(57)【要約】【課題】液晶表示装置のバックライトユニットにおいて、ＬＥＤ基板に複数個のＬＥＤを２列配置し、このＬＥＤ基板を導光板とを組み込んだ後、ＬＥＤ基板と導光板の間に反射シートを挿入していた。この製造方法は、作業性が悪く、ＬＥＤ基板の面積を広く必要としているため、材料の無駄や重量が増えるという課題を有していた。【解決手段】バックライトユニットを搭載した液晶表示装置において、導光板の光出射面の前記液晶パネル側に、該出射面からの光を拡散するための拡散部材と、該出射面からの光の配光分布を調整するための調整部材とが配置され、導光板の大きさを、液晶パネルを縦横半分に分割した大きさとし、また、４分割した導光板には水平方向に３列のＬＥＤ光源基板を設置することを特徴とする。さらに、上記のＬＥＤ光源基板は、複数のＬＥＤ光源を１列に並べて配置したことを特徴とする。【選択図】図１
2012119252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ光源と、
該ＬＥＤ光源からの光を液晶パネル側に導いて出射するための導光板と、
前記ＬＥＤ光源を駆動するための光源基板と、
前記ＬＥＤ光源、前記導光板及び前記ＬＥＤ光源基板が設置されるシャーシとを備え、
前記導光板の前記液晶パネルと対向する光出射面が複数の領域に分割され、その領域毎に映像に応じて光の強度を制御するバックライトユニットを搭載した液晶表示装置において、
前記導光板の大きさを、前記液晶パネルを縦横半分に分割した大きさとしたことを特徴とするバックライトユニットを搭載した液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１記載のバックライトユニットを搭載した液晶表示装置において、
前記４分割した導光板には、水平方向に３列のＬＥＤ光源基板を設置することを特徴とするバックライトユニットを搭載した液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１記載のバックライトユニットを搭載した液晶表示装置において、
前記４分割した導光板は、フラットであることを特徴とするバックライトユニットを搭載した液晶表示装置。
【請求項４】
請求項２記載のバックライトユニットを搭載した液晶表示装置において、
前記ＬＥＤ光源基板は、複数のＬＥＤ光源を１列に並べて配置したことを特徴とするバックライトユニットを搭載した液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１記載のバックライトユニットを搭載した液晶表示装置において、
前記導光板は、表裏の少なくとも一方をパターニングしたことを特徴とするバックライトユニットを搭載した液晶表示装置。
【請求項６】
請求項１記載のバックライトユニットを搭載した液晶表示装置において、
前記導光板及び前記ＬＥＤ光源基板との間に反射シートを配置し、
該反射シートの大きさを、導体板とほぼ同じ大きさとしたことを特徴とするバックライトユニットを搭載した液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置の照明としてＬＥＤを用いたバックライトユニットを搭載した液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置に光を照射するための光源を供給する装置であるバックライトユニットの光源としてはＣＣＦＬ（冷陰極管）やＥＥＦＬ（外部電極蛍光管）などの蛍光管が使用されてきた。
【０００３】
しかし、近年、液晶表示装置のバックライトユニットの光源として、ＬＥＤ（発光ダイオード）が使用され、主流になってきている。ＬＥＤは、従来の蛍光管などに比べて、長寿命であり、構造が簡単なため大量生産が可能で、これにより廉価であり、特性としては消費電力が低く、色再現性が良いという特徴がある。
【０００４】
また、一般にバックライトユニットは、液晶パネルの下側に配置する直下型と、液晶パネルの側部に光源を配置するエッジ型がある。特許文献１（特開２０１０−１７７０７６）には、エッジ型バックライトユニットに関し、ＬＥＤにより側面から入射した光を導光板により液晶パネルに導く。導光板は、透明樹脂により構成され、例えばアクリル板を用い、その表面に特殊な加工を施して導光板の端面より入射した光を均一に面発光させる板である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１７７０７６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１０に従来の構成を示し、この構成について説明する。図１０は、従来のＬＥＤ基板を導光板に組み込んだバックライトユニットの一部を示している。
【０００７】
図１０において、５０は導光板で、３０がＬＥＤ基板である。導光板５０は横長の矩形状をしており、アクリル等の透明な材質を用い、ＬＥＤを挿入、配置する上方が繋がった逆凹状の矩形の孔５１を導光板５０の下方及び中央部に横方向に一列に並べて構成している。
【０００８】
また、矩形の孔を一列に並べた側すなわちＬＥＤを設けた側は板厚が厚く、ＬＥＤより離れるに従い板厚は薄くなっている。導光板５０の矩形孔にはＬＥＤを挿入、配置し、ＬＥＤから矩形孔の端面に対して光が出射され、導光板の端面に入射した光は全反射により導光板の中を伝搬し、導光板の上面全体で面発光する。
【０００９】
導光板５０の裏側には、反射シート４０が挿入され、導光板の発光効率を向上させている。
【００１０】
また、ＬＥＤ基板には、ＬＥＤが２列配置されており、導光板とＬＥＤ基板とを図１０（ｂ）のように組み込んだ後、反射シート４０を導光板５０とＬＥＤ基板３０の間に挿入していた。
【００１１】
このような製造方法では、反射シート４０を導光板５０とＬＥＤ基板３０の間に挿入することは作業性が悪く、またＬＥＤ基板を広く必要とするため材料の無駄が生じ、重量も増えるという欠点を有していた。
【００１２】
本発明の目的は、上記の課題を鑑み、液晶表示装置のバックライトユニットにおいて、作業性に優れ、生産性を向上させ、軽量化を図った液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記目的を達成するため、ＬＥＤと、ＬＥＤからの光を液晶パネル側に導いて出射するための導光板と、ＬＥＤを駆動するためのＬＥＤ基板と、ＬＥＤ光源、導光板及びＬＥＤ基板が設置されるシャーシとを備え、導光板の液晶パネルと対向する光出射面が複数の領域に分割され、その領域毎に映像に応じて光の強度を制御するバックライトユニットを搭載した液晶表示装置において、前記導光板の大きさを、液晶パネルを縦横半分に分割した大きさとしたことを特徴とする。
【００１４】
また、上記のバックライトユニットを搭載した液晶表示装置において、４分割した導光板には、水平方向に３列のＬＥＤ光源基板を設置することを特徴とする。
【００１５】
また、上記のバックライトユニットを搭載した液晶表示装置において、４分割した導光板は、フラットであることを特徴とする。
【００１６】
さらに、上記のバックライトユニットを搭載した液晶表示装置において、ＬＥＤ光源基板は、複数のＬＥＤ光源を１列に並べて配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、バックライトユニットに使用している導光板の大きさを、液晶パネルの大きさを縦横半分の４分割した大きさとし、さらにＬＥＤを搭載したＬＥＤ基板を導光板に３列設置する構成とし、各々１列のＬＥＤ基板に複数のＬＥＤを並べた構造により、基板の面積を削減でき、また、導光板を４分割にしたため、作業性が良くなり、生産性が向上した。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のバックライトユニットの構成の分解斜視図を示す。
【図２】図1のバックライトユニットを組み込んだ断面図を示す。
【図３】図２の導光板、反射シート及びＬＥＤ基板を固定するモールドピンの斜視図を示す。
【図４】本発明のＬＥＤ基板の上面図、部分斜視図を示す。
【図５】本発明の導光板の上面図及び断面図、部分斜視図を示す。
【図６】本発明の導光板の変形例祖を示す。
【図７】本発明の反射シートの上面図を示す。
【図８】バックライトユニットを収納するシャーシの上面図を示す。
【図９】各機能の基板を設置したシャーシの裏面を示す。
【図１０】従来の導光板とＬＥＤ基板を組み込んだ上面図と断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
（実施例１）
図1に液晶表示装置のバックライトユニットの構成を分解した斜視図を示す。
【００２０】
図1において、バックライトユニットは、シャーシ１０、シャーシとＬＥＤ基板とを絶縁する絶縁シート２０、ＬＥＤを搭載したＬＥＤ基板３０、ＬＥＤ光を反射する反射シート４０、ＬＥＤ光を面発光する導光板５０、拡散板６０、拡散シート７０、プリズムシート８０、偏光反射シート９０より構成される。また、これらはまとめてモールドフレーム１００で固定される。バックライトユニットは、液晶パネルに光を照射する装置である。液晶パネルは、表示画面で、０．２ｍｍ程度の偏光フィルタの内側の２枚の透明な基板の間の液晶材料がサンドイッチされ、周囲を封止材でシールし、液晶材料が漏れない構成になっている。２枚の基板は、表側にカラーフィルタ、裏側にアレイ基板が配置される。
【００２１】
また、本発明は、図１の構成以外に、映像の輝度信号を分析し、ブロック毎の発光を適切な輝度に制御している。そして、バックライトの発光を緻密に制御して、映像の明暗をきめ細かく表現し、映像で暗い部分はバックライトを暗くし、映像の明るい部分はバックライトを明るくして、コントラストのはっきりした、すなわちメリハリの効いた映像を作り出している。本発明では、ＬＥＤ３個を１ブロックとして明るさを制御している。
【００２２】
拡散板６０は、導光板からの光を効率良く、ムラなく液晶パネルに伝えるものである。素材としては、主にＭＳ樹脂（スチレン・メチルメタクリレート共重合樹脂）、ＰＳ樹脂、ＰＣ樹脂などが採用されている。また、拡散板６０は、ＭＳやＰＳなどのベース樹脂にアクリルやシリコンなどの光拡散剤を配合し、光の拡散性能を向上させている。
拡散シート７０は、ＬＥＤ光を液晶パネル全面に均一に伝えるため、光を散乱・拡散させる半透明のシートである。
【００２３】
また、光を均一にすると同時に導光板のドットを目立たなくする役割も持つ。材質はＰＥＴなどが用いられる。
【００２４】
プリズムシート８０は、レンズシートの一種で液晶パネルに対して正面方向の輝度を向上させるためのシートである。また、プリズムシートはベースフィルム（ポリエステル樹脂）とプリズム層（アクリル樹脂又はフォトポリマーを採用）から構成されている。
【００２５】
次にバックライトユニットの取り付けについて説明する。
【００２６】
図２は、本発明の図１の構成を組み込んだ時の断面図を示す。
【００２７】
図２において、下側より、シャーシ１０、絶縁板２０、ＬＥＤ基板３０、反射シート４０、導光板５０、導光板の上は空間があって、拡散板６０、拡散シート７０、プリズムシート８０、偏光反射シート９０となっている。
【００２８】
導光板５０と反射シート４０及びＬＥＤ基板３０は、モールドピン１２０によって固定される。モールドピン１２０は、図３に示すような構造でナイロン製である。すなわち、図３（ａ）に示すようなフランジの付いた丸棒を、図３（ｂ）のフランジのついた筒状で、フランジの反対側に切れ込みを設けた受け部に、丸棒を挿入すると、図３（ｃ）及び（ｄ）のように切れ込み部が拡がる構造となっている。
【００２９】
図２において、モールドピン１２０によって導光板５０と反射シート４０及びＬＥＤ基板３０を固定しているが、これらは密着して固定する。固定する点は後で述べるが１列のＬＥＤ基板で３個所を固定している。本発明では３個所にしているがこれに限定する必要はない。
【００３０】
また、導光板３０をシャーシ１０への固定は、図２の左側に示したようにねじ１３０によって固定している。シャーシ１０にはねじ用の受け部１５を設けており、導光板５０を固定することにより、絶縁板２０、ＬＥＤ基板３０及び反射シート４０も固定される。また、図２では、導光板５０、絶縁板２０、ＬＥＤ基板３０及び反射シート４０をねじ１３０により固定しているが、モールドピン１２０を使用した固定方法もある。
【００３１】
さらにモールドピン１２０のフランジ部の上部は高さを規定しており、この上に拡散板６０等光学シートを載置して導光板と光学シートの寸法を高精度に保っている。
【００３２】
図２では、ねじ部とモールドピン１２０は説明のため、隣どうしに記載したが、実際は離れた個所にある。
【００３３】
シャーシ１０には、角穴１１、モールドピン１２０用の丸穴１２を設けている。角穴１１は、ＬＥＤ基板の裏側に対応し、ＬＥＤ駆動用の配線をこの角穴１１を介して行っている。
【００３４】
次に、本発明のＬＥＤ基板について、図４を用いて説明する。
【００３５】
ＬＥＤ基板３０は、ＬＥＤ３２を搭載し、従来のＬＥＤ基板のように２列のＬＥＤを配置したＬＥＤ基板と異なり、ＬＥＤ３２を１列配置している。
【００３６】
図４において、３１は、長方形で中央のＬＥＤ３２の周囲を白く塗布した部分を示す。
ＬＥＤ３２の周囲を白く塗布する理由は、ＬＥＤ３２から発せられた光を反射させるためである。また、３３は、ＬＥＤ基板上に白で塗布されたマークで、三角形の頂点方向にＬＥＤの光が出射することを示し、製造時作業者が間違わないようにするためのものである。
【００３７】
ＬＥＤ基板３０上で、ＬＥＤ３２の周りの丸い印は、電極及びスルーホールを表し、ＬＥＤ基板の裏側に配線されていろ。このＬＥＤ基板の裏側の配線部は、シャーシ１０に設けた角穴１１の個所に対応し、シャーシの裏側からＬＥＤ基板を駆動している。
【００３８】
ＬＥＤ３２は、サイドビュー型で横方向に光を出射するタイプである。
【００３９】
また、ＬＥＤ基板３０上に３個所穴３５を設けているが、これはモールドピン１２０を貫通されるための穴である。また、図示していないが、ＬＥＤ基板には、導光板５０との位置合わせのための位置決め用のボスを設けている。バックライトユニットにおいてはＬＥＤと導光板との位置決めが重要で、本発明はＬＥＤ基板に位置決め用のボスを設けている。
【００４０】
ＬＥＤ基板と導光板の位置がずれると、ＬＥＤの光の導光板への光入射効率が悪くなるとともに導光板におけるＬＥＤの光分布が変化し、導光板の上面での面発光が不均一になる恐れがある。そして、上記の映像の輝度信号を分析し、ブロック毎の発光を適切な輝度に制御して、バックライトの発光を緻密に制御することができなくなる恐れがある。
【００４１】
これを防止すべく、本実施例では、上述のように各ＬＥＤ基板３０を一体化せずに別体とし、ＬＥＤが取り付けられる位置と対応する位置にそれぞれ個別に取り付けている。各部の詳細について詳細について以下に説明する。
【００４２】
図５は本発明の導光板を示す図で、図５（ａ）は導光板の上面図、（ｂ）はＢ−Ｂ‘断面図、（ｃ）は導光板の部分斜視図、（ｄ）は部分斜視図のＣ−Ｃ’断面図、（ｅ）はパターンを示している。
【００４３】
導光板５０は、一般に透明なアクリル樹脂で形成されており、その大きさは液晶パネルの大きさの縦横半分の４分割にしたもので、寸法で表すと、例えば４２インチの液晶パネルの場合、横５０ｃｍ×縦３３ｃｍ程度の大きさとなる。導光板５０の厚みは２〜４ｍｍ程度で、平板とし厚みを一定にしている。
【００４４】
そして、ＬＥＤ基板３０に搭載されたＬＥＤ３２を設置する逆凹形状の上部が接続された孔５１を設ける。この逆凹型の上部が接続された孔５１は、矩形で長孔の形状である。この長孔５１を、複数個導光板５０の短辺をほぼ３等分した下部に横１列に並べて配置する。長孔の個数は横寸法概略５０ｃｍに対して約２０個弱である。
【００４５】
また、導光板の表面または裏面には光が導かれ、面での分布が一様になるようにパターンニングを施す。パターンは、従来技術に掲げている市松模様の変形例があり、ここではその一例として（ｅ）にそのパターンを示す。導光板のパターンニングは、金型による射出成形やサンドブラストなどの手法を用いて形成する。
【００４６】
また、図６に導光板５０の変形例を示す。図６（ａ）は、変形例の一つで、図５（ａ）の導光板の上面図のＢ−Ｂ‘断面図で表しており、ＬＥＤを設置する孔５１側の厚みを厚くして、ＬＥＤから離れるに従い厚みを薄くする構成で、面発光する側を加工する。導光板の下側はフラットでこの下側に反射シートを配置する。また、図６（ｂ）は、（ａ）とは逆の構成で、導光板の上面をフラットにし、導光板の下側で、ＬＥＤを設置する孔５１側の厚みを厚くし、ＬＥＤから離れるに従い厚みを薄くする構成としている。
【００４７】
次に反射シート４０について説明する。図７は反射シート４０を示す。反射シート４０は、縦方向を３等分し、各々３等分した下部に孔３２を設置する。孔３２は矩形で、ＬＥＤ基板に搭載されているＬＥＤ３２を挿通させるものである。
【００４８】
従って、反射シート４０の矩形孔４２は、複数のＬＥＤを一定間隔で、横方向の寸法約５０ｃｍにおいて、約２０個程度設けている。この孔３２は、ＬＥＤ基板のＬＥＤに対応している。
【００４９】
また、反射シート４０には、導光板よりシャーシ１０にねじで固定しているため、貫通孔３１を各列に３個有している。
【００５０】
図８は、シャーシ１０を示し、図８（ａ）はその上面図で、図８（ｂ）はシャーシ１０の部分断面図である。シャーシ１０の大きさは、液晶表示装置が例えば４２インチであれば概略横１００ｃｍ×縦６６ｃｍくらいの大きさである。シャーシ１０は、一般に鉄板をプレス成形で製造している。また、寸法が概略横１００ｃｍ×縦６６ｃｍくらいの大きさであれば、成形後反りが発生しやすい。そのため、鉄板の板圧を１ｍｍ程度と厚めにしたり、図１に示したように、背面より補強材１１０を設置し、固定している。
【００５１】
さらに、シャーシ１０に強度を持たせるため、中央の平板の部分には、リブ１３を設けている。リブ１３は、横長の長円形状としており、内側（バックライト側）に膨らみを持たせた構造としている。そして、図８では縦方向に３列の図を示しているが、３列に限らない。また、シャーシ１０は、箱形状として、バックライトユニットを収納する形状とし、周囲はフランジを設けている。
【００５２】
さらに、図８（ｂ）に示すように、シャーシ１０のバックライト側に膨らんだリブの間に絶縁板２０を設置する。絶縁板２０は、シャーシ１０と絶縁板２０に載置するＬＥＤ基板との電気接触を防止するとともに、ＬＥＤから発生する熱を発散させるようにしている。
【００５３】
図８（ａ）の左下に１か所絶縁板２０を設置した場合を示しているが、このようにリブ１３のサイドに絶縁板を設置する。このように絶縁板を複数個リブのサイドに設置する。
【００５４】
また、シャーシ１０には、裏面にＬＥＤ駆動基板を有しており、角穴１１を設け、この角穴１１を介してバックライトユニットのＬＥＤ基板と接続している。
【００５５】
また、シャーシ１０の表面（バックライト側）には導光板を固定するねじ穴１３０（図２参照）を設置している。ねじ穴は、各２本ずつ４か所に設けている。
【００５６】
さらに、シャーシ１０に表面には、導光板５０を位置決めするピン（図示せず）を設け、図５（ａ）の導光板５０の位置決め孔５３をシャーシ１０に設けたボスに挿入し位置決めする。この位置決めは左右（水平方向）には僅かの自由度は備えているが、上下（垂直方向）には自由度はない。これは導光板とＬＥＤの位置決めを厳しく設定しているためである。
【００５７】
図９はシャーシ１０の裏面を示す。
【００５８】
シャーシ１０の裏側には、補強材１１０を設置固定し、基板を取り付けるボスを設ける。
【００５９】
シャーシ１０の裏側に配置する回路基板は、ＬＥＤ駆動基板１１、液晶表示装置全体の電源基板１３、液晶パネルを駆動する液晶駆動基板１２、メイン基板である信号処理基板１４及びＨＤＤ装置１５がある。ＨＤＤ装置は必要に応じて外す場合がある。
【００６０】
このように本実施例では、各ＬＥＤ基板３０を一体化せずに別体とし、ＬＥＤが格納される各孔５１と対応する位置にそれぞれ取り付けている。それは、ＬＥＤからの熱により導光板５０が膨張した際に、ＬＥＤと導光板５０の孔５１内の入射面との距離が変化しないようにするためである。ＬＥＤと入射面との距離が変化すると、ＬＥＤからの光の入射効率や導光板５０の配光分布が大きく変化し、これが輝度むらの原因となる。これを防止すべく本実施例では、各孔５１に対応するＬＥＤ基板３０をそれぞれ取り付けている。このようにすれば、導光板５０の熱膨張とともにＬＥＤ基板３０も動くので、ＬＥＤの入射面との距離を一定に保つことがで、輝度むらの発生を抑制することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１０‥シャーシ    ２０‥絶縁シート    ３０‥ＬＥＤ基板    ４０‥反射シート
５０‥導光板      ６０‥拡散板        ７０‥拡散シート    ８０‥プリズムシート
９０‥偏光反射シート    １００‥モールドフレーム。
【図１】
2012119252.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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