JP4677746B2

JP4677746B2 - バックライト装置

Info

Publication number: JP4677746B2
Application number: JP2004238792A
Authority: JP
Inventors: 健雄新井; 貴司奥
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2004-08-18
Filing date: 2004-08-18
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2024-08-18
Also published as: TW200612161A; WO2006019077A1; CN100578079C; KR20070042909A; JP2006059606A; TWI325988B; US20070121320A1; US7510314B2; CN1860328A

Description

本発明は、液晶表示装置等に備えられるバックライト装置に関する。

液晶表示装置は、陰極線管（CRT:Cathode-Ray Tube）と比較して大型表示画面化、軽量化、薄型化、低電力消費化等が図られることから、例えば自発光型のＰＤＰ（Plasma Display Panel）等とともにテレビジョン受像機や各種のディスプレィ用に用いられるようになっている。液晶表示装置は、各種サイズの２枚の透明基板の間に液晶を封入し、電圧を印加することにより液晶分子の向きを変えて光透過率を変化させて所定の画像等を光学的に表示する。

液晶表示装置は、液晶自体が発光体ではないために、例えば液晶パネルの背面部に光源として機能するバックライトユニットが備えられる。バックライトユニットは、例えば一次光源、導光板、反射フィルム、レンズシート或いは拡散フィルム等を備え、液晶パネルに対して全面に亘って表示光を供給する。バックライトユニットには、従来一次光源として水銀やキセノンを蛍光管内に封入した冷陰極蛍光ランプ（CCLF:Cold Cathode Fluorescent Lamp）が用いられているが、冷陰極蛍光ランプが有する充分な発光輝度や寿命或いは陰極側の低輝度領域の存在による均斉度等の問題を解決する課題がある。

ところで、大型サイズの液晶表示装置においては、一般に拡散板の背面に複数本の長尺な冷陰極蛍光ランプを配置して表示光を液晶パネルに供給するエリアライト型バックライト（Area Litconfiguration Backlight）装置が備えられている。かかるエリアライト型バックライト装置においても、上述した冷陰極蛍光ランプの課題解決が求められており、特に４０インチを超えるような大型テレビジョン受像機においては、高輝度化や高均斉度化の問題がより顕著となっている。

一方、エリアライト型バックライト装置においては、上述した冷陰極蛍光ランプに代えて、拡散フィルムの背面側に位置して光３原色の赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）３色の多数個の発光ダイオード（LED:Light Emitting Diode ）を２次元配列して白色光を得るＬＥＤエリアライト型のバックライトが注目されている。かかるＬＥＤバックライト装置は、ＬＥＤの低コスト化に伴ってコスト低減が図られるとともに低消費電力で大型の液晶パネルに高輝度の表示が行われるようにする。

特開２００３−３６０３２号公報

また、ＬＥＤバックライト装置では、多数個のＬＥＤが配線基盤上に実装されてなっており、ＬＥＤから発せられた光を拡散板で拡散し、液晶パネルに出射する構成となっている。また、ＬＥＤバックライト装置の縁部に配置されているＬＥＤから発せられた光を拡散板に効率的に導くために、反射板が設けられている。この反射板は、ＬＥＤから発せられた光を効率的に液晶パネルに出射させるために、底面反射板と、前後左右の側面反射板とにより構成されている。

ところで、底面反射板と、前後左右の側面反射板とにより接合されてなる各四隅は、図７に示すように、各四隅付近に配置されているＬＥＤ２０Ａ〜２０Ｄから最も遠く離れている（図８は、図７の拡大図を示している。）。したがって、ＬＥＤ２０Ａ〜２０Ｄから発せられた光が反射板により反射される場合、各四隅からの反射光は、他の場所からの反射光に比べて輝度が低下してしまう問題がある。このように、反射光の輝度が低下してしまうと、液晶パネルの四隅が暗くなってしまう。

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、各四隅からの反射光の輝度を、他の場所からの反射光の輝度と同等程度に維持することが可能なバックライト装置を提供する。

本発明に係るバックライト装置は、上述の課題を解決するために、多数個の発光ダイオードを実装した光源ユニットからなるバックライト装置において、光源ユニットから発せられる光を反射する反射板を備え、反射板は、光源ユニットから発せられる光を底面方向から反射する底面反射板と、光源ユニットから発せられる光を前後左右の各側面方向から反射する側面反射板と、底面反射板と側面反射板とが接合されてなる各四隅を覆う角用反射板とから成っており、光源ユニットの各四隅近傍にある発光ダイオードから角用反射板までの距離が、この発光ダイオードから側面反射板及び底面反射板までのそれぞれの距離とほぼ同程度である。

上述した角用反射板の反射面は、多面体形状を成していても良く、また、平板形状を成していても良く、さらに、曲面形状を成していても良い。

本発明に係るバックライト装置は、底面反射板と側面反射板の接合により成る各四隅を角用反射板で覆うことにより、各四隅近傍にある発光ダイオードからの距離が他の反射板までの距離とほぼ同程度にすることで、角用反射板からの反射光の輝度が他の反射光の輝度と同程度になり、液晶パネルの全面において輝度が均一化され、液晶パネルの全面において、四隅が暗くなる現象を回避することができる。

以下、本発明の実施の形態として図面に示した透過型液晶表示パネル１について、詳細に説明する。透過型液晶表示パネル１は、例えば４０インチ以上の大型表示画面を有するテレビジョン受像機の表示パネルに用いられる。透過型液晶表示パネル１は、図１及び図２に示すように、液晶パネルユニット２と、この液晶パネルユニット２の背面側に組み合わされて表示光を供給するバックライトユニット３とを備えている。液晶パネルユニット２は、枠状の前面フレーム部材４と、液晶パネル５と、この液晶パネル５の外周縁部を前面フレーム部材４との間にスペーサ２Ａ、２Ｂやガイド部材２Ｃ等を介して挟み込んで保持する枠状の背面フレーム部材６とから構成される。

液晶パネル５は、詳細を省略するが、スペーサビーズ等によって対向間隔を保持された第１ガラス基板と第２ガラス基板との間に液晶を封入し、この液晶に対して電圧を印加して液晶分子の向きを変えて光透過率を変化させる。液晶パネル５は、第１ガラス基板の内面に、ストライプ状の透明電極と、絶縁膜と、配向膜とが形成される。液晶パネル５は、第２ガラス基板の内面に、３原色のカラーフィルタと、オーバコート層と、ストライプ状の透明電極と、配向膜とが形成される。液晶パネル５は、第１ガラス基板と第２ガラス基板の表面に偏向フィルムと位相差フィルムとが接合される。

液晶パネル５は、ポリイミドからなる配向膜が液晶分子を界面に水平方向に配列し、偏向フィルムと位相差フィルムとが波長特性を無彩色化、白色化してカラーフィルタによるフルカラー化を図って受信画像等をカラー表示する。なお、液晶パネル５については、かかる構造に限定されるものではなく、従来提供されている種々の構成を備える液晶パネルであってもよいことは勿論である。

バックライトユニット３は、上述した液晶パネルユニット２の背面側に配置されて表示光を供給する発光ユニット７と、この発光ユニット７内に発生した熱を放熱する放熱ユニット８と、これら発光ユニット７と放熱ユニット８とを保持するとともに前面フレーム部材４や背面フレーム部材６と組み合わされて筐体に対する取付部材を構成するバックパネル９とを備える。バックライトライトユニット３は、液晶パネルユニット２の背面に対して全面に亘って対向する外形寸法を有しており、相対する対向空間部を光学的に密閉した状態で組み合わされる。

バックライトユニット３は、発光ユニット７が、光学シートブロック１０と多数個の発光ダイオードを有する発光ブロック１１とから構成される。なお、発光ブロック１１の詳細については、後述する。光学シートブロック１０は、液晶パネル５の背面側に対向して設置され、詳細を省略するが、例えば、偏光フィルム、位相差フィルム、プリズムシート或いは拡散フィルム等の各種の光学機能シートを積層してなる光学機能シート積層体１３や、拡散導光プレート１４や、ダイバータプレート１５や、底面から光を反射する底面反射シート１６ａや、側面から光を反射する側面反射シート１６ｂ〜１６ｅや、底面反射シート１６ａと側面反射シート１６ｂ〜１６ｅからなる四隅を覆う角用反射シート１６ｆ〜１６ｉ等から構成される。光学機能シート積層体１３は、詳細を省略するが発光ブロック１１から供給されて液晶パネル５に入射される表示光を直交する偏光成分に分解する機能シート、光波の位相差を補償して広角視野角化や着色防止を図る機能シート或いは表示光を拡散する機能シート等の種々の光学機能を奏する複数の光学機能シートが積層されて構成される。なお、光学機能シート積層体１３は、上述した光学機能シートに限定されるものではなく、例えば輝度向上を図る輝度向上フィルムや、位相差フィルムやプリズムシートを挟む上下２枚の拡散シート等を備えてもよい。

また、発光ブロック１１は、複数個の赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤ（ＬＥＤ１２と総称する。）と、これらＬＥＤ１２を所定の順序に並べて実装する横長矩形の配線基板１２ａとから構成される。透過型液晶表示パネル１では、例えば、配線基板１２ａに、適宜の個数の赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤとを組み合わせて合計２５個のＬＥＤ１２が実装される発光ブロック１１を１ユニットとし、１８ユニットで構成される。なお、発光ブロック１１は、表示画面の大きさや各ＬＥＤ１２の発光能力等によって１ユニットのＬＥＤ１２の個数及びそれぞれに実装するＬＥＤ１２の組み合わせが適宜決定される。

光学シートブロック１０は、拡散導光プレート１４が、光学機能シート積層体１３の液晶パネル５と対向する主面側に積層状態で配置され、発光ブロック１１から供給された表示光が背面側から入射される。拡散導光プレート１４は、導光性を有する透明な合成樹脂材、例えばアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等によって成形されたやや厚みのあるプレート体からなる。拡散導光プレート１４は、一方の主面側から入射された表示光を内部において屈折、反射させることによって拡散させながら導光し、他方の主面側から光学機能シート積層体１３へと入射させる。拡散導光プレート１４は、図２に示すように光学機能シート積層体１３とともにブラケット部材１４Ａを介してバックパネル９の外周壁部９ａに取り付けられる。

光学シートブロック１０は、ダイバータプレート１５と底面反射シート１６ａとが、相互の対向間隔と上述した拡散導光プレート１４との対向間隔を、図示しない多数個の光学スタッド部材によって保持されてバックパネル９に取り付けられる。ダイバータプレート１５は、透明な合成樹脂材料、例えばアクリル樹脂等によって成形されたプレート材であり、発光ブロック１１から供給された出射光が入射される。ダイバータプレート１５には、詳細を後述するようにアレイ配置された発光ブロック１１の多数個のＬＥＤ１２にそれぞれ対向してアレイ配置された多数個の調光ドット１５ａが形成されている。

ダイバータプレート１５は、調光ドット１５ａが、例えば、酸化チタンや硫化バリウム等の遮光剤やガラス粉末や酸化ケイ素等の拡散剤を混合したインクを用いてスクリーン印刷等によりプレート表面に円形のドットパターンを印刷して形成される。ダイバータプレート１５は、発光ブロック１１から供給される表示光を調光ドット１５ａで遮光して入射させる。ダイバータプレート１５は、調光ドット１５ａが各ＬＥＤ１２に対向して形成されており、各ＬＥＤ１２から直接入射される表示光の一部を遮光して後述する底面反射シート１６ａ側に反射させることによって部分的に輝度が大きくなることを抑制して入射光の均一化を図って光学機能シート積層体１３へと出射する。

光学シートブロック１０においては、上述したように各ＬＥＤ１２から出射される表示光の一部をダイバータプレート１５によって周囲へと放射させることにより拡散導光プレート１４に対して部分的に高容量の表示光が直接入射されることによる部分的な高輝度部位が生じないように構成されている。光学シートブロック１０においては、ダイバータプレート１５によって周囲へと放射された表示光を底面反射シート１６ａ、側面反射シート１６ｂ〜１６ｅ及び角用反射シート１６ｆ〜１６ｉによって再びダイバータプレート１５を介して拡散導光プレート１４側へと反射させることにより光効率の向上を図っている。底面反射シート１６ａ、側面反射シート１６ｂ〜１６ｅ及び角用反射シート１６ｆ〜１６ｉは、例えば、蛍光剤を含有した発泡性ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）材によって成形される。発泡性ＰＥＴ材は、約９５％程度の高反射率特性を有しており、金属光沢色と異なる色調で反射面の傷が目立たないといった特徴を有している。なお、底面反射シート１６ａ、側面反射シート１６ｂ〜１６ｅ及び角用反射シート１６ｆ〜１６ｉについては、例えば、鏡面を有する銀、アルミニウム或いはステンレス等によっても形成される。

光学シートブロック１０は、各ＬＥＤ１２から出射される表示光の一部がダイバータプレート１５に対して臨界角を超えて入射されると、このダイバータプレート１５の表面で反射されるようにする。光学シートブロック１０は、ダイバータプレート１５の表面からの反射光や各ＬＥＤ１２から周囲に放射されて底面反射シート１６ａ、側面反射シート１６ｂ〜１６ｅ及び角用反射シート１６ｆ〜１６ｉによって反射された表示光の一部が、これらダイバータプレート１５と底面反射シート１６ａ、側面反射シート１６ｂ〜１６ｅ及び角用反射シート１６ｆ〜１６ｉとの間で反復反射されることによって増反射原理による反射率の向上が図られるようにする。

ここで、底面反射シート１６ａ、側面反射シート１６ｂ〜１６ｅ及び角用反射シート１６ｆ〜１６ｉの配置の関係について図３〜図４を参照しながら説明する。

底面反射シート１６ａは、各ＬＥＤ１２から出射された出射光や、ダイバータプレート１５から反射された光を前面（ダイバータプレート１５の方向）に向かって反射する。また、側面反射シート１６ｂ〜１６ｅは、各ＬＥＤ１２から出射された出射光や底面反射シート１６ａから反射された光を前面（ダイバータプレート１５の方向）に向かって反射する。また、角用反射シート１６ｆ〜１６ｉは、底面シート１６ａと、側面反射シート１６ｂ〜１６ｅが接合することにより成る各四隅に配置され、各ＬＥＤ１２から出射される表示光を前面（ダイバータプレート１５の方向）に向かって反射する。

また、角用反射シート１６ｆ〜１６ｉは、図３に示すように、底面反射シート１６ａと側面反射シート１６ｂ〜１６ｅが接合されてなる各四隅を覆うようにして平面形状をなしている。また、図４は、図３の拡大図を示している。なお、角用反射シート１６ｆ〜１６ｉの形状は、各四隅を覆う形状であれば良く、例えば、球状凹面、楕円凹面、複数の多角形が寄り集まってなる多面形状や非球面形状から成っていても良いし、また、図５に示すように球面形状であっても良い。また、図６は、図５の拡大図を示している。

このように、底面反射シート１６ａと側面反射シート１６ｂ〜１６ｅの接合により成る各四隅を角用反射シート１６ｆ〜１６ｉで覆うことにより、各四隅近傍にあるＬＥＤ１２からの距離が他の反射シートまでの距離とほぼ同程度になるため、角用反射板１６ｆ〜１６ｉからの反射光の輝度は、他の反射光の輝度と同程度になる。したがった、液晶パネルの全面において、輝度は均一化され、四隅が暗くなる現象を回避することができる。

また、本実施例では、側面反射板１６は、拡散導光プレート１４を支持するブラケット部材１４Ａに固定されているが、ＬＥＤ１２から出射された光をダイバータプレート１５の方向に反射する構成であれば良く、この構成に拘らない。

また、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施例に限定されるものではなく、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な変更、置換又はその同等のものを行うことができることは勿論である。

実施の形態として示す透過型液晶表示パネルの要部分解斜視図である。透過型液晶表示パネルの要部縦断面図である。反射シートの第１の構成例を示す平面図である。図３に示した反射シートの拡大図である。反射シートの第２の構成例を示す平面図である。図５に示した反射シートの拡大図である。従来の反射シートの構成例を示す平面図である。図７に示した反射シートの拡大図である。

符号の説明

１透過型液晶表示パネル、２液晶パネルユニット、３バックライトユニット、４前面フレーム部材、５液晶パネル、６背面フレーム部材、７発光ユニット、８放熱ユニット、９バックパネル、９ａ外周壁部、１０光学シートブロック、１１発光ブロック、１２ＬＥＤ、１３光学機能シート積層体、１４拡散導光プレート、１４Ａブラケット部材、１５ダイバータプレート１５ａ調光ドット、１６ａ底面反射シート、１６ｂ〜１６ｅ側面反射シート、１６ｆ〜１６ｉ角用反射シート

Claims

多数個の発光ダイオードを実装した光源ユニットからなるバックライト装置において、
上記光源ユニットから発せられる光を反射する反射板を備え、
上記反射板は、上記光源ユニットから発せられる光を底面方向から反射する底面反射板と、該光源ユニットから発せられる光を前後左右の各側面方向から反射する側面反射板と、上記底面反射板と上記側面反射板とが接合されてなる各四隅を覆う角用反射板とから成っており、
上記光源ユニットの上記各四隅近傍にある発光ダイオードから上記角用反射板までの距離が、該発光ダイオードから上記側面反射板及び底面反射板までのそれぞれの距離とほぼ同程度であるバックライト装置。
上記角用反射板の反射面は、多面体形状を成している請求項１記載のバックライト装置。
上記角用反射板の反射面は、平板形状を成している請求項１記載のバックライト装置。
上記角用反射板の反射面は、球面形状を成している請求項１記載のバックライト装置。