(57)【要約】【課題】薄型、省電力かつ高コントラスト比を両立することができるとともに、発光領域の境界が目立ちにくいバックライトユニットを提供する。【解決手段】バックライトユニットは、それぞれ側面および出射面を有し、互いに側面が対向した状態で配列された複数の導光板２０と、導光板各々の側面に配置され、それぞれ複数の導光板に同時に光を入光させる複数の点光源２２と、を備えている。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ側面および出射面を有し、互いに側面が対向した状態で配列された複数の導光板と、前記導光板各々の側面に配置され、それぞれ複数の導光板に同時に光を入光させる複数の点光源と、を備えた表示装置用のバックライトユニット。
【請求項２】
それぞれ側面および出射面を有し、互いに側面が対向した状態で配列された複数の導光板と、前記導光板各々の側面に配置され前記導光板に光を入光させる複数個の点光源と、を備え、前記導光板の境界と、各点光源からの発光量を調整する発光領域の境界とが互いに異なっている表示装置用のバックライトユニット。
【請求項３】
前記点光源は、隣接する導光板同士の境界部に配置されている請求項１又は２に記載のバックライトユニット。
【請求項４】
前記各導光板は、この導光板に入光する点光源の数と同数に分割された複数の発光領域を有している請求項１ないし３のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項５】
映像輝度信号に基づき、前記点光源の発光量を、対応する導光板の発光領域毎に調整する発光量調整部を備えている請求項１ないし４のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項６】
前記導光板は、それぞれ複数の側面を有する矩形状に形成され、複数の側面が他の導光板の側面と対向した状態で、複数行、複数列に並んで配設され、
前記複数の点光源は、前記各導光板の角部にそれぞれ配設されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項７】
前記導光板は、それぞれ４つの側面を有する矩形状に形成され、複数の側面が他の導光板の側面と対向した状態で、複数行、複数列に並んで配設され、
前記複数の点光源は、前記各導光板の４つの側面にそれぞれ配設されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項８】
前記導光板は、それぞれ複数の側面を有する矩形状に形成され、複数の側面が他の導光板の側面と対向した状態で、複数行、複数列に並んで配設され、
前記複数の点光源は、前記各導光板の角部および４つの側面にそれぞれ配設されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項９】
前記導光板は、角部に形成された凹所を有し、前記点光源は前記凹所内に配設されている請求項６又は８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、光源と導光板とを備え、液晶表示装置等のバックライトとして用いられるバックライトユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、液晶表示装置は、液晶表示パネルと、この液晶表示パネルを照明するバックライトユニットとを備えている。大型の液晶表示装置では直下型のバックライトが、また、中小型の液晶表示装置では導光板方式によるバックライトが主流となっている。
【０００３】
近年、大型液晶表示装置は薄型化の傾向が高まり、直下型のバックライトユニットでは、部品数を統合することによる薄型化が行われている。しかし、直下型のバックライトユニットは光源の光を均一に拡散させる必要があり、光源と拡散板との間に空間が必要となる。その結果、原理的にバックライトユニットの薄型化には限界がある。
【０００４】
一方、導光板方式によるバックライトユニットにおいて、光源は導光板の周りに配置され、画面の額縁部に配置される。そのため、導光板方式のバックライトユニットは直下型よりも容易に薄型化することができる。導光板方式のバックライトユニットを大型液晶表示装置に使用する試みも行われているが、大型の導光板を形成することに技術的な課題がある。
【０００５】
後述するように、近年、バックライトの発光領域を分割して個別駆動するローカルディミング技術が開発されている。しかし、導光板方式のバックライトユニットは表示画面の周辺に光源を配置することから、原理的に発光領域を２次元配列することができず、ローカルディミングに対応しない。
【０００６】
このように、大型液晶表示装置の一層の薄型化を達成するには、従来とは異なる方式のバックライトユニットが必要となっている。
【０００７】
また、薄型化とは別に液晶表示装置の省電力化も重要な課題となっている。バックライトの光源が冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）から発光ダイオード（ＬＥＤ）に置き換わることに伴い、光源の調光を行うことにより、省電力化を図る試みがなされている。特に、液晶表示装置の高コントラスト化、低消費電力化が可能となる技術として、ローカルディミング技術が知られている（非特許文献１）。  
これは、ＬＥＤが発光面の領域別に複数個配置されたバックライトユニットを使用し、光源を個別に駆動することによって、映像情報に合わせてバックライトの各発光領域の調光を行う次世代バックライト駆動技術である。これにより、液晶表示装置の省電力化に加え、コントラストが向上し、表示品位の向上にも貢献することができる。
【０００８】
このような薄型化と省電力とを両立する大型液晶表示装置用のバックライトシステムとして、例えば多数の導光板と多数の光源とを面内に配列したバックライトシステムが提案されている（特許文献１）。
【非特許文献１】Seetzen et al.,ACM Trans. Graph.23,3,pp.760-768,2004
【特許文献１】特開２００７−２９３３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記のバックライトシステムは、導光板の分割部分で光量が変化するため、導光板間の境界部が目立ち易いという問題がある。  
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、薄型、省電力かつ高コントラスト比を両立することができるとともに、発光領域の境界が目立ちにくいバックライトユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を達成するため、この発明の態様に係るバックライトユニットは、それぞれ側面および出射面を有し、互いに側面が対向した状態で配列された複数の導光板と、前記導光板各々の側面に配置され、それぞれ複数の導光板に同時に光を入光させる複数の点光源と、を備えている。
【００１１】
この発明の他の態様に係るバックライトユニットは、それぞれ側面および出射面を有し、互いに側面が対向した状態で配列された複数の導光板と、前記導光板各々の側面に配置され前記導光板に光を入光させる複数個の点光源と、を備え、前記導光板の境界と、各点光源からの発光量を調整する発光領域の境界とが互いに異なっている。
【発明の効果】
【００１２】
以上構成によれば、薄型、省電力かつ高コントラスト比を両立することができるとともに、発光領域の境界が目立ちにくいバックライトユニットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施形態に係るバックライトユニットを備えた液晶表示装置について詳細に説明する。  
図１は、第１の実施形態に係るバックライトユニットを備えた液晶表示装置を示す分解斜視図、図２は液晶表示装置の断面図、図３はバックライトユニットの導光板およびＬＥＤを拡大して示す斜視図、図４は、導光板とＬＥＤとの配置における、各ＬＥＤが寄与する発光領域を示す平面図である。
【００１４】
図１および図２に示すように、液晶表示装置は、矩形状の液晶表示パネル１０、およびこの液晶表示パネルの背面側に対向して配設されたバックライトユニット１２を備えている。液晶表示パネル１０は、矩形状のアレイ基板１５、アレイ基板と隙間を置いて対向配置１５された矩形状の対向基板１４、およびこれらアレイ基板と対向基板との間に封入された液晶層１６を備えている。
【００１５】
図１ないし図４に示すように、バックライトユニット１２は、相互分離された多数の導光板２０と、それぞれ点光源として機能する多数のＬＥＤ２２とを有している。各導光板２０は、矩形状、例えば、正方形に形成され、正方形の出射面２０ａ、４つの側面２０ｂ、および出射面と反対側に位置した底面２０ｃを有し、例えば、透明な合成樹脂により形成されている。多数の導光板２０の各々は、その側面が他の導光板の側面と隣接対向した状態、ここでは、面接触した状態で配置され、複数列、複数行に並んで配列されている。多数の導光板２０の出射面２０ａは、同一平面内に整列して位置している。そして、これら多数の導光板２０により、全体として、液晶表示パネル１０の大きさに対応した大きさの矩形状の導光板を構成している。
【００１６】
バックライトユニット１２は、矩形状のプリント回路基板２４を有している。導光板２０は、例えば、底面２０ｃをプリント回路基板２４上に接着固定することにより、プリント回路基板上に支持されている。
【００１７】
多数のＬＥＤ２２は、プリント回路基板２４上に実装され、プリント回路基板に電気的に接続されている。複数のＬＥＤ２２は、それぞれ各導光板２０の側面と対向して設けられ、ここでは、各導光板２０の４つの角部にそれぞれ配置されている。本実施形態において、各導光板２０の各角部は、円弧状に切りかかれ凹所２１を形成している。４枚の導光板２０の角部が合わさることにより、凹所２１によりほぼ円形の透孔２６が規定されている。ＬＥＤ２２は、それぞれ透孔２６内に配置され、周囲に位置した４枚の導光板２０の角部に対向している。そして、ＬＥＤ２２は、これらの４枚の導光板２０に対して同時に出射光を入光させる。
【００１８】
図４に示すように、各ＬＥＤ２２によるバックライトの発光領域は、ＬＥＤを中心とする正方形の領域であり、破線で示された４つの領域１ａ、２ａ、３ａ、４ａからなる正方形の領域となっている。この発光領域の境界、すなわち、輪郭は、隣り合う複数の導光板２０間の境界と異なり、半ピッチ分ずれている。
【００１９】
各導光板２０は、この導光板に入光するＬＥＤ２２の数と同数に分割された複数の発光領域を有している。すなわち、本実施形態において、導光板２０は、４つのＬＥＤに対応する４つの発光領域１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ（ｎａ、ｎｂ、ｎｃ、ｎｄ）を有している。
【００２０】
図５は、導光板２０の３次元形状を示し、図６は、導光板２０の対角に沿った断面を示している。図５および図６において、点線は、導光板２０の底面２０ｄの等高線を示し、底面２０ｄは、４つの角部から中心に向かって浅くなる形状に形成されている。底面２０ｄの傾きは、ＬＥＤと導光板２０の中心とを結ぶ直線に対し、等高線が垂直となるように形成されている。これにより、導光板２０は、くさび型導光板の短辺を併せた構造を有している。  
なお、図７に示すように、各導光板２０の底面２０ｃの傾きは、ＬＥＤ２２から等距離地点の底の高さが同一となるようにしてもよい。
【００２１】
バックライトユニットにおいて、複数の導光板２０の出射面２０ａ上には、レンズシート、拡散シート等の光学シート３０が重ねて敷設されている。複数の導光板２０の底面２０ｃに重ねて図示しない反射シートが設けられている。
【００２２】
バックライトユニット１２は、光学シート３０を間に挟んで、液晶表示パネル１０のアレイ基板１５と隣接対向して設けられている。ＬＥＤ２２を点灯することにより、ＬＥＤから複数の導光板２０に入光する。その光は、各ＬＥＤ２２に対応する複数の導光板の発光領域を伝搬して出射面２０ａから光学シート３０を介して液晶表示パネル１０に照射される。
【００２３】
バックライトユニット１２は、ＬＥＤ２２の点灯を制御する制御部３２を有している。この制御部３２は、プリント回路基板２４に接続されているとともに、液晶表示装置の図示しない制御部に接続されている。制御部３２は、液晶表示装置の制御部から送られた映像輝度信号に基づき、ＬＥＤ２２の発光量を、対応する導光板２０の発光領域毎に調整する発光量調整部３４を備えている。すなわち、制御部３２は、複数のＬＥＤ２２を個別に駆動することによって、映像情報に合わせてバックライトの各発光領域の調光を行う。
【００２４】
以上のように構成されたバックライトユニット１２は、複数の導光板と各導光板の側面に対向した複数の光源とを備えた構成であることから、直下型のバックライトに比較して、薄型化を図ることができる。光源としてＬＥＤを用いることにより、また、複数のＬＥＤ２２を映像情報に合わせて個別に駆動しバックライトの各発光領域の調光することにより、消費電力の低減を図ることが可能となる。更に、複数のＬＥＤを各導光板の複数の側面に対向して設け、各ＬＥＤの点灯に伴う導光板の発光領域が、各導光板の分割部、つまり、境界と、一致しないように形成することにより、発光領域の境界が目立ち難くすることができる。
【００２５】
これにより、薄型、省電力かつ高コントラスト比を両立することができるとともに、領域調光駆動において、発光領域の輝度の均一性に優れ、発光領域の境界が目立ちにくいバックライトユニットが得られる。また、このバックライトユニットを液晶表示装置に適用することにより、高コントラスト、低消費電力、かつ薄型を満たす高品質な大画面液晶表示装置を提供することが可能となる。
【００２６】
次に、この発明の他の実施形態に係るバックライトユニットについて説明する。  
図８は、第２の実施形態に係るバックライトユニットの導光板と光源との配置を示している。図８に示すように、点光源としての複数のＬＥＤ２２は、隣り合う導光板の境界に設けられ、導光板２０の４つの側面の各々の中央部にそれぞれ対向して配置されている。
【００２７】
各ＬＥＤ２２によるバックライトの発光領域は、ＬＥＤを中心とする正方形の領域であり、破線で示された２つの領域１ａ、２ａからなる正方形の領域となっている。この発光領域の境界、すなわち、輪郭は、隣り合う複数の導光板２０間の境界と異なり、ほぼ４５度ずれている。
【００２８】
各導光板２０は、この導光板に入光するＬＥＤ２２の数と同数に分割された複数の発光領域を有している。すなわち、本実施形態において、導光板２０は、４つのＬＥＤに対応する４つの発光領域１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ（ｎａ、ｎｂ、ｎｃ、ｎｄ）を有している。
【００２９】
図９は、第３の実施形態に係るバックライトユニットの導光板と光源との配置を示している。図９に示すように、点光源としての複数のＬＥＤ２２は、隣り合う導光板の境界に設けられ、導光板２０の４つの角部に対向して、更に、導光板２０の４つの側面の各々の中央部にそれぞれ対向して配置されている。１つの導光板２０に対して、８個のＬＥＤ２２が配設されている。
【００３０】
各ＬＥＤ２２によるバックライトの発光領域は、図９に破線で示すように、ＬＥＤを中心として４つの導光板２０に亘る星型の領域、あるいは、ＬＥＤの両側２つの導光板にする菱形の領域となっている。この発光領域の境界、すなわち、輪郭は、隣り合う複数の導光板２０間の境界と異なっている。
【００３１】
各導光板２０は、この導光板に入光するＬＥＤ２２の数と同数に分割された複数の発光領域を有している。すなわち、本実施形態において、導光板２０は、８つのＬＥＤに対応する４つの発光領域１ａ〜１ｈを有している。
【００３２】
第２および第３の実施形態において、バックライトユニットの他の構成は、前述した第１の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。そして、第２および第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３３】
図１０は、第４の実施形態に係るバックライトユニットの導光板およびＬＥＤを拡大して示している。前述した第１の実施形態では、導光板２０の角部あるいは側縁部に凹所を形成し、この凹所からなる透孔内にＬＥＤを配置する構成としたが、第４の実施形態によれば、導光板２０に形成された凹所２１は、導光板の出射面２０ａ側が閉塞した有底の凹所として形成されている。そして、各ＬＥＤ２２は、凹所２１内に配置され、その出射側部分が導光板２０によって覆われている。このように、ＬＥＤ２２の直上部は、ＬＥＤの配光特性に従い、導光板からの輝度の均一性を向上させる目的で導光板を延長している。
【００３４】
第４の実施形態において、バックライトユニットの他の構成は、前述した第１の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。そして、第４の実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３５】
この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００３６】
例えば、導光板は正方形に限らず、長方形、ひし形等の他の形状としてもよく、この場合でも上記と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、この発明の第１の実施形態に係るバックライトユニットを備えた液晶表示装置を示す分解斜視図。
【図２】図２は、前記液晶表示装置の断面図。
【図３】図３は、前記バックライトユニットの導光板およびＬＥＤを拡大して示す斜視図。
【図４】図４は、導光板とＬＥＤとの配置関係を示すバックライトユニットの平面図。
【図５】図５は、導光板の底面を示す平面図。
【図６】図６は、図５の線Ａ−Ａに沿った導光板の断面図。
【図７】図７は、変形例に係る導光板の底面を示す平面図。
【図８】図８は、この発明の第２の実施形態に係るバックライトユニットの導光板とＬＥＤとの配置関係を概略的に示す平面図。
【図９】図９は、この発明の第３の実施形態に係るバックライトユニットの導光板とＬＥＤとの配置関係を概略的に示す平面図。
【図１０】図１０は、この発明の第４の実施形態に係るバックライトユニットの導光板およびＬＥＤを拡大して示す斜視図。
【符号の説明】
【００３８】
１０…液晶表示パネル、１２…バックライトユニット、２０…導光板、
２０ａ…出射面、２０ｂ…側面、２０ｃ…底面、２２…ＬＥＤ、２１…凹所、
２４…プリント回路基板、３２…制御部、３４…発光量調整部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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