JP2011243563A - バックライトモジュール及びこれを有する液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導光板のランプユニットが配置される隅部における暗部の発生を抑制すると共に有効表示領域を大きくできるバックライトモジュール及び液晶表示装置を提供する。
【解決手段】導光板３の側面に形成された入光面に沿って配置されたランプユニット２と、導光板３の出光面より出射される光を拡散する光拡散部材５とを備え、光拡散部材５が出光面の入光面側の隅部を覆う突出部５１１、５２１、５３１を備えているバックライトモジュールＢｍ。
【選択図】図１

Description

本発明は、輝度ムラの少ないバックライトモジュール及びそのバックライトモジュールを有する液晶表示装置に関するものである。

ノート型コンピュータや、薄型テレビジョン受像機に用いられている液晶表示装置では、一般に透過型液晶モジュールが採用されている。透過型液晶モジュールの背面にはバックライトモジュールが取り付けられている。液晶表示装置は、前記バックライトモジュールから出射された光を液晶モジュールで透過又は反射させることで、液晶モジュールの正面に映像を表示する。

前記バックライトモジュールには、大きく分けて、導光板を用い、前記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）と、液晶モジュールの背面に光源を並べて配置する直下型方式との２つの方式がある。導光板方式は導光板の側面に光源を配置するので、直下型方式に比べて光源の数を減らすことができる。また、光源の数を減らすことで、消費電力を抑えることができるとともに、液晶表示装置本体を薄くすることができ、近年、見直されてきつつある。

従来の導光板方式のバックライトモジュールについて図面を参照して説明する。図６は従来のバックライトモジュールの正面図である。バックライトモジュールは、長方形状の枠体９１と、枠体９１の長辺の内側に埋め込まれたランプユニット９２と、枠体９１で囲まれた内側に配置された導光板９３と、導光板９３に貼り付けられた光拡散部材９４とを備えている。

光拡散部材９４は、レンズシートと、レンズシートの上面（液晶モジュール側の面）に貼られた上拡散シートと、レンズシートの下面（拡散板側の面）に貼られた下拡散シートとを備えている。

図６に示すように、バックライトモジュールにおいて、光拡散部材９４はランプユニット９２の近傍の部分を覆わないように導光板９３に取り付けられている。このよう導光板９３のランプユニット９２近傍を光拡散部材９４で覆わないようにすることで、バックライトモジュールから出射される光の光量が略均一になる。

導光板方式のバックライトモジュールにおいて、ランプユニット９２の光源として冷陰極管（ＣＣＦＬ）を用いるものが多い。冷陰極管はその両端部に電極が設けられており、バックライトモジュールのランプユニット９２側の隅部の光量が少なくなる、すなわち、暗くなってしまう。

また、近年光源としてＬＥＤを用いるものも増えてきている。ＬＥＤを用いる場合、枠体９１に沿って複数個のＬＥＤをパッケージ化したＬＥＤパッケージを並べて配置する構成となっているが、この場合も、一方の端部にはコネクタが取り付けられると共に、ＬＥＤパッケージが端部に配置されないように設計されているので、冷陰極管を用いるとき同様、光量が少なくなる。また、ＬＥＤパッケージは他方の端部にも配置されないことが多く、他方の端部の近傍の隅部の光量も少なくなる。

隅部に暗部が形成されてしまうと、液晶モジュールの有効ディスプレイ領域に暗部の影響が出てしまい、液晶表示装置の外観表示品質を低下させてしまう。

そこで、隅部の暗い部分（暗部）を解消するために、前記導光板が印刷導光板の場合、隅部の印刷密度や膜厚を調整する方法がとられている。また、前記導光板が成形導光板の場合、光が入射する入光面の成形パターンを調整することで隅部の光量を上げる方法がとられている。

また、特許第３８０９３２８号公報に記載の発明では、導光板の隅部の近傍に溝状及び凹凸のシボを備えた出光制御パターンを形成している。これにより、前記導光板の隅部から光が出射しやすくなっており、ムラを抑制している。

また、特許第４２２４３５４号公報では、線状光源であるランプの両端を保持するランプホルダを透明または半透明で形成し、両端部を側壁の内部に配置するようにすることで、前記ランプ両端部からの光を効果的に導光板に照射させ、ムラを抑制している。

特許第３８０９３２８号公報 特許第４２２４３５４号公報

しかしながら、印刷密度や膜厚の調整、入光面の成形パターンの調整では十分な光量を得ることはむずかしい。また、特許第３８０９３２８号公報に記載の発明のように、表面に凹凸をつけて出光量を増加させる方法の場合、効果的な溝及びシボの形成が難しく、ランプユニットの構成（ＬＥＤパッケージの配置）が変わると、同様の効果を発揮できなくなることが考えられる。

特許第４２２４３５４号公報に記載の発明の場合、ランプユニットが冷陰極管等の線状の光源を用いる場合には、隅部で発生する暗部を解消する効果を有するが、点光源であるＬＥＤを複数個集めたＬＥＤパッケージを所定の間隔で配置するバックライトモジュールには、同技術を採用することが困難である。

そこで本発明は、導光板方式のバックライトモジュールであって、導光板のランプユニットが配置される隅部における暗部の発生を抑制すると共に有効表示領域を大きくできるバックライトモジュール及び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、透明な矩形板状の導光板と、前記導光板の側面に形成された入光面に沿って配置され、前記入光面に向けて光を出射するランプユニットと、前記導光板の光が出射する出光面に着接され、前記出光面より出射される光を拡散する光拡散部材とを備えたバックライトモジュールであって、前記光拡散部材が前記出光面の前記入光面側の隅部を覆う突出部を備えていることを特徴とする。

この構成によると、従来、暗部が発生していた部分も十分な光量を出射することができ、バックライトの能力を高めることができる。また、暗部の発生を抑えることで有効領域を広げることができ、従来のものよりも小さなバックライトで同じ有効領域の証明を行うことができる。これにより、ランプユニットの出力も抑えることができ消費エネルギを削減することが可能である。

上記構成において、前記光拡散部材は、拡散シートとレンズシートを貼り合わせた積層体である。

上記構成において、前記導光板は前記入光面を２面以上備えており、前記ランプユニットが前記入光面のそれぞれに備えられていてもよい。

上記構成において、前記ランプユニットはＬＥＤを直線上に配列しているとともに、端部に電力を供給するためのコネクタを備えており、前記突出部は少なくとも前記出光面の前記コネクタと重なる部分を覆うように形成されているものを挙げることができる。

例えば、隣り合うＬＥＤの間隔が中央から端に行くにしたがって広がるように形成されているランプユニットの場合、端部に暗部が発生しやすいが、この構成のバックライトユニットの場合、暗部の発生を抑えることができ、有効領域を狭めることなく、等間隔で配置する場合に比べて、ＬＥＤの個数を減らすことが可能である。

上記構成において、前記ランプユニットは発光管を備えるものであり、前記突出部は少なくとも前記出光面の前記発光管の端部に備えられたリード線と重なる部分を覆うように形成されているものであってもよい。

本発明のバックライトモジュールを用いた機器の例として液晶表示装置を挙げることができる。

本発明によると、導光板方式のバックライトモジュールであって、導光板のランプユニットが配置される隅部における暗部の発生を抑制すると共に有効表示領域を大きくできるバックライトモジュール及び液晶表示装置を提供することができる。

本発明にかかるバックライトモジュールの分解斜視図である。 本発明にかかるバックライトモジュールの正面図である。 図2に示すバックライトモジュールの隅部を拡大した図である。 実施例の測定結果を示すのグラフである。 本発明にかかる液晶表示装置を用いた液晶テレビジョン受像機の分解斜視図である。 従来のバックライトモジュールの正面図である。

以下に本発明の実施形態を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モジュールの分解斜視図であり、図２は図１に示すバックライトモジュールの正面図であり、図３は図２に示すバックライトモジュールの隅部を拡大した図である。図１に示すように、バックライトモジュールＢｍはフレーム１、ランプユニット２、導光板３、反射板４、光拡散部材５とを備えている。

フレーム１は樹脂の一体成型体であり、４個の壁体を接続して長方形の枠状に形成されている。各壁体には内側に延びる棚部が形成されており、その辺の一つ（図１、図２では下の辺）にランプユニット２が取り付けられている。また、フレーム１の各壁体は内部に向かって突出した棚部を備えており、棚部の上部には反射板４、導光板３及び光拡散部材５がこの順番に配置されている。導光板３、反射板４及び光拡散部材５はその外周部を棚部に支持されている。

図１に示すように、導光板３は、側部に形成されたランプユニット２より出射された光が入射する入光面３１と、上部に形成された出光面３２とを有している。導光板３は透明なアクリル板で形成されており、また、出光面３２と反対側の面には、導光板３の成形時或いは印刷によって反射ドットが形成されている。入光面３１より入射した光は反射ドットで反射され、出光面３２より出射される。

反射板４は、導光板３の下面に配置され、導光板３の下面より出射された光を反射して、再度導光板３に入射させる反射部材である。反射板４は導光板３に対向する面が白色で形成されている。反射板４を備えていることで、導光板３の下面から漏れる光を再度利用することができ、光量が減るのを抑制することができる。また、反射板４は、導光板３及び光拡散部材５を支持する支持部材としても作用している。

光拡散部材５は導光板３の出光面に貼り付けられた光学部材である。図１に示すように光拡散部材５は、導光板３と近接して配置された下側拡散シート５１と、導光板３から離れて配置された上側拡散シート５２と、下側拡散シート５１と上側拡散シート５２との間に配置されたレンズシート５３とを備えている。下側拡散シート５１とレンズシート５３及びレンズシート５３と上側拡散シート５２とが貼り付けられて積層されている。また、下側拡散シート５１は導光板３と着接されている。

２枚の拡散シート５１、５２及びレンズシート５３とはそれぞれ異なる形式で光を拡散させるものである。導光板３の出光面を出射した光は、光拡散部材５を通過するときに拡散され、面内での光量が一定の範囲内にそろえられ、面発光の照明光として出射される。

図１に示すように、バックライトモジュールＢｍには、フレーム１と接触し導光板３、反射板４及び光拡散部材５を押えるための押え部材６を備えている。押え部材６は光拡散部材５より出射される光を遮らず、なおかつ、導光板３、反射板４及び光拡散部材５をしっかり保持できるように、周囲のみに光拡散部材５をフレーム１に押える面を備え構成を有している。

図２、図３に示すように、ランプユニット２は、長尺形状のベース２１と、ベース２１に並んで配置されたＬＥＤパッケージ２２と、ベース２１の一方の端部に取り付けられたコネクタ２３とを備えている。なお、ＬＥＤパッケージ２２には複数個のＬＥＤ素子が封入されている。また、図示を省略しているが各ＬＥＤパッケージ２２には、コネクタ２３から配線が接続されており、配線を介して電力が供給されている。ランプユニット２は、ＬＥＤパッケージ２２がフレーム１の内側に光を出射するように取り付けられている。

本発明にかかるバックライトモジュールの要部について図面を参照して説明する。図２、図３等に示すように本願発明にかかるバックライトモジュールＢｍは光拡散部材５を導光板３の入光面側の両隅部、すなわち、ランプユニット２の端部と重なる部分を覆うように形成している。すなわち、下側拡散シート５１はランプユニット２側の隅部に突出部５１１を備えている。同様に、上側拡散シート５２及びレンズシート５３もランプユニット２側の隅部に突出部５２１、５３１を備えている。

これらの突出部５１１、５２１、５３１は、従来、バックライトモジュールＢｍのランプユニット２の隅部に発生していた暗部をカバーするように配置されている。このように、突出部５１１、５２１、５３１を形成した下側拡散シート５１、上側拡散シート５２及びレンズシート５３を導光板３に取り付けることで、従来、暗部が発生していた部分でも光を拡散させることができ、暗部の発生を抑制することが可能である。なお、突出部５１１、５２１、５３１は少なくとも、ＬＥＤパッケージ２２が配置されていない部分、コネクタ２３が形成されている部分と隣り合う出光面３２を覆うように形成されている。

次に本発明のバックライトモジュールの効果について実験結果を参照して説明する。実施例として、以下の条件でバックライトモジュールの発光試験を行い、従来暗部が発生していた場所での輝度の測定を行い、比較した。

本発明にかかるバックライトモジュールと比較に用いたバックライトモジュールの詳細は次のとおりである。
（本発明にかかるバックライトモジュール）
バックライトサイズ ： ２１．６型ＬＥＤ光源（導光板形式）
ＬＥＤ配置 ： 下部一辺に配置
ＬＥＤパッケージ数 ： ４０個
その他の条件は次のとおりである。バックライトの構成は反射シート、印刷導光板、下拡散シート、レンズシート、上拡散シートの順番で積層されて、フレーム内に配置されている。下拡散シート、レンズシート及び上拡散シートはランプユニット側一辺の中央部のみ露出し、隅部を覆うように導光板に取り付けられている（図２参照）。

（比較例のバックライトモジュール）
バックライトサイズ ： ２１．６型ＬＥＤ光源（導光板形式）
ＬＥＤ配置 ： 下部一辺に配置
ＬＥＤパッケージ数 ： ４０個
その他の条件は次のとおりである。バックライトの構成は反射シート、印刷導光板、下拡散シート、レンズシート、上拡散シートの順番で積層されて、フレーム内に配置されている。下拡散シート、レンズシート及び上拡散シートはランプユニット側一辺が露出するように導光板に取り付けられている（図６に示す形状）。

本発明にかかるバックライトモジュールと比較例のバックライトモジュールでは、下拡散シート、レンズシート及び上拡散シートの形状が異なる以外は、全て同じ条件で実験を行っている。

（測定）
従来のバックライトモジュール、本発明にかかるバックライトモジュール共に、ランプユニットが配置されている辺のコネクタと反対側の隅部（図２、図６において左下隅）の輝度を測定した。具体的には、バックライトモジュールのランプユニット側の辺からの高さが等しい部分において、横方向端から５ｍｍ（Ａ点）、１０ｍｍ（Ｂ点）、１５ｍｍ（Ｃ点）での輝度を測定した。

（測定結果）
測定結果は表１に示すとおりである。

また、図４にこの測定結果のグラフを示す。図４に示すグラフはＡＢＣ各点における比較例のバックライトモジュールで測定された輝度を１００（％）としたときの本発明の輝度変化率を示すグラフである。

図４に示すように、本発明のバックライトモジュールは、Ａ点で１０９．６（％）、Ｂ点で１０８．７（％）、Ｃ点で１０２．４（％）となっており、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点いずれの点でも、比較例のバックライトモジュールに比べて輝度が高くなっていることが分かる。そして、Ｃ点に比べてＡ点側の方が輝度の変化率が大きい、すなわち、より暗部の発生を抑制する効果が高いことがわかる。

この結果より、本発明のバックライトモジュールＢｍにおいて、ランプユニット２からの光が到達しにくい隅部で、暗部の改善がなされていることがわかる。例えば、ＬＥＤパッケージを不等ピッチで配置したランプユニットの場合、ランプユニットＬＥＤパッケージの配置ピッチは中央部が密で端部が疎になることが多く、バックライトモジュールの隅部に光が到達しにくい場合が多い。このような、ＬＥＤパッケージを不等ピッチで配列したランプユニットを用いたバックライトモジュールに本発明の構成を採用することで、暗部の発生を抑制することが可能である。

本発明にかかるバックライトモジュールを用いた液晶表示装置について図面を参照して説明する。図５は本発明にかかる液晶表示装置を用いた液晶テレビジョン受像機の分解斜視図である。図５に示すように液晶テレビジョン受像機Ｌｔは、フロントパネルＦｐとリヤパネルＲｐとを備えており、フロントパネルＦｐ及びリヤパネルＲｐとの間の空間に液晶表示装置Ｌが配置されている。

図５に示すように液晶表示装置Ｌは、液晶モジュールＬｍと、液晶モジュールＬｍの背面側に取り付けられるバックライトモジュールＢｍとを備えている。液晶モジュールＬｍはバックライトモジュールＢｍからの光を正面側に透過させる又は遮断することで、画像を形成している。

液晶テレビジョン受像機ＬｔのフロントパネルＦｐには開口窓Ｏｗが形成されている。液晶表示装置Ｌの正面の画像表示面は、中央に有効表示領域Ｅａを備えている。液晶テレビジョン受像機Ｌｔでは、開口窓Ｏｗから有効表示領域Ｅａを観賞できるように形成されている。すなわち、液晶テレビジョン受像機Ｌｔのユーザが観賞できる画面の大きさは、開口窓Ｏｗすなわち、有効表示領域Ｅａの大きさによってきまる。

有効表示領域Ｅａは面内で光量の差が少なく画像にむらができにくい領域である。本発明の液晶表示装置Ｌでは、ランプ近傍の隅部における暗部の発生を抑制できるので、同じ大きさ及び形状のランプユニット、導光板を用いた場合であっても、従来のものより有効表示領域Ｅａを大きくすることが可能である。

これにより、同じ画面の大きさを有する液晶テレビジョン受像機の場合、本発明にかかる液晶表示装置Ｌを用いたものは、従来のものに比べて、液晶表示装置Ｌを小型化することができる。よって、液晶テレビジョン受像機の外形寸法を小さくできる。また、小型の液晶表示装置Ｌを用いることができるので、ランプユニットも小型のものを用いることができる場合が多く、それだけ、消費電力を低減することが可能である。

上記実施形態において、液晶表示装置を備えた機器の例として、液晶テレビジョン受像機を挙げているが、それに限定されるものではなく、デジタルフォトフレーム、パーソナルコンピュータのディスプレイ等、平面状の画面を備える機器に広く採用することが可能である。

また、上述のバックライトモジュールＢｍでは、ランプユニットとしてＬＥＤパッケージを複数個並べて配置したものを例に説明しているが、それに限定されない。例えば、冷陰極管等の発光管を用いる場合、発光管の両端部は、電力を供給するためのリードが備えられているので光量が少ない。これにより、発光管を用いたものはＬＥＤパッケージを用いたものと同様ランプユニット側の隅部で暗部が発生しやすいが、本発明の光拡散部材を備えたバックライトを用いる場合、その暗部の発生を抑制することが可能であり、ＬＥＤパッケージを用いたものと同様の効果を得ることができる。

本発明は、複数枚の基板を並べて配置する電子機器に利用することが可能である。

Ｌ 液晶表示装置
Ｌｍ 液晶モジュール
Ｂｍ バックライトモジュール
１ フレーム
２ ランプユニット
２１ ベース
２２ ＬＥＤパッケージ
３ 導光板
４ 反射板
５ 光拡散部材
５１ 下側拡散シート
５２ 上側拡散シート
５３ レンズシート
６ 押え部材

Claims (6)

1. 導光板と、
   前記導光板の側面に形成された入光面に沿って配置され、前記入光面に向けて光を出射するランプユニットと、
   前記導光板の出光面側に配置され、前記出光面より出射される光を拡散する光拡散部材とを備えたバックライトモジュールであって、
   前記光拡散部材が前記出光面の前記入光面側の隅部を覆う突出部を備えていることを特徴とするバックライトモジュール。
2. 前記光拡散部材は、拡散シートとレンズシートを貼り合わせた積層体である請求項１に記載のバックライトモジュール。
3. 前記導光板は前記入光面を２面以上備えており、
   前記ランプユニットが前記入光面のそれぞれに備えられている請求項１又は請求項２に記載のバックライトモジュール。
4. 前記ランプユニットはＬＥＤを直線上に配列しているとともに、端部に電力を供給するためのコネクタを備えており、
   前記突出部は少なくとも前記出光面の前記コネクタと重なる部分を覆うように形成されている請求項１から請求項３のいずれかに記載のバックライトモジュール。
5. 前記ランプユニットは発光管を備えるものであり、
   前記突出部は少なくとも前記出光面の前記発光管の端部に備えられたリード線と重なる部分を覆うように形成されている請求項１から請求項３のいずれかに記載のバックライトモジュール。
6. 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モジュールを備えていることを特徴とする液晶表示装置。

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