(57)【要約】【課題】少ないＬＥＤ基板で光を効率的に利用するムラの少ないバックライトモジュールを実現する技術を提供する。【解決手段】液晶表示モジュール２１０では、一つのＬＥＤ基板２２０を水平に配置し、第１の導光板５２がＬＥＤ基板２２０の上側に、第２の導光板５４がＬＥＤ基板２２０の下側になるように配置されている。さらにＬＥＤ基板２２０の上側には、第１の導光板２５２が４つ並んで配置されている。また、ＬＥＤ基板２２０の下側には、第２の導光板２５４が４つ並んで配置されている。第１及び第２の導光板２５２、２５４の中央境界部分の凹凸形状は、矩形の凹凸形状となっており、第１の導光板２５２の傾斜面２６１ａと第２の導光板２５４の傾斜面２６１ｂとが交互に配置されている。そして、傾斜面２６１ａ、２６１ｂのそれぞれに対応してＬＥＤ２２２が一つ配置されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下または左右に並んで配置される第１の導光板及び第２の導光板と、
前記第１の導光板及び前記第２の導光板の境界に対応する位置に一列に配置される複数の光源と、
を備え、
前記第１の導光板及び前記第２の導光板の前記境界は、それぞれ交互に凹凸となるように形成されており、
前記凹凸の凸状に形成されている領域では、それぞれ端部に行くに従って低くなっており、
前記第１の導光板及び前記第２の導光板の少なくとも一方が複数で構成されている
ことを特徴とするバックライトモジュール。
【請求項２】
前記凹凸の凸状に形成されている領域の一つにごとに光源が設けら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モジュール。
【請求項３】
前記第１の導光板、前記第２の導光板及び前記一列に配置された光源からなるモジュールセットが、前記光源の列が複数列になるように、複数配置してなることを特徴とする請求項１または２に記載のバックライトモジュール。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれかに記載のバックライトモジュールを備え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、バックライトモジュール及び液晶表示装置に係り、例えばバックライトを液晶パネル背面に配置するバックライトモジュール及び液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、薄型テレビにおいて、近年、薄型化及び大型化が進んでいる。それに伴い、液晶テレビのバックライトは冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ）からＬＥＤに替わり、さらにＬＥＤでも直下型だけでなくエッジタイプの製品も導入されている。エッジタイプにすることにより、ＬＥＤ基板削減によるコストの削減、パネルの薄型化が可能になっている。しかし、ＬＥＤを減らすほど、輝度を十分確保するために、光の効率的な利用が求められる。
【０００３】
バックライトの効率的利用については各種の技術が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。特許文献１に開示の技術では、導光板に入射する光の入射効率を高めつつ、バックライト装置の輝度の均一化を図り得る導光板、それを用いたバックライト装置、及び液晶表示装置が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２に開示のバックライトでは、赤、緑、青３色発光の固体発光素子を光源として使用し、光利用効率を向上させ、軽量で、輝度均一性及び色度均一性を高くしている。この技術では、光源より発光した光は第一及び第二の副導光板を通り、端のリフレクタに反射し、主導光板を経て画面に達する。
【０００５】
さらに、特許文献３に開示のバックライトでは、ＬＥＤを光源として用いるバックライトから光を均一に分散させることができる。具体的には、発光ダイオードの側面光の一部は、フレネル反射によって導光板で反射されて反射板に進み、一部は屈折によって導光板に進んだ後、外部に射出する一連の過程を経て均一度に寄与する。また、発光ダイオードの直上０度から２０度の間に進む光は、導光板の光反射溝で全反射されて導光板内部に戻され、導光板内部を進む途中再び導光板の底面で全反射されたり、反射板まで戻ってから反射されたりして導光板の上面に向けて進む。このように、全反射によって発光ダイオードの直上に放出される光がリサイクルされるようになっている。
【０００６】
さらにまた、特許文献４に開示のバックライトでは、複数の側面発光型発光素子から前記導光板に入射された光は導光板の下面の傾斜面と導光板の上面とで導光板内を反射によって伝播し、導光板の端面で反射し、導光板の下の急傾斜面で上方に反射され導光板の上面から照射光として出射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２３４４８３号公報
【特許文献２】特開２００５−３１０６１１号公報
【特許文献３】特開２００６−４９３２４号公報
【特許文献４】特開２００６−１９１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、市販されているエッジライトモデルの多くでは、パネルの周囲もしくは上下両側、片側にＬＥＤが配置されている。例えば図１（ａ）のバックライト９１０ａに示すように、パネル上下にＬＥＤ９２２を配置していることが多い。しかし、ＬＥＤ９２２が搭載されるＬＥＤ基板の数が多くなり、それに伴い、ハーネスも多く、長くなる。その結果、不要輻射の悪化を招いたり、部材の価格が高くなってしまったりする。また、図１（ｂ）のバックライト９１０ｂに示すように、片側に配置した場合は、ＬＥＤ９２２を配置した反対側が暗くなってしまうおそれがある。また、図１（ｃ）のバックライト９１０ｃに示すように、両端に反射板９２３を配置して、中央部にＬＥＤ９２２を配置した中央配置モデルでは、光が両端に均等に配分されることから片側ＬＥＤの不具合は解消される。しかし、ＬＥＤ９２２の垂直方向に一番光量が多いことから側面である導光板方向に十分な光量が配分されないという課題があった。
【０００９】
特許文献１では、均一にするための構造となるが、ＬＥＤ垂直方向には光が透過せず、大きな明暗が多数発生する。また、各ＬＥＤの光が導光板の左右両方に放射されるので、ＬＥＤの光量によっては十分な明るさが確保できない。また、特許文献２では、ＬＥＤ基板を一枚にしているが、最も光が強い垂直方向の光について改善の余地が大きい。特許文献３では、均一にするための構造となるが、ＬＥＤ垂直方向には光が透過せず、大きな明暗が多数発生するという課題があった。また、各ＬＥＤの光が導光板の左右両方に放射されるので、ＬＥＤの光量によっては十分な明るさが確保できず別の技術が求められていた。特許文献４では、ＬＥＤ基板を一枚にしているが、最も光が強い垂直方向の光について改善が求められていた。
【００１０】
本発明は以上のような状況に鑑みなされたものであって、上記課題を解決する技術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】
【００１１】
本発明のバックライトモジュールは、上下または左右に並んで配置される第１の導光板及び第２の導光板、前記第１の導光板及び前記第２の導光板の境界に対応する位置に一列に配置される複数の光源と、を備え、前記第１の導光板及び前記第２の導光板の前記境界は、それぞれ交互に凹凸となるように形成されており、前記凹凸の凸状に形成されている領域では、それぞれ端部に行くに従って低くなる。
また、前記凹凸の凸状に形成されている領域の一つごとに光源が設けられてもよい。
また、前記第１の導光板、前記第２の導光板及び前記一列に配置された光源からなるモジュールセットが、前記光源の列が複数列になるように、複数配置して構成されてもよい。
本発明も液晶表示装置は、上記のバックライトモジュールを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、少ないＬＥＤ基板で光を効率的に利用するムラの少ないバックライトモジュールを実現する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】背景技術に係る、バックライトの構造の例を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る、液晶表示モジュールを示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る、ＬＥＤの光の経路を説明するための示す図である。
【図４】第２の実施形態に係る、液晶表示モジュールを示す図である。
【図５】第３の実施形態に係る、液晶表示モジュールを示す図である。
【図６】第４の実施形態に係る、液晶表示モジュールを示す図である。
【図７】第５の実施形態に係る、液晶表示モジュールを示す図である。
【図８】第５の実施形態に係る、図７の液晶表示モジュールの左下領域Ｚを拡大して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。まず、以下で説明する実施形態の概要は次の通りとなる。
（１）ＬＥＤをモジュールの端から中央付近に移動する。
（２）導光板を二つ（ここでは左右に二つ）に分け、中央に配置されるＬＥＤの光が左右交互に導かれるような形状とする。具体的には、ＬＥＤ配置場所近辺の導光板は三角形、四角形、曲線、多角形の組み合わせなどを基調とした凹凸形状とする。つまり、二つの導光板の境界部分を千鳥構造の凹凸形状とする。導光板の真下にＬＥＤを配置し、導光板の三角形等の凹凸形状部分からは一部の光が透過して残りの光が横に広がる。
【００１５】
このような構造を採用することで、ＬＥＤ配置をまとめた上に、光を効率的に利用でき、画面中央にムラ、画面端に暗い個所がないパネルが作成可能となる。以下、具体的に説明する。
【００１６】
＜第１の実施形態＞
【００１７】
図２は本実施形態に係る液晶表示モジュール１０を示す図であって、図２（ａ）は正面図（前面から見た図）であり、図２（ｂ）は平面図（上面から見た図）をそれぞれ模式的に示した図である。
【００１８】
図２（ｂ）に示すように、液晶表示モジュール１０は、ＬＥＤ２２を複数配置したＬＥＤ基板２０の前方に、アクリル樹脂からなる導光板５０、液晶パネル３０、及びガラス板４０を順に重ねるように配置している。なお、本実施形態の特徴はＬＥＤ基板２０及び導光板５０にあるので、主にそれらの構成に着目して説明する。
【００１９】
また、図２（ａ）に示すように、ＬＥＤ基板２０は複数のＬＥＤ２２を所定間隔で一列に配置している。ここでは、８つのＬＥＤ２２が設けられている。そして、ＬＥＤ基板２０は、液晶パネル３０の背面側に左右中央にＬＥＤ２２が縦一列に並ぶように配置されている。
【００２０】
導光板５０は、左側の第１の導光板５２と第２の導光板５４の二つのパーツで構成されている。正面視で、第１の導光板５２と第２の導光板５４は、ＬＥＤ２２が配置される中央の領域で、それぞれの中央側端部が凹凸形状、より具体的には鋸歯状に形成されている。なお、図示左側の第１の導光板５２は炭塗りで示している。
【００２１】
つまり、第１の導光板５２は、水平面６２ａと鋸歯状の傾斜面６１ａとを一体にして構成されている。ここでは、鋸歯状の傾斜面６１ａが４つ設けられている。また、第２の導光板５４も同様に、傾斜面６１ｂと水平面６２ｂとを一体にして構成されている。したがって、第２の導光板５４を１８０度回転させると第１の導光板５２と同様の形状を示すことになる。
【００２２】
さらに、それぞれの傾斜面６１ａ、６１ｂは、図２（ｂ）に示すように、端部が低くなるような傾斜となっている。ここでは、平面の傾斜面となっている。鋸歯状は、それぞれ直角三角形の形状で、ここでは先端部分が最も鋭角に形成されている。
【００２３】
そして、直角三角形の形状の高さ及び幅方向のそれぞれの中央の位置になるように、ＬＥＤ基板２０においてＬＥＤ２２が配置されている。つまり、直角三角形状一つにＬＥＤ２２が一つ対応するように、ＬＥＤ基板２０にはＬＥＤ２２が配置される。なお、一つのＬＥＤ２２とは、複数のＬＥＤが１セットとして構成されるものでもよい。
【００２４】
このような構成を用いることで、ＬＥＤ２２から出射した光は傾斜面６１ｂで一部または全部が反射する。その結果、傾斜面６１ａ、６１ｂの領域に入射した光は、中央から外方向に向かうことになり、液晶表示モジュール１０の左右中央部分の光を適切に左右外側方向に、つまり、導光板５０全体に配光できる。
【００２５】
ここで図３を参照して、ＬＥＤ２２から出斜して傾斜面６１ｂに達した光の経路について説明する。ＬＥＤ２２は点光源として、立体角Ｓｒ＝（１−ｃｏｓ（π／４））を満足するものとする。
【００２６】
空気の絶対屈折率ｎ１＝１．０、アクリル樹脂（導光板５０）の絶対屈折率ｎ２＝１．４５（一般には１．４５〜１．５０）とした場合、臨界角ｉはスネルの法則を適用した次式からｉ＝４４°となる。
ｓｉｎｉ＝ｎ１／ｎ２＝１／１．４５＝０．６９０
ｉ＝４４°
つまり、ｉ≧４４°となるように、傾斜面６１ｂに光が入射すると全反射となる。
【００２７】
ここで、傾斜面６１ｂの傾斜角度をθとする。つまり、ＬＥＤ２２から真上に出斜して光Ｌ１の傾斜面６１ｂへの入射角度をθとする。そして、ＬＥＤ２２から角度ｒ（＞０）だけ向いて出斜した光Ｌ２は、一旦傾斜面６１ｂで反射し、水平面６２ｂにおける入射角は（１８０°−２θ−ｒ）となる。
【００２８】
ここで、スネルの法則によって、入射角≧４４°で全反射となることから次式が導出される。
１８０°−２θ−ｒ≧４４°
１３６°≧２θ＋ｒ
【００２９】
さらにＬＥＤ２２の特性より−４５°≦ｒ≦４５°とした場合に、最も外側の光はｒ＝４５°として計算すると次式となる。
９１≧２θ
θ≦４５．５°
つまり、θ≦４５°のときには、ｒ＞０の光は全て導光板５０を横切る光となり、導光パターンによりバックライトとして機能する。ｒ＜０の光Ｌ３については０〜４０％の光が反射せず透過する。
【００３０】
本実施形態によると、複数のＬＥＤ２２を一列にしたＬＥＤ基板２０を中央に配置したうえで、ＬＥＤ２２の光を効率的に利用でき、画面中央にムラ、画面端に暗い個所がないパネルが作成可能となる。なお、傾斜面６１ａ、６１には、反射及び拡散をコントロールするための膜やパターン等が設けられてもよい。
【００３１】
＜第２の実施形態＞
図４は、本実施形態に係る液晶表示モジュール１１０を示す。第１の実施形態と異なる構成は導光板１５０にあり、主に異なる部分について説明する。
【００３２】
図示のように、導光板１５０は第１の導光板１５２と第２の導光板１５４から構成されている。
【００３３】
そして、第１の導光板１５２は、水平面１６２ａと矩形形状の傾斜面１６１ａとを一体にして構成されている。ここでは、矩形形状の傾斜面１６１ａが４つ設けられている。また、第２の導光板１５４も同様に、矩形形状の傾斜面１６１ｂと水平面１６２ｂとを一体にして構成されている。したがって、第２の導光板１５４を１８０度回転させると第１の導光板１５２と同様の形状を示すことになる。
【００３４】
つまり、第１の導光板１５２と第２の導光板１５４の中央境界部分の凹凸形状が、鋸歯形状でなく矩形の凹凸となっている。側面からみた構造は第１の実施形態と同様である。
【００３５】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００３６】
＜第３の実施形態＞
図５は、本実施形態に係る液晶表示モジュール２１０を示す。第２の実施形態の液晶表示モジュール１１０と異なる構成は導光板２５０にあり、主に異なる部分について説明する。なお、以下の説明では導光板２５０同士が離間した構造を呈しているが、上述の実施形態同様に隣同士が接した構成であってもよい。
【００３７】
図示のように、本実施形態の液晶表示モジュール２１０では、一つのＬＥＤ基板２２０を水平に配置し、第１の導光板５２がＬＥＤ基板２２０の上側に、第２の導光板５４がＬＥＤ基板２２０の下側になるように配置されている。
【００３８】
さらに、導光板２５０が４つ並んで配置されている。つまり、ＬＥＤ基板２２０の上側には、第１の導光板２５２が４つ並んで配置されている。また、ＬＥＤ基板２２０の下側には、第２の導光板２５４が４つ並んで配置されている。
【００３９】
第１の導光板２５２と第２の導光板２５４の中央境界部分の凹凸形状は、矩形の凹凸形状となっており、第１の導光板２５２の傾斜面２６１ａと第２の導光板２５４の傾斜面２６１ｂとが交互に配置され千鳥構造を呈している。
【００４０】
そして、第１の導光板２５２の傾斜面２６１ａと第２の導光板２５４の傾斜面２６１ｂとのそれぞれに対応して光源であるＬＥＤ２２２が一つ配置されている。
【００４１】
このように導光板２５０を複数のブロックに分割した構成（ここでは４つのブロック）とすること、エリア調光が効果的に実現できる。ここでは、計８つの導光板に対応して８つのエリアに分けて調光が可能となる。
【００４２】
なお、第２の実施形態と同様に、ＬＥＤ基板２２０が縦に上下に向けて配置して、第１の導光板５２と第２の導光板５４とが左右に分かれる態様で構成されてもよい。
＜第４の実施形態＞
【００４３】
図６は、本実施形態に係る液晶表示モジュール２１０ａを示す。第３の実施形態の液晶表示モジュール２１０と異なる構成は、第３の実施形態の液晶表示モジュール２１０を２段に配置した構成となっている点にある。
【００４４】
具体的には、第３の実施形態の液晶表示モジュール２１０で示した構成を一つのモジュールセットとした場合、本実施形態では、液晶表示モジュール２１０ａは、上側に配置される第１のモジュールセット２１１と、下側に配置される第２のモジュールセットとの二つのモジュールセットによって構成されている。
【００４５】
言い換えると、第１のモジュールセット２１１において、ＬＥＤ基板２２０が水行に配置され、その上側に第１の導光板２５２が下側に第２導光板２５４がそれぞれ４つ配置される。
【００４６】
同様に、第１のモジュールセット２１１の下側に配置される第２のモジュールセット２１１において、ＬＥＤ基板２２０が水行に配置され、その上側に第１の導光板２５２が下側に第２導光板２５４がそれぞれ４つ配置される。
【００４７】
このように、ＬＥＤ基板２２０を複数本配置することで、より細かなエリア調光制御を実現できる。なお、第１のモジュールセット２１１に含まれる導光板２５０の数と第２のモジュールセット２１２に含まれる導光板２５０の数は異なってもよい。
【００４８】
＜第５の実施形態＞
図７は本実施形態に係る液晶表示モジュール３１０を示す。さらに図８は図７の液晶表示モジュール３１０の左下の領域Ｚを拡大して示す。
【００４９】
図示のように、ＬＥＤ３２２が水平に一列になるようにＬＥＤ基板３２０が横向きに配置される。そしてＬＥＤ基板３２０の上側の略３／４の領域には第１の導光板３５２が一つだけ配置される。一方、ＬＥＤ基板３２０の下側の略１／４の領域には第２の導光板３５４が８つ並んで配置される。
【００５０】
ここでは、ＬＥＤ基板２０の上に凹凸状に形成される傾斜面３６１ａ、３６１ｂに関して、一つの第１の導光板３５２から１６個の傾斜面３６１ａが下に向けて凸状に水平に並んで形成される。一方、一つの第２の導光板３５４から二つの傾斜面３６１ｂが上に向けて凸状に並んで形成される。８つの第２の導光板３５４が配置されていることから、合計１６個の傾斜面３６１ａが形成されている。
【００５１】
このような構成の液晶表示モジュール３１０とすることで、例えば、第２の導光板３５４の領域に対応する位置に設けられる８つの子画面と、第１の導光板３５２の領域に対応する位置に設けられる一つの親画面といったマルチ画面表示において、マルチ画面ごとの調光を効果的に行うことができる。なお、第１の導光板３５２は一つに限らず、複数構成（例えば左右に二つに分割されているような構成）でもよい。
【００５２】
以上、第１〜第５の実施形態によると、ＬＥＤ基板を複数配置しなくても導光板の形状を工夫することにより、ＬＥＤ光源から光を効率的に利用できる。特にＬＥＤ垂直方向の一番光が強いため、その光の効率的な利用が可能となる。それにより、少ないＬＥＤ基板でムラの少ない表示が可能となる。つまり、導光板の形状を工夫することにより、薄型で効率的な光の利用が可能となる。また、導光板の形状を工夫することにより、ＬＥＤ基板数を増やさずに上下の分割スキャンが可能となる。
【００５３】
以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。例えば、ＬＥＤの直上の輝度が周囲と差が出て明暗がスポットで発生する場合も想定できるため、必要に応じて光拡散処理（拡散用のパターンや拡散シート、拡散膜等）が施されてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１０、１１０、２１０、２１０ａ、３１０  液晶表示モジュール
２０、２２０、３２０  ＬＥＤ基板
２２、２２２、３２２  ＬＥＤ
３０  液晶パネル
４０  ガラス板
５０、１５０、２５０、３５０  導光板
５２、１５２、２５２、３５２  第１の導光板
５４、１５４、２５４、３５４  第２の導光板
６１ａ、６１ｂ、１６１ａ、１６１ｂ、２６１ａ、２６１ｂ、３６１ａ、３６１ｂ  傾斜面
６２ａ、６２ｂ、１６２ａ、１６２ｂ  水平面
２１１  第１のモジュールセット
２１２  第２のモジュールセット
【図１】
2014013732.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】
2014013732.tif 000008
【図７】
2014013732.tif 000009
【図８】
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