JP4720869B2 - バックライトユニット、電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、複数の光源を備えた直下型のバックライトユニット及び、このバックライトユニットを使用した電気光学装置及び電子機器に関するものである。

従来、電気光学装置としての液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌiquid Ｃrystal Ｄisplay）は、一般に、画像を表示する表示パネルと、この表示パネルの背面に配置され、表示パネルに向けて光を照射するバックライトユニットとを備えている。
バックライトユニットとして、表示パネルの直下に複数の光源を配置した直下型の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）。

特許文献１に記載の直下型のバックライトユニットは、有底箱形状の筐体と、筐体内に配置した複数の光源と、筐体の開口部を覆うように配置した表示パネルとを備えている。筐体は、底板と、底板の端辺から斜めに立上がる複数の側壁とを備えており、複数の光源は、底板側に千鳥状に配置されている。また、複数の側壁は同一傾斜角で立ち上がっている。

そして、複数の光源から照射した光と、複数の側壁の内面（反射面）を反射した光が、複数の側壁の上端に囲まれた照射領域に照射される。
特開２００７−８０７９８号公報

ところで、特許文献１のバックライトユニットは、複数の光源が千鳥状に配置されており、側壁との距離が大きい光源と、側壁との距離が小さい光源とが存在する。このため、側壁との距離が大きい光源は、側壁の反射面を反射する光の光量が低下し、側壁との距離が小さい光源は、側壁の反射面を反射する光の光量が多く、照射領域の光量が不均一になるおそれがある。また、側壁との距離が大きい光源は、側壁の反射面を反射する光の光量が低下するので照射領域の外縁側に照射する光量が少なく、光学特性が低下するおそれもある。

一方、このバックライトユニットと表示パネルとを組み込んだ液晶表示装置は、バックライトユニットの照射領域の光量が不均一になると、表示パネルの画像を表示する有効表示領域に、輝度むら、色むら等の表示むらが発生するおそれがある。
本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、照射領域全域の光量を均一として光学特性を向上させ、光源からの光を有効に利用することによって、低消費電力でありながら、明るい照明装置を提供することができるバックライトユニットを提供するとともに、有効表示領域の表示むらを抑制することができる電気光学装置及び電子機器を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係るバックライトユニットは、複数の光源を配置している配置面と、当該配置面の複数の端辺から立ち上がって形成され、前記複数の光源から照射された光が反射する複数の反射面とを有し、前記光源から照射された光及び前記複数の反射面から反射した光が当該複数の反射面で囲まれた照射領域に照射される直下型のバックライトユニットであって、前記複数の反射面は、前記配置面を当該反射面の外側に延長した延長面とのなす角度が９０度より小さい傾斜角を有し、前記複数の反射面は、所定の前記傾斜角を有する大傾斜領域と、前記所定の傾斜角より小さい前記傾斜角を有する小傾斜領域と、を備え、前記照射領域側から平面視して、いずれの前記複数の光源も前記複数の反射面から離間した位置に配置され、前記小傾斜領域に隣接して配置される前記光源と該小傾斜領域は、前記大傾斜領域に隣接して配置されている他の前記光源と該大傾斜領域よりも、大きく離間されているとともに、前記小傾斜領域の正面方向よりも外側に向けて出射されないように、前記小傾斜領域において反射される前記光源からの光が前記照射領域の外縁に向けて出射されることを特徴とする。

このような構成とすることで、小傾斜領域には、離間した位置に配置されている光源から入射した光が、大きな反射角で反射して照射領域の外縁に出射し、照射領域の外縁に照射される光の光量が低下しない。また、大傾斜領域には、近接配置した光源から入射した光が小さな反射角で反射し、照射領域の光量の低下している領域を補う。したがって、照射領域全域の光量が均一になり、光学特性を向上させた低消費電力で明るいバックライトユニットを提供することができる。

また、本発明に係るバックライトユニットは、複数の光源を配置している配置面と、当該配置面の複数の端辺から立ち上がって形成され、前記複数の光源から照射された光が反射する複数の反射面とを有し、前記光源から照射された光及び前記複数の反射面から反射した光が前記複数の反射面で囲まれた照射領域に照射される直下型のバックライトユニットであって、前記複数の反射面は、前記配置面を当該反射面の外側に延長した延長面とのなす角度が９０度より小さい傾斜角を備え、前記複数の反射面のうち少なくとも一つの反射面は、大きい傾斜角を有する大傾斜領域と、小さい傾斜角を有する小傾斜領域とを備え、前記光源から多くの光量の光が照射される位置に前記大傾斜領域が設けられ、前記光源から少ない光量の光が照射される位置に前記小傾斜領域が設けられているようにしてもよい。

このような構成とすることで、大傾斜領域からの光が照射領域の光量の低下している領域を補い、小傾斜領域からの光が照射領域の外縁に出射するので、照射領域の外縁に照射される光の光量が低下しない。したがって、照射領域全域の光量が均一になり、光学特性を向上させた低消費電力で明るいバックライトユニットを提供することができる。
また、本発明に係るバックライトユニットは、前記反射面は、前記小傾斜領域と前記大傾斜領域とが、一つの前記反射面において連続的に徐々に傾斜角を変化させて形成されていることが好ましい。

また、本発明に係るバックライトユニットは、底板と、当該底板の端辺から立ち上がる複数の側壁とを備えた筐体を備え、前記底板の内面に、前記複数の光源を配置した前記配置面を載置し、前記複数の側壁の内面に、前記複数の光源から照射した光が反射する前記複数の反射面を配置することが好ましい。
また、本発明に係るバックライトユニットは、底板と、当該底板の端辺から立ち上がる複数の側壁とを備えた筐体を備え、前記底板が前記複数の光源を配置した前記配置面であり、前記複数の側壁の内面に、前記複数の光源から照射した光が反射する前記複数の反射面を配置することが好ましい。

また、本発明に係るバックライトユニットは、前記小傾斜領域の外側と前記側壁の内側との間に空間部を設けることが好ましい。
この発明によると、小傾斜領域の外側と前記側壁の内側との間に大きな容積が存在するが、その位置のスペースを有効活用することができる。
また、本発明に係るバックライトユニットは、前記空間部に電子部品が配置されるようにしてもよい。

このような構成とすることで、バックライトユニットの小型化を図ることができる。
また、本発明に係るバックライトユニットは、前記光源が、出射する光の光量のピークの方向が当該光源の正面方向に対して５０°から８０°の角度で傾斜していることが好ましい。
このような構成とすることで、光源から出射する光の光量のピークの方向が正面方向に対して５０°から８０°の角度で傾斜していることから、複数の反射面に効率的に照射領域に向けて反射するので、さらに光学特性を向上させたバックライトユニットを提供することができる。

一方、本発明に係る電気光学装置は、上記構成のバックライトユニットと、このバックライトユニットの前記照射領域側に重ねて配置した表示パネルとを備え、前記表示パネルは、画像を表示する有効表示領域を有し、前記照射領域側から平面視して、前記有効表示領域の外縁が、前記バックライトユニットの前記複数の反射面に重なっている構成としている。また、前記照射領域内に、前記有効表示領域が存在することが好ましい。

このような構成とすることで、バックライトユニットの照射領域に均一の光量で照射した光が、表示パネルの有効表示領域の外縁に確実に照射されるので、有効表示領域では表示むらを抑制し、高画質、高輝度の表示を行うことができる。
さらに、本発明に係る電子機器は、上記構成の電気光学装置を備えていることが好ましい。このような構成とすることで、高画質、高輝度の表示部を備えた電子機器を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１実施形態：バックライトユニット）
図１は本発明に係るバックライトユニットを示す平面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図２のＢ−Ｂ断面図、図４（ａ）は図２の要部を拡大した図、図４（ｂ）は図３の要部を拡大した図である。

本実施形態のバックライトユニット１０は、有底箱形状の筐体１と、筐体１内に所定の配列で配置された複数の光源２ａ〜２ｅとを備えている。
筐体１は、底板１ａと、底板１ａの端辺から立ち上がる複数の側壁１ｂ〜１ｅとを備えている。底板１ａには配置板３が載置され、この配置板３の配置面３ａに複数の光源２が配置されているとともに、配置板３の端辺と側壁１ｂ〜１ｅの上端辺との間に傾斜壁４〜７が配置されている。

複数の光源２ａ〜２ｅのうち光源２ａ〜２ｄは、配置面３ａの四隅近くに配置され、これら光源２ａ〜２ｄを結ぶ領域の中央（配置面３ａの中央）に、残りの光源２ｅが配置されている。
各光源２ａ〜２ｅは、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子と、発光素子の光出射位置側に配置され、樹脂等を材料として形成した凸レンズ等の光学部材とを備えた部材である。光学部材は、発光素子からの光を、正面方向よりも、その正面方向に対して交差する方向に多く出射させることが可能であり、本実施形態の複数の光源２ａ〜２ｅは、出射する光の光量のピークの方向が当該光源の正面方向に対して５０°から８０°の角度で傾斜している光源である。

各傾斜壁４〜７の内面４ａ〜７ａは、配置面３ａを前記内面の外側に延長した延長面とのなす角度が９０度より小さい傾斜角となるように傾斜した面として形成され、光源２ａ〜２ｅから照射される光が反射する反射面となる（以下、反射面４ａ〜７ａと称する）。そして、複数の光源２ａ〜２ｅからの光と、反射面４ａ〜７ａから反射した光は、各反射面４ａ〜７ａで囲まれた開口部に向けて照射されるようになっている。

側壁７の反射面７ａは、小さい傾斜角の小傾斜領域７ａ１と、大きい傾斜角の大傾斜領域７ａ２とが連続した面である。
すなわち、反射面７ａの長手方向の中央位置で光源２ｅから離間している位置に、小さい傾斜角の小傾斜領域７ａ１が形成されているとともに（図２参照）、この小傾斜領域７ａ１から長手方向の両端部に向かうに従い徐々に傾斜角が変化し、長手方向の両端側であり光源２ａ，２ｄに近い位置に、大きな傾斜角の大傾斜領域７ａ２が形成されている（図３参照）。

また、側壁５の反射面５ａも、この反射面５ａの長手方向の中央位置で光源２ｅに離間している位置に、小さな傾斜角の小傾斜領域５ａ１が形成されているとともに（図２参照）、長手方向の両端部に向かうに従い徐々に傾斜角が変化し、長手方向の両端側であり光源２ｂ，２ｃに近い位置に、大きな傾斜角の大傾斜領域５ａ２が形成されている（図３参照）。

また、側壁４の反射面も、長手方向の中央位置で光源２ｅに離間している位置に、小さな傾斜角の小傾斜領域４ａ１が形成されているとともに、長手方向の両端部に向かうに従い徐々に傾斜角が変化し、長手方向の両端側であり光源２ａ，２ｂに近い位置に、大きな傾斜角の大傾斜領域４ａ２が形成されている。さらに、側壁６の反射面も、長手方向の中央位置で光源２ｅに離間している位置に、小さな傾斜角の小傾斜領域６ａ１が形成されているとともに、長手方向の両端部に向かうに従い徐々に傾斜角が変化し、長手方向の両端側であり光源２ｃ，２ｄに近い位置に、大きな傾斜角の大傾斜領域６ａ２が形成されている。

すなわち、いずれの側壁においても小傾斜領域と大傾斜領域とは、連続した面で繋がっている。
そして、図２に示すように、筐体１は、小さい傾斜角の小傾斜領域７ａ１，５ａ１の背面側に大きな空間部が設けられるが、この部分に、バックライトユニット１０の光源２を制御する制御部などの電子部品を収納することが可能なスペース８，９が形成されている。また、図示しないが、小さい傾斜角の小傾斜領域４ａ１，６ａ１の背面側にも大きな容積が設けられており、この部分にも、電子部品を収納することが可能なスペースが形成されている。

本実施形態のバックライトユニット１０の複数の光源２ａ〜２ｅが光を出射すると、複数の光源２ａ〜２ｅから出射した光と、各光源２ａ〜２ｅから反射面４ａ〜７ａを介して反射した光が、各反射面４ａ〜７ａの外端で囲まれた開口部に向けて入射し、すなわち、図１に示すように大きな領域の照射領域Ａｒに入射する。
ここで、本実施形態は、図４（ａ）に示すように、配置面３ａの中央部に配置した光源２ｅと離間している位置に、小さな傾斜角の小傾斜領域５ａ１が形成されているので、小傾斜領域５ａ１には、光源２ｅから入射した光が、大きな反射角αで反射して照射領域Ａｒの外縁に出射するので、照射領域Ａｒの外縁に照射される光の光量が低下しない。同様に、小傾斜領域４ａ１，６ａ１，７ａ１も、配置面３ａの中央部に配置した光源２ｅと離間している位置に形成されている。

また、図４（ｂ）に示すように、配置面３ａの隅に配置した光源２ｃと近接している位置に、大きな傾斜角の大傾斜領域５ａ２が形成されている。同様に、大傾斜領域４ａ２，６ａ２，７ａ２も、配置面３ａの隅に配置した光源２ａ，２ｂ，２ｄと近接している位置に形成されている。

このように、照射領域Ａｒ側から平面視すると、大傾斜領域４ａ２，５ａ２，６ａ２，７ａ２に隣接して配置されている光源２ａ〜２ｄは、小傾斜領域４ａ１，５ａ１，６ａ１，７ａ１に隣接して配置される光源２ｅよりも、照射領域Ａｒの外縁近くに配置されているので、小傾斜領域４ａ１，５ａ１，６ａ１，７ａ１には、光源２ｅから入射した光が、大きな反射角αで反射して照射領域Ａｒの外縁に出射し、照射領域Ａｒの外縁に照射される光の光量が低下しない。また、大傾斜領域４ａ２，５ａ２，６ａ２，７ａ２には、光源２ａ〜２ｄから入射した光が小さな反射角βで反射し、照射領域Ａｒの光量の低下している領域を補う。

したがって、筐体１の配置面３ａに、反射面４ａ〜７ａに対して遠い位置に光源２ｅが配置され、近い位置に光源２ａ〜２ｄが配置されていても、照射領域Ａｒの外縁側に照射される光量が低下せず、照射領域Ａｒ全域の光量が均一になるので、光学特性を向上させたバックライトユニット１０を提供することができる。
また、本実施形態の光源２ａ〜２ｅは、出射する光の光量のピークの方向が当該光源の正面方向に対して５０°から８０°の角度で傾斜しており、この光源２ａ〜２ｅから出射した光が反射面４ａ〜７ａによって効率的に照射領域Ａｒに向けて反射した光が照射領域Ａｒの外縁側に照射され、照射領域Ａｒの外縁側の輝度が高くなるので、さらに光学特性を向上させたバックライトユニット１０を提供することができる。

さらに、本実施形態のバックライトユニット１０は、小傾斜領域４ａ１，５ａ１，６ａ１，７ａ１の背面側に形成したスペース８，９に電子部品を収納することにより、スペース８、９の有効活用を図ることができる。
また、本実施形態では、５個の光源２ａ〜２ｅを配置した構成を示したが、これが本発明の要旨に限定されるものではなく、多数の光源を千鳥状に配置しても同様の構成であり、照射領域Ａｒ側から平面視すると、大傾斜領域に隣接して配置されている光源は、小傾斜領域に隣接して配置される光源よりも、照射領域の外縁近くに配置することで、同様の効果を奏することができる。

（第２実施形態：バックライトユニット）
次に、図５に示すものは、本発明に係る第２実施形態のバックライトユニットを示す断面図である。
本実施形態のバックライトユニット１０は、筐体１の底板１ａに配置板３を載置せず、底板１ａの上面に複数の光源２ａ〜２ｅが配置されている。

そして、反射面４ａ〜７ａの形状は第１実施形態と同様であり、照射領域Ａｒ側から平面視すると、大傾斜領域４ａ２，５ａ２，６ａ２，７ａ２に隣接して配置されている光源２ａ〜２ｄは、小傾斜領域４ａ１，５ａ１，６ａ１，７ａ１に隣接して配置される光源２ｅよりも、照射領域Ａｒの外縁近くに配置されている。
なお、本発明の配置面が底板１ａの上面に対応している。
本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、筐体１の底板１ａに配置板３を載置していないので、部品点数の低減化を図ることができる。

（第３実施形態：液晶表示装置）
次に、上記構成のバックライトユニット１０を使用した本発明の電気光学装置としての液晶表示装置について説明する。
図６は液晶表示装置を示す平面図であり、図７は図６のＣ−Ｃ線矢視図である。
本実施形態の液晶表示装置２０は、第１実施形態のバックライトユニット１０上に重ねて配置した液晶表示パネル１１、拡散板１２、光学シート１３及び液晶駆動用ＩＣ（不図示）を備えた装置である。

液晶表示パネル１１は、液晶層１１ａを挟んで対向する前面側基板１１ｂと背面側基板１１ｃとを、それら２枚の基板の周縁部間に枠状に設けたシール材１１ｄによって接着一体化したものである。前面側基板１１ｂは、透明基板である基板本体の液晶層側の面に、透明導電材料からなる前面側電極や配向膜等を有する液晶配向制御層を形成した構成としている。背面側基板１１ｃも、透明基板である基板本体の液晶層側の面に、透明導電材料からなる背面側電極や配向膜等を有する液晶配向制御層を形成した構成としている。また、前面側基板１１ｂ及び背面側基板１１ｃの一方には、他方の外周側に張り出した張出部が設けられており、この張出部には配線パターンが形成されている。また、前面側基板１１ｂの前面側電極及び背面側基板１１ｃの背面側電極は、張出部に形成した配線パターンに電気的接続されている。そして、張出部に形成した配線パターンに、液晶表示パネル１１を電気的に駆動する液晶駆動用ＩＣが実装されている。

そして、バックライトユニット１０上に、拡散板１２、光学シート１３及び液晶表示パネル１１が重ねて配置されている。
液晶表示パネル１１には、画像を表示する領域である有効表示領域Ａｉが設けられている。
液晶表示装置２０を平面視すると、液晶表示パネル１１の有効表示領域Ａｉの外縁が、バックライトユニット１０の反射面４ａ〜７ａに重なっている。また、液晶表示パネル１１の有効表示領域Ａｉは、バックライトユニット１０の照射領域Ａｒ内に設けられている。

なお、本発明の表示パネルが液晶表示パネル１１に対応している。
本実施形態の液晶表示装置２０によると、平面視において液晶表示パネル１１の有効表示領域Ａｉの外縁がバックライトユニット１０の反射面４ａ〜７ａに重なっており、反射面４ａ〜７ａから反射したバックライトユニット１０の複数の光源２ａ〜２ｅの光が有効表示領域Ａｉの外縁に確実に照射されるので、有効表示領域Ａｉに、輝度むら、色むら等の表示むらが発生するのを抑制することができる。

そして、本実施形態は、液晶表示装置２０の平面視において液晶表示パネル１１の有効表示領域Ａｉがバックライトユニット１０の照射領域Ａｒ内に設けられているので、有効表示領域Ａｉの外縁に照射される光量が低下せず、有効表示領域Ａｉ全域の光量が均一になり、有効表示領域Ａｉでは高画質、高輝度の表示を行うことができる。

（第４実施形態：パーソナルコンピュータ）
次に、上記構成の液晶表示装置２０を使用した本発明の電子機器としてのパーソナルコンピュータについて説明する。
図８のパーソナルコンピュータ３０は、キーボード３１を備えた本体部３２と、液晶表示装置２０を適用した表示部３３とを備えている。
本実施形態のパーソナルコンピュータ３０によると、高画質、高輝度の表示を行う表示部３３を提供することができる。

なお、本発明の電子機器は、パーソナルコンピュータ３０に限らず、種々の電子機器に搭載することができる。例えば、ＰＤＡ（Ｐersonal Ｄigital Ａssistant）、パームトップ・コンピュータ等の小型情報電子機器、携帯電話、電子ブック、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、印刷装置等に適用することができる。

本発明に係る第１実施形態のバックライトユニットを示す平面図である。 図１のＡ−Ａ線矢視図である。 図１のＢ−Ｂ線矢視図である。 図２及び図３の要部拡大図である。 本発明に係る第２実施形態のバックライトユニットを示す断面図である。 本発明に係る第３実施形態の電気光学装置を示す平面図である。 図６のＣ−Ｃ線矢視図である。 本発明に係る第４実施形態の電子機器を示す斜視図である。

符号の説明

１…筐体、１ａ…底板、１ｂ〜１ｅ…側壁、２ａ〜２ｄ…光源、３…配置板、３ａ…配置面、４〜７…傾斜壁、４ａ〜７ａ…反射面、４ａ１，５ａ１，６ａ１，７ａ１…小傾斜領域、４ａ２，５ａ２，６ａ２，７ａ２…大傾斜領域、８，９…スペース、１０…バックライトユニット、１１…液晶表示パネル、１２…上偏光板、１３…下偏光板、２０…液晶表示装置、３０…パーソナルコンピュータ、３１…キーボード、３２…本体部、３３…表示部、Ａｉ…有効表示領域、Ａｒ…照射領域、α，β…反射角

Claims (5)

1. 複数の光源を配置している配置面と、当該配置面の複数の端辺から立ち上がって形成され、前記複数の光源から照射された光が反射する複数の反射面とを有し、前記光源から照射された光及び前記複数の反射面から反射した光が当該複数の反射面で囲まれた照射領域に照射される直下型のバックライトユニットであって、
   前記複数の反射面は、前記配置面を当該反射面の外側に延長した延長面とのなす角度が９０度より小さい傾斜角を有し、
   前記複数の反射面は、所定の前記傾斜角を有する大傾斜領域と、前記所定の傾斜角より小さい前記傾斜角を有する小傾斜領域と、を備え、
   前記照射領域側から平面視して、いずれの前記複数の光源も前記複数の反射面から離間した位置に配置され、前記小傾斜領域に隣接して配置される前記光源と該小傾斜領域は、前記大傾斜領域に隣接して配置されている他の前記光源と該大傾斜領域よりも、大きく離間されているとともに、
   前記小傾斜領域の正面方向よりも外側に向けて出射されないように、前記小傾斜領域において反射される前記光源からの光が前記照射領域の外縁に向けて出射されることを特徴とするバックライトユニット。
2. 前記反射面は、前記小傾斜領域と前記大傾斜領域とが、一つの前記反射面において連続的に徐々に傾斜角を変化させて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。
3. 底板と、当該底板の端辺から立ち上がる複数の側壁とを備えた筐体を備え、前記底板が前記複数の光源を配置した前記配置面であり、前記複数の側壁の内面に、前記複数の光源から照射した光が反射する前記複数の反射面を配置することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のバックライトユニット。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載のバックライトユニットと、このバックライトユニットの前記照射領域側に重ねて配置した表示パネルとを備え、
   前記表示パネルは、画像を表示する有効表示領域を有し、
   前記照射領域側から平面視して、前記有効表示領域の外縁が、前記バックライトユニットの前記複数の反射面に重なっていることを特徴とする電気光学装置。
5. 請求項４に記載の電気光学装置を備えていることを特徴とする電子機器。

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