(57)【要約】【課題】高画質を維持しながらも薄型化やサイズの大型化に対しＬＥＤ等の光源の個数を低減できるバックライトを提供する。【解決手段】液晶表示装置３０に含まれる液晶パネル１４を背面から照明するバックライト２０は、液晶パネル１４の高画質で表示しなければならない領域１４ａの直下に配置されたＬＥＤ１１と、高画質で表示しなくてもよい領域１４ａの直下に配置された反射板９と、ＬＥＤ１１及び反射板９の上部に配置された導光板６と、導光板６のエッジ部に配置されたＬＥＤ１２とを備えている。導光板６は、反射板９と対向する位置にドットパターン６ａが形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルを背面から照明するバックライトにおいて、
基板と、
前記基板上に平面的に配列する第１ＬＥＤと、
前記基板に積層する導光板と、
前記導光板の前記第１ＬＥＤと平面的に重ならない部分に形成されたドットパターンと、
前記ドットパターンの直下に配置された反射板と、
前記導光板のエッジ部に配置された第２ＬＥＤと
を備えていることを特徴とするバックライト。
【請求項２】
前記導光板の上部に、上面が湾曲している透明体を配置したことを特徴とする請求項１に記載のバックライト。
【請求項３】
前記導光板の前記ドットパターンが占める領域は、前記導光板が前記反射板と対向する部分より広いことを特徴とする請求項１又は２に記載のバックライト。
【請求項４】
前記導光板は、基板上に配置した支柱により支持されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のバックライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネルなどの透過型表示パネルを背面から照明するバックライトに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近では、運転席のインストルメントパネル（以下「インパネ」という）にも液晶表示装置が採用されるようになっている。これまでインパネ用の液晶表示装置には、薄型化を容易にするサイドエッジ型バックライトが使用されてきた。しかしながら、現在、この液晶表示装置は、高画質化が求められるようになり、直下型バックライトの採用が検討されている。
【０００３】
直下型バックライトは、例えば特許文献１に示すように、ＬＥＤ等の光源を平面的に配置し、拡散板を介して液晶パネルを背面照明するものである。また、光源を個別に制御することにより、液晶パネルが画像表示している領域だけを背面照明し、画像表示していない領域の光源を消灯させることができる（以下「ローカルディミング」という）。このローカルディミングには、液晶表示装置の消費電力低減と画質向上を図ることができるという特徴がある。なお、特許文献１に記載された直下型バックライトは、光源間に放熱板を設け、温度上昇の抑制を図ったものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１２９３５９号公報（図1）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高画質化及び薄型化を達成するため、直下型バックライトにおいて光源となるＬＥＤと拡散板とを近づけると、拡散板上の輝度分布が個別のＬＥＤごとに分離するようになる。この輝度分布の均一性を損なう現象は、ＬＥＤ同士の間隔を狭くすれば改善するが、表示サイズの２乗に比例してＬＥＤの使用個数が増える。すなわち、直下型バックライトには、薄型化や表示サイズの大型化を図ろうとすると光源の個数が急激に増大しやすいという課題がある。
【０００６】
そこで本発明は、以上の課題に鑑みて為されたものであり、高画質表示を維持しながらも薄型化や表示サイズの大型化に対しＬＥＤ等の光源の個数を低減できるバックライト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】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明のバックライトは、液晶表示装置に含まれる液晶パネルを背面から照明するバックライトにおいて、基板と、前記基板上に平面的に配列する第１ＬＥＤと、前記基板に積層する導光板と、前記導光板の前記第１ＬＥＤと平面的に重ならない部分に形成されたドットパターンと、前記ドットパターンの直下に配置された反射板と、前記導光板のエッジ部に配置された第２ＬＥＤとを備えていることを特徴とする。
【０００８】
本発明のバックライトは、液晶パネルの高画質で表示しなければならない領域を、直下に配置した第１ＬＥＤで背面照明し、高画質で表示しなくてもよい領域を、導光板を介して第２ＬＥＤで背面照明する。第２ＬＥＤの発光は、全反射を繰り返しながら導光板内を伝搬し、反射板と対向する位置に形成されたドットパターンの占める領域から液晶パネル
側に放射される。
【０００９】
前記導光板の上部に、上面が湾曲している透明体を配置してもよい。
【００１０】
前記導光板の前記ドットパターンが占める領域は、前記導光板が前記反射板と対向する部分より広くてもよい。
【００１１】
前記導光板は、前記基板上に配置した支柱により支持されてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明のバックライトは、液晶パネルの高画質で表示しなければならない領域を、直下に配置した第１ＬＥＤで背面照明し、高画質で表示しなくてもよい領域を、導光板のエッジ部に配置した第２ＬＥＤで背面照明することで、高画質表示を維持しながらも薄型化や表示サイズの大型化に対しＬＥＤの使用個数を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態として示すバックライトの分解斜視図である。
【図２】図１で示すバックライトの断面図である。
【図３】図１で示すバックライトに含まれる主要部品間の分解斜視図（ａ）と平面図（ｂ）である。
【図４】図１で示すバックライトの使用状態図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付した図１〜４を参照し、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。説明のため、部材の縮尺、形状、数は、適宜変更している。（）に特許請求の範囲で示した発明特定事項を記載する。
【００１５】
図１により本発明の実施形態として示すバックライト２０の全体像を説明する。図１は、バックライト２０と液晶パネル１４とを備えた液晶表示装置３０の分解斜視図である。バックライト２０は、上面にＬＥＤ１１（第１ＬＥＤ）が平面的に配列した基板７、エッジ部にＬＥＤ１２（第２ＬＥＤ）が配置された導光板６、拡散板５、プリズム板４、反射型偏光板３、上面が曲面を為す透明体１、バックケース８、フロントケース２を備えている。基板７、導光板６、拡散板５、プリズム板４、反射型偏光板３、透明体１は、この順番で積層しバックケース８に収納され、フロントケース２により押さえつけられる。さらに、バックライト２０には、湾曲した液晶パネル１４が取り付けられる。
【００１６】
基板７は、ガラエポ（ガラスエポキシ樹脂）等を基材とするＰＣＢ（プリンテッドサーキットボード）であり、平面サイズが３００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さが０．３ｍｍ〜０．４ｍｍであり、上面に配線パターンが形成されている。ＬＥＤ１１は、平面サイズが２．４ｍｍ×１．４ｍｍ、厚さが１ｍｍ程度であり、半田により配線パターンに実装されている。なお、ＬＥＤ１１は、図中２４個実装されているように描いているが、実際には幅方向に１８ｍｍピッチ、縦方向に１６ｍｍピッチで１００個程度実装されている（以下同様）。反射板９は、厚みが０．１８８ｍｍの白色樹脂シート（ＰＥＴ）からなり、折り曲げられた状態で基板７の中央部に配置され、平面サイズが４５ｍｍ×９５ｍｍ、高さが５ｍｍの中空の直方体を為している。支柱１０は、白色の樹脂（ＰＣ）からなり、直径が５ｍｍ、高さが５ｍｍの円柱で、幅方向に１８ｍｍピッチ、縦方向に１６ｍｍピッチで配列し、導光板６を支持している（ＬＥＤ１１と同様に個数を減らして図示している。以下同様）。
【００１７】
導光板６は、平面サイズが３００ｍｍ×１００ｍｍ、厚みが１ｍｍの透明な平板であり、反射板９と対向する部分にドットパターン６ａ（図３参照）が存在する。ドットパターン６ａが占める領域は、４７ｍｍ×９７ｍｍであり、反射板９の上面（導光板６と対向する面）よりやや広い。それぞれのドットパターン６ａは、レーザー加工で形成される。導光板６の１つの側面（エッジ部）にはＬＥＤ１２が配置されている。ＬＥＤ１２は、平面サイズが２．８ｍｍ×０．９５ｍｍ、厚さが０．８ｍｍの側面発光型発光ダイオードで、ＦＰＣ１３（図３参照）上に一列に配列した状態で導光板６の側面に取り付けられる。ＬＥＤ１２は、図中で７個実装されているように描かれているが、実際には６ｍｍピッチで１１個程度実装されている（以下同様）。
【００１８】
拡散板５、プリズム板４、反射型偏光板３は、平面サイズが３００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さがそれぞれ０．１３ｍｍ、０．１８ｍｍ、０．０５ｍｍの樹脂シートである。拡散板５は、導光板６の主面から放射される光を拡散する。プリズム板４は、導光板６の主面から放射される光の配光方向を調整する。反射型偏光板３は、一方の偏光を透過し、他方の偏光を反射する。透明体１は、ポリカーボネイト（ＰＣ）からなり、表面側（図の左側）の湾曲部で、湾曲した液晶パネル１４を支持する。
【００１９】
図２によりバックライト２０の内部構造を説明する。図２は、図１のＡ―Ａ´線に沿って描いたバックライト２０と液晶パネル１４の断面図である。図２に示すように、基板７、導光板６が配置され、導光板６上に拡散板５、プリズム板４、反射型偏光板３、透明体１が、それぞれ極薄い空気層を介して積層し、バックケース８及びフロントケース２に収納されている。また、基板７にはＬＥＤ１１が実装され、ＬＥＤ１１の間から支柱１０が観察される。基板７の中央部には箱状の反射板９が配置されている。導光板６は、支柱１０で支持され、反射板９と極薄い空域層を介して密着している。導光板６の右側の側面にはＬＥＤ１２が実装されている。基板７、反射板９、導光板６、拡散板５、プリズム板４、反射型偏光板３、透明体１は、フロントケース２により押さえつけられるようにしてバックケース８に固定される。フロントケース２は、上部が開口し、開口の周囲に庇状の上面が存在する（図１参照）。また、フロントケース２は、上面が曲面を為す透明体１に合わせ、透明体１との接触箇所（上面）の折り曲げ角度を９０度以下にしている。なお、図２に示すように、フロントケース２は、押さえつけるようにして長手方向の辺（短い方の辺。図１参照）で透明体１を固定し、短手側の辺（長い方の辺。図１参照）では透明体１の上部とフロントケース２の上面との間に隙間が生じる。また、透明体１の上には液晶パネル１４が配置される。
【００２０】
図３によりバックライト２０の内部構造をさらに詳しく説明する。図３は、バックライト２０に含まれる主要部品間の分解斜視図（ａ）及び基板７の平面図（ｂ）である。とくに、図３（ａ）は、図１に示した基板７と導光板６を抜き出し、観察方向を変えて描いたものである。
【００２１】
図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、反射板９を挟んで基板７の両側を占める領域には、ＬＥＤ１１と支柱１０が格子状に配列している。なお、図１に対し図３ではＬＥＤ１１及び支柱を増やして図示しているが、前述同様に実際の個数より少ない。基板７の中央部には、樹脂シートを折り曲げ箱状にした反射板９が配置されている。導光板６の底面は、中央部にドットパターン６ａが形成され、その両側の領域が平坦面となっている。導光板６の右側の側面には、ＬＥＤ１２が取り付けられている。ＬＥＤ１２は、側面発光型の発光ダイオードであり、ＦＰＣ１３の半田付けパターン６ｂ上に半田で固定され、導光板６に向って光を放射する。
【００２２】
導光板６の側面から入射した光は、全反射を繰り返しながら導光板６の内部を伝搬し、ドットパターン６ａの形成された領域に到達する。この光は、ドットパターン６ａで進行
方向が変わり、一部は導光板６の上方に向い、残りは導光板６の下方に向かう。この下方に向かった光は、反射板９で反射し、導光板６の上方に向う。すなわち、ＬＥＤ１２の発光は、導光板６のドットパターン６ａを形成した領域からのみ、導光板６の上方に放射される。これに対し、導光板６の底面が平坦な領域では、ＬＥＤ１１の発光が導光板６の上方に放射される。
【００２３】
図４によりバックライト２０の使用方法を説明する。図４は、バクライト２０の使用状態を示す使用状態図であり、液晶パネル１４の表示面を表している。図４（ａ）は、表示面の左右（高画質で表示しなければならない領域１４ａ）にそれぞれタコメータとスピードメータを表示した状態、図４（ｂ）は、表示面の中央部（高画質で表示しなくてもよい領域１４ｂ）にのみ燃料等を表示した状態、図４（ｃ）は、表示面全体に亘って画像を表示している状態を示している。
【００２４】
図４（ａ）は、前述のように、液晶パネル１４の高画質で表示しなければならない領域１４ａのみ画像表示している状態である。このとき、領域１４ａの直下に配置されたＬＥＤ１１（図２参照）が、液晶パネル１４（図１参照）を背面照明し、ＬＥＤ１２は消灯している。すなわち、バックライト２０は直下型の照明を行っている。高画質で表示しなければならない領域１４ａにおいて、黒く表示する部分の直下のＬＥＤ１１を消灯すれば（ローカルディミング）とコントラストが向上する。図中、タコメータとスピードメータが表示されているが、液晶パネル１４は全ての表示領域がドットマトリクスとなっているので、この高画質で表示しなければならない領域１４ａは、地図など他の任意の画像に切換えることができる。
【００２５】
図４（ｂ）は、前述したように、液晶パネル１４の高画質で表示しなくてもよい領域１４ｂのみで画像表示している状態である。このとき、ＬＥＤ１１は消灯し、ＬＥＤ１２が点灯する。ＬＥＤ１２の発光は、全反射を繰り返しながら導光板６（図３参照）の内部を伝搬し、ドットパターン６ａ（図３参照）により伝搬方向が変わり、液晶パネル１４を背面照明する。すなわち、ＬＥＤ１２の発光は、導光板６が液晶パネル１４の高画質で表示しなければならい領域１４ａと平面的に重なっているにもかかわらず、この領域１４ａを背面照明することはない。液晶パネル１４は、高画質で表示しなくてもよい領域１４ｂについても、ドットマトリクスとなっているので、任意の画像を表示できる。しかしながら高画質で表示しなくてもよい領域１４ｂでは、走行距離や温度、燃料残量など、定型的で動きが少なく、高精細でない図形表示に留まる。このため、ローカルディミングが必要とされないため、サイドエッジ型の照明で済ましている。
【００２６】
図４（ｃ）は、前述したように、表示面全体に亘って画像を表示している状態である。このとき、ＬＥＤ１１を利用した液晶パネル１４の背面照明と、ＬＥＤ１２を利用した液晶パネル１４の背面照明を同時に行っている。
【００２７】
バックライト２０は、液晶パネル１４の高画質で表示しなければならない領域１４ａを、その直下に配置したＬＥＤ１１で背面照明し、高画質で表示しなくてもよい領域１４ｂを、導光板６を介してＬＥＤ１２で背面照明する。このとき、ＬＥＤ１２の発光は、全反射を繰り返しながら導光板６内を伝搬し、反射板９と対向する位置に形成されたドットパターン６ａの占める領域から液晶パネル側に放射される。また、前出のように、高画質で表示しなければならない領域１４ａでは、ＬＥＤ１１の個数は表示サイズの２乗に比例する。一方、高画質で表示しなくてもよい領域１４ｂを背面照明するＬＥＤ１２の個数は、概ね画面サイズに比例する。すなわち、バックライト２０は、高画質で表示しなくてもよい領域１４ｂに、ＬＥＤ１１を配置する必要がなくなる。つまり、高画質で表示しなくてもよい領域１４ｂへの背面照明は、少数のＬＥＤ１２の発光で済む。このため、全体としてＬＥＤの使用個数を減らすことができる。
【００２８】
バックライト２０と液晶パネル１４を備えた液晶表示装置３０（図１参照）では、反射板９及びドットパターン６ａが表示画面の中央で対向配置していた。しかしながら反射板９及びドットパターン６ａが対向する部分は、表示画面の中央に限られない。例えば、バックライトの４辺の何れかに沿うように配置しても良い。この場合、液晶パネルの対応する部分（高画質で表示しなくてもよい領域１４ｂ）は、ドットマトリクスでなく、固定された形状の電極若しくはセグメント電極又は固定した形状を打抜いたマスクを使って図形表示しても良い。また、液晶パネル１４を、高画質で表示しなければならい領域１４ａで用いる液晶パネルと、高画質で表示しなくても良い領域１４ｂで用いる液晶パネルから構成してもよい。また、液晶パネル１４の構成に応じてＬＥＤ１２を導光板６の長辺側に配置しても良い。
【００２９】
バックライト２０は、表面が湾曲した透明体１を備えていたが、本発明のバックライトは、必ずしも透明体１を備えなくても良い。すなわち、液晶表示装置３０（図１参照）に含まれるパネル１４が平面であれば、透明体１は不要である。しかしながら、インパネのデザイン性を向上させるため液晶パネル１４を湾曲させた場合、湾曲した液晶パネル１４を背面から支持するため、バックライト２０は、表面が湾曲した透明体１を備えていることが好ましい。
【００３０】
バックライト２０では、ドットパターン６ａが占める領域が反射板９の対向面より大きかった。ドットパターン６ａが占める領域は、反射板９の対向面と同じ大きさにしても良いが、反射板９の対向面より大きくすると反射板９のエッジ部が目立たなくなる。また、反射板９は、極薄い空気層を介して導光板６と密着すれば良いので、支柱１０等で支持しても良い。また、反射板９は、液晶パネルの高画質で表示しなくてもよい領域に合わせ、サイズを変更してもよい。反射板９は、液晶パネルの高画質で表示しなくてもよい領域に合わせ、形状（例えば、基板を底面にした台形形状等）にしてもよい。反射板９は、液晶パネルの高画質で表示しなくてもよい領域に合わせ、枚数を増やしてもよい。
【００３１】
バックライト２０は、導光板６を基板７に配置した支柱１０で支持されていたが、導光板６の支持方法は支柱１０に限られない。しかしながら、導光板６を多数の支柱１０で支持することで、導光板６の撓みを回避できる。
【符号の説明】
【００３２】
１  …透明体、
２  …フロントケース、
３  …反射型偏光板、
４  …プリズム板、
５  …拡散板、
６  …導光板、
６ａ…ドットパターン
６ｂ…はんだ付けパターン
７  …基板、
８  …バックケース、
９  …反射板、
１０  …支柱、
１１  …ＬＥＤ（第１ＬＥＤ）、
１２  …ＬＥＤ（第２ＬＥＤ）、
１３  …ＦＰＣ、
１４  …液晶パネル、
１４ａ…高画質で表示しなければならない領域、
１４ｂ…高画質で表示しなくてもよい領域、
２０  …バックライト、
３０  …液晶表示装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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