(57)【要約】液晶表示装置を薄型とし、かつ、画面の輝度の領域制御を省電力にて可能にする。液晶表示装置のバックライトは板状の導光板２０を有し、導光板２０には凹部２１が形成され、凹部２１にＬＥＤ３０が収容されている。ＬＥＤ３０は出射面３０１と背面を有する。ＬＥＤ３０の背面を導光板の凹部２１の内壁に接触させ、ＬＥＤ３０の背面から漏れてくる光を積極的に利用する。ＬＥＤ３０と凹部２１の内面との間には光カップリングのための樹脂２５が配置されている。ＬＥＤ３０の背面からの光を利用することによって、点灯すべきＬＥＤの数を少なくすることが出来るので、電力消費を低減した液晶表示装置を得ることが出来る。
2012101780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示パネルとバックライトを有する液晶表示装置であって、
前記バックライトは、導光板とＬＥＤを含み、
前記導光板は、第１の方向に所定のピッチで配列した凹部の列を有し、前記凹部の列は、前記第１の方向と直角な第２の方向に所定の間隔で配列し、
前記ＬＥＤは、出射面と上面と背面を有し。
前記ＬＥＤは前記凹部に収容され、
前記ＬＥＤの背面は前記凹部の内壁に接触していることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記凹部の相互間にリブが設けられており、前記凹部の前記第１の方向のピッチをｐ、前記凹部の前記第１の方向の幅をｗ１とし、前記リブの幅ｗ２を、ｗ２＝ｐ−ｗ１と定義したとき、
ｗ２／ｐは１／３以上であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記凹部内には、ＬＥＤと樹脂による光カップリングが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
液晶表示パネルとバックライトを有する液晶表示装置であって、
前記バックライトは、導光板とＬＥＤを含み、
前記導光板は、第１の方向に所定のピッチで配列した凹部の列を有し、前記凹部の列は、前記第１の方向と直角な第２の方向に所定の間隔で配列し、
前記ＬＥＤは、出射面と上面と背面を有し。
前記ＬＥＤは前記凹部に収容され、
前記ＬＥＤの出射面と前記凹部の内壁の間隔をｄ１、前記ＬＥＤの背面と前記凹部の内壁との間隔をｄ２とした場合、ｄ１＞ｄ２であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
前記凹部の前記第１の方向のピッチをｐ、前記凹部の前記第１の方向の幅をｗ１とし、リブの幅ｗ２を、ｗ２＝ｐ−ｗ１と定義したとき、
ｗ２／ｐは１／３以上であることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記凹部内には、ＬＥＤと樹脂による光カップリングが配置されていることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
液晶表示パネルとバックライトを有する液晶表示装置であって、
前記バックライトは、導光板とＬＥＤを含み、
前記導光板は、第１の方向に所定のピッチで配列した凹部の列を有し、前記凹部の列は、前記第１の方向と直角な第２の方向に所定の間隔で配列し、
前記ＬＥＤは、出射面と上面と背面を有し。
前記ＬＥＤは前記凹部に収容され、
前記凹部が前記ＬＥＤの上面と対向する面は、前記ＬＥＤの前記背面方向に向かって低くなるような傾斜を有していることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
前記傾斜の角度は２度以上であることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
液晶表示パネルとバックライトを有する液晶表示装置であって、
前記バックライトは、導光板とＬＥＤを含み、
前記導光板は、凹部が第１の方向に所定のピッチで配列した第１の列と、凹部が第１の方向に所定のピッチで配列した第２の列を有し、前記第１の列と前記第２の列は、前記第１の方向と直角な方向に離れて形成されており、
前記第１の列の凹部と前記第２の列の凹部は、前記第１の方向にずれて存在しており、
前記ＬＥＤは前記凹部に収容されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
前記第１の列の凹部と前記第２の列の凹部の、前記第１の方向へのずれ量は、前記所定のピッチの１／３以上であることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記第１の列の凹部と前記第２の列の凹部の、前記第１の方向へのずれ量は、前記所定のピッチの１／２であることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
液晶表示パネルとバックライトを有する液晶表示装置であって、
前記バックライトは、導光板とＬＥＤを含み、
前記導光板は、凹部が第１の方向に所定のピッチで配列した凹部の列を含み、
前記凹部の列は、前記第１の方向と直角な方向の第２の方向に間隔Ｌ２を持って配置され、
前記導光板は、前記凹部の列を有する辺と、前記凹部の列を有しない辺を含み、
前記導光板の前記凹部の列を有しない辺と、これに最も近い前記凹部の列との前記第２の方向の間隔がＬ１である場合、
Ｌ１＜Ｌ２であり、
前記ＬＥＤは前記凹部に収容されていることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤをバックライトとした液晶表示装置に係り、特に、ＬＥＤからの光を導光板によって面状光にするための構成を備えたバックライトを有する液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して、ＴＦＴ基板の画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された対向基板が設置され、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶が挟持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。【０００３】
液晶表示装置は、薄型、軽量に出来ることから色々な分野に使用されている。液晶は自身では発光しないので、液晶表示パネルの背面にバックライトを配置している。テレビ等、比較的大画面の液晶表示装置には、バックライトとして蛍光管が使用されてきた。しかし、蛍光管は内部に水銀の蒸気が封入されているので地球環境への負荷が大きく、特にヨーロッパ等においては、使用が禁止される傾向にある。【０００４】
そこで、蛍光管に替わってＬＥＤ（発光ダイオード）をバックライトの光源に使用することが行われ、ＬＥＤ光源を用いた液晶表示装置は、ＴＶ等の大型の表示装置においても、年々増加している。液晶表示装置のバックライトは面光源でなければならないが、ＬＥＤは点光源である。
したがって、点光源であるＬＥＤによって面光源を形成する光学系が必要である。【０００５】
「特許文献１」には、液晶表示パネルの直下に導光板を形成し、この導光板にライン状に凹部を形成し、この凹部にＬＥＤをライン状に配置する構成が記載されている。すなわち、「特許文献１」の構成では、ＬＥＤからの光を側面から放射させる光学部品を用い、反射シート部に拡散反射作用のある拡散反射領域４１ＤＲと、正反射作用にある正反射領域４１Ｒとを形成し、所定の割合で意図的に拡散反射させるようにして、光の利用効率を上げ、かつ、輝度むらを対策した構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２３６７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
「特許文献１」に記載の技術は、反射シート部に拡散反射作用のある拡散反射領域４１ＤＲと、正反射作用にある正反射領域４１Ｒとを形成する必要があり、複雑な光学設計が必要である。また、「特許文献１」に記載の技術は、全てのＬＥＤを同時に光らせ、導光板全体を同時に使用して面光源を形成するものであり、ＬＥＤの一部および導光板の一部を使用して、画面の必要な部分のみにバックライトを当てる、いわゆる領域制御については記載が無い。【０００８】
いわゆる領域制御を行うことによって、必要な領域のみにバックライトの光を当てることが出来、不用な部分のＬＥＤを点灯しなくて済むので、消費電力を低減できるとともに、画面のコントラストを向上させることが出来る。領域制御をすることができて、かつ、導光板を薄くすることが出来るものとして、分解斜視図である図１８に示すような構成が考えられている。図１８において、光源となる複数のＬＥＤ３０を搭載した配線基板３１の上に、楔状導光板５０が存在し、その上に３枚の拡散シート１５からなる光学シート群１６が配置されている。光学シート群１６の上に、ＴＦＴ基板１１、対向基板１２、上偏光板１３、下偏光板１４によって構成される液晶表示パネル１０が配置されている。【０００９】
図１８に示す楔状導光板５０は４個の分割導光板５３から形成され、分割導光板５３はさらに４個の導光板ブロック５１から形成されている。分割導光板５３は溝５２によって導光板ブロック５１に分かれている。各導光板ブロック５１には所定の数のＬＥＤ３０が対応し、ＬＥＤ３０を導光板ブロック５１毎に制御することによって領域制御を可能としている。【００１０】
図１９は、図１８の各部品を組み立てた後の、図１８のＸ−Ｘ断面図である。図１９において、配線基板３１の上にＬＥＤ３０と、断面が楔状の導光板ブロック５１が配置されている。導光板ブロック５１の下面には、反射シート２３が配置されている。ＬＥＤ３０は導光板ブロック５１の側面に対応して配置されている。導光板ブロック５１の上には３枚の拡散シート１５からなる光学シート群が配置され、その上に液晶表示パネル１０が配置されている。図１９において、液晶表示パネル１０は簡略化して記載されている。【００１１】
図２０は画面の一部であり、各点線で区切られた領域は画面単位１００を表している。各画面単位１００は導光板ブロック５１に対応している。図２０においては、各導光板ブロック５１には３個のＬＥＤ３０が対応している。したがって、３個のＬＥＤ３０を組として明るさの領域制御を行っている。図２０に示すような、丸で示す明るいパターンを表示する場合は、図２１に示すように、領域Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５の５つの領域のＬＥＤ３０を点灯する必要がある。ここで、ＬＥＤ３０の矢印はそのＬＥＤ３０が点灯していることを示す。仮に、領域Ｎ１のみのＬＥＤ３０を点灯した場合は、図２２に示すように、四角の領域のみが明るく光ることになる。【００１２】
図２０に示すような、丸のパターンを表示する場合、領域Ｎ２−Ｎ５は極めて僅かの領域しか表示しないので、４個の領域Ｎ２−Ｎ５全体のＬＥＤ３０を点灯することは電力消費の効率が悪い。そこで、図１８あるいは図１９に示す各分割導光板５３あるいは導光板ブロック５１間の光カップリングを向上させて、隣接する導光板ブロック５１への光漏れを生じさせる技術を用いることが出来る。【００１３】
しかし、このような技術を用いたとしても、図１９に示すように、ＬＥＤ３０の出射面３０１と反対方向の導光板２０の下面には反射シート２３が配置されているので、ＬＥＤ３０の出射面３０１の反対方向では光の漏れを利用することが出来ない。つまり、楔状導光板５０において、導光板ブロック５１間のカップリングを向上させて光漏れを利用することが出来たとしても、図２３に示すように、領域Ｎ４は暗いままであり、完全な円を表示することが出来ない。【００１４】
本発明の課題は、液晶表示装置において、所定の数のＬＥＤ３０を同時に制御することによる領域制御の方式において、ＬＥＤ３０からの光を有効に利用することが可能にすることにある。そして本発明は、所定の画面単位１００から周辺への光漏れを良好に行うことによって、少ない数のＬＥＤ３０の点灯によって、所定の画面を表示することであり、これによって、液晶表示装置の消費電力を低減可能にするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は上記問題を克服するものであり、主な手段は次のとおりである。すなわち、液晶表示パネルとバックライトを有する液晶表示装置であって、前記バックライトは、導光板とＬＥＤを含み、前記導光板は、第１の方向に所定のピッチで配列した凹部の列を有し、前記凹部の列は、前記第１の方向と直角な第２の方向に所定の間隔で配列し、前記ＬＥＤは、出射面と上面と背面を有し。前記ＬＥＤは前記凹部に収容され、前記ＬＥＤの背面は前記凹部の内壁に接触していることを特徴とする液晶表示装置である。【００１６】
ＬＥＤの背面を凹部の内壁に接触させない場合でも、ＬＥＤの背面と凹部の内壁距離ｄ２は、ＬＥＤの出射面と凹部の内壁との距離ｄ１よりも小さい。【００１７】
また、ＬＥＤの上面と対向する凹部の面は、ＬＥＤの背面方向で低くなるように傾斜を形成することによって、ＬＥＤの上方に出射する光をＬＥＤの背面方向に導くことが出来る。これによって、ＬＥＤの背面方向の光の量を多くする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ＬＥＤの背面からの光を有効に利用することができる。このため、領域制御を行う場合に、点灯するＬＥＤの数を低減することが出来るので、液晶表示装置における消費電力を低減することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】液晶表示装置の分解斜視図である。
【図２】本発明による導光板の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図２のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】ＬＥＤを配置した配線基板の平面図である。
【図７】図６のＤ−Ｄ断面図である。
【図８】図６のＥ−Ｅ断面図である。
【図９】導光板と、ＬＥＤを配置した配線基板の組立て斜視図である。
【図１０】ＬＥＤの斜視図である。
【図１１】実施例１において導光板の凹部にＬＥＤが収容された状態を示す断面図である。
【図１２】実施例１において導光板の凹部にＬＥＤが収容された他の例を示す断面図である。
【図１３】本発明の効果を示す画面の模式図である。
【図１４】実施例２において導光板の凹部にＬＥＤが収容された状態を示す断面図である。
【図１５】実施例３の導光板の平面図である。
【図１６】実施例４の課題を示す導光板の平面図である。
【図１７】実施例４の導光板の平面図である。
【図１８】薄型液晶表示装置の従来例を示す分解斜視図である。
【図１９】図１８のＸ−Ｘ断面図である。
【図２０】画面の表示画像の例である。
【図２１】通常の領域制御によって画像を表示する場合の点灯ＬＥＤを示す例である。
【図２２】通常の領域制御をおこない、ＬＥＤの点灯数を減少させた場合の問題点を示す例である。
【図２３】他の従来例で領域制御をおこない、ＬＥＤの点灯数を減少させた場合の問題点を示す例である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の内容を、実施例を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は本発明による液晶表示装置の分解斜視図である。図１は液晶表示パネル１０とバックライトに分かれている。図１において、ＴＦＴや画素電極がマトリクス状に配置されたＴＦＴ基板１１とカラーフィルタ等が形成された対向基板１２とが図示しない接着材を介して接着している。ＴＦＴ基板１１と対向基板１２との間には図示しない液晶が挟持されている。【００２２】
ＴＦＴ基板１１の下側には下偏光板１４が、対向基板１２の上側には上偏光板１３が貼り付けられている。ＴＦＴ基板１１、対向基板１２、下偏光板１４、上偏光板１３が接着された状態のものを液晶表示パネル１０と称する。液晶表示パネル１０の背面３０３にはバックライトが配置されている。バックライトは光源部と種々の光学部品とから形成されている。【００２３】
図１において、バックライトは液晶表示パネル１０に近い順に光学シート群１６、導光板２０、ＬＥＤ３０が配置された配線基板３１から構成されている。図１における光学シート群１６は、拡散シート１５が３枚用いられている。光学シート群１６は、いわゆるプリズムシートを含む場合もある。拡散シート１５は１枚の場合もあるし、２枚の場合もある。【００２４】
光学シート群１６は、導光板２０の上に載置される。導光板２０は、多数のＬＥＤ３０からの光を均一な面光源として液晶表示パネル１０側に向ける役割を有する。導光板２０の形状は薄い平板状である。導光板２０の下面には、凹部２１が横方向に多数配置し、これが３行にわたって縦方向に配列している。導光板２０の各凹部２１には、配線基板３１に配置されているＬＥＤ３０が挿入される。【００２５】
導光板２０の下には、配線基板３１が配置され、配線基板３１にはＬＥＤ３０が、導光板２０の凹部２１に対応して、横方向に３行にわたってインライン状に配置されている。本実施例におけるＬＥＤ３０は白色ＬＥＤ３０であることを前提に説明する。しかし、単色ＬＥＤ３０を使用する場合も、３色の色の混合に注意すれば、以下の説明による本発明を適用することが出来る。【００２６】
導光板２０と配線基板３１を重ね合わせると、インライン状に配置されたＬＥＤ３０が、導光板２０の下面にインライン状に配置された凹部２１にはめ込まれる形になる。この構成によれば液晶表示装置を薄型にすることが出来る。このようなＬＥＤ３０の配置は、従来のサイドライト型のバックライトに比べて、液晶表示装置の表示領域周辺の額縁領域の面積を小さくすることが出来る。また、このような配置とすることによって、画面における明るさの領域制御が可能になる。【００２７】
図２は図１で使用される導光板２０の平面図である。図２において、ｘ方向にインライン状に配置された凹部２１がｙ方向に３行にわたって配列されている。各凹部２１にＬＥＤ３０がはめ込まれる。ＬＥＤ３０は３個を単位として制御されるので、画面は図２の点線で示すように領域分割することが出来る。しかし、導光板２０には、点線に対応するような区切りは存在していないので、所定の領域のＬＥＤ３０を点灯したとしても、その光は容易に他の領域に漏れる。【００２８】
図３は図２のＡ−Ａ断面図である。図３において、導光板２０には凹部２１が横方向に所定のピッチで配置し、凹部２１と凹部２１の間はリブ２２となっている。このリブ２２を通しても他の領域に光が漏れることが出来る。図４は図２のＢ−Ｂ断面図である。図４において、導光板２０にはＬＥＤ３０を収容する凹部２１が形成されている。図５は図２のＣ−Ｃ断面図である。図３−図５において、導光板２０の下面には反射シート２３が貼り付けられている。ＬＥＤ３０からの光を効率的に液晶表示パネル１０方向に向けるためである。【００２９】
図２に戻り、導光板２０の凹部２１と凹部２１の間に存在するリブ２２は、点線で示す領域間において、光をｙ方向侵入させるための役割を有する。すなわち、作業性を考慮すると、導光板２０内にＬＥＤ３０を収容する場合、個々のＬＥＤ３０毎に凹部２１を形成するよりは、凹部２１をｘ方向に連続にして、溝を形成したほうがよい。しかし、連続した溝を形成すると、ｙ方向の干渉が生じにくくなるので、個々のＬＥＤ３０毎に導光板２０に凹部２１を形成し、リブ２２を形成できるようにしている。【００３０】
したがって、本実施例においては、リブ２２の働きは重要であり、リブ２２の幅は所定の値、確保しておく必要がある。図２において、凹部２１のｘ方向のピッチはｐ、凹部２１のｘ方向の幅はｗ１、リブ２２の幅はｗ２であり、ｐ＝ｗ１＋ｗ２である。リブ２２の幅は画面単位１００当たりのＬＥＤ３０の配置数あるいはＬＥＤ３０のピッチにもよるが、設計上可能であれば、ｗ２／ｐは、１／３以上であることが望ましい。【００３１】
図６はＬＥＤ３０が搭載された配線基板３１の平面図であり、図７は図６のＤ−Ｄ断面図、図８は図６のＥ−Ｅ断面図である。図６において、インライン状に配置されたＬＥＤ３０が３行にわたって配列されている。各ＬＥＤ３０は導光板２０の凹部２１に挿入される。図６において、ＬＥＤ３０は３個を単位として制御される。図６の点線は、３個のＬＥＤ３０によって制御される領域を示すものである。【００３２】
図９は、図２に示す導光板２０と図６に示す配線基板３１を組み合わせた状態を示す斜視図である。図９において、配線基板３１上のＬＥＤ３０が導光板２０の凹部２１に挿入されている。図９に示すように、配線基板３１上のＬＥＤ３０の配置精度、導光板２０の凹部２１の位置制度、配線基板３１と導光板２０の組立て精度を考慮して、凹部２１の大きさはＬＥＤ３０の大きさよりも大きく形成されている。【００３３】
図１０はＬＥＤ３０の斜視図である。図１０において、ＬＥＤ３０の内部には図示しないＬＥＤチップが配置されている。ＬＥＤチップからの光は、白矢印で示すように、主としてＬＥＤ３０の出射面３０１から外部に放出される。しかし、ＬＥＤチップの光は非常に強いので、ＬＥＤ３０の上面３０２、あるいは背面３０３からも若干放出される。従来は、ＬＥＤ３０の背面３０３から放出される光は図１８に示すように、完全に遮光され、無駄になっていた。本実施例は、このＬＥＤ３０の背面３０３から放出される光も利用することによって、消費電力の低減を図るものである。【００３４】
図１１は図９のＦ−Ｆ断面図であり、本実施例の特徴を示す図である。図１１において、配線基板３１の上にＬＥＤ３０を配置している。導光板２０の下面には反射シート２３が配置されている。ＬＥＤ３０は導光板２０の凹部２１に収容されている。製作精度のばらつきを吸収するために、導光板２０の凹部２１はＬＥＤ３０よりも大きく形成されている。本実施例の特徴は、ＬＥＤ３０の背面３０３が導光板２０の凹部２１の内壁と接触していることである。つまり、本実施例においては、ＬＥＤ３０の背面３０３からの光を積極的に利用することによって、画面の明るさを向上させ、バックライトの消費電力を低減することができる。【００３５】
ＬＥＤ３０の背面３０３からの光は弱いので、これを最大限活用するために、導光板２０の凹部２１の壁にＬＥＤ３０の背面３０３をできるだけ近づけている。一方、導光板２０の凹部２１内には、導光板２０と屈折率が近い樹脂を充填することによって、ＬＥＤ３０の出射面３０１側の光の強度の低下を防止している。なお、樹脂の屈折率は、空気の屈折率よりも大きければカップリングの効果を上げることが出来る。ただし、カップリング樹脂の充填は必須ではない。【００３６】
図１２は本実施例の他の形態である。ＬＥＤ３０の背面３０３を導光板２０の凹部２１の内壁に接触させることが困難な場合は、ＬＥＤ３０の背面３０３と凹部２１の内壁との間隔ｄ２を形成するが、この場合、ｄ２は、ＬＥＤ３０の出射面３０１と凹部２１の内壁との距離ｄ１よりも小さい。ＬＥＤ３０の背面３０３と凹部２１の内壁の距離、および、ＬＥＤ３０の出射面３０１と凹部２１の内壁の距離は面内で同じではない。この場合、ｄ１、ｄ２は各々、最小値をとるものとする。また、この場合、導光板２０の凹部２１の内壁とＬＥＤ３０の背面３０３の間にも光カップリングのための樹脂を充填することが望ましい。しかし、パップリング樹脂は必須ではない。【００３７】
このように、ＬＥＤ３０の背面３０３からの光も利用することによって、領域制御において、いままで光漏れを利用した表示が出来なかった領域にも光もれを生じさせることが出来る。図１３はこの様子を示すものである。図１３において、領域Ｎ１の３個のＬＥＤ３０のみが点灯している。領域Ｎ１の光は、領域Ｎ２、Ｎ３、Ｎ５には容易に侵入することが出来る。これらの領域の間には何ら隔絶するものは存在しないからである。【００３８】
領域Ｎ４には、従来は、Ｎ１からの光は侵入することが出来なかった。しかし、図１１および図１２に示すような本実施例によって、ＬＥＤ３０の背面３０３からの光を利用するので、領域Ｎ４にも領域Ｎ１に使用するＬＥＤ３０の光を利用することが出来る。その結果、図１３に示すように、領域Ｎ１のための３個のＬＥＤ３０を点灯するだけで、領域Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５の領域に光を当てることが出来、図１３に示すような、丸パターンをＮ１領域のための３個のＬＥＤ３０のみによって表示することが出来る。図１３において、ＬＥＤ３０からの小さい矢印はＬＥＤ３０の背面３０３からの光であることを示している。【００３９】
このように、本実施例によれば、少ない数のＬＥＤ３０を点灯して同一パターンを表示することが出来るので、エネルギー消費の少ない液晶表示装置を実現することが出来る。
【実施例２】
【００４０】
図１４は本発明の第２の実施例を示す断面図である。図１４は、図９のＦ−Ｆ断面図であり、実施例の図１１および図１２に対応するものである。図１４において、配線基板３１の上に配置されたＬＥＤ３０が導光板２０の凹部２１に収容されていることは実施例１と同様である。本実施例の特徴は、導光板２０の凹部２１の上面を傾斜面２１１としていることである。【００４１】
凹部２１の上面を傾斜面２１１とすることによって、レンズ作用によって、ＬＥＤ３０の上面３０２から出射する光をＬＥＤ３０の背面３０３方向に向けている。もちろん、ＬＥＤ３０の上面３０２からの光を全量ＬＥＤ３０の背面３０３に向けることは出来ないが、一部を向けるのみで、ＬＥＤ３０の背面３０３方向に向かう光の量を増加することが出来る。【００４２】
本実施例では、空気と導光板２０との屈折率の差を利用してレンズ作用を発生させるので、ＬＥＤ３０と導光板２０の凹部２１の壁面との間に光カップリングのための樹脂を充填する必要は無い。逆に、本実施例によれば、カップリング樹脂２５を用いなくとも、ＬＥＤ３０の背面３０３方向に向かう光の量を増加させることが出来るので、作業性は優れている。なお、この場合も、ＬＥＤ３０の背面３０３は導光板２０の凹部２１の内壁に接触するのがよい。また、ＬＥＤ３０の背面３０３が導光板２０の凹部２１の内面に接触しない場合であっても、ＬＥＤ３０の背面３０３と凹部２１内壁との距離は、ＬＥＤ３０の出射面３０１と凹部２１の内壁との距離よりも小さいことが望ましい。
【実施例３】
【００４３】
本発明は、領域制御をする場合に、点灯するＬＥＤ３０の数を減らしても、同等の明るさを得ることが目的である。このためには、領域間において光を積極的に漏らすことが重要である。光の漏れは、特に、凹部２１の列によって区画された領域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３間において生じにくい。すなわち、ｙ方向において生じにくい。【００４４】
上述した実施例では、このｙ方向の光の干渉を積極的におこさせるために、図２において説明したように、ｘ方向において、導光板２０の凹部２１と凹部２１の間にリブ２２を配置している。さらに本実施例では、このリブ２２の効果をさらに上げるために、図１５に示すように、凹部２１のｘ方向の配置をｙ方向に隣り合う行間で互いにずらすようにしている。すなわち、本実施例は、ある列のＬＥＤ３０と隣接する列のＬＥＤ３０を、ｘ方向において千鳥状に配列したものである。図１５における凹部２１のずれ量ｑは、凹部２１のピッチをｐとした場合、ｑ／ｐ＝１／２である。【００４５】
図１５において、上下に隣り合う行間で、ｘ方向へ凹部２１の配置をずらせた場合、導光板２０の端部において、ＬＥＤ３０の位置と導光板２０の端部までの位置が異なることになる。ディスプレイにおいては、通常は端部の明るさは重要ではないが、端部の明るさについても均一性を求める場合は、上記のｑ／ｐは小さくする必要がある場合もある。この場合でも、ｑ／ｐ＝１／３程度は確保することが望ましい。【００４６】
これによって、凹部２１間のリブ２２の効果をより上げることが出来、ｙ方向の干渉をより多く起こさせることが出来る。したがって、多くの画像パターンを、より少ない数のＬＥＤ３０の点灯によって表示することが出来る。
【実施例４】
【００４７】
上述した実施例は、ＬＥＤ３０の背面３０３からの光も積極的に利用して、バックライトの省電力を図るものである。ところで、導光板２０の凹部２１、すなわち、ＬＥＤ３０の配置が図１６のような場合において、白表示した場合には、ＬＥＤ３０からの光は矢印のようになる。ここで、長い矢印は、ＬＥＤ３０の出射面３０１からの光を表し、短い矢印はＬＥＤ３０の背面３０３からの光を表す。図１６におけるＢ１で示す領域はＬＥＤ３０の出射面３０１のみからの光が入射するのに対し、Ｂ２およびＢ３で示す領域は、ＬＥＤ３０からの出射面３０１からの光とＬＥＤ３０の背面３０３からの光の合計が加わることになる。そうすると、白表示の場合、Ｂ１で示す領域がＢ２およびＢ３で示す領域よりも輝度が小さくなる場合が生ずる。【００４８】
本実施例はこれを対策するために、図１７に示すように、領域Ｂ１の幅Ｌ１を領域Ｂ２およびＢ３の幅Ｌ２よりも小さくしている。すなわち、Ｌ１＜Ｌ２である。Ｂ１とＢ２およびＢ３の幅の差はＬＥＤ３０の背面３０３からの光の量がＬＥＤ３０の出射面３０１からの光の量に対してどの程度かによって決める。このような構成によれば、少ないＬＥＤ３０の数で領域制御を行うことが出来、かつ、白表示した場合の輝度むらも軽減することが出来る。
【符号の説明】
【００４９】
１０…液晶表示パネル、  １１…ＴＦＴ基板、  １２…対向基板、  １３…上偏光板、  １４…下偏光板、  １５…拡散シート、  １６…光学シート群、  ２０…導光板、  ２１…凹部、  ２２…リブ、  ２３…反射シート、  ２５…カップリング樹脂、  ３０…ＬＥＤ、  ３１…配線基板、  ５０…楔状導光板、  ５１…導光板ブロック、  ５２…溝、  ５３…分割導光板、  １００…画面単位、  ２１１…凹部傾斜面、  ３０１…ＬＥＤ出射面、  ３０２…ＬＥＤ上面、  ３０３…ＬＥＤ背面
【図１】
2012101780.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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年2月10日(2014.2.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示パネルとバックライトを有する液晶表示装置であって、
前記バックライトは、ＬＥＤと、該ＬＥＤからの光を前記液晶表示パネル側に向けるための導光板を含み、
前記導光板の、前記液晶パネル側と反対側の下面には、第１の方向に所定のピッチで配列した凹部の列が設けられ、前記凹部の列は、前記第１の方向と直角な第２の方向に所定の間隔で配列されており、
前記ＬＥＤは、出射面と上面と背面を有し、
前記ＬＥＤは、該ＬＥＤの前記出射面から出射された光が前記第２の方向に向くように前記凹部に収容され、
前記ＬＥＤの背面は前記凹部の内壁に接触しており、前記ＬＥＤの背面から放出される光を該ＬＥＤの背面と接触する前記凹部の内壁から前記導光板の内部に供給するようにしたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液晶表示装置において、前記凹部の相互間にリブが設けられており、前記凹部の前記第１の方向のピッチをｐ、前記凹部の前記第１の方向の幅をｗ１とし、前記リブの幅ｗ２を、ｗ２＝ｐ−ｗ１と定義したとき、ｗ２／ｐは１／３以上であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の液晶表示装置において、前記凹部内には、樹脂が充填されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
液晶表示パネルとバックライトを有する液晶表示装置であって、
前記バックライトは、ＬＥＤと、該ＬＥＤからの光を前記液晶表示パネル側に向けるための導光板を含み、
前記導光板の、前記液晶パネル側と反対側の下面には、第１の方向に所定のピッチで配列した凹部の列が設けられ、前記凹部の列は、前記第１の方向と直角な第２の方向に所定の間隔で配列されており、
前記ＬＥＤは、出射面と上面と背面を有し、
前記ＬＥＤは、該ＬＥＤの前記出射面から出射された光が前記第２の方向に向くように前記凹部に収容され、
前記ＬＥＤの出射面と該出射面に対向する前記凹部の内壁の間隔をｄ１、前記ＬＥＤの背面と該背面に対向する前記凹部の内壁との間隔をｄ２とした場合、ｄ１＞ｄ２であり、前記ＬＥＤの背面から放出される光を該ＬＥＤの背面と対向する前記凹部の内壁から前記導光板の内部に供給するようにしたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項４に記載の液晶表示装置において、前記凹部の前記第１の方向のピッチをｐ、前記凹部の前記第１の方向の幅をｗ１とし、リブの幅ｗ２を、ｗ２＝ｐ−ｗ１と定義したとき、ｗ２／ｐは１／３以上であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項４に記載の液晶表示装置において、前記凹部内には、樹脂が充填されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の液晶表示装置において、前記凹部の前記ＬＥＤの上面と対向する面は、前記ＬＥＤの前記背面方向に向かって低くなるような傾斜を有していることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
請求項７に記載の液晶表示装置において、前記傾斜の角度は２度以上であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の液晶表示装置において、前記凹部の列は、第１の列と第２の列を有し、前記第１の列と前記第２の列は、前記第２の方向に離れて形成されており、前記第１の列の凹部と前記第２の列の凹部は、前記第１の方向にずれて存在していることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の液晶表示装置において、前記第１の列の凹部と前記第２の列の凹部の、前記第１の方向へのずれ量は、前記所定のピッチの１／３以上であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の液晶表示装置において、前記第１の列の凹部と前記第２の列の凹部の、前記第１の方向へのずれ量は、前記所定のピッチの１／２であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかに記載の液晶表示装置において、前記凹部の列は、前記第２の方向に間隔Ｌ２を持って配置され、
前記導光板は、前記凹部の列を有する辺と、前記凹部の列を有しない辺を含み、
前記導光板の前記凹部の列を有しない辺と、これに最も近い前記凹部の列との前記第２の方向の間隔がＬ１である場合、Ｌ１＜Ｌ２であることを特徴とする液晶表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明は上記問題を克服するものであり、主な手段は次のとおりである。すなわち、液晶表示パネルとバックライトを有する液晶表示装置であって、前記バックライトは、ＬＥＤと、該ＬＥＤからの光を前記液晶表示パネル側に向けるための導光板を含み、前記導光板の、前記液晶パネル側と反対側の下面には、第１の方向に所定のピッチで配列した凹部の列が設けられ、前記凹部の列は、前記第１の方向と直角な第２の方向に所定の間隔で配列されており、前記ＬＥＤは、出射面と上面と背面を有し、前記ＬＥＤは、該ＬＥＤの前記出射面から出射された光が前記第２の方向に向くように前記凹部に収容され、前記ＬＥＤの背面は前記凹部の内壁に接触しており、前記ＬＥＤの背面から放出される光を該ＬＥＤの背面と接触する前記凹部の内壁から前記導光板の内部に供給するようにしたことを特徴とする液晶表示装置である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
図１２は本実施例の他の形態である。ＬＥＤ３０の背面３０３を導光板２０の凹部２１の内壁に接触させることが困難な場合は、ＬＥＤ３０の背面３０３と該背面３０３に対向する凹部２１の内壁との間隔ｄ２を形成するが、この場合、ｄ２は、ＬＥＤ３０の出射面３０１と該出射面３０１に対向する凹部２１の内壁との距離ｄ１よりも小さい。ＬＥＤ３０の背面３０３と該背面３０３に対向する凹部２１の内壁の距離、および、ＬＥＤ３０の出射面３０１と該出射面３０１に対向する凹部２１の内壁の距離は面内で同じではない。この場合、ｄ１、ｄ２は各々、最小値をとるものとする。また、この場合、導光板２０の凹部２１の内壁とＬＥＤ３０の背面３０３の間にも光カップリングのための樹脂を充填することが望ましい。しかし、カップリング樹脂は必須ではない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2012101780.tif 000026
【国際調査報告】
2012101780.tif 000027
2012101780.tif 000028
2012101780.tif 000029
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