(57)【要約】【課題】表示装置の輝度ムラ、色ムラを抑制し、表示品位の高い表示装置を提供する。【解決手段】筐体３と、前記筐体３の開口部に近接して配設された第１の拡散板１と、光源４と前記第１の拡散板１との間に配設された第２の拡散板２と、前記筐体３の底面および側面に配設された反射板７とを備えたバックライトであって、前記第２の拡散板２において、前記光源４と対応する位置に配設された前記光源４からの光を反射する反射部材５を有する。【選択図】図１
2004342587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源を支持し、上面の少なくとも一部に開口部を有する筐体と、
前記筐体の開口部に近接して配設された第１の拡散板と、
前記光源と前記第１の拡散板との間に配設された第２の拡散板と、
前記筐体の底面および側面に配設された反射板と、
を備えたバックライトであって、
前記第２の拡散板において、前記光源と対応する位置に配設された前記光源からの光を反射する反射部材、前記光源と対応する位置に配設された前記光源からの光を拡散する前記光源と対向する面に設けられた凸部、前記光源と対応する位置に配設された前記第１の拡散板と対向する面に設けられた凹部、または前記第１の拡散板と対向する面において密と疎に形成された凹凸部のうちのいずれかが形成されていることを特徴とするバックライト。
【請求項２】
前記反射部材は、前記第２の拡散板において、前記光源と対応する位置で、かつ前記光源と対向する面に形成または貼付されたことを特徴とする請求項１記載のバックライト。
【請求項３】
前記第２の拡散板において、前記光源と対向する面は平滑な面となっていることを特徴とする請求項１または２記載のバックライト。
【請求項４】
前記反射板は、前記筐体の底面において、凹凸部を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のバックライト。
【請求項５】
前記第１の拡散板および／または第２の拡散板は、拡散シートと支持板を組み合わせてなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のバックライト。
【請求項６】
前記光源は点光源であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のバックライト。
【請求項７】
前記点光源を複数配置した配列方向における、各点光源のそれぞれの配置間隔が、中央部では密に、端部では疎に配置されたことを特徴とする請求項６記載のバックライト
【請求項８】
前記第２の拡散板と前記光源との距離Ｌ１と、前記第１の拡散板と前記第２の拡散板との距離Ｌ２とが、Ｌ１≦Ｌ２の関係を満たすことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のバックライト。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載のバックライトと、前記筐体の外部で前記筐体に形成された開口部と対応する位置に配設され、２枚の絶縁性基板の間隙に液晶を挟持してなる液晶パネルとを備えることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に光を供給するためのバックライトおよび該バックライトを用いた表示装置に関し、特に表示面の直下に光源を配置する直下型のバックライトおよび該バックライトを用いた液晶表示装置に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置などの表示装置のバックライトとして、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）またはＬＤ（Laser Diode）などの点光源の採用が進んでいる。該点光源を用いたバックライトは、従来の例えば冷陰極管を用いたバックライトと比較して、水銀を使う必要がない、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）三原色のＬＥＤを使用することで高い色再現性が得られる、またはバックライトの長寿命化などが可能となる。一方、表示装置の光源として点光源を採用した場合、出射光の指向性が高いため、該点光源の近傍での輝度が、該点光源から遠方の位置の輝度よりも高くなりやすく、結果として表示に輝度ムラ、色ムラが発生し、表示品位を低下させるという問題点があった。該点光源を表示パネルの直下に配置したバックライトにおいて、輝度ムラ、色ムラを抑制する方法として、従来のバックライトにおいては、点光源を複数配置した基板の上方に枠体によって第１、第２の光拡散シートを上下に所定の間隔をもって支持し、一方の光拡散シートに前記点光源の光によって蛍光を発する蛍光物質を一体的に設けることで、輝度ムラを抑制するというものであった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、その他の従来技術としては、光拡散性を有する透光性シートと、この透光性シートの背後に配置される発光素子と、この発光素子と透光性シートとの間に配置され、断面略Ｖ字形のプリズム部が複数列形成されたプリズム面とこのプリズム面とは反対側の面に形成された平面部とを有するプリズムシートとでバックライト装置を構成し、プリズムシートをプリズム面が発光素子側を向くように発光素子および透光性シートとは距離を持って離間させて配置することで、輝度ムラ、色ムラを抑制するというものであった（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１３３００６号公報（図２）
【特許文献２】特開２００２−４９３２４号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した特許文献１の従来技術においては、点光源の上方に２枚の光拡散シートを備えて、輝度ムラを低減させる構成とはなっているが、該構成においても、第１、第２の光拡散シートにおいて点光源と対応する位置近傍の輝度が高くなってしまい、輝度ムラ、色ムラが発生してしまうという問題があった。
【０００６】
また、上記した特許文献２の従来技術においても、点光源の上方にプリズムシートと透光性シートとを距離をもって離間することで、輝度ムラを低減させる構成とはなっているが、拡散の機能を有するシートを２つ設けてはおらず、該構成においても、プリズムシートおよび透光性シートにおいて点光源と対応する位置近傍の輝度が高くなってしまい、輝度ムラ、色ムラが発生してしまうという問題もあった。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、表示装置に用いられるバックライトにおいて、さらに輝度ムラ、色ムラを抑制した、表示品位の高いバックライトおよび該バックライトを用いた表示装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のバックライトは、光源を支持し、上面の少なくとも一部に開口部を有する筐体と、前記筐体の開口部に近接して配設された第１の拡散板と、前記光源と前記第１の拡散板との間に配設された第２の拡散板と、前記筐体の底面および側面に配設された反射板とを備えたバックライトであって、前記第２の拡散板において、前記光源と対応する位置に配設された前記光源からの光を反射する反射部材、前記光源と対応する位置に配設された前記光源からの光を拡散する前記光源と対向する面に設けられた凸部、前記光源と対応する位置に配設された前記第１の拡散板と対向する面に設けられた凹部、または前記第１の拡散板と対向する面において密と疎に形成された凹凸部のうちのいずれかが形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、表示装置に用いられるバックライトにおいて、輝度ムラ、色ムラを抑制することで、表示品位の高い表示を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１
本発明の第１の実施の形態を図１〜図４により説明する。図１は本発明の第１の実施の形態におけるバックライトの断面図であり、図２〜図４は本発明の第１の実施の形態におけるその他のバックライトの断面図である。
【００１１】
図１において、表示面の直下で点光源４を支持する筐体３の上面の少なくとも一部に開口部が形成されており、該開口部を塞ぐように近接して第１の拡散板１を配設する。さらに、第２の拡散板２を前記第１の拡散板１と点光源４との間で、かつ第１の拡散板１と間隙を有して配設する。該第１の拡散板１と第２の拡散板２は、両面または片面に凹凸形状を有するもの、あるいは材料に乳白色の材料を用いたものなど光の拡散機能を有するものを用いる。第１の拡散板１と第２の拡散板２は、支持部材６および筐体３により支持されている。該支持部材６はバックライトの略中央部に数本設置されている。なお、筐体３の側面と底面には点光源４からの光を反射する反射板７が配設されており、該反射板７の点光源４と対応する位置に開口部を設けて、点光源４の光をバックライト内へ導くように点光源４が配置されている。さらに、第２の拡散板２における点光源４と対向する面には、点光源４と対応する位置に反射部材５が形成されている。この反射部材５は第２の拡散板２の成型後に印刷することで形成されてもよく、成型後に粘着力を有する反射部材を貼付してもよく、さらには該反射部材５は、第２の拡散板２において、図１のように点光源４と対向する面、または第１の拡散板１と対向する面のいずれかであって、点光源４と対応する位置に形成されればよいが、点光源４からの光を効率よく反射させるためには、図１に示すように点光源４と対向する面に形成されるのが好ましい。
【００１２】
上記した構成とすることにより、点光源４から発せられた光は、点光源４と近接する領域の第２の拡散板２において、直接第２の拡散板２に入射することなく、一旦反射部材５により反射される。その後筐体３の底面に配設された反射板７との間で反射を繰り返し、第２の拡散板２内に入射する。このことにより、第２の拡散板２において点光源４と対応する位置近傍に光が集中することなく、光を分散させることが可能となる。結果として、点光源４からの光は、第２の拡散板２に入射した後、第１の拡散板１から出射されるまでにさらに拡散され、第１の拡散板１を出射する光は、輝度ムラ、色ムラが抑制され、均一な輝度となる。
【００１３】
次に、図２〜図３について説明する。図２〜図３において、図１と同じ構成部分については同一の符号を付しており、差異について説明する。図２〜図３においては、図１における反射部材５を有しておらず、図２では第２の拡散板２の点光源４と対向する面で、かつ点光源４と対応する位置に凸部８が一体形成されており、図３では第２の拡散板２の第１の拡散板１と対向する面で、かつ点光源４と対応する位置に凹部９が一体形成されている。
【００１４】
このような図２または図３の構成とすることによって、図１における反射部材を不要とし、製造コストを低減させ、かつ信頼性を向上させることが可能であるとともに、点光源４からの光を凸部８または凹部９によって、直接第２の拡散板２から出射させることなく、一旦例えば図２または図３の紙面上横方向などに光を分散させて出射させることで、光が点光源４と対応する位置近傍に集中することを抑制可能となる。その結果、点光源４からの光は、第２の拡散板２に入射した後、第１の拡散板１から出射されるまでにさらに拡散され、第１の拡散板１を出射する光は、輝度ムラ、色ムラが抑制され、均一な輝度となる。
【００１５】
次に、図４について説明する。図４において、図１〜図３と同じ構成部分については同一の符号を付しており、差異について説明する。図４は、図１〜図３における第２の拡散板２に反射部材５または凸部８もしくは凹部９を形成する構成に代えて、第２の拡散板２の第１の拡散板１と対向する面において、点光源４と対応する位置近傍には密に凹凸部１０を形成し、点光源４と対応する位置から遠方の位置には疎に凹凸部１１を形成したものである。
【００１６】
上記した図４の構成とすることによって、図１における反射部材を不要とし、製造コストを低減させ、かつ信頼性を向上させることが可能であるとともに、密に形成された凹凸部１０によって、直接第２の拡散板２から出射せず、一旦例えば図４の紙面上横方向などに点光源４と対応する位置近傍の光を分散させて出射させることで、光が点光源４と対応する位置近傍に集中することを抑制可能となり、上記図１〜図３と同様の効果を奏することが可能となる。なお、図４においては、凹凸部１０および１１は、第２の拡散板２において第１の拡散板１と対向する面に形成された場合を示したが、第２の拡散板２において点光源４と対向する面に形成された場合においても同様の効果を奏することが可能である。
【００１７】
さらに、図４においては、点光源４と対応する位置近傍には密に凹凸部１０を形成し、点光源４と対応する位置から遠方の位置には疎に凹凸部１１を形成した例について示したが、点光源４の出射光が主に図４紙面横方向に主に出射される場合、点光源４と対応する位置近傍（点光源からの光が相対的に少ない領域）には疎の凹凸部１０を形成し、点光源４と対応する位置から遠方の位置（点光源からの光が相対的に多い領域）には密の凹凸部１１を形成することで、同様の効果を奏することが可能となる。この場合、疎密に形成された凹凸部に代わって、点光源と対向する面または第１の拡散板１と対向する面のいずれか、もしくは両方に例えば点光源からの光が相対的に少ない領域には疎に、点光源からの光が相対的に多い領域には密に遮光パターンが形成されてもよく、または第２の拡散板の成型時に該第２の拡散板内で点光源からの光が相対的に少ない領域は透過率を高く作製し、点光源からの光が相対的に多い領域は透過率を低くするように作製してもよい。
【００１８】
なお、図４においては、反射板７は、筐体３の底面において、底面中央部と周辺部に凸部を有し、底面中央部と周辺部以外の部分は底面と近接する凹部を有する形状となっている。このような構成とすることにより、さらに点光源４からの光を均一とし、輝度ムラ、色ムラを抑制することが可能となる。なお、該反射板の形状は、本実施の形態における図１〜図３と組み合わせて用いられてもよい。さらに、上記図１〜図４の反射板７において、点光源４の近傍の位置には各図における横方向に光を反射する正反射部材を配設し、点光源４から遠方の位置である筐体３の底面の中央部および／または周辺部には各図における上方向に光を反射する拡散反射部材を配設することによって、さらに輝度ムラ、色ムラが抑制可能となる。これら反射板の形状および構成は、後述する他の実施の形態と組み合わせて用いられてもよい。さらに、該反射板の形状および構成を独立に各実施の形態のバックライトに適用してもよく、この場合も点光源４からの光を該反射板の形状および構成により分散し、２枚の拡散板によってさらに拡散され、輝度ムラ、色ムラを軽減することが可能となる。
【００１９】
さらに、図４における反射板７は、筐体３の底面において、底面中央部と周辺部（点光源からの光が相対的に少ない領域）に凸部を有し、底面中央部と周辺部以外の部分（点光源からの光が相対的に多い領域）は底面と近接する凹部を有する形状について示したが、それに限定されることなく、筐体の開口部に点光源からの光を向かわしめる形状であればよく、点光源からの光が少ない領域には凸部を形成し、点光源からの光が相対的に多い領域には筐体の底面と近接する凹部を形成する形状であればよい。
【００２０】
また、図１〜図４において、図１に示した点光源４と第２の拡散板２との距離をＬ１、第２の拡散板２と第１の拡散板１との距離をＬ２とし、Ｌ１≦Ｌ２の関係を満たす構成とすることで、より確実に輝度ムラ、色ムラを抑制可能となる。本実施の形態においては、Ｌ１、Ｌ２の距離の基準点は、第１の拡散板と第２の拡散板の位置については厚み方向の中心点、点光源４の位置については点光源４であるＬＥＤの発光素子（ＩＣ）の位置としている。Ｌ２がＬ１以上であると、Ｌ２がＬ１よりも小さい場合と比較して、第１の拡散板１と第２の拡散板２との間で光が充分に拡散可能となり、結果として輝度ムラ、色ムラをより確実に抑制することが出来る。また、Ｌ１については、特に反射部材５を用いた構成である場合（図１の場合）、小さく設定することで光遮光部材である反射部材５もそれに伴って小さく形成または貼付することが可能となり、結果としてバックライトの輝度を向上させることができるため、Ｌ１≦Ｌ２の関係を満たす構成とするのが好ましい。
【００２１】
実施の形態２
本発明の第２の実施の形態を図５により説明する。図５は本発明の第２の実施の形態におけるバックライトの断面図である。図５において、図１〜図４と同じ構成部分については同一の符号を付しており、差異について説明する。図５は、図１の構成に加えて、第２の拡散板２において、第１の拡散板１と対向する面には凹凸部１２を形成し、点光源４と対向する面には凹凸を形成せず平滑な面としたものである。
【００２２】
このような構成とすることによって、第２の拡散板２の点光源４と対向する面に配設された反射部材５近傍の反射部材５が存在しない第２の拡散板２の面においても、点光源４からの光の一部を表面反射させ、筐体３の底面に配設された反射板７との間で数回反射を繰り返すことにより、光が点光源４と対応する位置近傍に集中することをさらに抑制可能となる。その結果、点光源４からの光は、第２の拡散板２に入射した後、第１の拡散板１から出射されるまでにさらに拡散され、第１の拡散板１を出射する光は、輝度ムラ、色ムラが抑制され、均一な輝度となる。
【００２３】
上記第１の実施の形態および本実施の形態における点光源４は、図６に示すように回路基板１６上に一列に配置されて光源ユニット１７を構成し、筐体３の底面に保持されている。図６は筐体３に保持された点光源４の配置を説明する斜視図であり、第１の拡散板１、第２の拡散板２、反射板７および支持部材６などについては図示を省略している。光源ユニット１７において、複数配置された各点光源４の配列方向における、それぞれの配置間隔を調整する事により、図６に示したＸ方向にも容易に任意の輝度分布を得ることが出来る。例えば図７に示すようにＸ方向における中央部が密で、端部が疎となるように点光源４を配置した光源ユニット１７を用いることにより、図６のＸ方向の輝度分布を、図８に示すように制御することができる。図８においては、Ｘ方向の中央部の輝度をＸ方向における端部の輝度よりも高くし、より高品位な表示を可能とするものである。
【００２４】
また、点光源４の配置が疎となる領域は光源間距離が大きいため、特に点光源４の近傍での輝度ムラ、色ムラが発生し易い。このため、装置の厚み寸法を大型化することによって、点光源４から出射面までの距離を増加させ、各点光源４からの光の混合を促進して、表示品位を改善する必要が生じる。しかしながら、第１の実施の形態および本実施の形態におけるバックライトおよび液晶表示装置においては、第２の拡散板２を用いることにより光の拡散および反射を促進し十分に混合した光を取り出すことができるため、装置の厚み寸法を大型化することなく輝度むら色むらを容易に軽減することが可能となる。
【００２５】
なお、上記第１〜第２の実施の形態における点光源としては、ＬＥＤを使用し、赤（Ｒ）の光を発する第１の点光源と、緑（Ｇ）の光を発する第２の点光源と、青（Ｂ）の光を発する第３の点光源とから構成されるものを用いることができる。赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）それぞれの単色光を発するＬＥＤは、白色光を発するＬＥＤに比べて、発光効率が高く、液晶表示装置に用いられるカラーフィルターの赤色、緑色、青色の透過特性とＬＥＤの発光スペクトルとを調整することで、色再現性の高い表示装置を得ることができるため、上記３つの点光源を組み合わせて用いるのが好ましい。
【００２６】
実施の形態３
本発明の第３の実施の形態を図９により説明する。図９は本発明の第３の実施の形態におけるバックライトの断面図である。図９において、図１〜図８と同じ構成部分については同一の符号を付しており、差異について説明する。図９は、図１〜図８のように光源として点光源を使用せず、冷陰極管などの線光源１３を用いた場合を示している。線光源１３は、筐体３の底面に支持されており、筐体３の上面の少なくとも一部に形成された開口部に近接して配置された第１の拡散板１と、線光源１３との間に拡散シート１４が形成されている。この明細書で拡散シートとは、厚みが０．０５ｍｍ〜０．３０ｍｍ程度のものを示すこととする。該拡散シート１４を支持するために例えば透明なアクリル樹脂などからなる支持板１５を用い、支持部材６と筐体３とで該拡散シート１４と支持板１５とを支持する構成とする。
【００２７】
上記した構成とすることによって、線光源を用いたバックライトにおいても、上記実施の形態と同様に、輝度ムラ、色ムラが抑制し、表示品位の高い表示を行うことが可能となる。
【００２８】
なお、本実施の形態においてのみ、拡散板を拡散シートと支持板にて構成する例について示したが、上記第１〜第２の実施の形態における拡散板を、本第３の実施の形態と同様に拡散シートと支持板により構成しても同様の効果を奏することはいうまでもない。さらに、上記実施の形態における拡散板としては、特に厚みを必要とするものではなく、支持部材と筐体により支持されうる剛性を有する部材であれば、拡散シートと同様に薄い部材であってもよい。
【００２９】
また、上記第１〜第３の実施の形態におけるバックライトと、筐体の外部で筐体に形成された開口部と対応する位置に配設され、２枚の絶縁性基板の間隙に液晶を挟持してなる液晶パネルとを組み合わせることにより、表示品位の高い液晶表示装置を得ることができる。
【００３０】
さらに、上記第２および第３の実施の形態においても、上記第１の実施の形態に示された、点光源と第２の拡散板との距離をＬ１とし、第２の拡散板と第１の拡散板との距離をＬ２とし、Ｌ１≦Ｌ２の関係を満たすように構成することにより、第１の実施の形態と同様により確実に輝度ムラ、色ムラを抑制可能となる。
【００３１】
また、上記第１〜第３の実施の形態においては、筐体の底面に光源が支持される場合について説明を行っているが、それに限定されることなく、筐体の側面に光源が支持される場合についても、第２の拡散板において光源からの光の影響を最も受けやすい位置に、上記実施の形態の反射部材、凸部、凹部、または凹凸部のいずれかを形成することで、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００３２】
以上、上記実施の形態における表示装置としては、液晶を用いたものについて説明を行ったが、それに限定されることなく、光源を表示面の背後に有する所謂バックライトを備えたあらゆる表示装置に適用しても、何ら差し支えないことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるバックライトの断面図である。
【図２】発明の第１の実施の形態におけるその他のバックライトの断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるその他のバックライトの断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるその他のバックライトの断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態におけるバックライトの断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態における点光源の配置を説明する斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態における光源ユニットの斜視図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態におけるバックライトの、点光源を複数配置した配列方向の輝度分布を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態におけるバックライトの断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  第１の拡散板
２  第２の拡散板
３  筐体
４  点光源
５  反射部材
６  支持部材
７  反射板
８  凸部
９  凹部
１０  密に形成された凹凸部
１１  疎に形成された凹凸部
１２  凹凸部
１３  線光源
１４  拡散シート
１５  支持板
１６  回路基板
１７  光源ユニット
【図１】
2004342587.tif 000003
【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】
2004342587.tif 000008
【図７】
2004342587.tif 000009
【図８】
2004342587.tif 000010
【図９】
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