(57)【要約】【課題】  色ムラを抑えることができるＬＥＤバックライト装置を提供する。【解決手段】  出光面１ａ、反射面１ｂおよび入光面１ｃを有する導光板１と、この導光板１より下方に配置された底板３ａ、底板３ａの両縁端から前記導光板１の入光面１ｃに対向する開口部３ｅを形成する第１の側壁３ｂおよび第２の側壁３ｃを有する筐体３と、この筐体３の底板３ａに配置された複数の発光ダイオード５とを備え、前記筐体３の第１の側壁３ｂはその上端部が前記導光板１の入光面１ｃの下端部よりも延出していることを特徴とする。【選択図】  図２
2005108675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出光面、反射面および入光面を有する導光板と、この導光板より下方に配置された底板、底板の両縁端から前記導光板の入光面に対向する開口部を形成する第１の側壁および第２の側壁を有する筐体と、この筐体の底板に配置された複数の発光ダイオードとを備え、前記筐体の第１の側壁はその上端部が前記導光板の入光面の下端部よりも延出していることを特徴とするＬＥＤバックライト装置。
【請求項２】
前記筐体の第１の側壁により前記発光ダイオードからの出射光が前記導光板の入光面に直接入射しないことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤバックライト装置。
【請求項３】
前記筐体の第１の側壁の上端部と前記導光板の入光面の下端部との距離ｄが、０＜ｄ≦０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のＬＥＤバックライト装置。
【請求項４】
前記筐体の開口部が制御する出光幅が前記導光板の入光面の厚さより小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載のＬＥＤバックライト装置。
【請求項５】
前記筐体の前記導光板の入光面に最も近接する第１の側壁および第２の側壁と前記導光板の入光面との距離Ｌが、０≦Ｌ≦１ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載のＬＥＤ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、発光ダイオードを光源とするバックライト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶テレビやノートパソコン等の液晶表示などに用いられているバックライト装置は、冷陰極蛍光ランプを光源としたものが主流であった。その表示の方法には直下型とサイドライト式がある。直下型は名のとおり直下から光を入射する方法で、構造がシンプルで高輝度という特徴があるが、奥行きが厚くなる欠点があった。これに対しサイドライト式は、導光板などを用い、その側面から光を入射する方法で、奥行きは薄くなるが輝度がそれほど高くないという欠点があった。
【０００３】
そして、現在では発光ダイオードを用いたサイドライト式のバックライト装置の開発が進んでいる。バックライト装置の出光面で得られる光は白色光が望まれている。その白色光は、例えば、青色発光ダイオードに黄色の蛍光体を塗装して白色を得る方法があり、また、青色、緑色、赤色（以後、ＲＧＢ）の発光ダイオードの光を混光して白色を得る方法がある。前者は、そのままの発光ダイオードの光を導光板に入射すれば出光面で白色が得られるが、液晶表示したときに色の再現性（特に赤色）に難があった。後者は、色の再現性がよく赤色もきれいに表示できるが、ＲＧＢをバックライト装置の出光面から取り出す前に混光し、白色にしなければ色ムラが発生してしまうという欠点があった。
【０００４】
図５は、米国のＬＵＭＩＬＥＤＳ社が発表したＲＧＢを混光して白色光を得るサイドライト式バックライト装置の構造を示す拡大断面図である。発光ダイオード１０１は基板１０２に複数実装され、さらに全ての発光ダイオード１０１の光出射面となるそれぞれのレンズをケース１０３の底部１０３ａから出している。ケース１０３の底部１０３ａの縁端からそれぞれほぼ垂直方向に側壁１０３ｂ、１０３ｃが延在する。導光板１０４はその入光面１０４ａを発光ダイオード１０１と距離をおいて配置され、そして導光板１０４の入光面１０４ａに近接する出光面１０４ｂと反射面１０４ｃの縁をケース１０３の側壁１０３ｂ、１０３ｃで挟むように固定されている。さらに、導光板１０４の反射面１０４ｃには、光が導光板１０４の外に出ないように反射手段１０５が備えられている。
【非特許文献１】ジェラード  ハーバーズ著作  (Gerard Harbers)、「液晶表示のためのＬＥＤバックライト」  （LED Backlighting for LCD displays）、２００２年１１月発表  [２００３年８月２５日検索]、ルミレッツ (Lumileds) (米国)、参照図  ２１頁  system 3.0、インターネット＜ URL  http://www.lumileds.com/pdfs/techpaperspres/SID-BA.pdf＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような装置は、ＲＧＢの発光ダイオード１０１と導光板１０４の入光面１０４ａの間に長く光路を設け、ＲＧＢの発光ダイオード１０１のそれぞれのＲＧＢ光を導光板１０４の入光面１０４ａに入射するまでに混光しようとしている。しかしながら、発光ダイオード１０１から出射された出射光１０６のような光は発光ダイオード１０１から出射し、導光板１０４の入光面１０４ａに入射する光路長の短い光を示しており、この出射光１０６は光路長が短いためにあまり混光されないまま導光板１０４の入光面１０４ａに入射してしまう。これらの入射光が原因で色ムラが生じていた。
【０００６】
従って、本発明は、色ムラを抑止するＬＥＤ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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のＬＥＤバックライト装置は、出光面、反射面および入光面を有する導光板と、この導光板より下方に配置された底板、底板の両縁端から前記導光板の入光面に対向する開口部を形成する第１の側壁および第２の側壁を有する筐体と、この筐体の底板に配置された複数の発光ダイオードとを備え、前記筐体の第１の側壁はその上端部が前記導光板の入光面の下端部よりも延出していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
したがって、第１の側壁により、導光板の入光面に入射する発光ダイオードからの出射光の光路長を長くすることができる。よって、混光が促進され、色ムラを抑止することができる。
【０００９】
また、本発明のＬＥＤバックライト装置は、前記筐体の第１の側壁の上端部と前記導光板の入光面の下端部との距離ｄが、０＜ｄ≦０．５ｍｍであることを特徴とする。ここで、導光板の出光面や反射面とそれらの面に配設した光学シートと呼ばれている拡散シート、集光シート、および反射シートなどの各シートとの隙間に発光ダイオードの出射光が入り込むと、導光板の出光面の入光面付近で光が偏って出光することで色ムラや輝度ムラが発生するが、第１の側壁により導光板の反射面と光学シートの間に光が入り込むことを防ぐことができるので、色ムラおよび輝度ムラの発生を抑止できる。
【００１０】
また、本発明のＬＥＤバックライト装置は、前記筐体の開口部が制御する出光幅が前記導光板の入光面の厚さより小さいことを特徴とする。これにより、第１の側壁と第２の側壁で形成される出光幅によって、導光板の出光面や反射面と光学シートとの隙間に光が入り込むことを防ぐことができ、さらに色ムラおよび輝度ムラの発生を抑止できる。
【００１１】
さらに、本発明のＬＥＤバックライト装置は、前記筐体の前記導光板の入光面に最も近接する第１の側壁および第２の側壁と前記導光板の入光面との距離Ｌが、０≦Ｌ≦１ｍｍであることを特徴とする。これによっても、導光板の出光面や反射面と光学シートとの隙間に光が入り込むことを防ぐことができ、さらに色ムラおよび輝度ムラの発生を抑止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１の実施の形態）
以下に、本発明の第1の実施の形態を図1乃至図３を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態であるＬＥＤバックライト装置の全体の断面図、図２は拡大断面図である。
【００１３】
第1の実施の形態のＬＥＤバックライト装置は、導光板１、光学シート２、筐体３、基板４、発光ダイオード５からなる。
【００１４】
導光板１は、アクリルなどの透明な材料からなり、出光面１ａ、第１の反射面１ｂ、およびこれらを接続する端面を有する形状である。
【００１５】
出光面１ａは、主として導光板１に入射した光を出光する面であり、出射光がバックライトの光として利用される。
【００１６】
第１の反射面１ｂは、主として導光板１内で入射光を全反射させるための面である。
【００１７】
端面は、出光面１ａと反射面１ｂを相互に接続する面であり、入光面１ｃとその面に対向する第２の反射面１ｄを含んでいる。入光面１ｃは、主として発光ダイオード５からの出射光が入射する面である。第２の反射面１ｄは、主として入光面１ｃから入射し、出光面１ａや第１の反射面１ｂで全反射しながら第２の反射面に到達した光を反射する面である。また、その他の端面も主として光を全反射する面である。
【００１８】
ここで、「主として」とは、それぞれの面の主要な作用のみを意味する。そのためそれぞれの面にはその他の作用として、入射、出射、反射等をする場合がある。
【００１９】
本発明では、導光板１の形状には図１のような扁平矩形形状や、出光面１ａから奥の方向に向かってだんだん厚さが薄くなるくさび型形状が適している。
【００２０】
扁平矩形形状の導光板の場合、出光面１ａと第１の反射面１ｂ、入光面１ｃと第２の反射面１ｄ、およびその他の端面どうしがそれぞれ平行になっている。そのため、入光面１ａから入射した光は、導光板内で全反射し、反射角が変化することがないので出光面１ａから光を出射させることができない。よって、第１の反射面１ｂには入射光を出光面１ａから出射するための手段として、ドット印刷やブラスト加工や溝加工等の光拡散加工が施されている。これらが施された部分に光が入射すると、光が拡散され、向きが変わり出光面１ａより入射光を外に取り出すことができる。さらに、反射面の入光面側から奥に行くにつれて、光拡散加工の数を増やしたり、大きくしたりして、出光面から出射する光の均斉度が良くなるように調節している。
【００２１】
くさび型形状の導光板の場合、反射面は出光面側から出光面に向かって少しずつ弧を描きながら接近し、最後には出光面に接続される。よって、この反射面は、第１の反射面１ｂと第２の反射面１ｄに区別がないような１つの反射面であるといえる。このくさび型形状の導光板は、反射面に傾斜が存在するのでその傾斜に光が当たると、入射角度に対して反射角度が変化して反射する。これにより、入射光が出光面より出射することができる。
【００２２】
導光板１の各面には、光学シート２と呼ばれているさまざまな作用を持ったシートが配設されている。本発明では、出光面１ａには、拡散シート２ａが配設され、出光面１ａから出光した光を拡散し、均斉度を高める作用をする。さらに、その拡散シート２ａの上面には、集光シート２ｂが配設され、拡散シート２ａで拡散された光の向きを導光板１の出光面１ａ前方に集光し、輝度を高める作用をする。また、入光面１ａを除く端面には、反射シート１ｃが配設され、それらの面から出射してしまった光を再び導光板１に反射し、光の損失を減少させる作用をする。ここで、光学シート２の組合せはこの組合せのみに限られるものではなく用途に合わせてさまざまな組合せが可能である。
【００２３】
導光板１、基板４および発光ダイオード５を保持する筐体３は、耐熱性に優れ、軽量で、丈夫な金属や樹脂から成り、底板３ａ、第１の側壁３ｂ、第２の側壁３ｃ、保持板３ｄおよび背板３ｅを有している。
【００２４】
底板３ａは、基板４や発光ダイオード５を配設するための部材である。
【００２５】
第１の側壁３ｂは、図２の発光ダイオード５からの出射光６からわかるように、底板３ａの縁端から導光板１の入光面１ｃに直接入射しない位置までほぼ垂直に延出した部材であり、その内壁は発光ダイオード５の光を反射する反射面となる。ここで、その延出した部分の高さは、第１の側壁３ｂの外壁の最も高い部分と導光板１の入光面１ｃと第１の反射面１ｂの接続部分とが同じ高さか、その接続部分が第１の側壁３ｂの外壁の最も高い部分によって少し隠れるくらいが良く、具体的には導光板１の入光面１ｃと第１の反射面１ｂの接続部分から第１の側壁３ｂの外壁の最も高い部分までが０〜０．５ｍｍ程度が適当である。ここで、この最も高く延出した部分の形状には特に指定はなく、発光ダイオード５からの出射光が直接入射しなければ、平らでも傾斜があっても良い。
【００２６】
第２の側壁３ｃは、底板３ａの第１の側壁３ｂに対して他方の縁端から導光板１の出光面１ａと入光面１ｃが接続された付近にまで延出する部材であり、その内壁は第１の反射面３ｂと同様、反射面となる。ここで、上記の「付近」とは、第２の側壁３ｃの内壁が導光板１の入光面１ｃ側の出光面１ａの一部に接触、または第２の側壁３ｃの最も延出した部分の先端が出光面１ａと同じ高さかそれよりも低い高さの入光面１ｃに近接または接触している状態をいう。また、上記の「第２の側壁３ｃの最も延出した部分の先端が出光面１ａと同じ高さかそれよりも低い高さ」とは、具体的には、出光面１ａと入光面１ｃが接続された位置から第１の反射面１ｂの方向に０〜０．５ｍｍ程度の場所に第２の側壁３ｃの最も延出した部分の先端がある状態を言う。
【００２７】
保持板３ｄは、導光板１の出光面１ａとほぼ平行に配設され、導光板１を保持する部材である。この保持板３ｄは、第１の側面３ｂと導光板１の入光面１ｃとの条件に合う高さで接続される。
【００２８】
底板３ａの両縁端から延出した第１の側壁３ｂと第２の側壁３ｃとで形成される開口部３ｅは、導光板１の入光面１ｃに対向し、その開口部３ｅと入光面１ｃとの距離は常に一定に保たれるように配置される。
【００２９】
背板３ｆは、保持板３ｄとほぼ垂直に接続され、導光板１を保持する部材である。
【００３０】
また、導光板１が有限の大きさである場合、図示してはいないが前述の全ての部材と接続される側板が配設される。
【００３１】
ここで、第１の側壁３ｂ、第２の側壁３ｃおよびそれらと接続された側板の内壁には、発光ダイオード５の出射光が反射するため、白色ＰＥＴなどの樹脂や、銀、アルミなどの金属等をメッキ蒸着などにより作成する膜やシートを用いて、鏡面反射させたり、高反射性を持たせたりする。これらにより、反射した光の損失を少なくすることができる。また、第２の側壁３ｃは、図３の筐体の他の形状を示す拡大断面図のように、その内壁を鏡面反射や高反射性を有するシートなどで形成してもよく、この場合では装置を軽量化でき、かつ安価に製造することができる。
【００３２】
ここで、筐体３は、全ての部材が一体でも、各部材を組み立てて形成しても良い。また、目的や用途により、保持板３ｄにさらに底板３ａ、第１の側壁３ｂ、および第２の側壁３ｃを取り付け、導光板１の複数の端面から発光ダイオード５の光を入射する構造もできる。
【００３３】
筐体３の底板３ａには、基板４が配設される。基板４には配線パターンが形成されており、その配線に従ってＲＧＢなどの複数の発光ダイオード５がそれぞれ図1のように適当な間隔で配置される。その際、ＲＧＢの順番でバランスよく配置したり、色に所望の変化を加えるため配置のパターンを換え配置することもある。
【００３４】
本実施の形態においては、発光ダイオードからの出射光が前記導光板の入光面に直接入射しない位置まで第１の側壁３ｂが延出していることにより、入光面に入射する発光ダイオードからの出射光の光路長を長くすることができる。よって、混光が促進され、色ムラを抑止することができる。
【００３５】
図４は、本発明と従来のＬＥＤバックライト装置の光路を示す説明図であり、図４（ａ）は図２のＡ−Ａ方向の断面図、図４（ｂ）は図５のＢ−Ｂ方向の断面図である。ここで両図において、説明に必要としない部分は省略している。ここで、ある発光ダイオードからの出射光６および出射光１０６は導光板の入光面に最短距離で入射する光を示し、その入光面に入射する場所をそれぞれａ、ｂで示す。また、全ての発光ダイオードのある程度以上の強さを持った光の指向角をθとする。
【００３６】
図４（ａ）では、出射光６は一度、第２の側壁３ｃの内壁で反射した後、入光面ａに入射している。つまり、実質、同図のａ’までが光路長である。また、図４（ｂ）では、出射光１０６は内壁で反射することなくｂに入射する。よって、両装置が同じような大きさであったとすると、本発明では従来の装置をさらに大きくしたものと同等の光路長が確保できるといえる。
【００３７】
このため、図４（ｂ）では隣り合う発光ダイオードからの出射光のうちβのような角度の範囲の出射光しか導光板の入光面に入射するまでに出射光１０６と混光されないが、図４（ａ）においては、入光面に入射するまでにβよりも大きな角度の範囲であるαの範囲の出射光と出射光６が混光されるので色ムラを抑止することができる。
【００３８】
また、第１の側壁３ｂと第２の側壁３ｃで形成される開口部３ｅが制御する出光幅を導光板１の入光面１ｃの厚さより小さくすると、導光板１の出光面１ａや反射面１ｃと光学シート２との隙間に光が入ることを防ぐことができるので、色ムラや輝度ムラを抑止できる。
【００３９】
また、導光板１の入光面１ｂに最も近接する第１の側壁３ｂおよび第２の側壁３ｃと入光面１ｂとの距離Ｌを、０≦Ｌ≦１ｍｍにすることで、さらに色ムラや輝度ムラを抑止できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施の形態であるＬＥＤバックライト装置の全体の断面図。
【図２】図１に示すＬＥＤバックライト装置の拡大断面図。
【図３】ＬＥＤバックライト装置の筐体の他の形状を示す拡大断面図。
【図４】本発明と従来のＬＥＤバックライト装置の光路を示す説明図。
【図５】従来のＬＥＤバックライト装置。
【符号の説明】
【００４１】
１  導光板
１ａ  出光面
１ｂ  第１の反射面
１ｃ  入光面
１ｄ  第２の反射面
２  光学シート
２ａ  拡散シート
２ｂ  集光シート
２ｃ  反射シート
３  筐体
３ａ  底板
３ｂ  第１の側壁
３ｃ  第２の側壁
３ｄ  支持板
３ｅ  開口部
３ｆ  背板
４  基板  
５  発光ダイオード
６  出光面
【図１】
2005108675.tif 000003
【図２】
2005108675.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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