(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射面と出射面とを有する複数の導光板と、それぞれ赤色、緑色、青色もしくは白色に発光する発光素子を少なくとも１つ有し、前記複数の導光板に対応する複数の光源と、を備え、
前記複数の光源は、複数の発光素子を有する第１光源と、第１光源が有する発光素子の総数よりも少ない発光素子を有する第２光源とを有し、
前記第１光源に対応する導光板の、前記入射面から入射した光が前記出射面に至るまでの導光距離は、前記第２光源に対応する導光板の前記導光距離よりも短く、
かつ、前記第１光源が有する前記白色に発光する発光素子の数の、前記第１光源が有する発光素子の総数に対する比率は、前記第２光源が有する前記白色に発光する発光素子の数の、前記第２光源が有する発光素子の総数に対する比率よりも大きい
ことを特徴とするエッジライト型バックライト装置。
【請求項２】
前記第１光源及び前記第２光源それぞれに含まれる前記赤色、緑色、および青色の発光素子の数の比が、同じであることを特徴とする請求項１に記載のエッジライト型バックライト装置。
【請求項３】
前記第１光源および前記第２光源は、前記赤色、緑色、および青色の発光素子をそれぞれ少なくとも１つ有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエッジライト型バックライト装置。
【請求項４】
前記第１光源および前記第２光源は、前記赤色、緑色、および青色の発光素子を同数ずつ有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のエッジライト型バックライト装置。
【請求項５】
前記第１光源および前記第２光源は、前記白色の発光素子を少なくとも１つ有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のエッジライト型バックライト装置。
【請求項６】
前記複数の導光板は、前記入射面から入射した光を反射拡散させる反射拡散面を有し、前記反射拡散面で反射拡散された光が前記出射面から出射されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のエッジライト型バックライト装置。
【請求項７】
前記第２光源に対応する導光板は、前記第１光源に対応する導光板よりも表示パネル側に積層され、各導光板は前記出射面と垂直な方向に、前記出射面の少なくとも一部が重ならないように積層されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のエッジライト型バックライト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置等の表示装置に用いられるバックライト装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置等に用いられるバックライト装置の光源として、ＣＣＦＬ（冷陰極管）や白色（Ｗ）または赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色のＬＥＤ（発光ダイオード）の発光素子がよく用いられる。光源からの光は、バックライト装置に設けられる光拡散空間で拡散され、輝度や色度が面内で均一化された後、液晶表示パネルの背面から照射される。バックライト装置における光源の配置方式として大きく分けて、直下型方式とエッジライト型方式があげられる。
【０００３】
直下型バックライト装置は、液晶表示パネルの直下に複数の発光素子を含む光源を配置する方式で、表示装置の表示エリアを複数に分割したエリア毎に発光を制御すること（以下、ローカルディミング制御という）を容易に実現可能であるという特徴がある。ローカルディミング制御を行うことで、バックライト装置の発光光が不要なエリアでは発光させないことも可能である。そのため、画像の黒色部分の光源を発光させない（または発光輝度を下げる）ことで、バックライト装置の光が漏れることで明るく表現されてしまう現象、いわゆる黒浮きを抑制することができて、高コントラストで画像を表示することが可能である。
【０００４】
しかし直下型バックライト装置で、面内で輝度や色度が均一化された発光光を得るためには、バックライト装置の厚さ方向に、光源から所定距離（おおむね発光素子の配置間隔）以上の拡散距離が必要である。特許文献１に、バックライト装置の発光光の出射面における輝度むらを低減するために、発光素子の配置密度（単位面積当たりの発光素子の個数）が低いほど、長い拡散距離が必要であることが記載されている。拡散距離が長いほどバックライト装置の厚みが増えてしまい、バックライト装置の薄型化の弊害となりえるが、拡散距離を短くしようとすると、発光素子の配置密度をあげる必要があり、必要な発光素子の個数が増えることで消費電力やコストが増加してしまう。
【０００５】
一方エッジライト型バックライト装置では、導光板の側面に光源を配置し、導光板の背面に反射拡散機能を有する反射シートを設けて、側面から入射された光を反射して導光板の前面（液晶表示パネル側の面）方向に出射する。エッジライト型バックライト装置では、直下型バックライト装置のように、バックライト装置の厚さ方向に光拡散空間を必要としないので、バックライト装置の薄型化できることが大きな特徴である。
【０００６】
しかし、エッジライト型バックライト装置では、光源を導光板の側面に配置するため、導光板の側面付近と、側面から離れた導光板の中央部付近とで、均一な輝度を得ることが難しく、また、ローカルディミング制御が困難である。そこで特許文献２には、長さが異なる複数の導光板を用いて、ローカルディミング制御が可能なエッジライト型バックライト装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−４９９９３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２３３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献２では、光源から導光板の出射面（導光板から光が出射する面）までの距離が異なる導光板が複数必要である。一般的に、光源から導光板の出射面の距離が長いほど、光源から導光板の出射面まで届く光は少なくなる。よってバックライト装置の発光輝度を面内で均一にするために、各導光板の光源の発光光量を、光源から導光板の出射面の距離が長いほど多くなるように調節するのが望ましいことが記載されている。しかし、光源から導光板の出射面の距離が短い導光板では十分な光拡散空間をとれず、光源からの発光光が均一に拡散されない、という課題がある。
【０００９】
そこで本発明は、ローカルディミング制御が可能なエッジライト型バックライト装置において、消費電力を抑え、輝度むらや色むらを低減することが可能なバックライト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】
上記目的を達成するために、本発明のエッジライト型バックライト装置は、入射面と出射面とを有する複数の導光板と、それぞれ赤色、緑色、青色もしくは白色に発光する発光素子を少なくとも１つ有し、複数の導光板に対応する複数の光源とを備え、複数の光源は、複数の発光素子を有する第１光源と、第１光源が有する発光素子の総数よりも少ない発光素子を有する第２光源とを有し、第１光源に対応する導光板の、入射面から入射した光が出射面に至るまでの導光距離は、第２光源に対応する導光板の導光距離よりも短く、かつ、第１光源が有する白色に発光する発光素子の数の、第１光源が有する発光素子の総数に対する比率は、第２光源が有する白色に発光する発光素子の数の、第２光源が有する発光素子の総数に対する比率よりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上より本発明は、ローカルディミング制御が可能なエッジライト型バックライト装置において、消費電力を抑え、輝度むらや色むらを低減することが可能なバックライト装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】表示装置１００の構成図である。
【図２】導光板１０２ａ及び導光板１０２ｃの模式図である。
【図３】導光板の入射面から出射面までの距離に対する発光素子の個数と、出射面からの発光光の輝度分布との相関性を示す図である。
【図４】光源部１０１を構成する発光素子を模式的に表わした、光源部１０１の一部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
【００１４】
図１に示す表示装置１００は、光源部１０１及び複数の導光板１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを有するエッジライト型バックライト装置と、液晶表示パネル１０６とを有する。導光板１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、光源部１０１と対向する端面（入射面）と、くさび状に傾斜した先端部とを有する。導光板の数は３つに限定されず、複数であればいくつでもよい。導光板１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの先端部はそれぞれ、入射面から入射した光を反射拡散させる反射拡散面１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃを備える。導光板１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのそれぞれの入射面から入射した光は、光を反射拡散面まで導くように導光部内で反射を繰り返す。そして、反射拡散面で反射された光が、各々の出射面１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃから出射する。
【００１５】
光源部１０１や導光板１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、図１のＡ−Ａ断面図に示すように、表示装置１００の表示領域中心１０７を基準として線対称に配置されている。また、導光板１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、各々の出射面１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃが表示装置１００の表示面側（各々の出射面１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃと垂直な方向）から見て少なくとも一部が重ならないように順次積層されている。また、液晶表示パネル１０６側から導光板１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの順に積層されている。図１の例では、反射拡散面１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ及び出射面１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃは表示装置１００の表示面側から見て重なっていない。また、図１に示すように、導光板１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの積層方向は、表示装置１００の表示面に垂直な方向、即ち、出射面１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃからの光の出射方向である。
【００１６】
図１に示すように光源部１０１は、導光板１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃそれぞれに光を入射させる光源群１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、及び光源群を構成する発光素子を設置する光源基板１０５を有している。本実施例では、光源群１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃはそれぞれ複数の発光素子を含むが、例えば光源群１０１ａまたは光源群１０１ａ及び１０１ｂが含む発光素子は１個でもよい。
【００１７】
光源基板１０５は、光源基板の長手方向が、表示装置１００の表示面から見た上辺及び下辺（表示装置１００の長手方向）と平行になるように設置され、発光素子が複数の場合は光源基板１０５の長手方向に並んでいる。光源基板１０５は、光源基板の長手方向が、表示装置１００の表示面から見た左辺及び右辺（表示装置１００の短手方向）と平行になるように配置されていてもよい。この場合、導光板１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、表示装置１００の表示領域中心１０９を基準として線対称に配置される。
【００１８】
導光板１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃそれぞれの入射面に入射した光は、くさび状の先端部に設けられた反射拡散面１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃで反射拡散される。反射拡散面１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃで反射拡散された光は、各反射拡散面に対向する（各導光板１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの上面に位置する）出射面１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃから液晶表示パネル１０６の背面を照射する。導光板１０２ｂの出射面１０４ｂから出射した発光光は、導光板１０２ａを透過し、導光板１０２ｃの出射面１０４ｃから出射した発光光は、導光板１０２ａ及び１０２ｂを透過して、液晶表示パネル１０６の背面を照射する。
【００１９】
表示装置１００の表示領域の分割例として、図１に破線で示すように表示装置の長手方向（縦）に４分割、短手方向（横）に６分割で全表示領域を均等に２４分割した例を挙げる。本実施例の表示装置では、この分割された領域毎に光源の発光を制御するローカルディミング制御が可能である。
【００２０】
この場合、導光板１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃがそれぞれ、表示装置１００の長手方向に４つ並んで、バックライト装置の導光板１０２を構成している。このとき、光源群１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、複数の導光板１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃそれぞれに対応して設置され、光源部１０１は導光板の数と同じ数の光源群で構成されている。例えば、図１の導光板１０２の斜線で示した領域１０８を発光させる場合は、図１の光源群１０１ｂを発光させる。こうすると、光源群１０１ｂの光が反射拡散面１０３ｂで反射拡散されて領域１０８が発光し、導光板１０２に対向する液晶表示パネル１０６の領域１０８に対応する部分が背面側から照射される。
【００２１】
導光板の入射面から出射面までの距離（導光部及び反射拡散面を介して光が出射面に到達するまでの距離、又は導光部の距離）は、導光板１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ各々で異なっており、導光板１０２ａが最も長く導光板１０２ｃが最も短い。
【００２２】
図２に、導光板１０２ａ及び導光板１０２ｃの模式図を示す。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、左側に導光板の断面図、右側に導光板及び光源部を表示装置１００の表示面側から見た導光板の正面図である。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）の導光板の断面図に示した光路２０１及び２０２は、導光板に入射した光が導光部及び反射拡散面を介して出射面から出射される様子を模式的に示したものである。また、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）の導光板の正面図の点線は、各発光素子から入射された光が導光板内に拡散されている様子を模式的に示している。
【００２３】
本発明では、導光板の入射面から出射面までの距離が短いほど、導光板に対応する発光素子が多く配置される。よって図２に示すように、導光板１０２ａに対応する光源群１０１ａを構成する発光素子が最も少なく（図２（Ａ））、導光板１０２ｃに対応する光源群１０１ｃを構成する発光素子が最も多い（図２（Ｂ））。このとき、導光板１０２ａの導光部の方が導光板１０２ｃの導光部より長いため、光源群１０１ａの発光量と、光源群１０１ｃの発光量とが同じだと、導光板１０２ａと導光板１０２ｃの各出射面からの発光光の輝度（発光量）が同じにならない場合がある。各導光板の出射面から出射する発光光を同一輝度とするためには、光源群１０１ａの発光量が、光源群１０１ｃの発光量より高くなるように制御すればよい。
【００２４】
図３に、導光板の入射面から出射面までの距離（拡散距離）に対する発光素子の個数と、出射面からの発光光の輝度分布との相関性を示す。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）はそれぞれ、導光板に発光素子を１つ設けた場合と３つ設けた場合の模式図である。図３（Ｃ）及び図３（Ｄ）は、導光板の出射面からの発光光の最大値を１とした場合の相対輝度の分布図である。図３（Ｃ）は図３（Ａ）の構成での相対輝度の分布、図３（Ｄ）は図３（Ｂ）の構成での相対輝度の分布を示す。図３（Ａ）と図３（Ｂ）に示した導光板は、入射面から出射面までの距離、出射面の大きさ（Ｘ座標方向の幅５０ｍｍ、Ｙ座標方法の幅３０ｍｍ）、導光板の厚さは同じである。図３（Ｃ）及び図３（Ｄ）は、Ｘ座標方向の中心０は出射面の中心としたときの、出射面内の同じＹ座標で得られた相対輝度とする。
【００２５】
発光素子を１つ設けた図３（Ａ）の構成では、図３（Ｃ）からわかるとおり、座標Ｘが−２５〜２５ｍｍの範囲内で、相対輝度が０．５〜１．０になる。それに対し、発光素子を３つ設けた図３（Ｂ）の構成では、図３（Ｄ）のように座標Ｘが−２５〜２５ｍｍの範囲内で相対輝度は０．８〜１．０に抑えられる。このように用いる発光素子の数が多い図３（Ｂ）の方が図３（Ａ）より、位置（座標Ｘ）に応じた相対輝度の変動が小さいことがわかる。つまり、導光板の入射面から出射面までの距離が短い導光板ほど、発光素子を多く配置することにより、出射面からの発光光に輝度むらを低減させることが可能である。
【００２６】
導光板１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの例としては、基材が無色透明なＰＣ（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ＰＭＭＡ（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）などの材質からなる樹脂部材の切削や成型加工により作製されるものが挙げられる。反射拡散面１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの作製方法の例としては、炭酸マグネシウム、酸化チタン等を顔料にしてなるドット状の光拡散性白色印刷、Ｖ字型溝、そして紫外線硬化型モノマーのインクジェット塗布によるマイクロプリズム成型が挙げられる。ドット状の白色印刷やマイクロプリズムの配置に関しては、図３（Ａ）または図３（Ｂ）に示す反射拡散面１０３ａ、１０３ｃように、導光板のくさび状の先端部ほど実質的に密になるように作製される。
【００２７】
図４に、光源部１０１を構成する発光素子を模式的に表わした、光源部１０１の一部の拡大図を示す。図４（Ａ）では、光源部１０１は全て白色（Ｗｈｉｔｅ）発光するＷ発光素子で構成され、図１に示した光源部同様に、光源群１０１ａは４個、光源群１０１ｂは７個、光源群１０１ｃは１０個のＷ発光素子を有する。このとき、導光板１０２ａの出射面の発光輝度と導光板１０２ｂ出射面の発光輝度とを均一にする場合に、光源群１０１ａのＷ発光素子の輝度を光源群１０１ｃのＷ発光素子の輝度より高く制御してもよい。
【００２８】
発光素子の個数は図４（Ａ）に示した場合に限らず、導光板の入射面から出射面までの距離が短い導光板ほど、該導光板に対応する光源群の発光素子の個数が多ければよい。また図４（Ａ）では、全ての光源群で構成する発光素子の個数が異なるが、複数の導光板の入射面から出射面までの距離が共にある所定範囲内である場合には、該複数の導光板に対応する光源群の発光素子の個数は同じでもよい。例えば、導光板１０２ａに対応する光源群１０１ａが含む発光素子の数と、導光板１０２ｂに対応する光源群１０１ｂが含む発光素子の数とが同じであってもよい。
【００２９】
図４（Ｂ）では、光源部１０１は、赤色（Ｒｅｄ）発光するＲ発光素子、緑色（Ｇｒｅｅｎ）発光するＧ発光素子、青色（Ｂｌｕｅ）発光するＢ発光素子である。光源群１０１ａはＲ発光素子、Ｇ発光素子、Ｂ発光素子を１個ずつ（計３個）、光源群１０１ｂはＲ発光素子、Ｇ発光素子、Ｂ発光素子を２個ずつ（計６個）、光源群１０１ｃはＲ発光素子、Ｇ発光素子、Ｂ発光素子を３個ずつ（計９個）の光源を有する。この場合、各光源群の発光素子は、必ずしもＲ発光素子：Ｇ発光素子：Ｂ発光素子＝１：１：１の個数比でなくてもよい。例えば、Ｒ発光素子：Ｇ発光素子：Ｂ発光素子＝１：２：１の個数比でもよい。また、ＲＧＢの３原色の発光素子のみに限らず、更に黄色発光するＹ発光素子等を用いてもよい。
【００３０】
図４（Ｃ）では、光源部１０１は、Ｒ発光素子、Ｇ発光素子、Ｂ発光素子及びＷ発光素子で構成される。光源群１０１ａはＲ発光素子、Ｇ発光素子、Ｂ発光素子、Ｗ発光素子を１個ずつ、計４個の発光素子を含む。光源群１０１ｂはＲ発光素子、Ｇ発光素子、Ｂ発光素子、Ｗ発光素子を２個ずつ、計８個の発光素子を含む。光源群１０１ｃはＲ発光素子、Ｇ発光素子、Ｂ発光素子を２個ずつとＷ発光素子を３個、計９個の発光素子を含む。光源にＲＧＢの３原色の発光素子に加えて白色発光する発光素子を加えることで、ＲＧＢの３原色のみで混色させて白色発光させるよりも消費電力を抑えて輝度を確保可能であるメリットがある。各色の発光素子の個数はこれに限らず、導光板の入射面から出射面までの距離が短い導光板ほど、該導光板に対応する光源群の発光素子の個数が多ければよい。図４（Ｃ）では全ての光源群１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃがＲ発光素子、Ｇ発光素子、Ｂ発光素子、Ｗ発光素子で構成されるがこれに限られない。例えば、光源群１０１ａはＲ発光素子、Ｇ発光素子、Ｂ発光素子で構成され、光源群１０１ｂ、１０１ｃはＲ発光素子、Ｇ発光素子、Ｂ発光素子、Ｗ発光素子で構成されていてもよい。発光素子の発光色の組み合わせは、所望の輝度や色域に合わせて決めればよく、上記の本実施例に挙げた組み合わせに限られない。
【００３１】
以上より本発明では、ローカルディミング制御が可能なエッジライト型バックライト装置において、導光板の入射面から出射面までの距離が短い導光板ほど、該導光板に対応する光源群の発光素子の個数が多くなるように光源部を構成する。これにより、導光板の光の入射面から出射面までの距離（拡散距離）の違いにより起こりえる輝度むらや色むらを低減することが可能となる。
【符号の説明】
【００３２】
１００  表示装置
１０１  光源部
１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ  光源群
１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ  導光板
１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ  反射拡散面
１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ  出射面
１０５  光源基板
１０６  液晶表示パネル
【図１】
0005800580.tif 000002
【図２】
0005800580.tif 000003
【図３】
0005800580.tif 000004
【図４】
0005800580.tif 000005