(57)【要約】【課題】表示面において互いに直交する辺の長さが異なる矩形状の表示パネル部に対して、照射光の均一化を好適に図ることが可能なバックライトユニットを提供する。【解決手段】液晶パネル２の直下にＬＥＤ光源３が配置されるバックライトユニット５であり、ＬＥＤ光源３と液晶パネル２との間に異方性シート２２を備える。異方性シート２２は、ＬＥＤ光源３からの出射光を透過して液晶パネル２の側へ拡散するシートであって、その出射光を表示面における短辺に沿った方向に比して長辺に沿った方向へより広く拡散させる構造を有する。すなわち、このような異方性シート２２を設けることにより、従来対応できていなかった例えば長方形等の単位エリアに対して照射される光について、表示面の短辺の側における輝度の低下を抑制することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示面において互いに直交する辺の長さが異なる矩形状の表示パネル部（２）の直下に光源（３）が配置されるバックライトユニット（５）において、
前記光源と前記表示パネル部との間に配置され、該光源からの出射光を透過して該表示パネルの側へ拡散するシートであって、該出射光を前記表示面における短辺に沿った方向に比して長辺に沿った方向へより広く拡散させる構造を有する異方性シート（２２）を備えることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項２】
前記光源と前記表示パネル部との間に配置され、該光源からの出射光を透過せずに該光源の側へ反射するプレートであって、該光源の側と該表示パネルの側とを貫通する複数の光貫通孔（Ｈ）が形成された反射プレート（２３）と、
前記光源の側において前記反射プレートと対向する対向面を有し、該反射プレートにて反射された前記出射光を透過せずに該反射プレートの側へ反射する反射シート（３４）と、
を備え、
前記複数の光貫通孔は、いずれも同じ大きさであり、前記反射プレートにおける各頂点に向かって単位面積あたりの数が多くなるように該反射プレートに形成されてい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。
【請求項３】
前記表示パネル部として車載メータパネルに用いられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバックライトユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネル等の背面に配置されるバックライトユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤを光源として用いるバックライトユニットを備える液晶表示装置が普及している。このバックライトユニットとしては、ＬＥＤを液晶パネルの直下に配置する直下型のものと、ＬＥＤを液晶パネルのエッジ側に配置して導光板によって光を液晶パネルへと導くエッジ型のものと、の２つの種類が存在している。
【０００３】
エッジ型のバックライトユニットは、ＬＥＤを液晶パネルの直下に配置しなくてもよい分、液晶表示装置の薄型化への要求が強い製品（例えば、スマートフォンやタブレット端末等）に多く用いられている。
【０００４】
一方、直下型のバックライトユニットは、液晶パネルにおける単位エリア毎にＬＥＤを配置し、各ＬＥＤをそれぞれ駆動制御できる（つまり、エリア制御が可能である）という利点があるので、液晶表示装置の高画質化への要求が強い製品（例えば、テレビ等）に多く用いられている。
【０００５】
いずれの種類のバックライトユニットにおいても、ＬＥＤは指向性が強い光源であるため、液晶パネル全体を均一に照射するには、ＬＥＤから液晶パネルに対して照射される光を均一に拡散させる必要がある。
【０００６】
これに対し、特許文献１には、直下型のバックライトユニットにおいて、ＬＥＤと液晶パネルとの間に、複数の光貫通孔が形成された反射プレートを配置するとともに、ＬＥＤの側において反射プレートと対向する対向面を有する反射部材を配置し、複数の光貫通孔を反射プレートの各頂点に向かうほど開口面積が大きくなるように形成したものが開示されている。すなわち、反射プレートにおいて、ＬＥＤの位置に対応する中心部から離間するほど光通過量をより多くすることで、ＬＥＤの指向性を緩和させ、これにより液晶パネル全体への照射光の均一化が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１７４３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の直下型のバックライトユニットは、液晶表示装置としてテレビ等を対象としていたため、各ＬＥＤが直下に配置される液晶パネルの単位エリアを正方形に区切ることが可能であり、このような正方形の単位エリアに対して照射光の均一化を図ることは可能であったものの、例えば長方形等のように短辺と長辺とを有する形状の単位エリアには対応できていなかった。
【０００９】
すなわち、従来の直下型のバックライトユニットでは、ＬＥＤからの出射光が、反射プレートによって等方的に拡散されるため、図７（ａ）に示すように、表示面の短辺の側における輝度が大きく低下してしまうという懸念があった。
【００１０】
本発明は、こうした事情に鑑みてなされたものであり、表示面において互いに直交する辺の長さが異なる矩形状の表示パネル部に対して、照射光の均一化を好適に図ることが可能なバックライトユニットの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、前記した表示パネル部の直下に光源が配置されるバックライトユニットであり、光源と表示パネル部との間に異方性シートを備える。なお、表示パネル部とは、例えば、従来構成にように液晶パネルにおける単位エリアを指すこともできるし、テレビ等と比して表示面が小さいものであれば液晶パネル全体を指すこともできる。
【００１２】
異方性シートは、光源からの出射光を透過して表示パネルの側へ拡散するシートであって、その出射光を表示面における短辺に沿った方向に比して長辺に沿った方向へより広く拡散させる構造を有する。すなわち、このような異方性シートを設けることにより、従来対応できていなかった例えば長方形等の表示パネル部に対して照射される光について、表示面の短辺の側における輝度の低下を抑制することが可能となる。
【００１３】
したがって、本発明によれば、表示面において互いに直交する辺の長さが異なる矩形状の表示パネル部に対して、照射光の均一化を好適に図ることができる。
また、本発明のバックライトユニットは、さらに、反射プレートと、反射シートとを備える場合、複数の光貫通孔は、いずれも同じ大きさであり、反射プレートにおける各頂点に向かって単位面積あたりの数が多くなるように反射プレートに形成されてもよい。
【００１４】
このように構成することにより、例えばバックライトユニットの開発段階において、光貫通孔の大きさを変えることなく、光貫通孔の位置や数を調整するだけで、表示パネル部に対する照射光の均一化に係るテストを繰り返し行うことが可能となるため、バックライトユニットの開発テストの容易化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のバックライトユニットを含む液晶表示装置の全体構成を例示する分解図である。
【図２】液晶表示装置が搭載された車載メータ装置の構成を例示する図であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその断面図である。
【図３】異方性シートの構成を例示する斜視図である。
【図４】反射プレートの構成を例示する図であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。
【図５】光源からの出射光が反射プレートおよび反射シートにより受ける作用を例示する説明図である。
【図６】液晶パネルに対する照射光の分布を示す第１の図である。
【図７】（ａ）は、液晶パネルに対する照射光の分布を示す第２の図であり、（ｂ）は、エッジ型のバックライトユニットを含む液晶表示装置が搭載された車載メータ装置の構成を例示する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明のバックライトユニットを含む装置の実施形態としての液晶表示装置１について図面と共に説明する。
なお、本発明は、下記の実施形態によって何ら限定して解釈されない。また、下記の実施形態の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略した態様も本発明の実施形態である。また、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される発明の本質を逸脱しない限度において考え得るあらゆる態様も本発明の実施形態である。また、下記の実施形態の説明で用いる符号を特許請求の範囲にも適宜使用しているが、各請求項に係る発明の理解を容易にする目的で使用しており、各請求項に係る発明の技術的範囲を限定する意図ではない。
【００１７】
＜全体構成＞
図１に示すように、液晶表示装置１は、表示パネル部としての液晶パネル２と、光源としてのＬＥＤ光源３と、バックライトユニット５と、を備えて構成される。
【００１８】
本実施形態の液晶表示装置１は、図２（ａ）に示すように、車両に搭載されるメータ装置１０においてスピードメータ１１ａやタコメータ１１ｂ等の計器類１１とともに設置される。液晶パネル２には、例えばシフトレバー位置や燃料残量、エンジン冷却水の温度、方向指示、ヘッドランプの向き、各種警告灯等が表示され得る。
【００１９】
つまり、液晶パネル２には主としてこれらの情報が表示されればよいため、液晶表示装置１としては、テレビ等と比して高画質化への要求が小さい。また、液晶パネル２としては、表示面の大きさも比較的小さいものでよいものの、メータ装置１０において少なくともスピードメータ１１ａとタコメータ１１ｂとを除く限られたスペースにて、なるべく表示面積が広く確保されるとよいため、長方形等のように表示面において互いに直交する辺の長さが異なる（つまり、短辺と長辺とを有する）矩形状のものが採用されている。
【００２０】
また、メータ装置１０において、スピードメータ１１ａおよびタコメータ１１ｂは、図２（ｂ）に示すように、文字板の中央に設けられた開口部１１ｃと、文字板において車速やエンジン回転数等の状態値を指し示すための指針１１ｄと、指針１１ｄにおいて一方端から開口部１１ｃを通って下方に延設された延設部１１ｅに軸支され、指針１１ｄにおける他端（先端）を文字板の周方向に回転させるモータ１１ｆと、を備えて構成される。すなわち、メータ装置１０では、指針１１ｄの延設部１１ｅおよびモータ１１ｆの軸によって構成されるパーツの長さ分に応じて、比較的奥行きの広い内部空間Ｓが確保される。このため、液晶表示装置１としては、スマートフォンやタブレット端末等と比して薄型化への要求が小さい。
【００２１】
ここで、バックライトユニット５としては、前述のように液晶表示装置１に対する高画質化への要求が小さいことから、エッジ型のものを採用し得るが、エッジ型のものを採用した場合、図７（ｂ）に示すように、液晶表示装置１の薄型化によって、メータ装置１０の基板１１ｇと、液晶表示装置１と、の間に、液晶表示装置１を基板１１ｇに固定するための固定板１１ｈを別途設ける必要が生じる。
【００２２】
これに対し、本実施形態の液晶表示装置１では、バックライトユニット５として直下型のものが採用されているため、メータ装置１０の基板１１ｇに液晶表示装置１を直接固定することが可能となり、固定板１１ｈ（図７（ｂ）参照）を設置せずに済む分、低コストを実現することができる。また、メータ装置１０の基板１１ｇには、計器類１１を制御するだけのものではなく、ＬＥＤ光源３の駆動制御や、液晶パネル２の画像制御等を行う回路部品（例えばマイクロコンピュータ等を含む）が配設されている。
【００２３】
ＬＥＤ光源３は、単一のＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップからなるものである。このＬＥＤチップは白色光を発する発光素子である。また、ＬＥＤ光源３は、メータ装置１０の基板１１ｇに設置される端子３ａ（図１参照）を有し、この端子３ａを介して基板１１ｇの回路部品（非図示）に電気的に接続されており、基板１１ｇ上において駆動電流が端子３ａに供給されることにより、光を照射するようになっている。
【００２４】
なお、本実施形態の液晶表示装置１では、液晶パネル２を複数の単位エリアに区切り、その単位エリア毎に１つのＬＥＤ光源３を配置し得るが、前述のように液晶表示装置１に対する高画質化への要求が小さいことから、液晶パネル２全体の直下に１つのＬＥＤ光源３が配置されている。つまり、部品点数を減らし、エリア制御を行わずに済む分、低コストを実現することができる。
【００２５】
＜バックライトユニットの構成＞
次に、バックライトユニット５の構成について説明する。
図１に示すように、バックライトユニット５は、基台２１と、異方性シート２２と、反射プレート２３と、スペーサ２４と、拡散板２５と、ケース２７と、開口プレート２８と、を備えて構成される。これらバックライトユニット５の各パーツ２１〜２８は、いずれも液晶パネル２の表示面に対して平行となるように組み付けられ、液晶パネル２の形状に合わせて形成されている。特に、異方性シート２２、反射プレート２３および拡散板２５は、いずれも液晶パネル２の表示面と略同一形状および略同一面積の表面を有する板状の部材である。
【００２６】
基台２１は、メータ装置１０の基板１１ｇに設置される板状の設置部３１と、異方性シート２２の辺部が載置される枠状の載置部３２と、を備えて構成される。具体的には、設置部３１の底面３２における短辺の側の中央部にネジ孔部３３が延設されており、このネジ孔部３３を介して基台２１がメータ装置１０の基板１１ｇにネジ留めされる。
【００２７】
また、設置部３１の上面の中央部には、ＬＥＤ光源３が固定され、ＬＥＤ光源３の端子３ａを設置部３１の下面から側方に向けて屈曲させ、設置部３１における長辺の側から突設させるようになっている。
【００２８】
さらに、設置部３１の上面において載置部３２により囲まれた部分には、反射シート３４が敷設されている。この反射シート３４は、異方性シート２２、反射プレート２３、拡散板２５および液晶パネル２の表面と略同一形状および略同一面積の表面を有するフィルム状の部材であり、反射プレート２３と対向する対向面を形成し、ＬＥＤ光源３から出射され反射プレート２３にて反射された光を透過せずに反射プレート２３の側へ反射するようになっている。
【００２９】
載置部３２は、例えば光反射性を有する樹脂素材からなり、ＬＥＤ光源３を囲う部材であり、ＬＥＤ光源３からの出射光が側方に漏れるのを抑制するためのものである。載置部３２の上面には、各頂点部と、長辺の側の各中央部と、に凹部３５が設けられており、短辺の側の各中央部に外面から上方に向けて突設した突片部３６が設けられている。
【００３０】
異方性シート２２は、ＬＥＤ光源３と液晶パネル２との間に配置されており、図３に示すように、ＬＥＤ光源３からの出射光を異方性シート２２（ひいては液晶パネル２の表示面）における短辺に沿った方向に比して長辺に沿った方向へより広く拡散させる公知の粒子構造を有するフィルム状の拡散構造体３７と、拡散構造体３７の上面および下面にそれぞれ積層されたフィルム状の透過層３８と、によって構成される。具体的には、拡散構造体３７には、光を拡散させる円筒形状の拡散粒子３７ａが複数敷き詰められており、その径方向が異方性シート２２における長辺に沿った方向となるように配置され、その長手方向が異方性シート２２における短辺に沿った方向となるように配置されている。なお、拡散構造体３７としては、粒子構造のものに限らず、表面の凹凸構造によって拡散光の異方性をもたせるように構成された公知のものを採用してもよい。
【００３１】
また、異方性シート２２には、載置部３２の凹部３５に対応するそれぞれの位置に孔部３９が形成されている。
反射プレート２３は、ＬＥＤ光源３と液晶パネル２との間に配置されており、設置部３１の反射シート３４と同様に、光を透過せずに反射する性質を有する素材（例えば、アルミニウム製）の平板である。反射プレート２３には、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、光を通過させるための光貫通孔Ｈが中心部から各頂点部に向かって放射状に複数形成されている。これら複数の光貫通孔Ｈは、いずれも同じ形状および大きさであり、反射プレート２３における各頂点部に向かって単位面積あたりの数が多くなるように、反射プレート２３に形成されている。
【００３２】
すなわち、図５に示すように、ＬＥＤ光源３から出射された光の一部は、反射プレート２３に形成されている光貫通孔Ｈを直接通過し、上方へ照射される。また、ＬＥＤ光源３から出射された光の一部は、反射プレート２３を反射し、反射プレート２３に対向する設置部３１の反射シート３４に入射する。反射プレート２３を反射した光は、反射シート３４をさらに反射し、この反射によって、反射プレート２３の中央部から離れた方へ進行しながら、再び反射プレート２３へ向かう。そして、反射シート３４を反射した光の一部は、反射プレート２３の光貫通孔Ｈを通過して上方へ照射される。以上のような光の挙動が繰り返されることにより、反射プレート２３に形成されている光貫通孔Ｈを通過した光が、上方に位置する拡散板２５へ入射するようになっている。
【００３３】
ここで、反射プレート２３に形成されている複数の光貫通孔Ｈは、前述のように反射プレート２３における各頂点部に向かって単位面積あたりの数が多くなっているため、反射プレート２３において、ＬＥＤ光源３の位置に対応する中心部から離間するほど光通過量がより多くなる。これにより、ＬＥＤ光源３の指向性を緩和させ、液晶パネル２全体への照射光の均一化が図られている。
【００３４】
また、反射プレート２３には、異方性シート２２の孔部３９（ひいては載置部３２の凹部３５）に対応するそれぞれの位置に孔部４０が形成されている。
なお、本実施形態では、ＬＥＤ光源３と反射プレート２３との間に、異方性シート２２が配置されているが、これに限るものではなく、ＬＥＤ光源３と異方性シート２２との間に、反射プレート２３が配置されてもよい。いずれの配置においても、反射プレート２３における光貫通孔Ｈの位置や数を予め調整しておくことにより、図６に示すような液晶パネル２に対する照射光の均一化を図ることができる。
【００３５】
スペーサ２４は、枠状に形成された部材であり、載置部３２の凹部３５にそれぞれ嵌合する突起部４１を有し、異方性シート２２の孔部３９と、反射プレート２３の孔部４０と、を貫通させた状態で突起部４１を載置部３２の凹部３５に接合させることで、異方性シート２２および反射プレート２３を基台２１に固定するものである。
【００３６】
拡散板２５は、反射プレート２３と液晶パネル２との間に配置されており、ＬＥＤ光源３から異方性シート２２および反射プレート２３を介して上方に照射される光を入射して液晶パネル２に向けて拡散するものである。この拡散板２５は、反射プレート２３における光貫通孔Ｈを通過した光を等方的に拡散させることで、反射プレート２３における光貫通孔Ｈ以外の部分によって光が遮蔽されることで生じる影を緩和させるためのものである。なお、拡散板２５は、１枚に限らず、複数枚（例えば３枚）設けられてもよい。
【００３７】
ケース２７は、スペーサ２４を囲う枠状に形成された枠部４２と、スペーサ２４の上方への移動を規制する規制部４３と、載置部３２の突片部３６に接合する接合部４４と、を備えて構成される。具体的には、スペーサ２４によって異方性シート２２および反射プレート２３を基台２１に固定し、さらにスペーサ２４の上面に拡散板２５を載置した状態で、規制部４３の下面を拡散板２５に当接させ、枠部４２における短辺の側の中央部に設けられた接合部４４を載置部３２の突片部３６に接合させることで、拡散板２５、スペーサ２４、反射プレート２３および異方性シート２２を基台２１に固定するものである。
【００３８】
開口プレート２８は、ケース２７における規制部４３の上面に対応する形状および大きさを有する枠状の部材であり、開口プレート２８における長辺の複数箇所に下方へ延設されたネジ孔部４５を備えて構成される。具体的には、ケース２７における規制部４３の上面に液晶パネル２を載置した状態で、ネジ孔部４５と、ケース２７の枠部４２における長辺の外側部に設けられたネジ孔４６と、をネジ留めすることにより、液晶パネル２をケース２７に固定するものである。
【００３９】
＜効果＞
以上説明したように、バックライトユニット５では、ＬＥＤ光源３と液晶パネル２との間に、ＬＥＤ光源３からの出射方向を液晶パネル２の表示面における短辺に沿った方向に比して長辺に沿った方向へより広く拡散させる構造を有する異方性シート２２が設けられているため、液晶パネル２の表示面の短辺の側における輝度の低下を抑制することが可能となる。
【００４０】
したがって、バックライトユニット５によれば、表示面において互いに直交する辺の長さが異なる矩形状の液晶パネル２に対して、照射光の均一化を好適に図ることができる。
また、バックライトユニット５では、ＬＥＤ光源３と液晶パネル２との間に、各頂点に向かって単位面積あたりの数が多くなるように、同じ形状および大きさの複数の光貫通孔Ｈが形成された反射プレート２３が設けられている。このため、ＬＥＤ光源３の側にて反射プレート２３と対向する反射シート３４との間で光の反射が繰り返されることにより、ＬＥＤ光源３の指向性を緩和させ、液晶パネル２全体への照射光の均一化を図ることができる。
【００４１】
さらに、バックライトユニット５では、反射プレート２３と液晶パネル２との間に、光を等方的に拡散させる拡散板２５が設けられているため、反射プレート２３における光貫通孔Ｈ以外の部分によって光が遮蔽されることで生じる影を緩和させ、液晶パネル２全体への照射光の均一化をより図ることができる。
【００４２】
＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
【００４３】
例えば、上記実施形態のバックライトユニット５では、液晶パネル２が車載メータパネルに用いられる例について説明したが、これに限定されるものではなく、例えばテレビ等に用いられてもよい。この場合、液晶パネル２における単位エリア毎にＬＥＤ光源３を配置し、各ＬＥＤ光源３をそれぞれ駆動制御するエリア制御を行うことを前提とし、各単位エリアおよびＬＥＤ光源３毎にバックライトユニット５が具備される態様でもよい。
【００４４】
また、上記実施形態のバックライトユニット５では、反射プレート２３において、同じ形状および大きさの複数の光貫通孔Ｈが、各頂点に向かって単位面積あたりの数が多くなるように形成されているが、これに限定されるものでなく、例えば従来技術のように、複数の光貫通孔Ｈが、各頂点に向かうほど開口面積が大きくなるように形成されてもよい。
【００４５】
さらに、上記実施形態のバックライトユニット５では、異方性シート２２および反射プレート２３によって、ＬＥＤ光源３から液晶パネル２に向けて照射される光を異方的に拡散させる構成であるが、これに限定されるものではなく、少なくとも異方性シート２２を具備していればよい。
【符号の説明】
【００４６】
１…液晶表示装置、２…液晶パネル、３…ＬＥＤ光源、３ａ…端子、５…バックライトユニット、１０…メータ装置、１１…計器類、１１ａ…スピードメータ、１１ｂ…タコメータ、１１ｃ…開口部、１１ｄ…指針、１１ｅ…延設部、１１ｆ…モータ、１１ｇ…基板、１１ｈ…固定板、２１…基台、２２…異方性シート、２３…反射プレート、２４…スペーサ、２５…拡散板、２７…ケース、２８…開口プレート、３１…設置部、３２…載置部、３２…底面、３３…ネジ孔部、３４…反射シート、３５…凹部、３６…突片部、３７…拡散構造体、３７ａ…拡散粒子、３８…透過層、３９，４０…孔部、４１…突起部、４２…枠部、４３…規制部、４４…接合部、４５…ネジ孔部、４６…ネジ孔、Ｈ…光貫通孔、Ｓ…内部空間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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