(57)【要約】【課題】光源を短くすることなく導光板を固定することにより、導光板の周囲４方向から光を入射して光量を増大する。【解決手段】四つの側端面から入射される光が内部を伝播しながら一方の広面から出射される導光板６と、導光板６の各光入射面の近傍に、各光入射面に沿って配置された管状光源４と、バックライトユニット３を構成する各光学部材を収容するシャーシ８とを備えた液晶表示装置１において、シャーシ８の底面に導光板６のサイズに応じた窪み部１１を設け、その窪み部１１内に導光板６の下側一部を配置する。導光板６の側端面下部にシャーシ８の窪み部１１の側面が接して導光板６の縦横方向を固定することができるので、従来のように蛍光ランプを短くして導光板６を縦横方向に固定するための柱状固定部材を設ける必要がない。【選択図】　　図１
2004119124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
四つの側端面から入射する光源光が内部を伝播しながら一方の広面から出射する導光板と、
該導光板の四つの各側端面に沿って配置され、該導光板に該光源光を出射する線状光源と、
該導光板および線状光源を収容するシャーシとを備え、
該シャーシは、底面に該導光板のサイズに応じた窪み部を有しており、該導光板の光出射面側とは反対側の部分が該窪み部内に入り込んで固定されるバックライトユニット。
【請求項２】
前記線状光源は、２本のＬ字型蛍光ランプがそれぞれ、導光板の２側端面にわたってそれぞれ配置されている請求項１記載のバックライトユニット。
【請求項３】
前記線状光源は、１本のＵ字型蛍光ランプが導光板の３側端面にわたって配置されていると共に、１本の直管型蛍光ランプが残りの１側端面に沿って配置されている請求項１記載のバックライトユニット。
【請求項４】
前記線状光源は、１本のロの字型蛍光ランプが導光板の４側端面にわたって配置されている請求項１記載のバックライトユニット。
【請求項５】
前記線状光源は、４本の直管型蛍光ランプがそれぞれ、導光板の各側端面にそれぞれ沿って配置されている請求項１記載のバックライトユニット。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載のバックライトユニットが液晶パネルの背面側に配置され、該バックライトユニットからの出射光が液晶表示用として液晶パネルに照射される液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネルなどの表示素子の直下に配置されて照明を行うバックライトユニットおよびこれを用いた液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶パネルは、一対の基板の間に液晶が充填されており、一方の基板上にマトリクス状に配置された各画素電極と、これらの画素電極と対向するように他方の基板上に設けられた対向電極との間に電圧を印加することによって、両電極間に挟まれた液晶の配向状態が変化してその画素部分の光透過率が変化する。
【０００３】
液晶表示装置は、液晶パネルの背面側に配されたバックライトユニットから液晶パネルに光を照射することによって、画素部分の光透過率変化した液晶パネルを通して画像が形成されるようになっている。
【０００４】
このバックライトユニットとしては、一般に、導光板を用いたエッジライト方式のバックライトユニットが用いられている。このエッジライト方式のバックライトユニットは、液晶パネルに対向するように液晶パネルの背面側に導光板が配設されており、この導光板の側面（エッジ）側に配置された蛍光管などの線状光源から出射される光を導光板によって液晶パネル一面に導いて液晶パネルを照明するようになっている。
【０００５】
図３は、従来の液晶表示装置の概略要部構成を示す断面図である。
【０００６】
図３において、この液晶表示装置１０１は、液晶パネル１０２と、この液晶パネル１０２の背面側に配置されたバックライトユニット１０３とを有している。
【０００７】
バックライトユニット１０３は、光源１０４、リフレクタ１０５、導光板１０６、反射シート１０７、シャーシ１０８および光学シート１０９を有している。
【０００８】
光源１０４は、線状光源として柱状の蛍光ランプ（または発光ダイオード）などからなっており、それぞれ、導光板１０６の側端面に沿うように配置されている。
【０００９】
リフレクタ１０５は、導光板１０６の側端面側が開放した断面コ字形状であり、光源１０４の周囲を取り囲むように、導光板１０６の側端面に沿って配置されており、光源１０４からの光は、リフレクタ１０５によって反射されて導光板１０６の側端面側に導かれるようになっている。
【００１０】
導光板１０６は、光源１０４およびリフレクタ１０５からの光が側端面から入射されて内部を伝播し、液晶パネル１０２側に面光源として光出射されるようになっている。
【００１１】
反射シート１０７は、導光板１０６の背面側に配置されており、導光板１０６からの背面側への出射光を反射させて導光板１０６内部に戻して液晶パネル１０２に導くようにしている。
【００１２】
シャーシ１０８は、凹状であり、内部に光源１０４、リフレクタ１０５、導光板１０６および反射シート１０７などが収容されている。
【００１３】
光学シート１０９は、導光板１０６の前面側に配置され、導光板１０６から液晶パネル１０２側に出射された光が均一に液晶パネル１０２に照射されるようになっている。
【００１４】
このような液晶表示装置１０１において、光源から導光板１０６に入射される光量を増大させるために、従来、導光板１０６の周囲４方向（全方向）に光源を配置して、導光板１０６に光を入射するようにしたバックライトユニットが知られている（例えば特許文献１参照）。
【００１５】
図４は、図３のバックライトユニット１０３の構成を光出射面側から見た平面図である。
【００１６】
図４において、バックライトユニット１０３は、２本のＬ字型蛍光ランプが、それぞれ、四角形状の導光板１０６の各２側端面にわたって設けられており、その周囲を取り囲むように各リフレクタ１０５が配置されている。
【００１７】
この構成によれば、導光板１０６の周囲４方向から光が入射するため、導光板１０６の両側端面にそれぞれ直管型蛍光ランプを配置した構成に比べて、導光板１０６に入射される光量を大幅に増大させることができる。
【００１８】
【特許文献１】
特開平４−３２９５２０号公報（第１図）
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のバックライト１０３では、導光板１０６の周囲４方向から光を入射させるために、２本のＬ字型蛍光ランプが、それぞれ、導光板１０６の２側端面にわたって設けられている。このため、導光板１０６をシャーシ１０８に固定することができない。このため、縦または横方向から導光板１０６に衝撃が加えられると、導光板１０６が直接、光源１０４である蛍光ランプなどに接触してしまう。
【００２０】
これを防ぐために、バックライト１０３では、図４に示すように、Ｌ字型蛍光ランプの長さを短くして、導光板１０６を支える柱状の導光板固定部材１１０が、対角線状の二つの角部分に設けられている。このため、Ｌ字型蛍光ランプから導光板１０６に入射される光量がその分だけ少なくなり、バックライトユニット１０３の高輝度化が妨げられるという問題を有している。
【００２１】
また、導光板１０６を固定するために蛍光ランプを短くすると、導光板１０６の側面において、蛍光ランプが設けられていない部分からは光が入射されないため、液晶パネル１０２の画面表示エリア隅部が暗く表示されてしまうという問題もある。
【００２２】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、光源を短くすることなく導光板を固定することにより、導光板の周囲４方向から光を入射して光量を増大することができる高輝度のバックライトユニットおよびこれを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明のバックライトユニットは、四つの側端面から入射する光源光が内部を伝播しながら一方の広面から出射する導光板と、この導光板の四つの各側端面に沿って配置され、導光板に光源光を出射する線状光源と、これらの導光板および線状光源を収容するシャーシとを備え、このシャーシは、底面に該導光板のサイズに応じた窪み部を有しており、導光板の光出射面側とは反対側の部分が窪み部内に入り込んで固定されるようになっており、そのことにより上記目的が達成される。
【００２４】
また、好ましくは、本発明のバックライトユニットにおける線状光源は、２本のＬ字型蛍光ランプがそれぞれ、導光板の各２側端面にわたってそれぞれ配置されている。
【００２５】
さらに、好ましくは、本発明のバックライトユニットにおける線状光源は、１本のＵ字型蛍光ランプが導光板の３側端面にわたって配置されていると共に、１本の直管型蛍光ランプが残りの１側端面に沿って配置されている。
【００２６】
さらに、好ましくは、本発明のバックライトユニットにおける線状光源は、１本のロの字型蛍光ランプが導光板の４側端面にわたって配置されている。
【００２７】
さらに、好ましくは、本発明のバックライトユニットにおける線状光源は、４本の直管型蛍光ランプがそれぞれ、導光板の各側端面にそれぞれ沿って配置されている。
【００２８】
本発明の液晶表示装置は、請求項１〜５の何れかに記載のバックライトユニットが液晶パネルの背面側に配置され、該バックライトユニットからの出射光が液晶表示用として液晶パネルに照射されるようになっており、そのことにより上記目的が達成される。
【００２９】
上記構成により、以下、本発明の作用について説明する。
【００３０】
本発明においては、シャーシの底面に導光板のサイズに応じた窪み部を設けて、その窪み部の底面上に導光板を配置することにより、導光板の光出射面側とは反対側の一部分がシャーシの窪み部に入り込んで固定される。導光板の側面下部にシャーシの窪み部側面が接して導光板の縦横方向を固定することができる。このため、従来のように蛍光ランプを短くして導光板を縦横方向に固定するための柱状の導光板固定部材を角部分に設ける必要がない。これによって、蛍光ランプを長くして光源からの光量を増大することができ、高輝度の面光源を得ることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のバックライトユニットを用いた液晶表示装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３２】
図１は、本発明の一実施形態である液晶表示装置の概略要部構成を示す断面図であり、図２は図１のバックライトの要部構成を光出射面側から見た平面図である。
【００３３】
図１および図２において、液晶表示装置１は、液晶パネル２と、この液晶パネル２の背面側に配置されたバックライト３とを有している。
【００３４】
液晶パネル２は、一対の基板の間に液晶が充填されており、一方の基板上にマトリクス状に配置された画素電極と、この画素電極と対向するように他方の基板上に設けられた対向電極との間に電圧を印加することによって、両電極間に挟まれた液晶の配向状態が変化させてその画素部分の光透過率が変化させる。この液晶パネル２に、液晶パネル２の背面側に配されたバックライトユニット３から光を照射することによって画像が形成される。
【００３５】
バックライトユニット３は、光源光を発生させる光源４、光源光反射用のリフレクタ５、面光源を得るための導光板６、導光板６からの光の漏れを反射させる反射シート７、シャーシ８および光学シート９を有している。
【００３６】
光源４は、線状光源としての柱状の蛍光ランプ（または発光ダイオード）が折り曲げられた形状のＬ字型蛍光ランプが２本、それぞれ、導光板６の側端面に沿うように、２側端面にわたってそれぞれ配置されている。
【００３７】
リフレクタ５は、導光板６の側端面側が開放した断面形状がコ字形状であり、光源４の周囲を取り囲むように、導光板６の側端面に沿って配置されており、光源４からの光は、リフレクタ５によって反射されて導光板６の側端面に導かれるようになっている。リフレクタ５も、光源４と同様に、平面視Ｌ字型に構成されている。
【００３８】
本実施形態では、リフレクタ５として、厚み０．２ｍｍのＳＵＳ４３０（ステンレス材料）を用い、導光板６側の表面（断面コ字形状の内面）上に、反射材として東レ（株）製Ｅ６０Ｖが貼り付けられているものを使用する。リフレクタ５の材料としては、十分に強度を有するものであればいずれも使用することができる。また、反射材としては可視域の波長光に対して反射率が高いものを用いることが好ましく、金属リフレクタの内部を鏡面加工したものであってもよい。
【００３９】
導光板６は、光源４およびリフレクタ５からの光が各側端面から入射されて内部を伝播し、液晶パネル２側の広面（光出射面）から出射されるようになっている。
【００４０】
反射シート７は、導光板６の背面側に配置されており、導光板６の背面側からの出射光が反射されて戻され液晶パネル２に導かれるようになっている。
【００４１】
シャーシ８は、白色樹脂からなり、図１に示すように、２段階の凹形状になっており、１段階目の内部に導光板６および反射シート７が収容され、２段階目の内部に光源４およびリフレクタ５が導光板６を囲うように収容されている。つまり、シャーシ８の底面には導光板６のサイズに応じた深い方の凹部（窪み部１１；１段階目の内部）が設けられており、その窪み部１１内に導光板６の光出射面とは反対側の部分が入り込んで固定化されている。また、シャーシ８の浅い方の凹部（窪み部１１の周囲；２段階目の内部）には光源４およびリフレクタ５が配置され、導光板６とシャーシ８とに挟まれて固定されている。各リフレクタ５はそれぞれ、図２に示すように平面視形状がＬ字形状になっており、導光板６の連続する２端面に沿って、導光板６を取り囲むようにシャーシ８の凹部内に配置されている。
【００４２】
本実施形態では、厚み５ｍｍの導光板６を用いて、シャーシ８の底面に、導光板６と同じサイズで１ｍｍの深さの窪み部１１を設けて、その窪み部１１内に導光板６の一部が挿入された状態で配置される。これによって、導光板６の側端面の厚み４ｍｍの部分を入光部とし、この入光部から蛍光ランプからの光源光が入射されるようになっている。
【００４３】
シャーシ８の前面側には光学シート９が配置されており、導光板６から液晶パネル２側に出射された光が均一に液晶パネル２に照射されるようになっている。
【００４４】
このように構成された本実施形態のバックライト３では、導光板６の周囲４方向から光を入射させるために、２本のＬ字型蛍光ランプがそれぞれ、導光板６の２側端面にわたって設けられているが、導光板６をシャーシ８の窪み部１１に固定することができる。このため、縦横方向から衝撃が加えられても、導光板６が直接、光源４である蛍光ランプに接触して蛍光ランプが破壊されるというような従来の問題は生じない。
【００４５】
また、図４に示す従来のバックライトユニット１０３のように、Ｌ字型蛍光ランプの長さを短くして、導光板１０６を支える柱状の導光板固定部材１１０を設ける必要はなく、バックライトの高輝度化を図ることができる。また、蛍光ランプを短くする必要がないため、液晶パネル２の画面表示エリア隅部が暗く表示されるという問題は生じない。
【００４６】
さらに、図４に示す従来のバックライトユニット１０３のように、蛍光ランプが設けられていない箇所に柱状の導光板固定部材１１０を設けて導光板１０６を固定する方法では、一部の柱に加わる過重が大きく、大きな導光板固定部材１１０が必要であったのに対して、本実施形態のバックライト３では、シャーシ８の窪み部１１の側面全体で４方向から導光板６を押さえて固定するため、導光板６の重さによる圧力が分散されて固定強度が強くなる。
【００４７】
単位面積当たりの圧力は、
圧力＝過重（ｇ）÷面積（ｃｍ２）
によって計算される。
【００４８】
例えば、１５インチサイズ（３１０ｍｍ×２１０ｍｍ×５ｍｍ）のアクリル製導光板では、アクリルの比重が１．１９であるので、重量が約３８７ｇとなる。本実施形態のバックライトユニット３では、シャーシ８の短辺側における片側の窪み部１１で導光板６を支える場合、窪み部１１の深さが１ｍｍであるため、単位面積当たりの圧力は、
３８７÷（２１ｃｍ×０．１ｃｍ）＝１８４．３ｇ／ｃｍ２
である。
【００４９】
これに対して、本実施形態のようにシャーシ８の底面に窪み部を設けずに、図４に示すように導光板固定部材１１０を設けて導光板１０６を支える場合には、導光板１０６の光入射面積を本実施形態と同じにするために厚み４ｍｍの導光板を用いると、３１０ｍｍ×２１０ｍｍ×４ｍｍの導光板の重量は約３１０ｇとなる。単位面積当たりの圧力を１８４．２ｇ／ｃｍ２とするためには、４２ｍｍ×４ｍｍの導光板固定部材１１０が必要となり、導光板の側端面４２ｍｍの部分には蛍光ランプを配置することができない。
【００５０】
また、本実施形態のバックライトユニット３では、シャーシ８の長辺側における片側の窪み部１１で導光板６を支える場合、単位面積当たりの圧力は、
３８７÷（３１ｃｍ×０．１ｃｍ）＝１２４．８ｇ／ｃｍ２
である。
【００５１】
これに対して、図４に示すように導光板固定部材１１０を設けて導光板を支える場合に、単位面積当たりの圧力を１２４．８ｇ／ｃｍ２とするためには、６２ｍｍ×４ｍｍの導光板固定部材１１０が必要となり、導光板の側面６２ｍｍの部分には蛍光ランプを配置することができない。
【００５２】
以上の結果から、導光板６への入光面積を考えると、本実施形態では、光源４からの光が入射される導光板６の側端面の面積は、
（３１０ｍｍ×４ｍｍ）×２辺　＋（２１０ｍｍ×４ｍｍ）×２辺＝４１６０（ｍｍ２）
となる。
【００５３】
これに対して、図４に示すように導光板固定部材１１０を設けて導光板１０６を支える場合に、光源１０４からの光が入射される導光板１０６の側端面の面積は、
｛（３１０−６２）ｍｍ×４ｍｍ×２辺｝＋｛（２１０‐４２）ｍｍ×４ｍｍ×２辺｝＝３３２８（ｍｍ２）
となる。
【００５４】
これらの比を計算すると、
４１６０（ｍｍ２）÷３３２８（ｍｍ２）＝１．２５となる。したがって、本実施形態によれば、導光板６の側端面の入光面積を従来の１．２５倍とすることができ、高輝度のバックライトユニット３を得ることができる。
【００５５】
以上により、本実施形態によれば、四つの側端面から入射される光が内部を伝播しながら一方の広面から出射される導光板６と、導光板６の各光入射面の近傍に、各光入射面に沿って配置された管状光源４と、バックライトユニット３を構成する各光学部材を収容するシャーシ８とを備えた液晶表示装置１において、シャーシ８の底面に導光板６のサイズに応じた窪み部１１を設け、その窪み部１１内に導光板６の下側一部を配置する。導光板６の側端面下部にシャーシ８の窪み部１１の側面が接して導光板６の縦横方向を固定することができるので、従来のように蛍光ランプを短くして導光板６を縦横方向に固定するための柱状固定部材を設ける必要がない。したがって、従来のように光源を短くすることなく導光板６を固定することができて、導光板６の周囲４方向全体から光を入射して光量を増大することができる。
【００５６】
なお、上記した説明では、２本のＬ字型蛍光ランプをそれぞれ、導光板６の２側端面にわたってそれぞれ配置したが、本発明では、導光板６の周囲４方向から光を入射するために、１本のＵ字型蛍光ランプを導光板６の３側端面にわたって配置すると共に、１本の直管型蛍光ランプを残りの１側端面に配置する構成、１本のロ字型蛍光ランプを導光板の４側端面にわたって囲むように配置する構成、４本の直管型蛍光ランプをそれぞれ、導光板６の側端面にそれぞれ配置する構成などについても、本発明は適用可能である。
【００５７】
【発明の効果】
以上により、本発明によれば、シャーシの底面に導光板のサイズに応じた窪み部を設けることにより、導光板の光出射面側とは反対側部分がシャーシの窪み部に入り込んで固定され、導光板の縦横方向を固定することができる。
【００５８】
管状光源が設けられていない箇所に柱状の導光板固定部材を設けて導光板を固定する従来のバックライトユニットでは、柱状の導光板固定部材に加わる荷重が大きく、大きな導光板固定部材が必要とされるのに対して、本発明では、シャーシの窪み部の側面全体で４方向から導光板を押さえて固定するため、導光板の重さによる圧力が分散されて固定強度が強くなる。
【００５９】
また、本発明によれば、従来のバックライトユニットのように、蛍光ランプなどの線状光源の長さを短くして導光板を支える柱状の導光板固定部材を設ける必要がないため、導光板の側端面の光入射面積を大きくすることができて、バックライトユニットの高輝度化を図ることができる。また、蛍光ランプなどの線状光源の長さを短くする必要がないため、液晶パネルの画面表示エリア隅部が暗く表示されるという従来の問題も発生せず、高品位の表示を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である液晶表示装置の概略要部構成を示す断面図である。
【図２】図１のバックライトユニットの要部構成を光出射側から見た平面図である。
【図３】従来の液晶表示装置の概略要部構成を示す断面図である。
【図４】従来のバックライトユニットの要部構成を光出射側から見た平面図である。
【符号の説明】
１　　液晶表示装置
２　　　液晶パネル
３　　バックライトユニット
４　　管状光源（蛍光ランプ）
５　　リフレクタ
６　　導光板
８　　　シャーシ
１１　　　シャーシ底面の窪み部
【図１】
2004119124.tif 000003
【図２】
2004119124.tif 000004
【図３】
2004119124.tif 000005
【図４】
2004119124.tif 000006