JP5826881B2

JP5826881B2 - バックライトユニット及び液晶ティスプレイ装置

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Publication number: JP5826881B2
Application number: JP2014077444A
Authority: JP
Inventors: キ−ドゥク、パク
Original assignee: エルジーディスプレイカンパニーリミテッド
Priority date: 2013-04-10
Filing date: 2014-04-04
Publication date: 2015-12-02
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Description

本発明は、液晶ティスプレイ装置に関するものであって、特に分岐状の導光バーを備えるバックライトユニット及び液晶ティスプレイ装置に関するものである。

液晶ディスプレイ装置（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙＤｅｖｉｃｅ）は、その内部に備えられた光源からの光が液晶パネルを通過し、画像を表現する装置である。ここで、液晶パネルに光を供給する光源は、外部の光を反射させて表現する反射型液晶ディスプレイ装置を除いた全ての液晶ディスプレイ装置に用いられるが、殆どが液晶パネルの背面で光を供給するするため、バックライトユニットと言う。

図１は、導光板を備えるバックライトユニットの分解斜視図である。

図１に示すように、導光板を備えるバックライトユニットは、液晶に光を供給するため、光源素子１０を備える。前記光源素子１０としては、冷陰極蛍光ランプ（ＣｏｌｄＣａｔｈｏｄｅＦｌｏｕｒｅｓｃｅｎｔＬａｍｐ）、またはＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）素子を用いることができるが、前記光源素子１０は、ライトフレーム１１が追加的に備えられたＬＥＤ素子であることを例に挙げる。また、前記光源素子１０から出力された線光源を面光源に変えるための導光板６と、前記導光板６で面光源に変わった光をディスプレイ領域の全面にムラなく伝達させるための拡散板７とが追加的に備えられる。その後、前記拡散板７を通過した光の輝度を向上させるための第１及び第２集光板８、９が備えられる。更に、保護フィルム（不図示）を追加的に備えることができる。前記光源素子１０は、モールドフレーム２及びライトフレーム１１によって固定される。前記モールドフレーム２は、光源素子１０から出力される光の効率性のため、反射板４を更に備える。

前記バックライトユニットは導光板６を用いるものであって、バックライトユニットの厚さが薄いという長所を有する。しかし、それを用いる構造は、導光板６の揺れ、または移動及び膨張によって光の供給が一定せず、また、導光板６が追加される構造によって重さが増加するという短所がある。直接照光式バックライトユニットは、それに対する長所がある構造を有する。それについて図２を用いて詳細に説明する。

図２は、直接照光式バックライトユニットの分解斜視図である。

図２に示すように、直接照光式バックライトユニットは、液晶に光を供給するために複数の光源素子１０を備える。前記光源素子１０としては、冷陰極蛍光ランプ（ＣｏｌｄＣａｔｈｏｄｅＦｌｏｕｒｅｓｃｅｎｔＬａｍｐ）、またはＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）素子を用いることができるが、最近はＬＥＤ素子を用いることが一般的である。

直接照光式バックライトユニットは、モールドフレーム２に光源素子１０を直接配置する。これは直接照光式バックライトユニットの特徴であって、複数のＬＥＤをモールドフレーム２に直接配置することで、導光板（図１の６）の変化に影響を受けず、一定の光を供給する構造である。その後、複数の光源素子１０から伝達される光を、拡散板７を介してディスプレイ領域の全体に一定に伝達するようにする。その後、前記拡散板７を通過した光の輝度を向上させるための第１及び第２集光板８、９が備えられる。更に、保護フィルム（図示せず）を追加的に備えることができる。かかる構成を有する直接照光式バックライトユニットは、光源素子１０から出力される光の効率性のため、モールドフレーム２の収納部の下面に反射板４を更に備える。

このように構成された直接照光式バックライトユニットは、導光板（図１の６）を用いず、複数の光源素子１０を用いて光を直接供給するため、光を一定に供給する。しかし、直接照光式バックライトユニットはディスプレイ領域の全体に光を一定して伝達しなければならないため、拡散板７と光源素子１０の間隔を保つ必要があり、バックライトユニットの全体の厚さが増加するという短所がある。

本発明は、備えられる導光板による重さの増加や不安定な光供給に関する問題を有するバックライトユニットと、拡散板と光源の間隔によって厚さが増加する直接照光式バックライトユニットの問題を改善した構造を有するバックライトユニット及び液晶ディスプレイ装置を提供することを目的とする。

上述のような課題を解決するため、本発明は、第１及び第２光源と、前記第１光源と第２光原の間に位置し、それぞれが分岐した形状を有する第１及び第２導光バーと、前記第１及び第２光源と前記第１及び第２導光バーを収容するモールドフレームと、前記第１導光バーと第２導光バーの間に位置する少なくとも一つの第３導光バーとを含み、前記少なくとも一つの第３導光バーの一側は一つの光経路を有し、前記少なくとも一つの第３導光バーの他側は少なくとも二つの光経路を有し、前記第１及び第２導光バーのそれぞれは、直線部と、前記直線部の一端から分岐する第１及び第２分岐部と、前記直線部の他端から伸延する伸延部を有することを特徴とするバックライトユニットを提供する。
また、本発明は、モールドフレームと、前記モールドフレームの一側に位置し、互いに離隔して配列される複数の第１光源と、前記モールドフレームの反対側に位置し、前記複数の第１光源と交互に配列される複数の第２光源と、一側は一つの光経路を有し、他側は少なくとも二つの光経路を有する複数の第１及び第２導光バーとを含み、前記複数の第１導光バーの一側は前記複数の第１光源にそれぞれ対応し、前記複数の第１導光バーの前記少なくとも２つの光経路は前記複数の第２光源のうち互いに隣接した２つの光源の間に位置することを特徴とするバックライトユニットを提供する。

また、本発明は、液晶パネルと、前記液晶パネルの下部に位置する前述したバックライトユニットとを備える液晶ディスプレイ装置を提供する。

本発明に係るバックライトユニット及び液晶ディスプレイ装置は、直接照光式バックライトユニットに比べて薄く、導光板を備えるバックライトユニットに比べて軽い構造を有することで装置が軽量化できる長所がある。

導光板を備えるバックライトユニットの分解斜視図である。直接照光式バックライトユニットの分解斜視図である。本発明の第１実施例に係る導光板の斜視図である。本発明の第１実施例に係る導光バーの斜視図である。直線状の導光バーを備えるバックライトユニットの光分布度を示す図面である。本発明の第２実施例に係るバックライトユニットを示す図面である。本発明の第２実施例に係る分岐状の導光バーの形状を示す図面である。本発明の第２実施例に係る分岐状の導光バーの形状を示す図面である。本発明の第２実施例に係る分岐状の導光バーの形状を示す図面である。本発明の第２実施例に係る分岐状の導光バーの形状を示す図面である。図５に示すバックライトユニットの光分布度を示す図面である。本発明の第３実施例に係るバックライトユニットの平面図である。

以下、図面を参照し、前述のような問題を解決できる本発明について詳細に説明する。

図３Ａは、本発明の第１実施例に係る導光板の斜視図であり、図３Ｂは、本発明の第１実施例に係る導光バーの斜視図である。

図３Ａに示すように、本発明の第１実施例に係るバックライトユニットは、互いに反対の方向に位置する第１及び第２光源と、複数の導光バー１３０と、モールドフレーム１１２を備える。一方、液晶ディスプレイ装置は、前記バックライトユニットと、前記バックライトユニットの上部に位置する液晶パネルと、前記バックライトユニット及び液晶パネルの側面を囲むメインフレームを備える。また、液晶ディスプレイ装置は、前記液晶パネルの前面縁部を覆うトップフレームを更に備えることができる。前記メインフレーム及び前記トップフレームは、前記モールドフレーム１１２と結合する。

図面に示していないが、前記液晶パネルは、互いに向かい合う第１及び第２基板と、これらの間に位置する液晶層を含む。例えば、画素電極が前記第１基板に設けられ、共通電極は前記第１基板または前記第２基板に設けられることができる。また、前記第１及び第２基板の外側には第１及び第２偏光板が貼り付けられる。

前記第１光源は、複数の第１ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅ、１１４）と前記第１ＬＥＤが実装される第１回路ボード（ｃｉｒｃｕｉｔｂｏａｒｄ、１６１）を含み、前記第２光源は、複数の第２ＬＥＤ１１５と前記第２ＬＥＤ１１５が実装される第２回路ボード１６２を含む。前記導光バー１３０は、前記第１光源と第２光源の間に位置する。前記導光バー１３０の一端は前記第１光源の第１ＬＥＤ１１４に対応し、前記導光バー１３０の他端は前記第２光源の第２ＬＥＤ１１５に対応する。前記第１及び第２光源と前記導光バー１３０は、前記モールドフレーム１１２に収容される。

前記バックライトユニットは、前記導光バー１３０の下部に位置する反射板１１７と、前記導光バー１３０の上部に位置する拡散板１５５と、前記拡散板１５５の上部に位置する少なくとも一つの光学シート１５１、１５２、１５３を含む。また、前記導光バー１３０を固定するためのピン１７５が、前記モールドフレーム１１２または前記反射板１１７に設けられる。例えば、前記光学シートは、拡散シート１５１と第１及び第２集光シート１５２、１５３を含む。

前記導光バー１３０は、直線バー（ｓｔｒａｉｇｈｔｂａｒ）の形状を有する。図３Ｂを参照すると、前記導光バー１３０は、光出射面である上部面１１０、光反射面である下部面１１１、入光面である第１側面１１８及び第２側面１２１を含む。前記上部面１１０と前記第１側面１１８は平らに設けられ、前記下部面１１１と前記第２側面１２１には、第１及び第２突出部１１６、１１３がそれぞれ設けられる。

図３Ａに示すように、前記複数の導光バー１３０は、互いに一定間隔離間されて配置される。前記バックライトユニットは、導光板（図１の６）の代わりに導光バー１３０を含むため、重さの面で長所を有する。

しかし、かかるバックライトユニットは、光均一度の面で短所を有する。

直線状の導光バーを備えるバックライトユニットの光分布度を示す図面である図４を参照すると、隣接した導光バー１３０の間で暗部１９０が発生したことが分かる。前記導光バー１３０の間の距離を縮小させることで、かかる暗部１９０の発生を防止する。

しかし、導光バー１３０の間の距離を縮小させるためには、更に多くの導光バー１３０が必要となり、かかる場合、バックライトユニットの重さが増加するため、導光バー１３０を用いるバックライトユニットの長所がなくなる。

即ち、直線バー形状の導光バー１３０を備える液晶ディスプレイ装置は、暗部発生の問題が生じたり、重さの面で短所を持ったりする。

図５は、本発明の第２実施例に係るバックライトユニットを示す図面である。

図５に示すように、本発明の第２実施例に係るバックライトユニットは、互いに反対の方向に位置する第１及び第２光源と、複数の導光バー２３０と、モールドフレーム２１２を備える。一方、液晶ディスプレイ装置は、前記バックライトユニットと、前記バックライトユニットの上部に位置する液晶パネルと、前記バックライトユニット及び液晶パネルの側面を囲むメインフレームを備える。また、液晶ディスプレイ装置は、前記液晶パネルの前面縁部を覆うトップフレームを更に備えることができる。前記メインフレーム及び前記トップフレームは、前記モールドフレーム２１２と結合する。

前記第１光源は、複数の第１ＬＥＤ２１４と前記第１ＬＥＤ２１４が実装される第１回路ボード２６１を含み、前記第２光源は複数の第２ＬＥＤ２１５と前記第２ＬＥＤ２１５が実装される第２回路ボード２６２を含む。前記導光バー２３０は、前記第１光源と第２光源の間に位置する。前記第１及び第２光源と前記導光バー２３０は、前記モールドフレーム２１２に収容される。

前記導光バー２３０は、分岐した形状（ｂｒａｎｃｈｓｈａｐｅ）を有する。即ち、前記導光バー２３０の一側は一端（ｏｎｅｅｎｄ）を有し、前記導光バー２３０の他側は少なくとも二つの端（ａｔｌｅａｓｔｔｗｏｅｎｄｓ）を有する。前記複数の導光バー２３０は、互いに反対の方向に配置される。即ち、隣接した二つの導光バー２３０において、一方の導光バー２３０の一側は前記第１光源と向き合い、他方の導光バー２３０の一側は前記第２光源と向き合う。前記第１及び第２ＬＥＤ２１４、２１５は互いに交互に配列され、前記導光バー２３０の一端が前記第１及び第２ＬＥＤ２１４、２１５に対応する。

前記バックライトユニットは、前記導光バー２３０の下部に位置する反射板２１７と、前記導光バー２３０の上部に位置する拡散板２５５と、前記拡散板２５５の上部に位置する少なくとも一つの光学シート２５１、２５２、２５３を更に含む。また、前記導光バー２３０を固定するためのピン２７５が、前記モールドフレーム２１２または前記反射板２１７に設けられる。例えば、前記光学シートは、拡散シート２５１と第１及び第２集光シート２５２、２５３を含む。

図６Ａないし図６Ｄのそれぞれは、本発明の第２実施例に係る分岐状の導光バーの形状を示す図面である。

前述したように、導光バー２３０は一端を有する一側と、少なくとも二つの端を有する他側を含む。

例えば、図６Ａに示すように、前記導光バー２３０はＹ字状を有する。前記導光バー２３０は、光出射面である上部面２１０、光反射面である下部面２１１、入光面２１８及び側面２２１を含む。前記ＬＥＤ２１４、２１５から出射された光は、前記入光面２１８に入射し、分岐部（ｂｒａｎｃｈｐｏｒｔｉｏｎｓ、２１９ａ、２１９ｂ）を介して分散される。前記上部面２１０と前記入光面２１８は平らに設けられる。

前記入光面２１８に入射した光は、前記上部面２１０を介して前記拡散板２５５に向かって提供される。前記導光バー２３０に入射した光は前記下部面２１１で反射され、光効率が向上する。また、光効率を更に向上させるため、前記下部面２１１には第１突出部２１６が設けられる。一方、前記第１突出部２１６の代わりに、前記下部面２１１には凹部（ｃｏｎｃａｖｅ）が設けられても良い。また、前記側面２１１には第２突出部２１３が設けられる。前記第２突出部２１３により、隣接した導光バー２３０の間の空間に向かう光の分散特性が向上する。

一方、前記導光バー２３０は、前記下部面２１１に設けられ、前記ピン（図５の２７５）が挿入できる挿入溝、若しくは挿入穴（不図示）を更に設けることができる。前記挿入溝、若しくは挿入穴により、導光バー２３０の揺れが防止される。

一方、前記上部面２１０と前記側面２２１の間のエッジにおいて、光が集中し、輝線（ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓｌｉｎｅ）不良が発生し得るが、かかる問題を防止するため、前記上部面２１０と前記側面２２１の間のエッジをラウンド状に設ける。

前記導光バー２３０は、図６Ｂに示すようにラウンドされたＹ字状であっても良く、図６Ｃに示すようにＶ形状であっても良く、図６Ｄに示すようにＵ形状であっても良い。導光バー２３０が分岐した形状を持つ限り、その具体的な形状には制限されない。即ち、導光バー２３０の一側は一つの光経路を有し、導光バー２３０の他側は少なくとも二つの光経路を有することにより、光拡散特性が向上する。

図７は、図５に示すバックライトユニットの光分布度を示す図面である。

図７に示すように、バックライトユニット２３０は、分岐状の導光バー２３０を備えることで、全体面積において均一な光分布を有する。即ち、向上した光拡散特性を有する分岐状の導光バー２３０を用いるため、図４に見える暗部１９０の発生が防止される。

一方、図７において、左側上部及び右側上部の光の輝度が、他の部分より弱いことが分かる。これは、導光バー２３０の直線部によって発生するものと考えられる。かかる問題を防止するため、最も外側に位置する導光バーは、暗部（左側上部、若しくは右側上部）に向かい、前記導光バーの直線部に対して傾いた別途の分岐部（ｂｒａｎｃｈ）を含むことができる。これについて図８を用いて説明する。

図８は、本発明の第３実施例に係るバックライトユニットの平面図である。

図８に示すように、本発明の第３実施例に係るバックライトユニットは、互いに反対の方向に位置する第１及び第２光源と、導光バー３３０と、モールドフレーム（図示せず）を備える。

前記第１光源は、複数の第１ＬＥＤ３１４と前記第１ＬＥＤ３１４が実装される第１回路ボード３６１を含み、前記第２光源は、複数の第２ＬＥＤ３１５と前記第２ＬＥＤ３１５が実装される第２回路ボード３６２を含む。前記導光バー３３０は、前記第１光源と第２光源の間に位置する。前記第１及び第２光源と前記導光バー３３０は、前記モールドフレームに収容される。

前記導光バー３３０は、第１導光バー３４０、第２導光バー３５０、そして前記第１導光バー３４０と第２導光バー３５０の間に位置する少なくとも一つの第３導光バー３６０を含む。

前記第１ないし第３導光バー３４０、３５０、３６０は分岐した形状を有する。即ち、前記第１ないし第３導光バー３４０、３５０、３６０のそれぞれの一側は一端を有し、前記第１ないし第３導光バー３４０、３５０、３６０のそれぞれの他側は少なくとも二つの端を有する。

例えば、前記第３導光バー３６０はＹ字状、またはラウンドされたＹ字状を有する。即ち、前記第３導光バー３６０は、直線部３６２と、前記直線部３６２の一端から分岐する第１及び第２分岐部３６４、３６６を含む。

一方、前記第１導光バー３４０は、直線部３４２と、第１及び第２分岐部３４４、３４６及び伸延部３４８を含む。前記第１導光バー３４０の前記第１及び第２分岐部３４４、３４６は、前記第１導光バー３４０の前記直線部３４２の一端から分岐し、前記第１導光バー３４０の前記伸延部３４８は、前記第１導光バー３４０の前記直線部３４２の他端から伸延する。同様に、前記第２導光バー３５０は、直線部３５２と、第１及び第２分岐部３５４、３５６及び伸延部３５８を含む。前記第２導光バー３５０の前記第１及び第２分岐部３５４、３５６は、前記第２導光バー３５０の前記直線部３５２の一端から分岐し、前記第２導光バー３５０の前記伸延部３５８は、前記第２導光バー３５０の前記直線部３５２の他端から伸延する。前記第１及び第２導光バー３４０、３５０の前記伸延部３４８、３５８は、前記第１及び第２導光バー３４０、３５０の前記直線部３４２、３５２に対して傾くように伸延する。

前記第１ないし第３導光バー３４０、３５０，３６０は、その順番通り、互いに逆に配置される。従って、前記第１導光バー３４０の第１及び第２分岐部３４４、３４６と前記第１導光バー３４０に隣接した第３導光バー３６０の直線部３６２は同じ回路ボード、例えば前記第１回路ボード３６１と向き合い、前記第２導光バー３５０の第１及び第２分岐部３５４、３５６と前記第２導光バー３５０に隣接した第３導光バー３６０の直線部３６２は同じ回路ボード、例えば前記第１回路ボード３６１と向き合う。

また、前記第１ないし第３導光バー３４０、３５０、３６０は、互いに交互に配列される。前記第１導光バー３４０と第２導光バー３５０の間に二つ以上の第３導光バー３６０が配置される場合、前記第３導光バー３６０もまた前記第１導光バー３４０と第２導光バー３５０の間の空間において、互いに交互に配列される。

図８において、前記第１及び第２導光バー３４０、３５０は同じ方向に配列されている。しかし、前記第３導光バー３６０が偶数個配置される場合、前記第１及び第２導光バー３４０，３５０は、反対方向に配列される。

前述した第１ないし第３導光バー３４０、３５０、３６０の配置構造において、前記第１及び第２導光バー３４０、３５０の伸延部３４８、３５８は外側、即ち、前記第３導光バー３６０との反対方向に配置される。前記伸延部３４８、３５８によって第１及び第２導光バー３４０、３５０の光拡散特性が向上し、図７に見える左側上部及び右側上部の暗部が除去され得る。

一方、図面に示していないが、本発明の第３実施例に係るバックライトユニットは、前記導光バーの下部に位置する反射板と、前記導光バーの上部に位置する拡散板と、前記拡散板の上部に位置する少なくとも一つの光学シートを更に備えることができる。

また、液晶ディスプレイ装置は、前記バックライトユニットと、前記バックライトユニットの上部に位置する液晶パネルと、前記バックライトユニット及び液晶パネルの側面を囲むメインフレームを備える。液晶ディスプレイ装置は、前記液晶パネルの前面縁部を覆うトップフレームを更に備えることができる。

本発明の第２実施例に係るバックライトユニット及び液晶ディスプレイ装置は、導光板の代わりに導光バーを備えるため、重さの面で長所を有する。また、前記導光バーは分岐した形状を有することで光拡散特性が向上し、その結果、少数の導光バーを用いながら、直線状の導光バーを備えるバックライトユニットで発生する暗部の問題を防止することができる。

１１０、２１０上部面、１１１、２１１下部面、１１２、２１２モールドフレーム、１１３、１１６、２１３、２１６突出部、１１４、１１５、２１４、２１５、３１４、３１５ＬＥＤ、１１８、２１８入光面（第１側面）、１２１、２２１（第２）側面、１３０、２３０、３３０導光バー、１５１〜１５３、２５１〜２５３光学シート、１５５、２５５拡散板

Claims

第１及び第２光源と、
前記第１光源と第２光原の間に位置し、それぞれが分岐した形状を有する第１及び第２導光バーと、
前記第１及び第２光源と前記第１及び第２導光バーを収容するモールドフレームと、
前記第１導光バーと第２導光バーの間に位置する少なくとも一つの第３導光バーと
を含み、
前記少なくとも一つの第３導光バーの一側は一つの光経路を有し、前記少なくとも一つの第３導光バーの他側は少なくとも二つの光経路を有し、
前記第１及び第２導光バーのそれぞれは、直線部と、前記直線部の一端から分岐する第１及び第２分岐部と、前記直線部の他端から伸延する伸延部を有する
ことを特徴とするバックライトユニット。
前記第１及び第２導光バーのそれぞれの前記伸延部は、前記第１及び第２導光バーのそれぞれの前記直線部に対し、傾くように伸延する
ことを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
前記伸延部は、前記第３導光バーとの反対方向に伸延する
ことを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
モールドフレームと、
前記モールドフレームの一側に位置し、互いに離隔して配列される複数の第１光源と、
前記モールドフレームの反対側に位置し、前記複数の第１光源と交互に配列される複数の第２光源と、
一側は一つの光経路を有し、他側は少なくとも二つの光経路を有する複数の第１及び第２導光バーと
を含み、
前記複数の第１導光バーの一側は前記複数の第１光源にそれぞれ対応し、前記複数の第１導光バーの前記少なくとも２つの光経路は前記複数の第２光源のうち互いに隣接した２つの光源の間に位置する
ことを特徴とするバックライトユニット。
前記第１及び第２光源は、ＬＥＤである
ことを特徴とする請求項１または４記載のバックライトユニット。
前記第１及び第２導光バーのそれぞれは、Ｙ字状、ラウンドされたＹ字状、Ｖ形状、Ｕ形状のうち、何れかの一つである
ことを特徴とする請求項１または４に記載のバックライトユニット。
前記第１及び第２導光バーのそれぞれは、上部面、下部面、入光面及び側面を含み、前記第１及び第２光源からの光は、前記入光面に入射する
ことを特徴とする請求項１または４に記載のバックライトユニット。
前記第１及び第２導光バーのそれぞれは、前記下部面、または前記側面のうち、少なくとも一つに設けられる突出部を更に含む
ことを特徴とする請求項７に記載のバックライトユニット。
前記上部面と前記側面の間のエッジは、ラウンドされた形状である
ことを特徴とする請求項７に記載のバックライトユニット。
前記第１及び第２導光バーのそれぞれは、前記下部面に設けられる挿入穴を更に含み、前記モールドフレームには、前記挿入穴に挿入されるピンが設けられる
ことを特徴とする請求項７に記載のバックライトユニット。
液晶パネルと、
前記液晶パネルの下部に位置し、請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載のバックライトユニットと
を備える液晶ディスプレイ装置。