(57)【要約】【課題】簡単且つ安価な構造で液晶パネルを均一に照明可能な液晶バックライト装置を提供する。【解決手段】透光性材料により板状に形成されて液晶パネル１の背面に対向配置される導光板２と、導光板２と液晶パネル１との間に介装されて導光板２から出射する光を拡散する拡散シート３と、導光板２の側方に配置される複数個の発光ダイオード６を具備する光源部とを備える。導光板側面に設けられる入光部は、導光板２の厚み方向を軸方向とする半円筒面形状を有し、光源部における複数個の発光ダイオード６と略同一の間隔で等間隔に配設された複数の凹所９で構成される。而して、凹所９が凹レンズの機能を果たし、入光部が平坦である従来例に比較して導光板２内での光の拡がる範囲が拡大されて導光板２前面から出射される光を均一にしやすくなる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性材料により板状に形成されて液晶パネルの背面に対向配置される導光板と、導光板と液晶パネルとの間に介装されて導光板から出射する光を拡散するシート状の拡散部材と、導光板の側方に配置される複数個の発光素子を具備する光源部とを備え、導光板側面に設けられて光源部から放射された光が入光する入光部が曲面形状を有する凹所からなることを特徴とする液晶バックライト装置。
【請求項２】
前記光源部は、互いに発光色が異なる複数の前記発光素子を具備し、発光色が異なる発光素子が互いに隣り合い且つ導光板からの出射光が均一となるように導光板中央と両端近傍における間隔を設定してなることを特徴とする請求項１記載の液晶バックライト装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に用いられる液晶バックライト装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりプログラマブルコントローラやパーソナルコンピュータ等では、動作状態の監視や動作の指示を外部から行うために表示装置が用いられている。特に生産ラインの制御などに用いられるプログラマブルコントローラでは、コントローラ自体に動作状態を表示する手段が存在しないためにその動作の監視に有用である。またこの種の表示装置は、液晶パネルやプラズマディスプレイパネル等の表示デバイスと、表示デバイスの表示面に積層される透明電極を備えたタッチパネル等の入力デバイスとを備え、ＲＳ２３２ＣやＲＳ４２２といった汎用の通信インタフェースを利用してプログラマブルコントローラやパーソナルコンピュータ等の外部機器との間でデータ通信を行うように構成されている。
【０００３】
ところで液晶パネルを用いた液晶表示装置では、液晶パネル自身では発光しないために何らかの外部照射光を併用して使用する必要があり、現在では透過型（又は半透過型）の液晶パネルの背面から光を照射する液晶バックライト装置が一般に利用されている。
【０００４】
図８は従来の液晶バックライト装置を示しており、透光性材料により板状に形成されて液晶パネル１の背面に対向配置される導光板２と、導光板２と液晶パネル１との間に介装されて導光板２から出射する光を拡散するシート状の拡散部材（拡散シート）３と、光源となる直管型の蛍光ランプ４と、導光板２を支持する枠体５とを備えている。蛍光ランプ４は導光板２の側面（入光部）に対向配置され、図９に示すように前記入光部から入光した光が導光板２の背面で拡散反射されて前面から出射し、拡散シート３を通過する際にさらに拡散されて液晶パネル１を背面から照明することになる。ここで液晶パネル１を均一に照明するため、図９及び図１０に示すように導光板２の背面には出射光を拡散するための多数のパターン（例えば、凹部あるいは凸部からなる）２ａが形成されている。なお、図面上は互いに離れているが、実際には導光板２並びに拡散シート３は液晶パネル１の背面に密着させてある。
【０００５】
しかしながら、上記従来例では光源として蛍光ランプ４を用いていることから装置の小型化が困難であり、しかも蛍光ランプ４の寿命の関係でランプ交換に配慮する必要があった。そこで、蛍光ランプ４の代わりに発光素子（発光ダイオード）を光源とした液晶バックライト装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
図１１は発光ダイオード６を光源とする従来例を示しており、複数個の発光ダイオード６を実装した支持基板７が蛍光ランプ４の代わりに導光板２の入光部に対向配置されて構成される。図１２及び図１３に示すように、導光板２は入光部から離れるにつれて前後方向の厚みが徐々に小さくなるように背面が傾斜させてあり、さらにその背面は入光部と平行な多数の突条２ｂが列設されて凹凸形状に形成され、入光部から入光する光を背面の凹凸形状で拡散反射させて前方へ出射するようになっている。
【０００７】
また図１４〜図１６に示すように、導光板２の背面側にチップ型の発光ダイオード８を多数個配設し、導光板２の背面から直接液晶パネル１に向けて発光ダイオード８の発する光を照射するようにしたものも提供されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−７５０３８号公報（第３−４頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発光ダイオードを光源とする上記前者の従来例では、多数の突条２ｂからなる複雑な凹凸形状を形成するために導光板２のコストが高くなり、加工精度による品質のばらつきが懸念される。また、発光ダイオードを光源とする上記後者の従来例では、多数の発光ダイオード８が必要であるからコストが高くなり、しかも発光ダイオード８による発熱が問題となる。さらに発光ダイオード８と液晶パネル１との距離をある程度離す必要があるから薄型化が図り難いものである。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、簡単且つ安価な構造で液晶パネルを均一に照明可能な液晶バックライト装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、透光性材料により板状に形成されて液晶パネルの背面に対向配置される導光板と、導光板と液晶パネルとの間に介装されて導光板から出射する光を拡散するシート状の拡散部材と、導光板の側方に配置される複数個の発光素子を具備する光源部とを備え、導光板側面に設けられて光源部から放射された光が入光する入光部が曲面形状を有する凹所からなることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記光源部は、互いに発光色が異なる複数の前記発光素子を具備し、発光色が異なる発光素子が互いに隣り合い且つ導光板からの出射光が均一となるように導光板中央と両端近傍における間隔を設定してなることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本実施形態は、図１に示すように液晶パネル１の背面に対向配置される導光板２と、導光板２と液晶パネル１との間に介装される拡散シート３と、導光板２の側方に配置される光源部と、導光板２を支持する枠体５とを備える。但し、従来例と共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００１４】
導光板２は、透光性を有する合成樹脂により厚みがほぼ均一な矩形平板状に形成され、図２及び図３に示すように背面には出射光を拡散するための多数のパターン２ｃが形成されている。枠体５は前面及び入光部に対応する側面が開放された矩形箱状に形成され、その内側に導光板２を収納して支持する。なお、少なくとも導光板２と接する枠体５の内面には反射率が高くなるように鏡面仕上げ等を施すことが望ましい。そして、導光板２の前面に拡散シート３が密着して配設され、さらに液晶パネル１が拡散シート３の前面に密着して取り付けられる。
【００１５】
光源部は、短冊状の支持基板７に複数個（図示例では５個）の発光ダイオード６が等間隔に列設されてなり、枠体５の側面に露出する導光板２の一側部に設けられた入光部から導光板２内へ光を入光させる。この入光部は、導光板２の厚み方向を軸方向とする半円筒面形状を有し、光源部における複数個の発光ダイオード６と略同一の間隔で等間隔に配設された複数（図示例では５つ）の凹所９で構成される。よって、図２に示すように入光部から入光した光が導光板２の背面で拡散反射されて前面から出射し、拡散シート３を通過する際にさらに拡散されて液晶パネル１を背面から照明することになる。
【００１６】
而して、導光板２の入光部として曲面形状の凹所９を設けたことにより、この凹所９が凹レンズの機能を果たし、図４（ｂ）に示すような入光部が平坦である従来例に比較して、同図（ａ）に示すように導光板２内での光の拡がる範囲が拡大されて導光板２前面から出射される光を均一にしやすくなる。また、導光板２内では光源部の発光ダイオード６が存在しない部位と対向する箇所で光量が非常に小さくなった暗部（図４の斜線部分）Ｂが形成されるが、図４（ｂ）に示すように凹所９を持たない従来例に比較して、同図（ａ）に示すように凹所９を設けることで導光板２内における光の照射範囲が拡がって暗部Ｂを小さくすることができる（図４（ａ）参照）。なお、実際の液晶表示装置に用いる場合には暗部Ｂを含む部位（図４（ａ）に一点破線で示した境界線Ｘよりも凹所９側の部位）を遮光して、暗部Ｂを含まない残りの部位のみを表示領域に用いることが望ましい。また、発光ダイオード６として図５に示すような指向性を有するものを用いれば、凹所９によって光の拡がる範囲を拡大したときの光量低下を抑えることができる。例えば、図示例では凹所９に対する入射角度が３０度のときの光強度が中心部での光強度の１０％程度しか低下しないから、導光板２の前面から出射される光をさらに均一にしやすくなる。
【００１７】
上述のように本実施形態では、凹所９からなる入光部を導光板２の側面に設けているので、凹所９に入射する光が導光板２内で拡散されるために液晶パネル１の背面に対向する導光板２前面における明るさ（配光特性）を均一にすることができる。しかも、凹所９は光源部の発光ダイオード６と同数だけ設ければよいから、従来例のように多数の突条２ａを設ける場合に比較して導光板２の構造が簡単であり、加工精度によるばらつきも少なくなってコストが低減でき、簡単且つ安価な構造で液晶パネル１を均一に照明可能な液晶バックライト装置が提供できる。なお、発光ダイオード６の個数や凹所９の数及び形状、あるいは発光ダイオード６と凹所９の位置関係は本実施形態に限定されるものでない。
【００１８】
（実施形態２）
本実施形態は、光源部が互いに発光色の異なる複数の発光ダイオード６Ｒ，６Ｇを具備し、発光色が異なる発光ダイオード６Ｒ，６Ｇが互いに隣り合い且つ導光板２からの出射光が均一となるように導光板２中央と両端近傍における間隔を設定してなる点に特徴があり、他の構成は実施形態１と共通である。
【００１９】
図６に示すように導光板２を支持する枠体５の端部に光源部が取り付けられている。この光源部は、支持基板７の一面に３個の赤色発光ダイオード６Ｒと４個の緑色発光ダイオード６Ｇが交互に列設されてなり、相対的に光強度が弱い緑色発光ダイオード６Ｇの個数を相対的に光強度が強い赤色発光ダイオード６Ｒよりも多くしている。ここで、支持基板７の中央に配設される赤色発光ダイオード６Ｒの光軸を中心として他の２個の赤色発光ダイオード６Ｒと４個の緑色発光ダイオード６Ｇが対象な位置に配設される。さらに中央の赤色発光ダイオード６Ｒとその両隣の緑色発光ダイオード６Ｇとの間隔は同一であるが、両端の緑色発光ダイオード６Ｇとその隣の赤色発光ダイオード６Ｒとの間隔は上記間隔よりも狭められている。なお、実施形態１と同様に入光部近傍が遮光され、実際に液晶パネル１が照明される範囲は図６において二点破線Ｙで囲まれた内側の領域となる。
【００２０】
而して、図７（ｂ）に示すように４個の緑色発光ダイオード６Ｇのみを発光させれば液晶パネル１に照射される光が緑色の光となり、同図（ｃ）に示すように３個の赤色発光ダイオード６Ｒのみを発光させれば液晶パネル１に照射される光は赤色の光となるが、同図（ａ）に示すように赤色発光ダイオード６Ｒと緑色発光ダイオード６Ｇをともに発光させれば赤色光と緑色光を混色した橙色（オレンジ色）の光が液晶パネル１に照射され、２種類の発光ダイオード６Ｒ，６Ｇを用いて３種類の異なる色の光で液晶パネル１を照明する、すなわち液晶パネル１の色を３通りに変化させることができる。但し、図７では赤色発光ダイオード６Ｒと緑色発光ダイオード６Ｇを各々１個ずつ省略して図示している。
【００２１】
ここで、支持基板７の中央に配設される赤色発光ダイオード６Ｒの光軸を中心として他の２個の赤色発光ダイオード６Ｒと４個の緑色発光ダイオード６Ｇが対象な位置に配設されているから、何れか一方の発光色の発光ダイオードのみを間引いて発光させる場合でもほぼ均一な明るさとなり、しかも、緑色発光ダイオード６Ｇの個数を赤色発光ダイオード６Ｒの個数よりも多くしているので、発光色を変更したときの明るさの変化を抑制することができる。また、発光色を赤色とする場合に導光板２の両端と両端の赤色発光ダイオード６Ｒとの距離が離れていると導光板２の両端に生じる暗部Ｂが大きくなってしまうので、上述のように両端の緑色発光ダイオード６Ｇとその隣の赤色発光ダイオード６Ｒとの間隔を狭めることで両端の暗部Ｂが大きくなるのを防いでいる。なお、光源部の発光ダイオード６の個数や発光色の種類及び数は実施形態１，２に限定されるものではない。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１の発明は、透光性材料により板状に形成されて液晶パネルの背面に対向配置される導光板と、導光板と液晶パネルとの間に介装されて導光板から出射する光を拡散するシート状の拡散部材と、導光板の側方に配置される複数個の発光素子を具備する光源部とを備え、導光板側面に設けられて光源部から放射された光が入光する入光部が曲面形状を有する凹所からなることを特徴とし、凹所に入射する光が導光板内で拡散されるために液晶パネルの背面に対向する導光板前面における明るさ（配光特性）を均一にすることができ、しかも、凹所は光源部の発光素子と同数だけ設ければよいから、従来例のように多数の突条を設ける場合に比較して導光板の構造が簡単であり、加工精度によるばらつきも少なくなってコストが低減できるから、簡単且つ安価な構造で液晶パネルを均一に照明可能な液晶バックライト装置が提供できる。
【００２３】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記光源部は、互いに発光色が異なる複数の前記発光素子を具備し、発光色が異なる発光素子が互いに隣り合い且つ導光板からの出射光が均一となるように導光板中央と両端近傍における間隔を設定してなることを特徴とし、同一色の発光素子のみを発光させたり、異なる色の発光素子を発光させることで液晶パネルに照射する光色を変化させることができる。また、複数の発光素子を間引いて発光させる場合でも配光特性を均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の分解斜視図である。
【図２】同上の断面図である。
【図３】同上の正面図である。
【図４】（ａ）は同上の説明図、（ｂ）は従来例の説明図である。
【図５】同上に用いる発光ダイオードの配光特性図である。
【図６】実施形態２の正面図である。
【図７】（ａ）は全ての発光ダイオードを発光させたときの説明図、（ｂ）は緑色発光ダイオードのみを発光させたときの説明図、（ｃ）は赤色発光ダイオードのみを発光させたときの説明図である。
【図８】従来例の分解斜視図である。
【図９】同上の断面図である。
【図１０】同上の正面図である。
【図１１】他の従来例の分解斜視図である。
【図１２】同上の断面図である。
【図１３】同上の正面図である。
【図１４】別の従来例の分解斜視図である。
【図１５】同上の断面図である。
【図１６】同上の正面図である。
【符号の説明】
１  液晶パネル
２  導光板
３  拡散シート
６  発光ダイオード
９  凹所
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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