に設けられ、表示パネル10側に光の一部を透過する上面反射膜28と、を有している。
【選択図】 図2
【解決手段】表示パネル10の背面に対向して配置され、表示パネル10に光を照射するバックライトユニット12であって、表示パネル10方向に光を出射する複数の点光源22と、点光源22と表示パネル10との間に配置された導光板26と、導光板26の表示パネル10側に設けられ、表示パネル10側に光の一部を透過する上面反射膜28と、を有している。
【選択図】 図2
Description
本発明は、光源と導光板とを備え、液晶表示装置等のバックライトとして用いられるバックライトユニット、およびこれを備えた液晶表示装置に関する。
通常、液晶表示装置は、液晶表示パネルと、この液晶表示パネルを照明するバックライトユニットとを備えている。大型の液晶表示装置では直下型のバックライトが、また、中小型の液晶表示装置では導光板方式によるバックライトが主流となっている。
近年、大型液晶表示装置は薄型化の傾向が高まり、直下型のバックライトユニットでは、部品数を統合することによる薄型化が行われている。しかし、直下型のバックライトユニットは光源の光を均一に拡散させる必要があり、光源と拡散板との間に一定以上の間隔を設ける必要がある。その結果、直下型の大型液晶表示装置においては、原理的にバックライトユニットの薄型化に限界がある。
一方、導光板方式によるバックライトユニットにおいて、光源は導光板の周りに配置され、画面の額縁部に配置される。そのため、導光板方式のバックライトユニットは直下型よりも容易に薄型化することができる。導光板方式のバックライトユニットを大型液晶表示装置に使用する試みも行われているが、大型の導光板を形成することに技術的な課題がある。また、導光板方式のバックライトユニットとして、導光板の背面側に点光源を設けたものが提案されている(例えば、特許文献1)
また、薄型化とは別に液晶表示装置の省電力化も重要な課題となっている。バックライトの光源が冷陰極蛍光ランプ(CCFL)から発光ダイオード(LED)に置き換わることに伴い、光源の調光を行うことにより、省電力化を図る試みがなされている。特に、液晶表示装置の高コントラスト化、低消費電力化が可能となる技術として、ローカルディミング技術が知られている(非特許文献1)。
これは、液晶パネルを複数の分割領域に分割するとともに分割領域毎に光源を設け、各分割領域の表示輝度レベルに応じて各光源の輝度レベルを調整する駆動方式である。この駆動方式を用いることにより、液晶表示装置の省電力化に加え、コントラストが向上し、表示品位の向上にも貢献することができる。
また、薄型化とは別に液晶表示装置の省電力化も重要な課題となっている。バックライトの光源が冷陰極蛍光ランプ(CCFL)から発光ダイオード(LED)に置き換わることに伴い、光源の調光を行うことにより、省電力化を図る試みがなされている。特に、液晶表示装置の高コントラスト化、低消費電力化が可能となる技術として、ローカルディミング技術が知られている(非特許文献1)。
これは、液晶パネルを複数の分割領域に分割するとともに分割領域毎に光源を設け、各分割領域の表示輝度レベルに応じて各光源の輝度レベルを調整する駆動方式である。この駆動方式を用いることにより、液晶表示装置の省電力化に加え、コントラストが向上し、表示品位の向上にも貢献することができる。
このような薄型化と省電力とを両立する大型液晶表示装置用のバックライトシステムとして、例えば多数の導光板と多数の光源とを面内に配列したバックライトシステムが提案されている(特許文献2)。
特開2008−27886
Seetzen et al.,ACM Trans. Graph.23,3,pp.760-768,2004
特開2007−293339号公報
導光板方式によるバックライトユニットにおいては直下型よりも薄型化することが容易である。しかしながら、導光板方式では、光源を導光板の周りに設置する必要があり、光源をマトリックス状に配列した場合、輝度の均一性を達成する事が困難となる。すなわち、導光板方式ではローカルディミングに対応することが困難となる。
このように、薄型化・輝度の均一化・省電力化を同時に達成する大型液晶表示装置用のバックライトユニットが望まれているが、現状では、これらの特性を同時に満足するバックライトユニットは提供されていない。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、薄型かつ省電力を両立することができるとともに、ローカルディミングなどの部分駆動方式において、輝度均一性に優れた高品質なバックライトユニットおよびこれを備えた液晶表示装置を提供することにある。
この発明の態様に係るバックライトユニットは、表示パネルの背面に対向して配置され、前記表示パネルに光を照射するバックライトユニットであって、前記表示パネル方向に光を出射する複数の点光源と、前記点光源と前記表示パネルとの間に配置された導光板と、前記導光板の前記表示パネル側に設けられ、前記表示パネル側に光の一部を透過する上面反射膜と、を備えている。
この発明の他の態様に係る液晶表示装置は、液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面に対して配置され、前記液晶表示パネルに光を照射するバックライトユニットと、を備え、前記バックライトユニットは、表示パネルの背面に対向して配置され、前記表示パネルに光を照射するバックライトユニットであって、前記表示パネル方向に光を出射する複数の点光源と、前記点光源と前記表示パネルとの間に配置された導光板と、前記導光板の前記表示パネル側に設けられ、前記表示パネル側に光の一部を透過する上面反射膜と、を備えている。
上記構成によれば、薄型かつ省電力を両立することができるとともに、ローカルディミングなどの部分駆動方式において、輝度均一性に優れた高品質なバックライトユニットおよびこれを備えた液晶表示装置を提供することができる。
以下、図面を参照しながら、この発明の実施形態に係るバックライトユニットを備えた液晶表示装置について詳細に説明する。
図1は、この発明の第1の実施形態に係るバックライトユニットを備えた液晶表示装置を示す分解斜視図、図2は液晶表示装置の断面図である。
図1は、この発明の第1の実施形態に係るバックライトユニットを備えた液晶表示装置を示す分解斜視図、図2は液晶表示装置の断面図である。
図1および図2に示すように、液晶表示装置は、矩形状の液晶表示パネル10、およびこの液晶表示パネル10の背面側に対向して配設されたバックライトユニット12を備えている。液晶表示パネル10は、矩形状のアレイ基板15、アレイ基板15と隙間を置いて対向配置された矩形状の対向基板14、およびこれらアレイ基板15と対向基板14との間に封入された液晶層16を備えている。バックライトユニット12は、液晶表示パネル10のアレイ基板15と隣接対向して設けられている。
バックライトユニット12は、矩形状の回路基板24と、この回路基板24の上面に形成され光を乱反射あるいは拡散反射する下面反射膜23と、下面反射膜23を介して回路基板24上に配設された多数のLED22と、LED22の上方に配設され下面反射膜23と隙間を置いて対向した矩形状の導光板26と、この導光板26と液晶表示パネル10との間に配設された上面反射膜28と、を備えている。導光板26は、図示しない支持部材によって支持され、下面反射膜23と平行に対向して保持されている。下面反射膜23、上面反射膜28、および導光板26は、液晶表示パネル10とほぼ等しい大きさに形成されている。
多数のLED22は、回路基板24上に格子状に並んで実装され、回路基板24に電気的に接続されている。点光源として機能する各LED22は、導光板26および液晶表示パネル10に向けて光を照射する。
図3は、導光板26および上面反射膜28の一部を拡大して示す断面図である。図1、図2、および図3に示したように、導光板26は、透明な樹脂により形成されている。導光板26の界面の全面あるいは一部に亘って、凹凸部が形成されている。本実施形態では、LED22と対向する導光板26の下面の全面に亘って、多数の球状の凹部30が均一にあるいは不均一に形成されている。
上面反射膜28は、導光板26の液晶表示パネル10側の全面に亘って形成されている。この上面反射膜28は、光の一部を透過し、光の一部を正反射する反射膜により形成されている。上面反射膜28は、LED22から離れた部分に比べLED22の直頂部(中央部)の光の透過割合が小さく形成されている。すなわち、上面反射膜28は、LED22と対向する直頂部の光透過率が、この直頂部の周囲に位置した部分の光透過率に比べて小さい。上面反射膜28の光透過率は、LED22から離れる部分に従って増加している。
図1に示すように、バックライトユニット12は、LED22の点灯を制御する制御部40を有している。この制御部40は、回路基板24に接続されているとともに、液晶表示装置の図示しない主制御部に接続されている。制御部40は、液晶表示装置の主制御部から送られた映像輝度信号に基づき、LED22毎に、あるいは、隣接する複数のLED22を1ユニットとして、この1ユニット毎に、発光量を調整する発光量調整部42を備えている。すなわち、制御部40は、複数のLED22を個別に駆動することによって、映像情報に合わせてバックライトユニット12の調光を行う。
このように構成されたバックライトユニット12において、LED22を点灯することにより、LED22から出射された光は導光板26に入光する。その光は導光板26内を伝播した後、一部は、上面反射膜28を透過し液晶表示パネル10に照射される。残りは、主に導光板26のLED22側の面と上面反射膜28との間で反射を繰り返した後、導光板26および上面反射膜28を通して出射され、更に、液晶表示パネル10に照射される。
上記構成のバックライトユニット12によれば、複数のLED22と、これらのLED22上に配設された導光板26および上面反射膜28と、を備えた構成であることから、直下型のバックライトユニットに比較して、薄型化を図ることができる。バックライトユニット12において、通常、LED22から出射する光量は、LED22の直頂部(中央部)が大きいため、この部分の輝度が大きくなってしまう。しかし、上記構成のバックライトユニット12では、各LED22に対して、上面反射膜28の端部に比べ中央部の光の透過割合が小さく形成されているため、これらが補償しあい、上面反射膜28を透過した後、上面反射膜28の全面にわたって均一な輝度分布を得ることができる。
また、導光板26の下面には光を拡散反射する複数の凹部30が形成され、下面反射膜23は、光を拡散反射する反射膜として形成されているため、これらの部分で光の角度が変化し、光の方向がミキシングされる。これにより、上面反射膜28から出射される配光分布は、図3に示したように、大きな広がりをもった分布となる。従って、バックライトユニット12は、どの方向からみても輝度ムラのない均一な輝度特性を得ることができる。
更に、バックライトユニット12においては、LED22の各々について同じ輝度分布が得られるため、ローカルディミング駆動を達成できる。なお、駆動エリア単位については、1つのLED22毎に部分駆動してもよいし、隣接する複数のLED22を1ユニットとしたユニット毎に部分駆動してもよく、画面のサイズや駆動回路との相性などにより適宜選択すればよい。
以上のことから、薄型、省電力かつ高コントラスト比を両立することができるとともに、ローカルディミング駆動において、発光領域の輝度の均一性に優れたバックライトユニットが得られる。また、このバックライトユニットを液晶表示装置に適用することにより、高コントラスト、低消費電力、かつ薄型を満たす高品質な大画面液晶表示装置を提供することができる。
なお、第1の実施形態では、上面反射膜28の光透過率を中央部と端部とで変化させていたが、例えば、LED22の配置間隔が狭い場合、あるいは、配光角の広いLEDなどを使用する場合、上面反射膜28は、全面で均一な光透過率をもった反射膜としてもよく、LED22の間隔や配光特性などにより適宜選択すればよい。
導光板26の界面に形成された凹部30は、光の反射方向を変える事が目的で設けられているため、その形状や出っ張り方向にこだわるものではなく、例えば、円錐形状や角錐形状でもよく、また凸状としてもよい。更に、凹凸の複合型でもよく、また、不均一な配置としてもよく、加工のし易さや光の拡散度合いなどに応じて適宜選択すればよい。
次に、この発明の他の実施形態に係るバックライトユニットについて説明する。
図4は、第2の実施形態に係るバックライトユニットの導光板および上面反射膜を示す断面図、図5は、上面反射膜の一部を拡大して示す平面図である。図4および図5に示すように、本実施形態によれば、この導光板26は、透明な樹脂で成形され、LED22側の下面には複数の球状の凹部30が形成されている。導光板26の液晶表示パネル10側の全面には上面反射膜28が形成されている。上面反射膜28には、それぞれ光を透過する多数の円形の光透過孔32が形成されている。これにより、上面反射膜28は、光透過孔32により、光の一部を透過する透過領域を形成し、他の部分は、光を正反射する反射領域を形成している。
図4は、第2の実施形態に係るバックライトユニットの導光板および上面反射膜を示す断面図、図5は、上面反射膜の一部を拡大して示す平面図である。図4および図5に示すように、本実施形態によれば、この導光板26は、透明な樹脂で成形され、LED22側の下面には複数の球状の凹部30が形成されている。導光板26の液晶表示パネル10側の全面には上面反射膜28が形成されている。上面反射膜28には、それぞれ光を透過する多数の円形の光透過孔32が形成されている。これにより、上面反射膜28は、光透過孔32により、光の一部を透過する透過領域を形成し、他の部分は、光を正反射する反射領域を形成している。
図5に示すように、上面反射膜28の各発光領域Bは、例えば、正方形に設定され、LED22は、この正方形の中心と対向する位置に配置されている。バックライトユニット12の他の構成は、前述した第1の実施形態と同一である。
バックライトユニット12をこのような構成すると、通常、LED22から出射する光量は、LED22の直頂部分、つまり、発光領域Bの中央部分が大きい。そのため、発光領域Bの中央部分が、他の部分に比較して輝度が大きくなってしまう。そこで、本実施形態では、LED22からの光を各発光領域Bから均一の輝度で取り出すため、光透過孔32の径と孔位置が適切に設計されている。
上面反射膜28は、各発光領域Bにおいて、LED22から離れた部分(端部)に比べ中央部の光の透過割合が小さく形成されている。ここでは、複数の光透過孔32は、それぞれ同一の径に形成されている。そして、複数の光透過孔32は、発光領域Bの中央部において疎に設けられ、発光領域Bの端縁に行くほど密に設けられている。言い換えると、光透過孔32の配列ピッチは、発光領域Bの端部に比べ、中央部の方が大きくなっている。これにより、発光領域Bにおける光透過割合は、LED22に隣接した中央部分が最も小さく、LED22から離れるに従って増加している。
上面反射膜28を上記構成とすることにより、第1の実施形態と同様に、導光板26および上面反射膜28を透過後の光は、上面反射膜28の全面にわたって均一な輝度分布を得ることができる。その他、第2の実施形態においても、前述した第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
上述した第2の実施形態では、光透過孔32のピッチの粗密により、上面反射膜28の光の透過率を制御しているが、この構造に限定されるものではない。複数の光透過孔32の配列ピッチを一定とし、孔径や孔形状などの孔面積で上面反射膜28の透過率を制御してもよい。例えば、複数の光透過孔32の配列ピッチを一定とし、発光領域Bの中央部に位置した光透過孔32の径を小さく、発光領域の端部に行くほど、光透過孔32の径を大きく形成するようにしてもよい。また、光透過孔32のピッチと孔面積を組み合わせて制御するように構成しても、同じ効果が得られる。
光透過孔32の形状は、円形に限定されるものではなく、四角形や楕円形など、他の形状としてもよく、光透過孔32の加工性などを考慮して適宜選択すればよい。また、上述した実施形態では、上面反射膜28の光透過率を各発光領域Bの中央部と端部とで変化させているが、例えば、LED22の配置間隔が狭い場合、あるいは、配光角の広いLEDなどを使用する場合、上面反射膜28の全面に亘って光透過孔を均一な径および均一なピッチとしてもよく、LED22の間隔や配光特性などにより適宜選択すればよい。
次に、この発明の第3の実施形態に係る液晶表示装置について説明する。
図6は、第3の実施形態に係る液晶表示装置の断面図である。本実施形態によれば、バックライトユニット12は、矩形状の回路基板24と、この回路基板24の上面に形成され光を乱反射あるいは拡散反射する下面反射膜23と、下面反射膜23を介して回路基板24上に格子状に配設された多数のLED22と、LED22の上方に配設され下面反射膜23と隙間を置いて対向した矩形状の導光板26と、導光板26と液晶表示パネル10との間に配置された反射膜シート44と、を備えている。
図6は、第3の実施形態に係る液晶表示装置の断面図である。本実施形態によれば、バックライトユニット12は、矩形状の回路基板24と、この回路基板24の上面に形成され光を乱反射あるいは拡散反射する下面反射膜23と、下面反射膜23を介して回路基板24上に格子状に配設された多数のLED22と、LED22の上方に配設され下面反射膜23と隙間を置いて対向した矩形状の導光板26と、導光板26と液晶表示パネル10との間に配置された反射膜シート44と、を備えている。
反射膜シート44は、透明なシート状の基材と、基材の液晶表示パネル10側の表面全体に亘って形成され光の一部を透過する上面反射膜28と、を有している。反射膜シート44は、導光板26と僅かな隙間をおいて、すなわち、導光板26から光学的に分離した状態で配設されている。上面反射膜28においては、LED22から離れた部分(端部)に比べLED22の直上部の光の透過割合が小さく形成されている。導光板26の反射膜シート44側の上面には、多数の球状の凸部46が形成されている。
液晶表示装置において、他の構成は、前述した第1の実施形態と同一であり、同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
液晶表示装置において、他の構成は、前述した第1の実施形態と同一であり、同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
上記のように構成されたバックライトユニット12によれば、LED22から出た光は一旦導光板26内を伝播した後、凸部46から出射され、更に、反射膜シート44を介して液晶表示パネル10側に照射される。反射膜シート44の透過後、光は上面反射膜28の全面にわたって均一な輝度分布を得ることが出来る。
第3の実施形態によれば、導光板26の上面に直接、上面反射膜28が形成されていないため、臨界角以上の光線は導光板26内で全反射される。そのため、光がロスなく導光板26の端部にまで伝播され、その結果、消費電力の低減を図ることが可能となる。その他、第3の実施形態においても、前述した第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
なお、導光板26の上面に形成された球状の凸部46は、光の反射角を変えて光を出射させることが目的であり、その形状や突出方向が限定されるものではない。凸部46は、例えば円錐形状や角錐形状でもよく、また凹としてもよく、更に、それらの複合型でもよい。また、凸部46は、不均一な配置としてもよく、加工のし易さや光の拡散度合いなどに応じて適宜選択すればよい。
第3の実施形態において、球状の凸部46は、導光板26の液晶表示パネル10側に形成したが、導光板26のLED22側の界面に形成してもよい。この場合、消費電力は低下するが、光の出射する面積が拡大するため、より均一な輝度分布を得ることができる。凸部46の形成位置は、液晶表示装置の種類により適宜すればよい。
上面反射膜28は、光の一部を透過する反射膜として形成されているが、第2の実施形態と同様に、光が透過する光透過領域と光を反射する光反射領域とを有した反射膜としてもよい。なお、この反射膜の一例としては、複数の光透過孔パターンを有した反射膜などがあげられる。
次に、この発明の第4の実施形態に係る液晶表示装置について説明する。
図7は、第4の実施形態に係る液晶表示装置の断面図である。本実施形態によれば、バックライトユニット12は、矩形状の回路基板24と、この回路基板24の上面に形成され光を乱反射あるいは拡散反射する下面反射膜23と、下面反射膜23を介して回路基板24上に格子状に配設された多数のLED22と、LED22の上方に配設され下面反射膜23と隙間を置いて対向した矩形状の導光板26と、導光板26と液晶表示パネル10との間に配設された光拡散シート48と、を備えている。導光板26は、透明な樹脂で形成され、導光板26の光拡散シート48側の上面には、光の一部を透過する上面反射膜28が全面に亘って形成されている。導光板26の下面には、複数の球状の凹部30が形成されている。
図7は、第4の実施形態に係る液晶表示装置の断面図である。本実施形態によれば、バックライトユニット12は、矩形状の回路基板24と、この回路基板24の上面に形成され光を乱反射あるいは拡散反射する下面反射膜23と、下面反射膜23を介して回路基板24上に格子状に配設された多数のLED22と、LED22の上方に配設され下面反射膜23と隙間を置いて対向した矩形状の導光板26と、導光板26と液晶表示パネル10との間に配設された光拡散シート48と、を備えている。導光板26は、透明な樹脂で形成され、導光板26の光拡散シート48側の上面には、光の一部を透過する上面反射膜28が全面に亘って形成されている。導光板26の下面には、複数の球状の凹部30が形成されている。
液晶表示装置において、他の構成は、前述した第1の実施形態と同一であり、同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
上記のように構成されたバックライトユニット12によれば、上面反射膜28と液晶表示パネル10との間の少なくとも一部に光拡散シート48を設けることにより、輝度の均一性をさらに向上することができる。その他、第4の実施形態においても、前述した第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。なお、第4の実施形態において、光拡散シート48は、光拡散板としてもよい。
上記のように構成されたバックライトユニット12によれば、上面反射膜28と液晶表示パネル10との間の少なくとも一部に光拡散シート48を設けることにより、輝度の均一性をさらに向上することができる。その他、第4の実施形態においても、前述した第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。なお、第4の実施形態において、光拡散シート48は、光拡散板としてもよい。
次に、この発明の第5の実施形態に係る液晶表示装置について説明する。
図8は、第5の実施形態に係る液晶表示装置の断面図である。本実施形態によれば、バックライトユニット12は、矩形状の回路基板24と、この回路基板24の上面に形成され光を乱反射あるいは拡散反射する下面反射膜23と、下面反射膜23を介して回路基板24上に格子状に配設された多数のLED22と、LED22の上方に配設され下面反射膜23と隙間を置いて対向した矩形状の導光板26と、導光板26と液晶表示パネル10との間に配設された光拡散シート48と、を備えている。導光板26は、透明な樹脂で形成され、その下面には、複数の球状の凹部30が形成されている。光の一部を透過する上面反射膜28は、光拡散シート48の導光板26側の下面に形成され、導光板26と対向している。
図8は、第5の実施形態に係る液晶表示装置の断面図である。本実施形態によれば、バックライトユニット12は、矩形状の回路基板24と、この回路基板24の上面に形成され光を乱反射あるいは拡散反射する下面反射膜23と、下面反射膜23を介して回路基板24上に格子状に配設された多数のLED22と、LED22の上方に配設され下面反射膜23と隙間を置いて対向した矩形状の導光板26と、導光板26と液晶表示パネル10との間に配設された光拡散シート48と、を備えている。導光板26は、透明な樹脂で形成され、その下面には、複数の球状の凹部30が形成されている。光の一部を透過する上面反射膜28は、光拡散シート48の導光板26側の下面に形成され、導光板26と対向している。
液晶表示装置において、他の構成は、前述した第1の実施形態と同一であり、同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
上記のように構成されたバックライトユニット12によれば、上面反射膜28と液晶表示パネル10との間の少なくとも一部に光拡散シート48を設けることにより、輝度の均一性をさらに向上することができる。上面反射膜28は、導光板26の上面に直接形成されることなく、導光板26と光学的に分離している。そのため、臨界角以上の光線は導光板26内で全反射され、光がロスなく導光板26の端部にまで伝播される。その結果、消費電力の低減を図ることが可能となる。その他、第5の実施形態においても、前述した第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。なお、第5の実施形態において、光拡散シート48は、光拡散板としてもよい。
上記のように構成されたバックライトユニット12によれば、上面反射膜28と液晶表示パネル10との間の少なくとも一部に光拡散シート48を設けることにより、輝度の均一性をさらに向上することができる。上面反射膜28は、導光板26の上面に直接形成されることなく、導光板26と光学的に分離している。そのため、臨界角以上の光線は導光板26内で全反射され、光がロスなく導光板26の端部にまで伝播される。その結果、消費電力の低減を図ることが可能となる。その他、第5の実施形態においても、前述した第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。なお、第5の実施形態において、光拡散シート48は、光拡散板としてもよい。
上記構成の第5の実施形態によれば、光拡散シート48を上面反射膜28の基材として利用することができ、上述した第4の実施形態に比較して、部品点数を削減し、組み立てコストを下げることが可能となる。これにより、一層安価な液晶表示装置を提供することができる。
次に、この発明の第6の実施形態に係る液晶表示装置について説明する。
図9は、第6の実施形態に係る液晶表示装置の断面図、図10は、液晶表示装置の導光板を示す平面図である。本実施形態によれば、バックライトユニット12は、矩形状の回路基板24と、この回路基板24の上面に形成され光を乱反射あるいは拡散反射する下面反射膜23と、下面反射膜23を介して回路基板24上に格子状に配設された多数のLED22と、LED22の上方に配設され下面反射膜23と隙間を置いて対向した矩形状の導光板26と、導光板26と液晶表示パネル10との間に配置された反射膜シート44と、を備えている。
図9は、第6の実施形態に係る液晶表示装置の断面図、図10は、液晶表示装置の導光板を示す平面図である。本実施形態によれば、バックライトユニット12は、矩形状の回路基板24と、この回路基板24の上面に形成され光を乱反射あるいは拡散反射する下面反射膜23と、下面反射膜23を介して回路基板24上に格子状に配設された多数のLED22と、LED22の上方に配設され下面反射膜23と隙間を置いて対向した矩形状の導光板26と、導光板26と液晶表示パネル10との間に配置された反射膜シート44と、を備えている。
反射膜シート44は、透明なシート状の基材と、基材の液晶表示パネル10側の表面全体に亘って形成され光の一部を透過する上面反射膜28と、を有している。反射膜シート44は、導光板26と僅かな隙間をおいて、すなわち、導光板26から光学的に分離した状態で配設されている。上面反射膜28においては、LED22から離れた部分(端部)に比べLED22の直上部の光の透過割合が小さく形成されている。
導光板26は、複数の分割導光板26aを平面的に並べて構成されている。分割導光板26aは、それぞれ、例えば、正方形に形成され、互いに隙間を置いて、縦横に並んで設けられている。また、各分割導光板26aは、少なくとも1つのLED22と対向して設けられている。各分割導光板26aの反射膜シート44側の上面には、多数の球状の凸部46が形成されている。
液晶表示装置において、他の構成は、前述した第1の実施形態と同一であり、同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
上記のように構成されたバックライトユニット12によれば、LED22から出た光は一旦各分割導光板26a内を伝播した後、凸部46から出射され、更に、反射膜シート44を介して液晶表示パネル10側に照射される。反射膜シート44の透過後、光は上面反射膜28の全面にわたって均一な輝度分布を得ることが出来る。本実施形態によれば、前述した第1の実施形態および第3の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
更に、第6の実施形態によれば、導光板26を複数の分割導光板26aで構成することにより、各LED22の光量分布を明確に区分することができる。そのため、より大きな調光効果が得られ、省消費電力や高コントラストを達成できる。導光板26の分割単位は、本実施形態のように、1個のLED22毎に分割してもよいし、複数のLED22毎に分割してもよく、液晶表示パネル10の表示サイズやシステム構成などを考慮して適宜選択すればよい。調光単位についても、1つのLED22を駆動単位としてもよいし、複数のLED22を駆動単位としてもよく、同様に、表示サイズやシステム構成などを考慮して適宜選択すればよい。
導光板26の上面に形成された球状の凸部46は、光の反射角を変えて光を出射させることが目的であり、その形状や突出方向が限定されるものではない。凸部46は、例えば円錐形状や角錐形状でもよく、また凹としてもよく、更に、それらの複合型でもよい。また、凸部46は、不均一な配置としてもよく、加工のし易さや光の拡散度合いなどに応じて適宜選択すればよい。
各分割導光板26aの各側面は、何も処理しない場合でもある程度の反射は期待できるが、LED22の光量分布をより明確に区分したい場合には、分割導光板26aの側面に反射膜を形成してもよい。あるいは、図11に示す第7の実施形態のように、隣り合う分割導光板26aの間に、それぞれ仕切り板50を設けてもよい。第7の実施形態において、他の構成は前記第6の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
図12は、本発明の第8の実施形態に係る液晶表示装置を示す断面図である。第8の実施形態によれば、バックライトユニット12の導光板26は、その下面が各LED22に接触して設けられ、これらLED22と光学的に接合されている。第8の実施形態において、液晶表示装置の他の構成は、図6に示した第3の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
バックライトユニット12をこのような構造とすることにより、光学的に分離されている場合に比べ、LED22からより広角に光が出射される。これにより、光をロスなく導光板26の端部まで伝播することができ、省消費電力の効果が得られる。
この発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
前述した各実施形態において、LED22側に設けられた下面反射膜23は、光を拡散反射する構成としたが、表示装置の種類によっては、より正面の輝度を向上させたい場合もあり、この場合は、光を正反射する成分が多い反射膜が好ましい。下面反射膜の反射の種類は、拡散反射に限定されるものではない。
上面反射膜28は、光を正反射する構成としたが、これは、光をより端部にまで拡散させるためである。例えば、LED22の間隔が狭い構成の場合などは、より光をミキシング出来る拡散反射が好ましく、上面反射膜48の反射の種類については、正反射に限定されるものではない。
点光源としてのLED22は、白色のものでも、単色のものでも適用可能であり、LED22の種類に関して限定を受けるものではない。例えば、単色のLEDでカラー表示を行う場合には、図13に示すように、赤(Red)、青(Blue)、緑(Green)を発光する3つのLED22を隣り合わせて配置することにより、色ずれのない均一な輝度分布を得ることができる。
10…液晶表示パネル、12…バックライトユニット、22…LED、
23…下面反射膜、24…回路基板、26…導光板、26a…分割導光板、
28…上面反射膜、30…凹部、32…光透過孔、44…反射膜シート、46…凸部、
48…光拡散シート、50…仕切り板
23…下面反射膜、24…回路基板、26…導光板、26a…分割導光板、
28…上面反射膜、30…凹部、32…光透過孔、44…反射膜シート、46…凸部、
48…光拡散シート、50…仕切り板
Claims (18)
- 表示パネルの背面に対向して配置され、前記表示パネルに光を照射するバックライトユニットであって、
前記表示パネル方向に光を出射する複数の点光源と、
前記点光源と前記表示パネルとの間に配置された導光板と、
前記導光板の前記表示パネル側に設けられ、前記表示パネル側に光の一部を透過する上面反射膜と、
を備えたバックライトユニット。 - 前記上面反射膜は、前記導光板上に形成され、光を透過する光透過領域と光を反射する光反射領域とを有している請求項1に記載のバックライトユニット。
- 前記上面反射膜は、前記導光板上に形成され、全面に亘って光の一部を透過する反射膜で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。
- 前記上面反射膜は、前記導光板と光学的に分離して配設され、光を透過する光透過領域と光を反射する光反射領域とを有している請求項1に記載のバックライトユニット。
- 前記上面反射膜は、前記導光板と光学的に分離して配設され、全面に亘って光の一部を透過する反射膜で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。
- 前記上面反射膜と前記表示パネルとの間の少なくも一部に配設され、光を拡散透過する光拡散シートまたは拡散板を備えている請求項1ないし5のいずれか1項に記載のバックライトユニット。
- 前記上面反射膜と前記表示パネルとの間の少なくも一部に配設され、光を拡散透過する光拡散シートまたは拡散板を備え、
前記上面反射膜は、前記光拡散シートまたは拡散板の前記点光源側の表面の少なくとも一部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。 - 前記上面反射膜は、前記点光源と対向する直頂部の光透過率が、この直頂部の周囲に位置した部分の光透過率に比べて小さい請求項1ないし7のいずれか1項に記載のバックライトユニット。
- 前記上面反射膜の光透過率は、前記点光源から離れるに従って増加している請求項4に記載のバックライトユニット。
- 前記導光板の界面の少なくとも一部に、均一もしくは不均一に多数の凹凸部が形成されている請求項1ないし9のいずれか1項に記載のバックライトユニット。
- 前記導光板は、複数の分割導光板を平面的に並べて構成され、各分割導光板は、少なくとも1つの点光源と対向して設けられている請求項1ないし10のいずれか1項に記載のバックライトユニット。
- 隣合う前記分割導光板の間に設けられた仕切り板を備えている請求項11に記載のバックライトユニット。
- 前記各分割導光板の側面に形成された反射膜を備えている請求項11に記載のバックライトユニット。
- 前記点光源に対して前記導光板と反対側に設けられているとともに、前記導光板に対向した下面反射膜を備え、
前記上面反射膜は、正反射を主とする反射膜であり、前記下面反射膜は、拡散反射を主とする反射膜である請求項1ないし13のいずれか1項に記載のバックライトユニット。 - 前記点光源に対して前記導光板と反対側に設けられているとともに、前記導光板に対向した下面反射膜を備え、
前記上面反射膜および下面反射膜は、拡散反射を主とする反射膜である請求項1ないし13のいずれか1項に記載のバックライトユニット。 - 前記点光源は、前記導光板に光学的に接合されている請求項1ないし15のいずれか1項に記載のバックライトユニット。
- 映像輝度信号に基づき、前記点光源の発光量を、前記点光源毎、もしくは隣接する複数の点光源を1ユニットとするユニット毎に部分調整する発光量調整部を備えている請求項1ないし16のいずれか1項に記載のバックライトユニット。
- 液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの表示パネルの背面に対向して配置され、前記液晶表示パネルに光を照射する請求項1ないし17のいずれか1項に記載のバックライトユニットと、
を備えた液晶表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008221478A JP2010055999A (ja) | 2008-08-29 | 2008-08-29 | バックライトユニットおよびこれを備えた液晶表示装置 |
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JP2010055999A true JP2010055999A (ja) | 2010-03-11 |
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ID=42071683
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JP2008221478A Withdrawn JP2010055999A (ja) | 2008-08-29 | 2008-08-29 | バックライトユニットおよびこれを備えた液晶表示装置 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2010055999A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5281082B2 (ja) * | 2008-05-30 | 2013-09-04 | シャープ株式会社 | 照明装置、表示装置、並びに導光板 |
JP2019061128A (ja) * | 2017-09-27 | 2019-04-18 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 表示装置およびヘッドアップ表示装置 |
WO2019077535A1 (en) * | 2017-10-18 | 2019-04-25 | Wolman Adrian Trevor | LIGHTED DISPLAY DEVICE |
US11598913B2 (en) | 2020-07-01 | 2023-03-07 | Nichia Corporation | Light-emitting module |
-
2008
- 2008-08-29 JP JP2008221478A patent/JP2010055999A/ja not_active Withdrawn
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