(57)【要約】      （修正有）【課題】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することができる表示装置用バックライトの提供。【解決手段】発光ダイオード３４４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３４２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３４４の直上０度から２０度の間に進む光は、導光板３４２の光反射溝Ｇで全反射Ｒされて導光板３４２内部に戻され、導光板３４２内部を進む途中再び導光板３４２の底面で全反射されたり、反射板３４１まで戻ってから反射されて導光板３４２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３４４の直上に放出される光がリサイクルされ、全反射の反射効率は極めて高く、光損失がほとんど無い。また、光反射溝Ｇを有する導光板３４２は、枠組を利用した射出成形法で製造することもできる。【選択図】図８
2006049324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に実装されている複数の発光ダイオードと、
前記発光ダイオード上に配置され、発光ダイオードのすぐ上に位置するように形成された光反射溝を有する導光板とを備え、
前記光反射溝は、前記導光板の上面に逆円錐状に形成され、前記導光板の厚さをｄ、前記発光ダイオードのチップから前記導光板の底面までの距離をｌ、遮断しようとする光の進行方向が前記光反射溝の中心軸となす角度のうち最も大きい角度をθ、前記光反射溝の断面線が光反射溝の中心軸となす角度をθＴとする時、下記の数式１を満足することを特徴とする表示装置用バックライト。
【数１】
2006049324.tif 000012
【請求項２】
前記導光板の屈折率をｎ２、空気の屈折率をｎ１とする時、下記の数式２を満足することを特徴とする請求項１に記載の表示装置用バックライト。
【数２】
2006049324.tif 000013
【請求項３】
前記発光ダイオードの発光部を露出させる複数の孔を有し、発光ダイオードが発する光を前記導光板側に反射する反射板を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の表示装置用バックライト。
【請求項４】
前記導光板上に配置される複数の光学シートを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の表示装置用バックライト。
【請求項５】
前記複数の発光ダイオードは、白色光を発することを特徴とする請求項１に記載の表示装置用バックライト。
【請求項６】
前記複数の発光ダイオードは、白色光を発する白色発光ダイオードと赤色光を発する赤色発光ダイオードとを備えることを特徴とする請求項１に記載の表示装置用バックライト。
【請求項７】
前記複数の発光ダイオードは、赤色光を発する赤色発光ダイオードと、緑色光を発する緑色発光ダイオードと、青色光を発する青色発光ダイオードとをいずれも備えることを特徴とする請求項１に記載の表示装置用バックライト。
【請求項８】
前記発光ダイオードは、発光ダイオード本体と光分散レンズとを備えることを特徴とする請求項１に記載の表示装置用バックライト。
【請求項９】
前記光分散レンズは、半球状又は半楕円球状を有し、レンズの底面から掘られた円錐溝を有する第１部分と、頂点が切り取られた形の逆円錐状の形状を有し上面から掘られた逆円錐溝を有する第２部分とを備え、前記第１部分と第２部分は中心軸が一致していることを特徴とする請求項８に記載の表示装置用バックライト。
【請求項１０】
基板と、
前記基板上に実装されている複数の発光ダイオードと、
前記発光ダイオード上に配置され、発光ダイオードのすぐ上に位置するように形成された光反射溝を有する導光板とを備え、
前記光反射溝は、前記導光板の上面に逆円錐状に形成され、光反射溝の断面線の接線が光反射溝の中心軸となす角度が光反射溝の中心軸から遠くなるほど大きくなることを特徴とする表示装置用バックライト。
【請求項１１】
前記発光ダイオードの発光部を露出させる複数の孔を有し、発光ダイオードが発する光を前記導光板側に反射する反射板を更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置用バックライト。
【請求項１２】
前記導光板上に配置される複数の光学シートを更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置用バックライト。
【請求項１３】
前記複数の発光ダイオードは、白色光を発することを特徴とする請求項１０に記載の表示装置用バックライト。
【請求項１４】
前記複数の発光ダイオードは、白色光を発する白色発光ダイオードと、赤色光を発する赤色発光ダイオードとを備えることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置用バックライト。
【請求項１５】
前記複数の発光ダイオードは、赤色光を発する赤色発光ダイオードと、緑色光を発する緑色発光ダイオードと、青色光を発する青色発光ダイオードとをいずれも備えることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置用バックライト。
【請求項１６】
前記発光ダイオードは、発光ダイオード本体と光分散レンズとを備えることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置用バックライト。
【請求項１７】
前記光分散レンズは、半球状又は半楕円球状を有し、レンズの底面から掘られた円錐溝を有する第１部分と、頂点が切り取られた形の逆円錐状を有し上面から掘られた逆円錐溝を有する第２部分とを備え、前記第１部分と第２部分は中心軸が一致していることを特徴とする請求項１６に記載の表示装置用バックライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置用光源に関し、特に、ＬＥＤを光源として用いるバックライトからの光を均一に分散する表示装置用バックライトに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータのモニターやＴＶ等に用いられる表示装置には、自ら発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）、真空蛍光表示装置（ＶＦＤ）、電界発光素子（ＦＥＤ）、プラズマ表示装置（ＰＤＰ）等と、自ら発光することができず、別途の光源を必要とする液晶表示装置（ＬＣＤ）等がある。
一般の液晶表示装置は、電界生成電極が備えられた二つの表示板と、その間に入っている誘電率異方性を有する液晶層を備える。電界生成電極に電圧を印加して液晶層に電場を生成し、電圧を変化させてこの電場の強度を調節し、そうすることによって液晶層を通過する光の透過率を調節することで所望の画像を得る。
【０００３】
この時の光は、別に備えられた人工光源が提供するものであるか、又は自然光を用いることもできる。
液晶表示装置用人工光源、つまりバックライト装置は、光源としてＣＣＦＬ（ｃｏｌｄ  ｃａｔｈｏｄｅ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  ｌａｍｐ）やＥＥＦＬ（ｅｘｔｅｒｎａｌ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ）のように、複数個の蛍光ランプ（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  ｌａｍｐ）を使用したり、複数個の発光ダイオードを使用する。
ここで、発光ダイオードは、水銀等を使用しないので環境に優しく、かつ装置的にも安定しており、寿命が長いといったメリットがあるので、次世代バックライト装置の光源として注目されている。
【０００４】
しかしながら、複数個の発光ダイオードを用いての光源での場合、バックライト発光面からの光が不均一になるという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は上記従来の表示装置用バックライトにおける問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、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することができる表示装置用バックライトを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた本発明による表示装置用バックライトは、基板と、前記基板上に実装されている複数の発光ダイオードと、前記発光ダイオード上に配置され、発光ダイオードのすぐ上に位置するように形成された光反射溝を有する導光板とを備え、前記光反射溝は、前記導光板の上面に逆円錐状に形成され、前記導光板の厚さをｄ、前記発光ダイオードのチップから前記導光板の底面までの距離をｌ、遮断しようとする光の進行方向が前記光反射溝の中心軸となす角度のうち最も大きい角度をθ、前記光反射溝の断面線が光反射溝の中心軸となす角度をθＴとする時、下記の数式３を満足することを特徴とする。
【数３】
2006049324.tif 000003
【０００７】
前記導光板の屈折率をｎ２、空気の屈折率をｎ１とする時、下記の数式４を満足することを特徴とする。
【数４】
2006049324.tif 000004
前記発光ダイオードの発光部を露出させる複数の孔を有し、発光ダイオードが発する光を前記導光板側に反射する反射板を更に備えることを特徴とする。
前記導光板上に配置される複数の光学シートを更に備えることを特徴とする。
前記複数の発光ダイオードは、白色光を発することを特徴とする。
前記複数の発光ダイオードは、白色光を発する白色発光ダイオードと赤色光を発する赤色発光ダイオードとを備えることを特徴とする。
前記複数の発光ダイオードは、赤色光を発する赤色発光ダイオードと、緑色光を発する緑色発光ダイオードと、青色光を発する青色発光ダイオードとをいずれも備えることを特徴とする。
【０００８】
前記発光ダイオードは、発光ダイオード本体と光分散レンズとを備えることを特徴とする。
前記光分散レンズは、半球状又は半楕円球状を有し、レンズの底面から掘られた円錐溝を有する第１部分と、頂点が切り取られた形の逆円錐状の形状を有し上面から掘られた逆円錐溝を有する第２部分とを備え、前記第１部分と第２部分は中心軸が一致していることを特徴とする。
【０００９】
また、上記目的を達成するためになされた本発明による表示装置用バックライトは、基板と、前記基板上に実装されている複数の発光ダイオードと、前記発光ダイオード上に配置され、発光ダイオードのすぐ上に位置するように形成された光反射溝を有する導光板とを備え、前記光反射溝は、前記導光板の上面に逆円錐状に形成され、光反射溝の断面線の接線が光反射溝の中心軸となす角度が光反射溝の中心軸から遠くなるほど大きくなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による表示装置用バックライトによれば、導光板に光反射溝を形成することにより、発光ダイオードの直上方向に向かう光を効果的に反射してリサイクルし、バックライト光の均一性を確保できる効果がある。また、発光ダイオードの直上方向に向かう光を遮断するための手段を用意するために別途工程を追加しなくて済むという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明に係る表示装置用バックライトを実施するための最良の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
図面は、各種層及び領域を明確に表現するために、厚さを拡大して示している。明細書全体を通じて類似した部分については同一の参照符号を付けている。層、膜、領域、板などの部分が、他の部分の“上に”あるとする時、これは他の部分の“すぐ上に”ある場合に限らず、その中間に更に他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の“すぐ上に”あるとする時、これは中間に他の部分がない場合を意味する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態による液晶表示装置のブロック図であり、図２は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の分解斜視図であり、図３は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の一つの画素に対する等価回路図である。
図１に示すように、本発明の一実施形態による液晶表示装置は、液晶表示板組立体３００及びこれに接続されたゲート駆動部４００とデータ駆動部５００、データ駆動部５００に接続された階調電圧生成部８００、液晶表示板組立体３００に光を照射する光源部９１０、光源部９１０を制御する光源駆動部９２０、及びこれらを制御する信号制御部６００を備える。
【００１３】
また、図２に示すように、本発明の一実施形態による液晶表示装置を構造的に見れば、表示部３３０とバックライト部３４０を有する液晶モジュール３５０と、液晶モジュール３５０を収納し固定する前面及び背面シャーシ３６１、３６２、モールドフレーム３６３、３６４を備える。
表示部３３０は、液晶表示板組立体３００と、これに付着されたゲートテープキャリアパッケージ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ：以下、ＴＣＰと記す）４１０及びデータＴＣＰ５１０、並びに当該ＴＣＰ４１０、５１０に付着されているゲート印刷回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ−Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ：以下、ＰＣＢと記す）４５０及びデータＰＣＢ５５０を備える。
【００１４】
液晶表示板組立体３００は、図２及び図３に示すように、構造的に見れば、下部表示板１００及び上部表示板２００と、その間に入っている液晶層３を備え、図１及び図３に示すように、等価回路的に見れば、複数の表示信号線Ｇ１−Ｇｎ、Ｄ１−Ｄｍと、これに接続されてほぼ行列状に配列された複数の画素を備える。
表示信号線Ｇ１−Ｇｎ、Ｄ１−Ｄｍは、下部表示板１００に備えられ、ゲート信号（走査信号とも言う）を伝達する複数のゲート線Ｇ１−Ｇｎと、データ信号を伝達するデータ線Ｄ１−Ｄｍを備える。ゲート線Ｇ１−Ｇｎは、ほぼ行方向に延びて互いにほぼ平行であり、データ線Ｄ１−Ｄｍは、ほぼ列方向に延びて互いにほぼ平行である。
【００１５】
各画素は、表示信号線Ｇ１−Ｇｎ、Ｄ１−Ｄｍに接続されたスイッチング素子Ｑと、これに接続された液晶キャパシタＣＬＣ及びストレージキャパシタＣＳＴを備える。ストレージキャパシタＣＳＴは、必要に応じて省略することができる。
薄膜トランジスタ等よりなるスイッチング素子Ｑは、下部表示板１００に備えられており、三端子素子としてその制御端子及び入力端子は、各々ゲート線Ｇ１−Ｇｎ及びデータ線Ｄ１−Ｄｍに接続され、出力端子は、液晶キャパシタＣＬＣ及びストレージキャパシタＣＳＴに接続されている。
【００１６】
液晶キャパシタＣＬＣは、下部表示板１００の画素電極１９０と上部表示板２００の共通電極２７０を二つの端子とし、二つの電極１９０、２７０間の液晶層３は誘電体として機能する。画素電極１９０は、スイッチング素子Ｑに接続され、共通電極２７０は、上部表示板２００の下面に形成され共通電圧（Ｖｃｏｍ）の印加を受ける。図３とは異なって、共通電極２７０が下部表示板１００に備わる場合もあり、その時は、二つの電極１９０、２７０の少なくとも一方を線形又は棒形に作ることができる。
【００１７】
液晶キャパシタＣＬＣの補助的な役割を果たすストレージキャパシタＣＳＴは、下部表示板１００に具備された別個の信号線（図示せず）と画素電極１９０が絶縁体を介して重畳してなり、この別個の信号線には、共通電圧（Ｖｃｏｍ）等の定められた電圧が印加される。しかし、ストレージキャパシタＣＳＴは、画素電極１９０が絶縁体を媒介にしてすぐ上の前段ゲート線と重畳してなることができる。
【００１８】
なお、カラー表示を実現化するためには、各画素が三原色のうちの一つを固有に表示したり（空間分割）、各画素が時間によって交互に三原色を表示するようにして（時間分割）、これら三原色の空間的及び時間的な作用によって所望の色相が認識されるようにする。図３は、空間分割の一例であって、各画素が画素電極１９０に対応する上部表示板２００の領域に赤色、緑色、又は青色のカラーフィルタ２３０を備えることを示す。図３とは異なって、カラーフィルタ２３０は、下部表示板１００の画素電極１９０の上方、又は下方に形成することもできる。
【００１９】
図２で、バックライト部３４０は、液晶表示板組立体３００の下部に装着され、複数の発光ダイオード３４４がＰＣＢ基板３４５に実装されてなる光源体３４９、組立体３００と発光ダイオード３４４との間に位置し、発光ダイオード３４４からの光を組立体３００に導光する導光板３４２、及び複数の光学シート３４３、ＰＣＢ基板３４５上部に位置して発光ダイオード３４４の発光部を突出させる複数の孔を有し発光ダイオード３４４からの光を液晶表示板組立体３００側に反射する反射板３４１、並びに、反射板３４１と導光板３４２との間に装着されて光源体と導光板３４２間の間隔を一定に維持し、導光板３４２と光学シート３４３を支持するモールドフレーム３６４を備える。
【００２０】
ここで、導光板３４２の上面には複数の光反射溝が形成されている。
光源として用いられる発光ダイオード（ＬＥＤ）３４４は、白色光を発する白色発光ダイオードであるか、赤色、緑色及び青色発光ダイオードを混合配置して用いることができる。又は、白色発光ダイオードに赤色発光ダイオード等を補助的に使用することもできる。これら発光ダイオードが所定の形態にＰＣＢ基板３４５上に配列されて光源体３４９を形成する。
図２に示した光源体３４９の個数は３つであるが、その数は変更可能である。
液晶表示板組立体３００の二つの表示板１００、２００の外面には、光源体３４９から出た光を偏光させる偏光子（図示せず）が付着されている。
【００２１】
図１及び図２を参照すれば、階調電圧生成部８００は、データＰＣＢ５５０に備えられ、画素の透過率に関わる二組の複数階調電圧を生成する。二組のうち一組は、共通電圧（Ｖｃｏｍ）に対しプラスの値を有し、もう一組は、マイナスの値を有する。
ゲート駆動部４００は、集積回路（ＩＣ）チップ形態で各ゲートＴＣＰ４１０上に装着されており、液晶表示板組立体３００のゲート線Ｇ１−Ｇｎに接続され、外部からのゲートオン電圧（Ｖｏｎ）とゲートオフ電圧（Ｖｏｆｆ）の組み合わせからなるゲート信号をゲート線Ｇ１−Ｇｎに印加する。
【００２２】
データ駆動部５００は、ＩＣチップの形態で各データＴＣＰ５１０上に装着されており、液晶表示板組立体３００のデータ線Ｄ１−Ｄｍに接続され、階調電圧生成部８００からの階調電圧の中で選択したデータ電圧をデータ線Ｄ１−Ｄｍに印加する。
本発明の他の実施形態によれば、ゲート駆動部４００又はデータ駆動部５００は、ＩＣチップの形態で下部表示板１００上に取り付けられており、また、他の実施形態によれば、下部表示板１００に他の素子等と共に集積される。この二つの場合、ゲートＰＣＢ４５０又はゲートＴＣＰ４１０は省略できる。
ゲート駆動部４００及びデータ駆動部５００等の動作を制御する信号制御部６００は、データＰＣＢ５５０又はゲートＰＣＢ４５０に備えられている。
【００２３】
次に、このような液晶表示装置の表示動作について詳細に説明する。
信号制御部６００は、外部のグラフィック制御部（図示せず）から入力画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂ及びその表示を制御する入力制御信号、例えば垂直同期信号Ｖｓｙｎｃと水平同期信号Ｈｓｙｎｃ、メインクロックＭＣＬＫ、データイネーブル信号ＤＥ等の提供を受ける。
信号制御部６００は、入力画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂと入力制御信号に基づいて画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂを液晶表示板組立体３００の動作条件に合わせて適切に処理し、ゲート制御信号ＣＯＮＴ１及びデータ制御信号ＣＯＮＴ２等を生成した後、ゲート制御信号ＣＯＮＴ１をゲート駆動部４００に送出し、データ制御信号ＣＯＮＴ２及び処理した画像信号ＤＡＴは、データ駆動部５００に送出する。
【００２４】
ゲート制御信号ＣＯＮＴ１は、フレームの開始を知らせる垂直同期開始信号ＳＴＶ、ゲートオン電圧（Ｖｏｎ）の出力時期を制御するゲートクロック信号ＣＰＶ、及びゲートオン電圧（Ｖｏｎ）の持続時間を限定する出力イネーブル信号ＯＥ等を含む。
データ制御信号ＣＯＮＴ２は、画像データＤＡＴの転送開始を知らせる水平同期開始信号ＳＴＨと、データ線Ｄ１−Ｄｍにデータ電圧の印加を指示するロード信号ＬＯＡＤ、共通電圧（Ｖｃｏｍ）に対するデータ電圧の極性（以下、共通電圧に対するデータ電圧の極性を略してデータ電圧の極性と称する）を反転する反転信号ＲＶＳ及びデータクロック信号ＨＣＬＫ等を含む。
【００２５】
データ駆動部５００は、信号制御部６００からのデータ制御信号ＣＯＮＴ２によって一行の画素に対する画像データＤＡＴを順に受信してシフトさせ、階調電圧生成部８００からの階調電圧のうちの各画像データＤＡＴに対応する階調電圧を選択することによって、画像データＤＡＴを該当データ電圧に変換した後、これを該当するデータ線Ｄ１−Ｄｍに印加する。
ゲート駆動部４００は、信号制御部６００からのゲート制御信号ＣＯＮＴ１によってゲートオン電圧（Ｖｏｎ）をゲート線Ｇ１−Ｇｎに印加して、このゲート線Ｇ１−Ｇｎに接続されたスイッチング素子Ｑを導通させ、これによってデータ線Ｄ１−Ｄｍに印加されたデータ電圧が導通したスイッチング素子Ｑを通じて該当する画素に印加される。
【００２６】
画素に印加されたデータ電圧と共通電圧（Ｖｃｏｍ）の差は、液晶キャパシタＣＬＣの充電電圧、つまり画素電圧として現れる。液晶分子は、画素電圧の大きさによってその配列が異なる。
光源駆動部９２０は、光源部９１０に印加される電流を制御して、光源部９１０を構成する発光ダイオード３４４を点滅し、その明るさを制御する。
このような光源駆動部９２０の動作により、発光ダイオード３４４から発する光は、液晶層３を通過しながら液晶分子の配列に応じてその偏光が変化する。このような偏光の変化は、偏光子によって光透過率の変化として現れる。
【００２７】
１水平周期（又は１Ｈ）（水平同期信号Ｈｓｙｎｃ、データイネーブル信号ＤＥ、ゲートクロックＣＰＶの一周期）が経過すると、データ駆動部５００とゲート駆動部４００は、次行の画素に対して同一な動作を繰り返す。このような方法で、１フレーム期間中に全てのゲート線Ｇ１−Ｇｎに対し順にゲートオン電圧（Ｖｏｎ）を印加して、全ての画素にデータ電圧を印加する。１フレームが終了すると次のフレームが開始され、各画素に印加されるデータ電圧の極性が直前フレームでの極性と逆になるように、データ駆動部５００に印加される反転信号ＲＶＳの状態が制御される（フレーム反転）。この時、１フレーム内でも反転信号ＲＶＳの特性によって一つのデータ線を通じて流れるデータ電圧の極性を変化したり（行反転、ドット反転）、一つの画素行に印加されるデータ電圧の極性も互いに異なわせることもある（列反転、ドット反転）。
【００２８】
以下、本発明の一実施形態による光源部９１０、つまりバックライト装置を構成する光源体３４９と導光板３４２について、図４及び図５を参照して詳細に説明する。
図４は、本発明の一実施形態による液晶表示装置用バックライト装置における発光ダイオード（ＬＥＤ）３４４と導光板３４２の配置図であり、図５は、本発明の他の実施形態による液晶表示装置用バックライト装置における発光ダイオード３４４と導光板３４２の断面図である。
【００２９】
まず、図４によれば、長い帯状のＰＣＢ基板３４５上に発光ダイオード３４４が所定の間隔で実装されてなる光源体３４９が三つ並んで配列されている。ここで、発光ダイオード３４４の数及び間隔は、発光ダイオード３４４それぞれが発する光の強さと、バックライト装置が発するべき明るさ等によって調整可能である。発光ダイオード３４４の数及び間隔によって光源体３４９の数も調整できる。
光源体３４９上に配置される導光板３４２の上面には、円錐状の光反射溝Ｇが形成されている。光反射溝Ｇは、各発光ダイオード３４４のすぐ上に位置するように配置されている。
【００３０】
光反射溝Ｇは、全反射原理によって発光ダイオードの直上方向に射出する光を反射して分散させる役割を果たす。即ち、発光ダイオードのすぐ上の部分に多量の光が集中して、バックライトの光分布が不均一になる場合があるので、それを防ぐためのものである。
発光ダイオードの光が直上方向に集中することを防ぐために、発光ダイオードに特殊なレンズが用いられる。
【００３１】
図６は、本発明の実施形態による液晶表示装置用バックライト装置で用いられる発光ダイオードの側面図である。
本発明の実施形態によるバックライト装置で用いられる発光ダイオードは、発光ダイオード本体１３と光分散レンズ１０を備える。
光分散レンズ１０は、第１部分１１と第２部分１２を有する。第１部分１１は、半球状又は半楕円球状を有し、この半球又は半楕円球と同一な中心軸を有する円錐溝１６が半球体又は半楕円球体の底面から掘られた形に形成され、第２部分１２は、頂点が切り取られた逆円錐の形態（以下、逆円錐と言う）を有し、逆円錐状の溝１５が角部が切り取られた逆円錐と同一な中心軸を有し、その上部面から掘られた形に形成されている。第２部分１２は、第１部分１１の上に中心軸が一致するように配置され、これら二つの部分は、一体に形成されている。
【００３２】
本体１３には発光ダイオードチップ（図示せず）が実装されており、チップに電源を印加するためのリード線１７、１８が形成されている。
このようなレンズを適用した発光ダイオードにおいて、レンズの作用によって発光ダイオードが発する光のほとんどがレンズの側面方向に射出され、発光ダイオードの直上方向に向かう光は著しく減少する。
【００３３】
図７は、図６に示す発光ダイオードが発する光の角度による分布曲線を示す。
図７に示すように、発光ダイオードが発する光は、直上方向を０度とし、０度から１２０度に亘って分散され、このうち８０％程度の光が６０度乃至１００度の間に集中し、残りの２０％がその他の角度に分布している。残りの２０％のうち０度から２０度の間に分布する光は、発光ダイオードの直上方向に射出する光であって、これがそのまま使用される場合、バックライトの光分布を不均一にする原因になる。このような０度から２０度の間の光が直接射出するのを防ぐために、本発明では、光反射溝を有する導光板を用いる。
【００３４】
図８は、本発明の一実施形態によるバックライト装置における光反射溝による光散乱効果を示す断面図である。
図８に示すように、発光ダイオード３４４の側面光の一部は、フレネル（Ｆｒｅｓｎｅｌ）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３４４の直上０度から２０度の間に進む光は、導光板３４２の光反射溝Ｇで全反射Ｒされて導光板３４２内部に戻され、導光板３４２内部を進む途中再び導光板３４２の底面で全反射されたり、若しくは反射板３４１まで戻ってから反射されて導光板３４２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３４４の直上に放出される光がリサイクルされており、全反射の反射効率は極めて高く、光損失がほとんど無い。また、光反射溝Ｇを有する導光板３４２は、枠組を利用した射出成形法で製造することもでき、製造工程も簡単である。
【００３５】
次に、光反射溝Ｇの深さ角と導光板の厚さについて説明する。
図９及び図１０は、本発明の一実施形態によるバックライト装置における導光板の最小厚さを計算するための導光板の断面図である。
導光板の底面に対し垂直に入射する光（発光ダイオードの直上方向に進む光）が全反射を起こすためには、光反射溝Ｇの側面が垂直線に対しなす角度（以下、深さ角と言う）（θＴ）が次の数式５を満たす必要がある。
【数５】
2006049324.tif 000005
数式５は、スネルの法則から誘導されたもので、ｎ１は空気の屈折率（１）であり、ｎ２は導光板の屈折率である。
【００３６】
図９及び図１０で、発光ダイオードのチップから発散する光のうち立体角（ｓｏｌｉｄ  ａｎｇｌｅ）０度からθ度の間に進む光が直接放出される場合、バックライト光の均一性を妨害する成分と仮定し、この光を遮断するための光反射溝Ｇの深さと、このような光反射溝Ｇを形成するための導光板の厚さを計算する。
図９で、発光ダイオードチップから導光板の底面までの距離を“ｌ”とする時、チップからθ度で発散する光が導光板の底面に到達した時の光反射溝Ｇの中心軸から離れた距離ｘは、“ｌｔａｎθ”である。
導光板の厚さをｄとする時、導光板の上部表面からｄ／６になる地点でθ度で発散する光が光反射溝Ｇの反射面と出会うための条件を誘導する。ここで、ｄ／６になる地点でθ度で発散する光が光反射溝Ｇの反射面と出会うようにするわけは、導光板作製及び発光ダイオードに対する導光板の光反射溝Ｇの位置整列誤差を考慮して若干の余裕をもって反射面を形成するためである。
【００３７】
光反射溝の中心軸からθ度で発散する光が、光反射溝Ｇの反射面と出会う地点までの距離をｘ’、光反射溝の深さをｙとする時、
【数６】
2006049324.tif 000006
【数７】
2006049324.tif 000007
となり、数式６及び数式７において、ｘ’を除去し、ｄに関して整理すると、
【数８】
2006049324.tif 000008
になる。
【００３８】
ここで、導光板の安定性を考慮して光反射溝の深さｙを導光板厚さの１／２以下にすると、ｙ≦ｄ／２であるので、
【数９】
2006049324.tif 000009
になる。数式９をｄに関して整理すると、
【数１０】
2006049324.tif 000010
になる。
【００３９】
従って、光反射溝の深さ角θＴ及び導光板の厚さｄは、各々数式５及び数式１０を満たす必要がある。例えば、屈折率が１．５である物質（ガラス等）にて導光板を作製する場合、数式１に基づいてθＴ≦９０°−４２°＝４８°になる必要があり、θＴを４８°になるようにすると、θは２０°程度であるので、数式１０により、ｄは、
【数１１】
2006049324.tif 000011
になる必要がある。
【００４０】
以上のように、導光板の光反射溝Ｇが自らの役割を果たすためには、光反射溝Ｇが所定の深さ以上になる必要があり、導光板は、このような光反射溝Ｇを形成するのに充分な厚さを有しなければならない。ところが、導光板の厚さが厚過ぎると、液晶表示装置の薄型化の傾向に応じられなくなる。次に、導光板の厚さを減少する方法について説明する。
【００４１】
図１１は、本発明の他の実施形態によるバックライト装置の拡散板の光反射溝部分の断面図である。
図１１によれば、光反射溝Ｇの断面線が曲線をなす。これが光反射溝Ｇの断面線が直線をなしている上述した実施形態と異なる点である。
【００４２】
図１１に示す光反射溝Ｇの断面線の接線が光反射溝の中心軸となす角度［深さ角（θＴ）］は、光反射溝の中心軸から遠くなるほど大きくなる。これは、光反射溝の中心軸から遠い地点であるほど、進行方向が光反射溝の中心軸となす角度の大きい光が到達するので、その分深さ角（θＴ）が大きくても全反射に支障がないためである。
図１１のように、光反射溝Ｇを形成することによって光反射溝Ｇの深さを浅くすることができるので、導光板の厚さも減少することができる。
【００４３】
本発明の実施形態によれば、導光板に光反射溝を形成することにより、発光ダイオードの直上方向に向かう光を効果的に反射してリサイクルし、バックライト光の均一性を確保できる。また、発光ダイオードの直上方向に向かう光を遮断するための手段を用意するための別途工程を加えなくて済む。
【００４４】
尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態による液晶表示装置のブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による液晶表示装置の分解斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態による液晶表示装置の一つの画素に対する等価回路図である。
【図４】本発明の一実施形態による液晶表示装置用バックライト装置における発光ダイオード（ＬＥＤ）及び導光板の配置図である。
【図５】本発明の他の実施形態による液晶表示装置用バックライト装置における発光ダイオード及び導光板の断面図である。
【図６】本発明の実施形態による液晶表示装置用バックライト装置で用いられる発光ダイオードの側面図である。
【図７】図６に示す発光ダイオードが発する光の角度による分布曲線である。
【図８】本発明の一実施形態によるバックライト装置における光反射溝による光散乱効果を示す断面図である。
【図９】本発明の一実施形態によるバックライト装置における導光板の最小厚さを計算するための導光板の断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるバックライト装置における導光板の最小厚さを計算するための導光板の断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態によるバックライト装置の導光板の光反射溝部分の断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
３        液晶層
１０      光分散レンズ
１１      第１部分
１２      第２部分
１３      発光ダイオード本体
１５      逆円錐状の溝
１６      円錐溝
１７、１８    リード線
１００、２００  表示板
１９０      画素電極
２３０      カラーフィルタ
２７０      共通電極
３００      液晶表示板組立体
３４０      バックライト部
３４１      反射板
３４２      導光板
３４３      光学シート
３４４      発光ダイオード
３４５      ＰＣＢ基板
３４９      光源体
３５０      液晶モジュール
３６１      前面シャーシ
３６２      背面シャーシ
３６３      モールドフレーム
４００      ゲート駆動部
４１０      ゲートテープキャリアパッケージ（ゲートＴＣＰ）
４５０      ゲート印刷回路基板（ゲートＰＣＢ）
５００      データ駆動部
５１０      データテープキャリアパッケージ（データＴＣＰ）
５５０      データ印刷回路基板（データＰＣＢ）
６００      信号制御部
８００      階調電圧生成部
９１０      光源部
９２０      光源駆動部
Ｇ        光反射溝
【図１】
2006049324.tif 000014
【図２】
2006049324.tif 000015
【図３】
2006049324.tif 000016
【図４】
2006049324.tif 000017
【図５】
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【図６】
2006049324.tif 000019
【図７】
2006049324.tif 000020
【図８】
2006049324.tif 000021
【図９】
2006049324.tif 000022
【図１０】
2006049324.tif 000023
【図１１】
2006049324.tif 000024