(57)【要約】【課題】  色度均一性の高いＲＧＢの発光ダイオードを用いた液晶用バックライト装置を実現する【解決手段】  厚みが入光面よりもそれに対向する面の方が大きくなる導光板２１の入光面である第１の側面２６２に、中央にＧ発光ダイオードＧＣを配置し、Ｇ発光ダイオードＧＣの放射方向の左側にＢ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｒの発光ダイオードＢＬ１，ＲＬ２，ＧＬ３，ＢＬ４，ＲＬ５を、右側にＢ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｒの発光ダイオードＢＲ１，ＲＲ２，ＧＲ３，ＢＲ４，ＲＲ５をそれぞれ対向配置している。Ｇ発光ダイオードＧＣを中心にして左右に配置された複数の発光ダイオード２４Ｌ，２４Ｒは、発光色の配置が左右対称状態で配置されている。これにより、発光面の色度分布を左右対称にすることで、色度均一性の高いＲＧＢの発光ダイオードを用いた液晶用バックライトを実現可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出光面となる正面、該正面の互いに対向する一対の側縁の一方から背面側へ垂直に延出させて入光面となる第１の側面、前記正面の他方の側縁から背面側へ垂直より小さい内角で傾斜させて反射面となる第２の側面、前記正面から離間して前記第１および第２の側面の間に光学的に傾斜して形成されるとともに、前記第２の側面との交点が９０°より大きな反射面となる背面を備えた導光板と、
前記第２の側面を透過した光を前記導光板の内部へ反射させる側面反射部と、
前記第１の側面から発光を入射させるように配置した赤、緑、青色の発光ダイオードと、を具備し、
前記発光ダイオードの色配列は、左右対称であることを特徴とするバックライト装置。
【請求項２】
前記発光ダイオードの色配列は、外側から赤、青、緑色の繰り返しであることを特徴とする請求項１のバックライト装置。
【請求項３】
前記発光ダイオードの色配列は、外側から青、緑、赤色の繰り返しであることを特徴とする請求項１のバックライト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、赤色、緑色、青色の単色発光ダイオードの放射光を合成して得られる白色光を、液晶パネルのバックライトの光源とした液晶用バックライト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶用バックライト装置は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各単色の発光ダイオードを光源として用いた場合、それらの放射光を導光板内で白色に合成するために、厚みが入射端面部で最小になり、入射端面部より最大距離の反入射端面部で最大になる導光板を使用する方法がある。
【０００３】
従来、導光板を用いたバックライト装置の場合、導光板の入射端面部から入射されたＲＧＢ光は、導光板表面や裏面で反射しても、それらの面の出射臨界角に達することなく進行していくことから、ロスなく反入射端面部まで到達することができる。反入射端面部で反射された光は入射端面部に再帰していくことになるが、表面や裏面で反射するたびに出射臨界角に近づき、ついには充分に白色に合成された光が導光板より出射できるようにしている。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開２００４−３８１０８公報（第５〜６頁、図１、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した特許文献１の技術は、出射分布を導光板表面や裏面の偏光素子によって制御する構造のため、実際には白色に合成される前の、ＲＧＢそれぞれの発光ダイオードの単色光が偏光素子によって出射されることから発光面上に色ムラが発生する。また、ＲＧＢ発光ダイオードの配列によっても発光面の色度分布にムラが生じたりする、という問題が判明した。
【０００５】
この発明の目的は、均一性の高い色度を得ることのできるＲＧＢの単色の発光ダイオードを用いた液晶用バックライト装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決するために、この発明の液晶用バックライト装置は、出光面となる正面、該正面の互いに対向する一対の側縁の一方から背面側へ垂直に延出させて入光面となる第１の側面、前記正面の他方の側縁から背面側へ垂直より小さい内角で傾斜させて反射面となる第２の側面、前記正面から離間して前記第１および第２の側面の間に光学的に傾斜して形成されるとともに、前記第２の側面との交点が９０°より大きな反射面となる背面を備えた導光板と、前記第２の側面を透過した光を前記導光板の内部へ反射させる側面反射手段と、前記第１の側面から発光を入射させるように配置した赤、緑、青色の発光ダイオードと、を具備し、前記発光ダイオードの色配列は、左右対称であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、発光面の色度分布を左右対称にすることで、色度均一性の高いＲＧＢの発光ダイオードを用いた液晶用バックライトが実現可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。  
図１〜図３は、この発明による液晶用バックライト装置の一実施形態について説明するための、図１は概略側面図、図２は図１の平面図で、図３は図１の動作について説明するための側面図である。
【０００９】
図１において、画像表示装置１００は、バックライト部２００および画像表示パネル３００からなる。バックライト部２００は、この実施形態そのものであり、画像表示パネル３００は、液晶表示ユニットなどからなり、バックライト部２００の光出力面に背面から光が照射されて透過することにより、前面側に画像表示パネル３００の画像が表示されるように配置されている。
【００１０】
バックライト部２００は、導光板２１、側面反射部２２、背面反射部２３、直線的に配された複数の単光色の発光ダイオード２４、拡散シート２５１、第１および第２のプリズムシート２５２、２５３からなる。
【００１１】
導光板２１は、無色透明のアクリル樹脂を成形してなり、発光面２６１、第１〜第４の側面２６２〜２６５および背面２６６からなる異形六面体形状を成している。導光板２１は、発光面２６１が表示面の大きさに対してほぼ同じ大きさである。第１の側面２６２は、発光面２６１の図１において左端の側縁から垂直に背方へ延在し、図１において高さは入光面として必要な程度に相対的に小さくなっている。第２の側面２６３は、平坦な形状をなし、かつ、正面の図１において右端の側縁から９０°より小さい内角αを形成して図１において下方へ延在し、その正面に直角な高さが第１の側面２６２より大きくなっている。
【００１２】
第３および第４の側面２６４、２６５は、互いに平行で、図２に示すように、第１および第２の側面２６２、２６３に対して直角をなして図２の紙面に対して裏面方向へ延在している。背面２６６は、第１および第２の側面２６２、２６３のそれぞれの下端の間を平面で画成して形成されている。そして、背面２６６と第２の側面２６３との交点が９０°より大きい内角βを形成している。
【００１３】
側面反射部２２は、鏡面反射シートあるいは白色反射シートなどからなり、第２の側面２６３の外面に貼着されていて、第２の側面２６３を透過した光を鏡面反射して導光板２１の内部へ戻すことを行う。なお、鏡面反射シートは、透明ポリエステルなどの合成樹脂薄膜基材の表面に銀蒸着膜を被着して形成されている。
【００１４】
背面反射部２３は、白色または鏡面性の反射面を備えており、導光板２１の第３および第４の側面２６４、２６５ならびに背面２６６の外面に配設されている。そして、これらの各面から外部へ漏れ出た不所望な光を再び導光板２１の内部へ反射してなるべく多くの光が損失なく正面から出射するのに寄与する。
【００１５】
図２に示すように、共通の配線基板２７に搭載された複数の発光ダイオード２４は、中央にＧ発光ダイオードＧＣを配置し、Ｇ発光ダイオードＧＣの放射方向の左側にＢ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｒの発光ダイオードＢＬ１，ＲＬ２，ＧＬ３，ＢＬ４，ＲＬ５を、右側にＢ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｒの発光ダイオードＢＲ１，ＲＲ２，ＧＲ３，ＢＲ４，ＲＲ５をそれぞれ配置している。このように、Ｇ発光ダイオードＧＣを中心にして左右に配置された複数の発光ダイオード２４Ｌ，２４Ｒは、発光色の配置が左右対称状態で配置されている。すなわち、Ｇの発光ダイオードＧＣを基点として左側にＧ，Ｂ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｒ、Ｇの発光ダイオードと、発光ダイオードＧＣを基点として右側にＧ，Ｂ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｒの発光ダイオードというように左右同じ色配列にしてある。
【００１６】
ＲＧＢの単光色の発光を行う３種の発光ダイオードとして、例えば赤色発光形の発光ダイオードが定格電流３５０ｍＡ、定格電圧３Ｖのパワー発光ダイオードを用いる。緑色発光形および青色発光形の発光ダイオードがそれぞれ定格電流３５０ｍＡ、定格電圧３．５Ｖのパワー発光ダイオードを用いる。配線基板２７は、細長くて導光板２１の第１の側面２６２の外面に、その幅方向に沿って延在する。複数の発光ダイオード４は、ＲＧＢの単光色の発光を行う３種の発光ダイオードからなる組を複数備えた発光ダイオードアレイとして構成されている。
【００１７】
拡散シート２５１は、導光板２１の正面に重ねて配置されていて、導光板２１の正面から出射された光を透過する際に拡散させる。第１および第２のプリズムシート２５２，２５３は、拡散シート２５１に重ねて配置されており、拡散光を集光してバックライト部２００の前方にある画像表示パネル３００の背面を照射する。
【００１８】
次に、図３を参照して、入光面である導光板２１の第１の側面２６２から入光された光が、発光面２６１から出光するまでのメカニズムを説明する。
【００１９】
すなわち、発光ダイオード２４から放射し導光板２１の第１の側面２６２から内部へ入射された光は、発光ダイオード２４の比較的狭い配光特性のために、その殆どが導光板２１の発光面２６１または背面２６６の内面に大きな入射角で入射する。例えば、図示の方向に第１の側面２６２から入射された光は、発光面２６１の内面に角度θ１で入射し、かつ、反射する。
【００２０】
しかし、入射角θ１が臨界角より大きいため、入射された光は、全反射して背面２６６側へ向かう。ところが、導光板２１は、その肉厚が第１の側面２６２から第２の側面２６３に向かって順次大きくなる逆楔状をなしているので、次には背面２６６の内面に対して角度θ２で入射し、かつ、反射する。さらに、再び発光面２６１の内面にはθ３で入射し、かつ、反射する。各角度は、θ１＜θ２＜θ３の関係となり、順次増大していく。そのため、第１の側面２６２から入光された光は、殆ど確実に全反射して第２の側面２６３へ到達する。
【００２１】
第２の側面２６３の内面に入射された光は、その入射角に応じて内面で全反射するか、反射して再び導光板２１の内部へ戻る。ところが、第２の側面２６３または側面反射部２２における反射は、第２の側面２６３が第１の側面２６２に比較して傾斜している角度（９０−α）だけ入射角および反射角が小さくなる。そのため、帰路の発光面２６１に対する最初の入射角および反射角がθ３’、次がθ２’、さらにθ１’となり、往路の各角度に対して、θ３＜θ３’、θ２＜θ２’、θ１＜θ１’の関係になる。すなわち、光の帰路の入射角は、往路の入射角より大きくなる。そのため、光は、帰路の途中で発光面２６１から出光することになる。
【００２２】
このようにして、ＲＧＢの単色発光ダイオードの放射光を、それぞれ導光板２１に入射させた場合にも、充分な白色に光合成してから出射させることができる。
【００２３】
ところで、白色を得るためのＲＧＢの光束比は、例えば色度ｘ＝０.３３、色度ｙ＝０.３３の場合、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝３：７：１であると言われている。このような光束比となるように各色発光ダイオードの電流を調整する。
【００２４】
再び図２において、配線基板２７に実装された発光ダイオードの色配列を、外側からＲ、Ｂ、Ｇの繰り返しで左右対称としている。図４は図２におけるＡ−Ａ’の一点鎖線部分における色度分布を示している。図４のように、色度分布は平坦であり、これは発光面左右方向の色度分布が均一であることを示す。
【００２５】
ところで、発光面２６１の色度分布は、発光ダイオード２４が搭載された配線基板２７の両端に配置された発光ダイオードの色の影響を受ける。配線基板２７の端に緑色が配置された場合は、発光面２６１端部の色度ｙが高くなり、端に赤色を配置した場合は、発光面２６１端部の色度xが高くなる。一方、青色は色度x、yをともに低下させる作用がある。よって、各色の配置を最適化することにより、発光面の色度分布を均一化させることができる。
【００２６】
この実施形態の場合、複数の発光ダイオードの両端は、発光ダイオードＲＬ５，ＲＲ５といずれもＲ（赤色）である。最も外側が赤色で色度ｘが高くなる傾向であるが、その内側に配置した青色の効果により色度ｘを均斉化させることができる。
【００２７】
図５および図６はこの発明の他の実施形態について説明するための、図５は平面図、図６は図５の効果について説明するための説明図である。
【００２８】
すなわち、配線基板２７に搭載された複数の発光ダイオード２４は、中央にＲ発光ダイオードＲＣを配置し、Ｒ発光ダイオードＲＣの放射方向の左側にＧ，Ｂ，Ｒ，Ｇ，Ｂの発光ダイオードＧＬ１，ＢＬ２，ＲＬ３，ＧＬ４，ＢＬ５を、右側にＧ，Ｂ，Ｒ，Ｇ，Ｂの発光ダイオードＧＲ１，ＢＲ２，ＲＲ３，ＧＲ４，ＢＲ５をそれぞれ配置している。このように、Ｒ発光ダイオードＲＣを中心にして左右に配置された発光ダイオード２４１Ｌ，２４１Ｒは、発光色の配置が左右対称状態で配置されている。すなわち、Ｒの発光ダイオードＲＣを基点として左側にＲ，Ｇ，Ｂ，Ｒ，Ｇ，Ｂの発光ダイオードと、Ｒ発光ダイオードＲＣを基点として右側にＲ，Ｇ，Ｂ，Ｒ，Ｇ，Ｂの発光ダイオードというように左右同じ色配列にしてある。
【００２９】
図６は図５におけるＡ−Ａ’の一点鎖線部分における色度分布を示している。図６に示すように、Ａ−Ａ’ラインのおける発光ダイオード２４１Ｌ，２４１Ｒから放射された色度分布は平坦であり、これは発光面２６１の左右方向の色度分布が均一であることを示している。
【００３０】
この実施形態の場合、色度ｙの分布に影響を与える緑色は外から２番目の配置であるが、３色の中で光束比が一番大きいため、色度分布への影響が充分大きなものとなる。そこで、外から２番目の緑色の外側に青色を配置することにより、色度ｙを均斉化させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明のバックライト装置に関する一実施形態について説明するための側面図。
【図２】図１のバックライト装置の正面図。
【図３】図１のバックライト装置における光線の伝達例について説明するための側面図。
【図４】図２の発光ダイオードの配置における色度分布の状態について説明するための説明図。
【図５】この発明の他の実施形態について説明するための正面図。
【図６】図５の発光ダイオードの配置における色度分布の状態について説明するための説明図。
【符号の説明】
【００３２】
１００  画像表示装置
２００  バックライト部
３００  画像表示パネル
２１  導光板
２２  側面反射部
２３  背面反射部２３
２４，２４Ｌ，２４Ｒ，２４１Ｌ，２４１Ｒ  発光ダイオード
２６１  発光面
２６２〜２６５  側面
２６６  背面
２７  配線基板
【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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