(57)【要約】      （修正有）【課題】液晶表示装置のバックライト光源モジュールでは、輝度や色度の光学的な均一性を確保して、従来にない薄型軽量の構成に対応する高効率の光源モジュールが必要であり、また高い光学均一性を有するバックライトに対応すること。【解決手段】基板と、前記基板上に配置した配線と、及び配線に接続された発光ダイオードＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子を封止する透明樹脂と樹脂レンズを少なくとも有している光源モジュール１１において，光源モジュール１１を、光源モジュール１１の基板に、周期的に或いは非周期的に凸レンズを搭載する光源ユニットと、凹レンズを搭載する光源ユニットとを混載して設けて構成する。【選択図】図１５
2010020097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に配置した配線と、及び前記配線に接続された発光ダイオードＬＥＤ素子と、前記ＬＥＤ素子を封止する透明樹脂と樹脂レンズを少なくとも有している光源モジュールにおいて，
前記光源モジュールを、
前記光源モジュールの基板に、周期的に或いは非周期的に凸レンズを搭載する光源ユニットと、凹レンズを搭載する光源ユニットとを混載して設けて構成したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記光源モジュールは、
前記凸レンズを搭載する光源ユニットと、前記凹レンズを搭載する光源ユニットのそれぞれを複数の領域に分けられる前記光源モジュールの基板の各領域のそれぞれに設けて構成したものである
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記光源モジュールは，
前記光源モジュールの基板上に前記樹脂レンズを複数個設けてなるマルチレンズを搭載してマルチ光源を構成し、
前記マルチレンズの個々のレンズ内に、赤色Ｒ緑色Ｇ青色Ｂの各１個のＬＥＤ素子を単位として封止して、個々の樹脂レンズから各ＲＧＢ素子発光の混色により白色光を出射するように構成したものである
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記光源モジュールは，
前記光源モジュールの基板上に前記樹脂レンズを複数個設けてなるマルチレンズを搭載してマルチ光源を構成し、
前記マルチレンズの個々のレンズ内に、蛍光体含有樹脂と青色ＢｌｕｅのＬＥＤ素子を封止し、前記Ｂｌｕｅ素子青色光と前記蛍光体の蛍光を混色して白色光を出射するように構成したものである
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記光源モジュールは，
前記光源モジュールの基板上に前記凸レンズを搭載する光源ユニットと、前記凹レンズを搭載する光源ユニットを搭載し、
サイドライト型のバックライト光源モジュールに構成したものである
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記光源モジュールは，
前記光源モジュールの基板上に前記凸レンズを搭載する光源ユニットと前記凹レンズを搭載する光源ユニットを混載して構成するサイドライト型のバックライト光源モジュールからの放射光を結合して伝播する導光板を、個々の光源モジュールに対応して複数に分割して構成する分割導光板で構成して光源モジュールと光学系を構成したものである
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記光源モジュールは，
前記サイドライト型のバックライト光源モジュールに分割導光板を設け、
前記分割導光板の境界領域を中心としてＶ字状のカット形状に構成したものである
請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記光源モジュールは，
前記サイドライト型のバックライト光源モジュールに分割導光板を設け、
前記分割導光板の境界領域を中心として設けてあるＶ字状のカット形状に対応した三角状の反射シートを前記分割導光板と前記光源モジュールの基板に固定して構成したものである
請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記光源モジュールは，
前記光源モジュールの基板上に搭載実装される光源ユニットが、赤緑青ＲＧＢ光源により構成されているとき、赤色と緑色及び青色ＬＥＤ素子各１個ずつ封止した樹脂レンズを単位とし、横方向に直線ライン状に配列して構成したものである
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記光源モジュールは，
前記光源モジュールの基板上に搭載実装される光源ユニットが、白色光源により構成されているとき、青色ＬＥＤ素子と封止する蛍光体含有樹脂を封止した樹脂レンズを単位とし、横方向に直線ライン状に配列して構成したものである
請求項１に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に係り、特に発光ダイオード素子を用いてバックライトを構成する液晶表示装置の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイ装置においては、大型液晶テレビのバックライト光源として発光ダイオードＬＥＤ素子が用いられ始めてきている。
従来の冷陰極管バックライトに比べると、この発光ダイオードＬＥＤ素子は、色の再現性の範囲が拡大しており、動画に対応した高速独立制御やコントラストの向上が格段に図れている。
最近は、大型液晶テレビの薄型化が促進され、液晶ディスプレイ装置の薄型化も一層進んできている。これに伴い、液晶ディスプレイ装置では、液晶パネルモジュールに合せて、バックライト光源モジュールの薄型軽量化が企画されている。
【０００３】
液晶ディスプレイ装置におけるバックライト方式においては、光源モジュールを液晶パネルの上下や左右の両側に設定する構成のサイドライト型が薄型化に貢献している。
このサイドライト型のバックライト方式においては、構造的には薄型化を図れるにしても、光源モジュールや光学系における効率は必ずしも良好ではなく、光学的な均一性に関しても改善する必要がある。
【０００４】
このような光源モジュールや光学系における効率に対する対策を講じることでにより、大型液晶ディスプレイ装置の薄型軽量化に留まらず、効率の向上やエリア制御により、低電力化、高コントラストといった画質の向上をさらに促進することが期待される。
このような光源モジュールや光学系における効率に対する対策にあたっては、バックライト光源モジュールについても、今後、高い性能が要求されることになる。
【０００５】
従来のバックライト光源モジュールには、いくつかの公知例が存在する。
１つは、シリンドリカルレンズを用いた集光特性を示す発光装置である（例えば、特許文献１参照。）。
２つは、マルチ凸レンズを有する光源において、全体の光源構成に対する焦点を設け、放射分布を拡大させるものである（例えば、特許文献２参照。）。
３つは、液晶ディスプレイ装置の薄型化を図るサイドライト光源に対して、分割導光板を光源モジュールとともに構成し、導光板の構造によるエリア分割制御を実現するものである（例えば、特許文献３、特許文献４参照。）。
【０００６】
これらの特許文献１〜特許文献４の液晶表示装置は、その駆動方式によって、単純マトリクス型とアクティブマトリクス型とに分類されている。
これらの内、現行の液晶表示装置にあっては、高精細、高速画像表示が可能なことからアクティブマトリクス型が主流となっている。
このアクティブマトリクス型の液晶表示装置においては，例えば、特許文献１に示す如く、第一の基板に画素選択のため、薄膜トランジスタで代表されるアクティブ素子（スイッチング素子）が用いられている。
さらに、このアクティブマトリクス型の液晶表示装置においては，例えば、特許文献１に示す如く、第二の基板に、カラー表示のための３色に塗り分けたカラーフィルタが用いられている。
【特許文献１】特開２００６−２２９０５５
【特許文献２】特開２００７−４２９０１
【特許文献３】特開２００１−０９２３７０
【特許文献４】特開２００１−２１０１２２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１，特許文献２においては、光源モジュールの観点から、レンズ構造をシリンドリカルレンズやマルチ凸レンズの構成により、集光や拡大を行って用途に適合する光源装置を構成している。
しかしながら、特許文献１，特許文献２においては、液晶ディスプレイ装置のサイドライト型に対する光源モジュールとして、光源やレンズの最適な構成に関する内容についての記載が、全くされていない。
特許文献３，特許文献４においては、分割導光板と光源モジュールの一体構成によって、エリア分割制御を実現する構成が示されている。
しかしながら、特許文献３，特許文献４においては、光源モジュールと導光板に対する、高結合効率で光学的な高均一性に関する記載が、明確になっていない。
【０００８】
ところで、薄型軽量の液晶ディスプレイ装置においては、バックライト光源の光損失が相対的に大きく、光学系との高結合効率を実現する構成が重要である。しかしながら、特許文献１〜特許文献４にあっては、バックライト光源の光損失が相対的に大きく、光学系との高結合効率を実現する構成になっていないという問題点を有している。
また、薄型軽量の液晶ディスプレイ装置においては、導光板や分割導光板における光学的な均一性を実現し、輝度や色度の分布を目標の範囲内に抑制することが重要である。
しかしながら、特許文献１〜特許文献４にあっては、導光板や分割導光板における光学的な均一性を実現することができず、光学系との高結合効率を実現する構成になっていないという問題点を有している。
【０００９】
本発明は、光学系との高結合効率を確保し、かつ導光板内の光学的な均一性を向上させ、分割導光板による高均一エリア分割制御を可能とするバックライト光源モジュールと導光板を備えた液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の液晶表示装置は、基板と、前記基板上に配置した配線と、及び前記配線に接続された発光ダイオードＬＥＤ素子と、前記ＬＥＤ素子を封止する透明樹脂と樹脂レンズを少なくとも有している光源モジュールにおいて，
前記光源モジュールを、
前記光源モジュールの基板に、周期的に或いは非周期的に凸レンズを搭載する光源ユニットと、凹レンズを搭載する光源ユニットとを混載して設けて構成したことを特徴としている。
【００１１】
すなわち、本発明に係る液晶表示装置においては、配線を施した基板と、この配線に接続された発光ダイオードＬＥＤ素子と、このＬＥＤ素子を封止する透明樹脂を有しており、透明樹脂は少なくとも２種類のレンズ構造を周期的或いは非周期的に形成していることにより、液晶ディスプレイの光学均一性の高いバックライト光源モジュールを実現している。
【００１２】
液晶表示装置のサイドライト光源モジュールでは、導光板方向に結合効率が高く、かつ光学均一性の高い光源モジュールが必要となる。これに対する手段として、導光板に結合効率の高い凹レンズと凸レンズの構造を構成したマルチ光源を形成し、高い光学均一性を両立させる構成を実現している。
エリア制御を実現するため、分割導光板に高結合効率で対向させ、分割導光板の中央領域には複数個の凹レンズ構造を構成し、端部領域には複数個の凸レンズ構造を構成した光源モジュールを形成している。
【００１３】
上記課題を解決するために、請求項２に記載の液晶表示装置は、請求項１に記載の液晶表示装置の光源モジュールを、
前記凸レンズを搭載する光源ユニットと、前記凹レンズを搭載する光源ユニットのそれぞれを複数の領域に分けられる前記光源モジュールの基板の各領域のそれぞれに設けて構成したことを特徴としている。
【００１４】
上記課題を解決するために、請求項３に記載の液晶表示装置は、請求項１に記載の液晶表示装置の光源モジュールを、
前記光源モジュールの基板上に前記樹脂レンズを複数個設けてなるマルチレンズを搭載してマルチ光源を構成し、
前記マルチレンズの個々のレンズ内に、赤色Ｒ緑色Ｇ青色Ｂの各１個のＬＥＤ素子を単位として封止して、個々の樹脂レンズから各ＲＧＢ素子発光の混色により白色光を出射するように構成したことを特徴としている。
【００１５】
上記課題を解決するために、請求項４に記載の液晶表示装置は、請求項１に記載の液晶表示装置の光源モジュールを、
前記光源モジュールの基板上に前記樹脂レンズを複数個設けてなるマルチレンズを搭載してマルチ光源を構成し、
前記マルチレンズの個々のレンズ内に、蛍光体含有樹脂と青色ＢｌｕｅのＬＥＤ素子を封止し、前記Ｂｌｕｅ素子青色光と前記蛍光体の蛍光を混色して白色光を出射するように構成したことを特徴としている。
【００１６】
上記課題を解決するために、請求項５に記載の液晶表示装置は、請求項１に記載の液晶表示装置の光源モジュールを、
前記光源モジュールの基板上に前記凸レンズを搭載する光源ユニットと、前記凹レンズを搭載する光源ユニットを搭載し、サイドライト型のバックライト光源モジュールに構成したことを特徴としている。
【００１７】
上記課題を解決するために、請求項６に記載の液晶表示装置は、請求項１に記載の液晶表示装置の光源モジュールを、
前記光源モジュールの基板上に前記凸レンズを搭載する光源ユニットと前記凹レンズを搭載する光源ユニットを混載して構成するサイドライト型のバックライト光源モジュールからの放射光を結合して伝播する導光板を、個々の光源モジュールに対応して複数に分割して構成する分割導光板で構成して光源モジュールと光学系を構成したことを特徴としている。
【００１８】
上記課題を解決するために、請求項７に記載の液晶表示装置は、請求項１に記載の液晶表示装置の光源モジュールを、
前記サイドライト型のバックライト光源モジュールに分割導光板を設け、
前記分割導光板の境界領域を中心としてＶ字状のカット形状に構成したことを特徴としている。
【００１９】
上記課題を解決するために、請求項８に記載の液晶表示装置は、請求項１に記載の液晶表示装置の光源モジュールを、
前記分割導光板の境界領域を中心として設けてあるＶ字状のカット形状に対応した三角状の反射シートを前記分割導光板と前記光源モジュールの基板に固定して構成したことを特徴としている。
【００２０】
上記課題を解決するために、請求項９に記載の液晶表示装置は、請求項１に記載の液晶表示装置の光源モジュールを、
前記光源モジュールの基板上に搭載実装される光源ユニットが、赤緑青ＲＧＢ光源により構成されているとき、赤色と緑色及び青色ＬＥＤ素子各１個ずつ封止した樹脂レンズを単位とし、横方向に直線ライン状に配列して構成したことを特徴としている。
【００２１】
上記課題を解決するために、請求項１０に記載の液晶表示装置は、請求項１に記載の液晶表示装置の光源モジュールを、
前記光源モジュールの基板上に搭載実装される光源ユニットが、白色光源により構成されているとき、青色ＬＥＤ素子と封止する蛍光体含有樹脂を封止した樹脂レンズを単位とし、横方向に直線ライン状に配列して構成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、光学系との高結合効率を確保し、かつ導光板内の光学的な均一性を向上させ、分割導光板による高均一エリア分割制御を可能とするバックライト光源モジュールと導光板を備えた液晶表示装置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】
【００２３】
以下に、本発明に係る液晶表示装置の具体的な実施形態を説明する。
本発明に係る液晶表示装置の実施例においては、液晶表示装置のＬＥＤ光源モジュールにおける、光学的構成及び実装基板構成の観点から説明している。
【実施例１】
【００２４】
図１〜図２０には、本発明に係る液晶表示装置の第１の実施例が示されている。
図１〜図２０に図示の第１の実施例においては、バックライト方式として、サイドライト型バックライト用の光源モジュールを作製する。
【００２５】
まず、ＬＥＤ光源を青色と緑色及び赤色の各ＬＥＤ素子を用いた場合について示す。
図１には、本実施例におけるＲＧＢ素子を搭載する実装基板上の凸レンズ構成を示す横断面図が、図２には、図１に図示の本実施例におけるＲＧＢ素子を搭載する実装基板上の凸レンズ構成を示す縦断面図が示されている。
図１、図２において、セラミック基板１の上には、配線パターン２を印刷焼成した配線基板が設けられている。また、印刷焼成した配線基板が設けられている。
【００２６】
配線パターン２によって印刷焼成した配線基板が抜かれているセラミック基板１の上には、ダイボンド材３を用いて、青色ＬＥＤ素子４と緑色ＬＥＤ素子５及び赤色ＬＥＤ素子６の各ＬＥＤ素子が固着されている。
この青色ＬＥＤ素子４と緑色ＬＥＤ素子５及び赤色ＬＥＤ素子６の各ＬＥＤ素子は、Ａｕ線ワイヤボンディング７によって、配線パターン２と導通が取れるように構成されている。
【００２７】
ここで、配線パターン２は、ＲＧＢ各色のＬＥＤ素子４，５，６が独立に駆動できるように予めパターン形成しておく。
そして、配線パターン２の上には、青色ＬＥＤ素子４と緑色ＬＥＤ素子５及び赤色ＬＥＤ素子６の各ＬＥＤ素子と、Ａｕ線ワイヤボンディング７を覆ってシリコーン透明樹脂によって、準備した金型を用いて凸レンズ８を形成する。
この凸レンズ８によって覆うことによって、青色ＬＥＤ素子４と緑色ＬＥＤ素子５及び赤色ＬＥＤ素子６の各ＬＥＤ素子が封止されている。
【００２８】
図３には、本実施例におけるＲＧＢ素子を搭載する実装基板上の凹レンズ構成を示す横断面図が、図４には、図３に図示の本実施例におけるＲＧＢ素子を搭載する実装基板上の凹レンズ構成を示す縦断面図が示されている。
図３、図４において、セラミック基板１の上には、配線パターン２を印刷焼成した配線基板が設けられている。また、印刷焼成した配線基板が設けられている。
【００２９】
配線パターン２によって印刷焼成した配線基板が形成されていない部分のセラミック基板１の上には、ダイボンド材３を用いて、青色ＬＥＤ素子４と緑色ＬＥＤ素子５及び赤色ＬＥＤ素子６の各ＬＥＤ素子が固着されている。
この青色ＬＥＤ素子４と緑色ＬＥＤ素子５及び赤色ＬＥＤ素子６の各ＬＥＤ素子は、Ａｕ線ワイヤボンディング７によって、配線パターン２と導通が取れるように構成されている。
【００３０】
ここで、配線パターン２は、ＲＧＢ各色のＬＥＤ素子４，５，６が独立に駆動できるように予めパターン形成しておく。
そして、配線パターン２の上には、青色ＬＥＤ素子４と緑色ＬＥＤ素子５及び赤色ＬＥＤ素子６の各ＬＥＤ素子と、Ａｕ線ワイヤボンディング７を覆ってシリコーン透明樹脂によって、準備した金型を用いて凹レンズ９を形成する。
この凹レンズ９によって覆うことによって、青色ＬＥＤ素子４と緑色ＬＥＤ素子５及び赤色ＬＥＤ素子６の各ＬＥＤ素子が封止されている。
【００３１】
図５には、本実施例におけるＲＧＢ素子封止の凸レンズ及び凹レンズの周期的構成が示されており、（ａ）には、光源モジュールの平面図が、（ｂ）には、光源モジュールの横断面正面図が示されている。
図５において、凹レンズ９によって封止されている青色ＬＥＤ素子４と緑色ＬＥＤ素子５及び赤色ＬＥＤ素子６の各ＬＥＤ素子は、青色ＬＥＤ素子４、緑色ＬＥＤ素子５、赤色ＬＥＤ素子６の各ＲＧＢ素子を単位に、配線基板１の上に横方向へ並べられて構成されている。
【００３２】
また、本実施例における光源モジュールにおいては、配線基板１の上に凸レンズ８と凹レンズ９を周期的に交互に設ける構成を採っている。ここで、青色ＬＥＤ素子４、緑色ＬＥＤ素子５、赤色ＬＥＤ素子６の各ＲＧＢ素子は、それぞれが独立して駆動できるように構成されている。
また、青色ＬＥＤ素子４、緑色ＬＥＤ素子５、赤色ＬＥＤ素子６の各ＲＧＢ素子は、青色ＬＥＤ素子４は青色ＬＥＤ素子４同士、緑色ＬＥＤ素子５は緑色ＬＥＤ素子５同士、赤色ＬＥＤ素子６は赤色ＬＥＤ素子６同士と、同色ごとに直列に接続される配線パターンとなっている。
【００３３】
次に、青色ＬＥＤ素子４を励起光源とする蛍光体を封止した白色光源を用いた場合について示す。
図６には、本実施例における白色光源を搭載する実装基板上の凸レンズ構成を示す横断面図が、図７には、図１に図示の本実施例における白色光源を搭載する実装基板上の凸レンズ構成を示す横断面図が示されている。
図６、図７において、セラミック基板１の上には、配線パターン２を印刷焼成した配線基板が設けられている。また、印刷焼成した配線基板が設けられている。
【００３４】
配線パターン２によって印刷焼成した配線基板が抜かれているセラミック基板１の上には、ダイボンド材３を用いて、青色ＬＥＤ素子４が固着されている。
この青色ＬＥＤ素子４は、Ａｕ線ワイヤボンディング７によって、配線パターン２と導通が取れるように構成されている。
そして、配線パターン２の上には、青色ＬＥＤ素子４と、Ａｕ線ワイヤボンディング７を覆ってシリコーン透明樹脂によって、準備した金型を用いて凸レンズ８が形成されている。
この凸レンズ８によって覆うことによって、青色ＬＥＤ素子４が封止されている。
【００３５】
次に、青色ＬＥＤ素子４を励起光源とする蛍光体を封止した白色光源を用いた場合について示す。
図８には、本実施例における青色ＬＥＤ素子４を励起光源とする蛍光体を搭載する実装基板上の凹レンズ構成を示す横断面図が、図９には、図８に図示の本実施例における青色ＬＥＤ素子４を励起光源とする蛍光体を搭載する実装基板上の凹レンズ構成を示す縦断面図が示されている。
図８、図９において、セラミック基板１の上には、配線パターン２を印刷焼成した配線基板が設けられている。また、印刷焼成した配線基板が設けられている。
【００３６】
配線パターン２によって印刷焼成した配線基板が形成されていない部分のセラミック基板１の上には、ダイボンド材３を用いて、青色ＬＥＤ素子４が固着されている。
この青色ＬＥＤ素子４は、Ａｕ線ワイヤボンディング７によって、配線パターン２と導通が取れるように構成されている。この青色ＬＥＤ素子４とＡｕ線ワイヤボンディング７の上には、青色ＬＥＤ素子４を覆い被せるように蛍光体１０が形成されている。
【００３７】
そして、配線パターン２の上には、青色ＬＥＤ素子４と、Ａｕ線ワイヤボンディング７を覆う蛍光体１０を覆ってシリコーン透明樹脂によって、準備した金型を用いて凹レンズ９が形成されている。
この凹レンズ９によって覆うことによって、青色ＬＥＤ素子４と蛍光体１０が封止されている。
【００３８】
図１０には、本実施例における白色光源の凸レンズ及び凹レンズの周期的構成が示されており、（ａ）には、光源モジュールの平面図が、（ｂ）には、光源モジュールの横断面正面図が示されている。
図１０において、凹レンズ９によって封止されている白色光源は、白色光源を単位に、配線基板１の上に横方向へ並べられて構成されている。
【００３９】
また、本実施例における光源モジュールにおいては、配線基板１の上に凸レンズ８と凹レンズ９を周期的に交互に設ける構成を採っている。ここで、青色ＬＥＤ素子４、緑色ＬＥＤ素子５、赤色ＬＥＤ素子６の各ＲＧＢ素子は、それぞれが独立して駆動できるように構成されている。
また、青色ＬＥＤ素子４、緑色ＬＥＤ素子５、赤色ＬＥＤ素子６の各ＲＧＢ素子は、青色ＬＥＤ素子４は青色ＬＥＤ素子４同士、緑色ＬＥＤ素子５は緑色ＬＥＤ素子５同士、赤色ＬＥＤ素子６は赤色ＬＥＤ素子６同士と、同色ごとに直列に接続される配線パターンとなっている。
【００４０】
図５（ａ），図５（ｂ）に図示の光源モジュール、または図１０（ａ），図１０（ｂ）に図示の光源モジュールを液晶表示装置のサイドライト型バックライトに適用した場合について、次に説明する。
図１１には、本実施例における光源モジュールを搭載する液晶表示装置のバックライト光源の一部を示す断面図が示されている。
図１１において、サイドライト型バックライト光源モジュール１１は、バックライト光学系支持筐体１２に固定されており、サイドライト型バックライト光源モジュール１１に取り付けられている導光板１４は、上下面が反射シート１３によってカバーされている。
【００４１】
導光板１４の上には、拡散シート１５、１６が設けられており、この拡散シート１６の上には、プリズムシート１７と偏光反射シート１８が設けられている。
そして、サイドライト型バックライト光源モジュール１１は、本実施例におけるバックライト光源モジュールと液晶パネルの断面図に示す図１２に図示の如く、バックライト筺体１９により囲ったモジュール全体を上下偏光板を含む薄膜トランジスタ搭載液晶パネル２０と組み上げられる。
このようにして、薄型軽量のサイドライト型バックライト光源と液晶パネルを組み合わせたモジュールが作製される。
【００４２】
ここで、本実施例の光源モジュールにおける発光分布の特徴について説明する。
まず、図１，図２に示す如き凸レンズ搭載の光源ユニットにおいては、本実施例における凸レンズ搭載光源からの放射角度分布図の図１３に示すように、狭い角度±１０°程度の放射角度分布にすることができる。
他方、図３，図４に示す如き凹レンズ搭載の光学ユニットにおいては、本実施例における凹レンズ搭載光源からの放射角度分布図の図１４に示すように、広い角度±４５°にピーク強度を有する放射角度分布に設定することができる。
【００４３】
図１５には、本実施例の光源モジュール１１と導光板１４の一部が示されている。
図１５において、光源モジュール１１には、凸レンズ８と凹レンズ９交互に周期的に搭載された構成となっている。したがって、光源モジュール１１の上の凸レンズ８から放射される狭角の発光分布と、凹レンズ９から放射される広角の発光分布とは、互いに混合して、導光板１４に導入され、導光板１４内を伝播していくことになる。
【００４４】
凸レンズ８からの狭角発光分布は、導光板１４内へ導入され、相対的に反射は少なくより遠方へ伝播する。また、凹レンズ９からの広角発光分布は、導光板１４に導入されるまでに拡がるので、相対的に反射する回数が多くなり、近距離の伝播で拡散していくことになる。
このような凸レンズ８の特徴と凹レンズ９の特徴を活かしながら、導光板１４の光の導入部から、遠方までをできるだけ光学的均一性が高まるように設定することができ、輝度及び色度が一定するように制御することができる。
【００４５】
図１６には、本実施例における凸レンズ搭載光源からの発光分布と光源モジュールの中心からの位置が示されており、図１７には、本実施例における凹レンズ搭載光源からの発光分布と光源モジュールの中心からの位置が示されている。
図１６、図１７における光源モジュールと導光板の距離ｄは、５ｍｍに設定してある。この図１６、図１７の分布をもとに、図１８には、凸レンズ８と凹レンズ９を周期２ｍｍで設定し、光源モジュール１１の基板長さＬは、５０ｍｍとして算出した発光分布の規格化強度が示されている。
【００４６】
この図１８には、本実施例における凸レンズ及び凹レンズ交互搭載光源からの発光分布と光源モジュールの中心からの位置が示されている。
図１８においては、凸レンズと凹レンズの中心間隔を２ｍｍとしてある。
このように構成すると、凸レンズ８と凹レンズ９の両者からの発光分布がよく混合して、位置によってもほとんど同程度であり、導光板１４への導入部では光源モジュール基板長さの範囲で均一になっていることが分かる。
【００４７】
図１９には、本実施例におけるバックライト光源モジュールと光学系における導光板を示す平面図が示されている。
図１９においては、一枚の導光板１４に対して、バックライト筺体１９に固定された個々の光源モジュール１１から均一性の高い発光分布が得られているので、複数個並べても光学的な均一性を保つことができる。
【００４８】
本実施例は、大型テレビ用の液晶パネル表示装置及びバックライトモジュールに用いることができる。
図２０には、本実施例におけるバックライト光源モジュールを搭載する大型液晶表示装置の構成が示されている。
図２０には、大型テレビサイズの液晶表示装置が示されている。本実施例は、中小型液晶表示装置適用できるだけでなく、比較的大きい液晶テレビ用パネルのバックライトモジュールを構成する場合にも、光源モジュールを並べることによって、設計対応することが可能である。
図２０において、ＬＥＤバックライト光源筐体２１と、大型液晶表示パネル２２、サイドライト型バックライト光源モジュール２３と駆動回路２４の配置構成を示す。
【００４９】
本実施例によると、液晶表示装置のサイズを大画面で薄型にしても、放射角度分布を制御した光源モジュールを設計対応させることにより、輝度分布や色度分布の均一性を確保することができる。
【００５０】
さらに、できるだけ少ないモジュール数によりバックライトを構成することにより、低消費電力の液晶表示装置を得ることができる。素子の最少個数と最適配列の構成を施すことより、素子や実装基板の数量を低減することによる低コスト化を図ることに対しても有効である。
【００５１】
本実施例のＬＥＤ光源モジュール構成は、大型の照明光源装置や大画面の液晶表示装置のバックライトモジュール光源だけでなく、パーソナルコンピュータ用液晶パネルや車載カーナビゲーションのバックライト光源、その他の車載用途の光源としても適用できる。
【実施例２】
【００５２】
図２１〜図２７には、本発明に係る液晶表示装置の第２の実施例が示されている。
第２の実施例においては、実施例１と同様に光源モジュールを作製する。
図２１には、第２の実施例におけるＲＧＢ素子封止の凸レンズ及び凹レンズの周期的構成が示されており、（ａ）は光源モジュールの平面図、（ｂ）は光源モジュールの横断面正面図である。
図２２には、第２の実施例における白色光源の凸レンズ及び凹レンズの周期的構成が示されており、（ａ）は光源モジュールの平面図、（ｂ）は光源モジュールの横断面正面図である。
【００５３】
この図２１に図示のＲＧＢ光源のモジュールと図２２に図示の白色光源のモジュールの両者に示すように、中央領域は、凹レンズ９を搭載する光源ユニットを構成し、モジュールの基板端部領域は、凸レンズ８を搭載する光源ユニットとして、領域により明確に区別して設定してある。
このように光源モジュール１１の構成を設定することにより、分割導光板に適したサイドライト型バックライトと、エリア制御に適する光源モジュールを提供することができる。
【００５４】
図２３には、第２の実施例におけるバックライト光源モジュールと光学系における分割導光板が示されている。
図２４には、第２の実施例におけるバックライト光源モジュールと個々の分割導光板が示されている。
光源モジュール１１の中央領域に設けた凹レンズ９搭載の光源ユニットは、広角の発光分布を有し、近距離における放射光の混合や混色に優れている。
他方、光源モジュール１１の端部領域に設けた凸レンズ８搭載の光源ユニットは狭角の発光分布を有し、放射光はあまり拡がらず遠距離まで指向性がある。このため、分割導光板２６の境界領域における、放射光の拡がりを制御できることになる。
【００５５】
図２３においては、バックライト筺体１９に搭載する本内容の光源モジュール２５と、分割導光板２６の構成の平面図が示されている。
図２４においては、個々の光源モジュール２５と、個々の分割導光板２７の関係が示してある。
光源モジュール１１の中央領域に設けた凹レンズ９搭載の光源ユニットは広角の発光分布を有し、近距離における放射光の混合や混色に優れる。他方、光源モジュールの端部領域に設けた凸レンズ搭載の光源ユニットは狭角の発光分布を有し、放射光はあまり拡がらず遠距離まで指向性がある。このため、分割導光板の境界領域における、放射光の拡がりを制御できることになる。
【００５６】
図２５には、第２の実施例における凹レンズ搭載光源からの導光板との距離に依存する発光分布と光源モジュールの中心からの位置が示されている。
図２５においては、光源モジュール１１の長さＬを５０ｍｍとして、分割導光板２６までの距離ｄに依存した凹レンズ９搭載の光源ユニットにおける発光分布が示してある。
距離ｄが大きくなると、分割導光板２６の導入部での発光分布は、拡大していくが、距離１０ｍｍより小さい場合には、光源モジュール１１の長さの範囲では発光分布の強度が半減以下になることが判る。
【００５７】
距離ｄを考慮して、光源モジュール１１の長さ以上では、できるだけ光強度が大きくならず、隣接した分割導光板１４に漏れ光として結合する成分を抑制することが重要である。漏れ光を抑制することにより、バックライト光が伝播される分割導光板と、隣接する分割導光板との間で、コントラスト比が大きくとれることになる。
【００５８】
図２６には、第２の実施例における凸レンズ及び凹レンズ混載光源からの発光分布と光源モジュールの中心からの位置が示されている。
図２６においては、距離ｄが５ｍｍであり、光源モジュールの長さ５０ｍｍであるときに、光源モジュールの中央領域に設ける凹レンズの光源ユニットと、端部領域に設ける凸レンズの光源ユニットを混載した場合において、算出した発光分布の規格化強度を示してある。
ここで、凸レンズ８と凹レンズ９の中心間隔は２ｍｍとしてある。
【００５９】
光源モジュール１１の長さ以上において、規格化強度が半減以下となる条件として、凹レンズ搭載の光源ユニットは±１０ｍｍ以内であり、その外側１０〜２５ｍｍ及び−１０〜−２５ｍｍ範囲では凸レンズ搭載の光源ユニットにする必要があることが判る。
このように構成することにより、分割導光板２６の導入部において、凸レンズ８と凹レンズ９の両者からの発光分布が補完し合って、位置によってもほとんど同程度であり、導光板への導入部では光源モジュール基板長さの範囲で均一になっていることが分かる。
光源モジュール基板のうち、凹レンズ９搭載の光源ユニットでは光強度が十分ではない端部領域において、凸レンズ８搭載の光源ユニットが光強度を補っていることが分かる。
また、隣接した分割導光板２６への漏れ光を最小限に抑制することができる。
【００６０】
本実施例は、大型テレビ用の液晶パネル表示装置及びバックライトモジュールとしての適用が可能である。
図２７には、第２の実施例におけるバックライト光源モジュールを搭載する大型液晶表示装置の構成が示されている。
図２７においては、大型テレビサイズの液晶表示装置が示されているが、中小型液晶表示装置適用できるだけでなく、比較的大きい液晶テレビ用パネルのバックライトモジュールを構成する場合にも、光源モジュールを並べることにより、設計対応することが可能である。
図２７には、ＬＥＤバックライト光源筐体２１と、大型液晶表示パネル２２、駆動回路２４と、分割導光板に適応するサイドライト型バックライト光源モジュール２５の構成が示してある。
【００６１】
本実施例によると、液晶表示装置のサイズを大画面で薄型にしても、放射角度分布を制御した光源モジュールを設計対応させることにより、輝度分布や色度分布の均一性を確保できる。
さらに、分割導光板２６にも適応させたバックライト光源モジュールを実現し、分割導光板２６の境界領域における光強度を制御でき、かつ隣接した分割導光板への漏れ光を最小限に抑制することが可能である。
これにより、バックライト光を伝播させる分割導光板をエリア制御として機能させ、隣接した分割導光板との間でコントラスト比を相対的に大きく設定することが可能である。
これにより、エリア制御に適応するサイドライト型バックライトを構成できる。
【００６２】
さらに、できるだけ少ないモジュール数によりバックライトを構成することにより、低消費電力の液晶表示装置を得ることができる。素子の最少個数と最適配列の構成を施すことより、素子や実装基板の数量を低減することによる低コスト化を図ることに対しても有効である。
【００６３】
本実施例のＬＥＤ光源モジュール構成は、大型の照明光源装置や大画面の液晶表示装置のバックライトモジュール光源だけでなく、パーソナルコンピュータ用液晶パネルや車載カーナビゲーションのバックライト光源、その他の車載用途の光源としても適用できる。
【実施例３】
【００６４】
図２８〜図３０には、本発明に係る液晶表示装置の第３の実施例が示されている。
第３の実施例においては、実施例２と同様に光源モジュールを作製するが、図２８に示すように、分割導光板２８に対して、境界領域にＶ字状のカット形状を新しく導入する。
第３の実施例においては、境界カット形状２９を導入した、分割導光板を導入することにより、隣接した分割導光板への漏れ光を限りなく制限することができる。
例えば、実施例２の図２５で示した結果において、光源モジュール長さ５０ｍｍ以上へ分布する凹レンズ搭載の光源ユニットの発光分布は、隣接した分割導光板に対して漏れ光になってしまう。これを十分に抑制するには、光学的な反射シートを適用することが有効である。
【００６５】
さらに、分割導光板２６には図２８に示すＶ字状のカット形状を導入する。Ｖ字状のカット形状では、Ｖ字の斜面角度が分割導光板へ伝播して反射する大部分の光成分に対して、全反射角となるように角度を設定しておくことが有効である。
Ｖ字状のカット形状は、反射シートを固定する形状にもなっており、有効に活用できる。
図２９には、第３の実施例における個々のバックライト光源モジュールと個々の境界カット形状を有する分割導光板及び形状対応反射シートが示されている。
図２９においては、光源モジュール２５と個々の分割導光板３０及び反射シート３１の関係を示してある。
【００６６】
Ｖ字状のカット形状に対応した三角状の反射シートの形状を作製し、分割導光板と光源モジュールに固定する。
光源モジュールからの発光分布は、横方向に高角度で拡大する光成分を有するが、三角状の反射シート３１で反射し、分割導光板３０内へ導かれ伝播することになる。
これにより、光源モジュールからの放射光を有効に導光板へ結合させることができるので、結合効率を向上できる。
さらに、バックライト光が伝播する分割導光板のコントラスト比を向上できるので、エリア制御としての機能を改善することが可能である。
【００６７】
本実施例によると、液晶表示装置のサイズを大画面で薄型にしても、放射角度分布を制御した光源モジュールを設計対応させることにより、輝度分布や色度分布の均一性を確保できる。
さらに、分割導光板にも適応させたバックライト光源モジュールを実現し、分割導光板の境界領域における光強度を制御できる。
高角度で分布する放射光を反射シートで分割導光板へ結合させることができるので、結合効率を向上できる。同時に、隣接した分割導光板への漏れ光をなくし、バックライト光を伝播させる分割導光板のコントラスト比を相対的に大きく改善することが可能である。
これにより、エリア制御の機能を機能させ、コントラスト比と低消費電力化をさらに図ることが可能である。
これにより、エリア制御に最適なサイドライト型バックライトを構成できる。
【００６８】
さらに、できるだけ少ないモジュール数によりバックライトを構成することにより、低消費電力の液晶表示装置を得ることができる。
素子の最少個数と最適配列の構成を施すことより、素子や実装基板の数量を低減することによる低コスト化を図ることに対しても有効である。
【００６９】
本実施例のＬＥＤ光源モジュール構成は、大型の照明光源装置や大画面の液晶表示装置のバックライトモジュール光源だけでなく、パーソナルコンピュータ用液晶パネルや車載カーナビゲーションのバックライト光源、その他の車載用途の光源としても適用できる。
【００７０】
本発明により、液晶ディスプレイ装置の薄型軽量化を図るとともに、サイドライト型光源モジュールにおけるマルチレンズ構成により、高結合効率と光学的な均一性を確保する効果がある。
導光板に対する結合効率の向上により、低電力化が図れることになる。
また、導光板に導入する放射分布を制御することにより、輝度や色度の均一性を改善させることになる。
さらには、分轄導光板に対して、隣接する分轄領域に光漏れを最小限に抑制することにより、エリア分轄制御の性能と効率を改善させることになる。
これらにより、薄型軽量であり、低電力及び高画質制御の可能な、高性能の液晶ディスプレイ装置の構成を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明内容は、大型液晶テレビ用の液晶表示装置に対するバックライト光源モジュールに適用でき、携帯電話やパソコン用などの中小型液晶表示装置に対しても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】第１の実施例におけるＲＧＢ素子を搭載する実装基板上の凸レンズ構成を示す横断面図である。
【図２】第１の実施例におけるＲＧＢ素子を搭載する実装基板上の凸レンズ構成を示す縦断面図である。
【図３】第１の実施例におけるＲＧＢ素子を搭載する実装基板上の凹レンズ構成を示す横断面図である。
【図４】第１の実施例におけるＲＧＢ素子を搭載する実装基板上の凹レンズ構成を示す縦断面図である。
【図５】第１の実施例におけるＲＧＢ素子封止の凸レンズ及び凹レンズの周期的構成を示すもので、（ａ）は光源モジュールの平面図、（ｂ）は光源モジュールの横断面正面図である。
【図６】第１の実施例における白色光源を搭載する実装基板上の凸レンズ構成を示す横断面図である。
【図７】第１の実施例における白色光源を搭載する実装基板上の凸レンズ構成を示す縦断面図である。
【図８】第１の実施例における白色光源を搭載する実装基板上の凹レンズ構成を示す横断面図である。
【図９】第１の実施例における白色光源を搭載する実装基板上の凹レンズ構成を示す縦断面図である。
【図１０】第１の実施例における白色光源の凸レンズ及び凹レンズの周期的構成を示すもので、（ａ）は光源モジュールの平面図、（ｂ）は光源モジュールの横断面正面図である。
【図１１】第１の実施例における光源モジュールを搭載する液晶表示装置のバックライト光源の一部を示す断面図である。
【図１２】第１の実施例におけるバックライト光源モジュールと液晶パネルを示す断面図である。
【図１３】第１の実施例における凸レンズ搭載光源からの放射角度分布を示す図である。
【図１４】第１の実施例における凹レンズ搭載光源からの放射角度分布を示す図である。
【図１５】第１の実施例の光源モジュールと導光板の一部を示す上面図である。
【図１６】第１の実施例における凸レンズ搭載光源からの発光分布と光源モジュールの中心からの位置を示す図である。
【図１７】第１の実施例における凹レンズ搭載光源からの発光分布と光源モジュールの中心からの位置を示す図である。
【図１８】第１の実施例における凸レンズ及び凹レンズ交互搭載光源からの発光分布と光源モジュールの中心からの位置を示す図である。
【図１９】第１の実施例におけるバックライト光源モジュールと光学系における導光板を示す平面図である。
【図２０】第２の実施例におけるバックライト光源モジュールを搭載する大型液晶表示装置の構成を示す平面図である。
【図２１】第２の実施例におけるＲＧＢ素子封止の凸レンズ及び凹レンズの周期的構成を示すもので、（ａ）は光源モジュールの平面図、（ｂ）は光源モジュールの横断面正面図である。
【図２２】第２の実施例における白色光源の凸レンズ及び凹レンズの周期的構成を示すもので、（ａ）は光源モジュールの平面図、（ｂ）は光源モジュールの横断面正面図である。
【図２３】第２の実施例におけるバックライト光源モジュールと光学系における分割導光板を示す上面図である。
【図２４】第２の実施例における個々のバックライト光源モジュールと個々の分割導光板を示す平面図である。
【図２５】第２の実施例における凹レンズ搭載光源からの導光板との距離に依存する発光分布と光源モジュールの中心からの位置を示す図である。
【図２６】第２の実施例における凸レンズ及び凹レンズ混載光源からの発光分布と光源モジュールの中心からの位置を示す図である。
【図２７】第２の実施例におけるバックライト光源モジュールを搭載する大型液晶表示装置の構成を示す平面図である。
【図２８】第３の実施例におけるバックライト光源モジュールと光学系における境界カット形状を有する分割導光板を示す平面図である。
【図２９】第３の実施例における個々のバックライト光源モジュールと個々の境界カット形状を有する分割導光板及び形状対応反射シートを示す平面図である。
【図３０】第３の実施例におけるバックライト光源モジュールを搭載する大型液晶表示装置の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１……………………セラミック基板
２……………………配線パターン
３……………………ダイボンド材
４……………………青色ＬＥＤ素子
５……………………緑色ＬＥＤ素子
６……………………赤色ＬＥＤ素子
７……………………Ａｕ線
８……………………透明樹脂凸レンズ
９……………………透明樹脂凹レンズ
１０…………………蛍光体
１１…………………光源モジュール
１２…………………バックライト光学系支持筐体
１３…………………反射シート
１４…………………導光板
１５…………………拡散シート
１６…………………拡散シート
１７…………………プリズムシート
１８…………………偏光反射シート
１９…………………バックライトモジュール筐体
２０…………………上下偏光板を含む薄膜トランジスタ搭載液晶パネル
２１…………………大型テレビ用筐体
２２…………………大型液晶表示パネル
２３…………………サイドライト型バックライト光源モジュール
２４…………………駆動回路
２５…………………分割導光板用サイドライト型バックライト光源モジュール
２６…………………分割導光板
２７…………………個々の分割導光板
２８…………………境界カット形状付き分割導光板
２９…………………境界カット形状
３０…………………個々の境界カット形状付き分割導光板
３１…………………形状対応反射シート
３２…………………形状対応反射シート付き分割導光板用サイドライト型バックライト光源モジュール
【図１】
2010020097.tif 000003
【図２】
2010020097.tif 000004
【図３】
2010020097.tif 000005
【図４】
2010020097.tif 000006
【図５】
2010020097.tif 000007
【図６】
2010020097.tif 000008
【図７】
2010020097.tif 000009
【図８】
2010020097.tif 000010
【図９】
2010020097.tif 000011
【図１０】
2010020097.tif 000012
【図１１】
2010020097.tif 000013
【図１２】
2010020097.tif 000014
【図１３】
2010020097.tif 000015
【図１４】
2010020097.tif 000016
【図１５】
2010020097.tif 000017
【図１６】
2010020097.tif 000018
【図１７】
2010020097.tif 000019
【図１８】
2010020097.tif 000020
【図１９】
2010020097.tif 000021
【図２０】
2010020097.tif 000022
【図２１】
2010020097.tif 000023
【図２２】
2010020097.tif 000024
【図２３】
2010020097.tif 000025
【図２４】
2010020097.tif 000026
【図２５】
2010020097.tif 000027
【図２６】
2010020097.tif 000028
【図２７】
2010020097.tif 000029
【図２８】
2010020097.tif 000030
【図２９】
2010020097.tif 000031
【図３０】
2010020097.tif 000032