(57)【要約】【課題】  液晶表示装置の高輝度化を図る。  【解決手段】  液晶セル部１０の下面側に拡散シート２８と導光板２２２と、該導光板２２２の端面側に光源２２１とを備えたバックライト付の液晶表示装置２００において、前記導光板２２２の前記光源を備えた端面側に設けた受光面２２３に、前記光源の光軸と直交する水平平面と、該水平平面の両側にあり、光源からの光を略直角に受光する複数の傾斜平面とを設けた。入射光の損失が少なくなりバックライト付の液晶表示装置２００の高輝度化が可能になった。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶セル部の下面側に拡散シートと導光板と、該導光板の端面側に光源とを備えたバックライト付の液晶表示装置において、前記導光板の前記光源を備えた端面側に設けた受光面が、前記光源の光軸と直交する水平平面と、該水平平面の両側にあり、前記光源からの光を略直角に受光する複数の傾斜平面とを有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記光源を複数有し、各光源に対し、それぞれ前記水平平面と前記傾斜平面を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。  
【請求項３】
前記受光面は前記光源に近接して取付けていることを特徴とする請求項１乃至２項のいずれか１項に記載の液晶表示装置。  
【請求項４】
前記光源はＬＥＤであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバックライト光源付の液晶表示装置に係わる。
【背景技術】
【０００２】
近年液晶セルを用いた表示装置は、時計、電話機、パソコン等のあらゆる電子機器に搭載されている。このような電子機器にあっては、特に時計や携帯電話等は夜間や暗所においても使用されるため、液晶セルを照明するバックライトを備えたものが多い。
【０００３】
以下、背景技術を図８から図１０を用いて説明する。図８は背景技術における液晶表示装置の分解斜視図、図９は背景技術における液晶表示装置を示し、そのうち図９（ａ）は側面図、図９（ｂ）は図９（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。また図１０は図９（ｂ）中のＰ部拡大図である。
【０００４】
背景技術の１つに下記の特許文献１に開示された技術がある。  
【０００５】
【特許文献１】特許公開２００３−２７９９７２号公報
【０００６】
従来の液晶表示装置の構成を特許文献１に基づいた図８および図９を用いて説明する。液晶表示装置１００は液晶セル部１０とバックライト部２０を備え、枠体１内に積層して収納される。液晶セル部１０は、透明電極膜が形成された２枚のガラス基板の間に液晶物質を挟み込んだ構造の液晶セル１１とこの液晶セル１１の上面および下面に設けた２枚の偏光板（図示せず）で構成する。バックライト部２０には光源２１と導光板２２を備えている。光源２１としては小型であることや低消費電力性からＬＥＤを用いる場合が多い。導光板２２には液晶セル１１と略同じ長方形の平面を有する板状の透明アクリル板を用いる。導光板２２の一端面には光源２１を組み入れて受光面２３となる凹部が形成されている。また図示は省略したが、導光板２２はバックライトとしての照射効率を上げるため、光源側から遠くなるにつれて厚みを薄く形成する場合もある。光源２１は電子部品および電極パターンが形成されている回路基板２４の略中央部に実装され、回路基板２４からは外部との導通をとるための配線２５が延びている。回路基板２４の端部を枠体１内の側壁内に設けた収納部２にはめ込むことで光源２１の発光面が導光板２２の受光面２３に向けて固定される。光源２１の上方には遮光シート２６が設けられ、光の漏れを防止している。導光板２２の裏面には反射シート２７が敷かれている。導光板２２と液晶セル１１の間には拡散シート２８が設けられ、反射光を散乱させて液晶セル１１を下面から照射する。枠体１を白色系の顔料や染料を混合した樹脂を用いて成形したり、内壁面に白色系の塗料を塗布したりして反射効果を高める。
【０００７】
以上の構成の液晶表示装置１００では、導光板２２の一端面に設け、ＬＥＤ等の光源２１を組み入れて受光面２３となる凹部の形状は、図１０で示したように円弧状をしており、円弧の略中心部に設置した光源２１から発した光は、導光板２２の受光面２３より略直角に入射し、導光板２２内を進行し、反射シート２７や枠体１内壁面で反射して上方に向かい液晶セル１１を裏面側から照明する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
液晶表示装置の視認性を良くしていくためには液晶セルの輝度を向上させる必要がある。そこで光源から発された光をできるだけ効率よく液晶セルに導入する対策が従来からなされてきた。入射光が受光面で反射することを避けるため、光源の周りを円弧状の受光面で囲むことで光の入射角を小さくして反射率を低く押えるのもその一例である。また光エネルギーの減衰を避けるため光源と受光面の間をできるだけ近づけることも行われてきた。ところが液晶表示装置に用いる小型のＬＥＤ光源は矩形状の物が多い。円弧状の受光面中では矩形の角が円弧に接触してしまい光源と受光面の間に厚い空気層が存在せざるをえず、この空気層が光エネルギーを大きく減衰させていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記課題を解決するために成されたものである。課題を解決する手段として、本発明の請求項１記載に係わる発明は、液晶セル部の下面側に拡散シートと導光板と、該導光板の端面側に光源とを備えたバックライト付の液晶表示装置において、前記導光板の前記光源を備えた端面側に設けた受光面が、前記光源の光軸と直交する水平平面と、該水平平面の両側にあり、光源からの光を略直角に受光する複数の傾斜平面とを有することを特徴とする液晶表示装置である。
【００１０】
また本発明の請求項２記載に係わる発明は、前記光源を複数有し、各光源に対し、それぞれ前記水平平面と前記傾斜平面を有することを特徴とする液晶表示装置である。
【００１１】
また本発明の請求項３記載に係わる発明は、前記受光面は前記光源に近接して取付けていることを特徴とする液晶表示装置である。
【００１２】
また本発明の請求項４記載に係わる発明は、前記光源はＬＥＤであることを特徴とする液晶表示装置である。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載に係わる本発明により、入射光の水平平面と傾斜平面への入射角が小さくなることで、受光面全体としての入射光の反射率が下がり、液晶表示装置の輝度が向上した。
【００１４】
また請求項２記載に係わる発明により、複数の光源に対して本発明の請求項１記載に係わる効果を生じることで、液晶表示装置の輝度が一層向上した。
【００１５】
また請求項３記載に係わる発明により、光源から受光面迄の光エネルギーの減衰が少なくなり液晶表示装置の輝度が向上した。
【００１６】
また請求項４記載に係わる発明により、液晶表示装置の光源として使用勝手の優れたＬＥＤの光エネルギーを有効に活用してＬＥＤ照明付の液晶表示装置の輝度を向上した。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
「発明を実施するための最良の形態」（以下、「本発明の実施形態」と略す）の説明には図１及び図３〜図７を用いる。図１は本発明の液晶表示装置で、そのうち図１（ａ）は側面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。図３は図１（ｂ）中のＰ部拡大図、図４は図３の一部を拡大して導光板の受光面形状説明するため説明図、図５は、ＬＥＤと導光板との間隙量に対する輝度係数の依存性を示すグラフ、図６は導光板の反射率の入射角依存性を示すグラフ、図７はＬＥＤの指向特性図で、そのうち図７（ａ）は広指向性の、図７（ｂ）は狭指向性の一例である。
【００１８】
先ず、本発明の液晶表示装置の大まかな構成を図１を用いて説明するが、本発明の液晶表示装置はバックライト部を除いては背景技術で既に説明した構成と同様である。従来と同一の部品には同じ番号を付し、説明は省略、もしくは簡単にとどめた。
【００１９】
「本発明の実施形態」で説明する液晶表示装置２００は、液晶セル部１０とバックライト部２２０を備え、枠体１内に積層して収納される。液晶セル部１０は背景技術で説明した構成と同一で、透明電極膜が形成された２枚のガラス基板の間に液晶物質を挟み込んだ構造の液晶セル１１と、この液晶セル１１の上面および下面に設けた２枚の偏光板（図示省略）とで構成する。バックライト部２２０にはＬＥＤから成るＬＥＤ光源２２１と導光板２２２を備えている。長方形板状の導光板２２２の一端面にはＬＥＤ光源２２１を組み入れ、受光面２２３となる凹部が形成してある。枠体１には電子部品等が形成されている回路基板２４が固定され、その回路基板２４上にＬＥＤ光源２２１が発光面を導光板２２２の受光面２２３に向けて固定されている。ＬＥＤ光源２２１の上方には遮光シート２６が、導光板２２２の裏面には反射シート２７が敷かれている。導光板２２２と液晶セル１１の間には拡散シート２８を設け、乱反射で液晶セル１１を下面から照射する。
【００２０】
本発明の主要部を成す導光板２２２は、透明なアクリル板を素材にした長方形の薄板からなり、導光板２２２の一端面には、ＬＥＤ光源２２１からの光の受光面となる凹部が形成されている。その受光面２２３の形状は、中央部に在ってＬＥＤ光源２２１と正面対向する水平平面２２３ｄと、水平平面２２３ｄの両側にあってＬＥＤ光源２２１方向に傾斜して対向する傾斜平面（２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃ、２２３ｅ、２２３ｆ、２２３ｇ）を有する。水平平面２２３ｄと両隣の傾斜平面２２３ｃ、２２３ｅの間、および隣接する傾斜平面同士の間は連接平面２２４（連接平面は形状の異なる面が複数存在する。２２４は代表番号である。）で連続し、これらの平面全体をもって受光面２２３を形成している。そして、発光素子（ペレット）を樹脂で封入している小型の矩形状をしたＬＥＤ光源２２１を受光面２２３にできる限り近付けて設置する。
【００２１】
水平平面２２３ｄはＬＥＤ光源２２１の正面に在り、ＬＥＤ光源２２１の光軸と直角に交わる平面である。ＬＥＤ光源２２１の中心から発した光がこの水平平面２２３ｄへ入射する角度（入射角）と反射率の関係を図６を用いて説明する。図６に示したように、光はｓ波成分とｐ波成分とから成り、ｓ波の反射率は入射角（θ１）が大きくなるに従って大きくなる。一方ｐ波は入射角（θ１）が大きくなるに従って徐々に小さくなり、ある角度（ブルースター角）で一旦ゼロになるがその後また上昇する。この角度は使用する材質によっても多少異なるが、本発明に用いる導光板２２２では入射角（θ１）を約４０度以内に押えておけば光全体としての反射率は低くて収まる。本実施形態では、以上の反射率特性を考慮して、図４に拡大して示したように、水平平面２２３ｄの中央部に向かった光Ｒｄはこの平面に直角に入射する。そして、水平平面２２３ｄ上の全ての点において入射角（θ１）を４０度以下になるようにして水平平面２２３ｄの幅を決定した。これにより入射光の水平平面２２３ｄでの反射率を低く押え利用できる光の量を増すことができる。
【００２２】
図３に示すように、本発明では水平平面２２３ｄの両側に、ＬＥＤ光源２２１方向に傾斜して対向する複数の傾斜平面を設けた。この傾斜平面の傾斜角度の決定方法を、図４を用い、傾斜平面２２３ｅを例に用いて説明する。図４ではＬＥＤ光源２２１から発した光Ｒｅは傾斜平面２２３ｅの中央部においてこの平面に直角に入射する。本実施形態ではこの傾斜角度設定法を全ての傾斜平面（２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃ、２２３ｅ、２２３ｆ、２２３ｇ）に適応した。これにより、矩形状をしたＬＥＤ光源２２１を受光面２２３にできる限り近付けて設置しても、ＬＥＤ光源２２１光軸から離れるに従い受光面２２３上での入射角（θ１）が大きくなり反射率が大きくなるという問題は解消される。
【００２３】
また、水平平面２２３ｄと隣接する傾斜平面、ならびに隣接する傾斜平面間は連接平面２２４で連結した。連接平面２２４は、ＬＥＤ光源２２１からの直接的な受光はないが、乱反射した光は受光することができる。
【００２４】
「本発明の実施形態」ではバックライト光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた。ＬＥＤは発光素子（ペレット）を樹脂で封入している。ＬＥＤは光エネルギーへの変換率が高く、消費電力が少ないので、小型化が必要な携帯用電子機器の光源に利用されているが、面発光でなく点発光の光源である。点光源の場合は入射角に基づく反射率が特に問題になりやすい。しかし、本発明の導光板２２２では点光源の場合でも反射率の問題を押えることが可能になる。
【００２５】
光源の性能を表す指標の１つに光の指向特性があり、ＬＥＤはこの観点から広指向特性のものと狭指向特性のものに大別される。図７（ａ）には広指向性の、図７（ｂ）には狭指向性の指向特性図を示した。一般的に、広指向特性のものは表示用の、狭指向特性のものは光通信や光センサーなどの光源として用いられる。本発明の装置では広指向特性のものを用いるので、エネルギーの高い発光が比較的広角に亘り存在するが、本発明の導光板２２２を用いることで、光軸から大きく離れた光も高効率で回収することが可能になる。
【００２６】
図５はＬＥＤ光源２２１と導光板２２２との隙間量に対する液晶セル１１の輝度係数の依存性を示すグラフである。グラフから明らかの通り、隙間量と輝度係数は正比例するので、ＬＥＤ光源２２１と導光板２２２の受光面２２３とはできる限り近接させることが望ましい。従って、ＬＥＤ光源２２１の取付け位置に関しては、導光板２２２の水平平面２２３ｄとＬＥＤ光源２２１との間は放熱等で支障が発生しない限りできるだけ近付けて（図２では図面の解りやすさを考慮して隙間を空けて描いているが）取付けていることが望ましい。これにより光が空中を伝播する距離が短縮され、光エネルギーの減衰が避けられる。
【００２７】
以上、説明したバックライト部２２０を備えた液晶表示装置２００では液晶セル部１０の輝度が向上し、バックライト光源付の液晶表示装置２００の視認特性が高まった。
【実施例】
【００２８】
「本発明の実施形態」で用いた図３では、水平平面２２３ｄの両側に傾斜平面を各３個づつ設けた。しかし本発明に用いる導光板２２２の傾斜平面数はこれに限定するものではない。傾斜平面数が多ければ、それに応じて受光面２２３で入射角度をゼロに近づける割合が高まり、受光面２２３での反射率が下がりバックライト性能は向上する。また傾斜平面数が多ければ、ＬＥＤ光源２２１と傾斜平面との垂直距離を近付けることも可能になり光の減衰をより少なく押えられる。
【００２９】
「本発明の実施形態」では、光源として１個のＬＥＤ光源を設けた場合で説明したが、光源はＬＥＤに限るものではなく、また個数も複数個設けることで一層効果を生じる場合がある。本発明の実施例として示した図２は、光源を２個設けた場合の図１（ａ）のＡ−Ａ相当部分における断面図である。ここではＬＥＤ光源２２１を２個設け、それに応じて  導光板２２５の一端面に形成する受光面２２３も２個設けた。各受光面２２３の形状は、実施形態での構成と同一であり、水平平面と傾斜平面を有する。そして、発光素子を樹脂で封入した矩形状のＬＥＤ光源２２１に前記受光面２２３をできる限り近付けて設置することで、液晶表示装置の輝度を一層高めることが可能になり、また広い面積を有する液晶セルのバックライトも可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明に関しては、以上のように、液晶表示装置に設けるバックライト部を例に取り上げて説明してきた。しかし本発明の産業上の利用の可能性はこれに限るものではない。本発明の技術的思想は点光源と導光板を用いる全ての照明装置において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の液晶表示装置で、図１（ａ）は側面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図２】本発明の実施例における液晶表示装置で、図１（ａ）におけるＡ−Ａ相当部分での断面図である。
【図３】図１（ｂ）中のＰ部拡大図である。
【図４】図２の一部を拡大して導光板の受光面形状説明するため説明図である。
【図５】本発明の液晶表示装置において、輝度係数のＬＥＤ光源と導光板との間隙量に対する依存性を示すグラフである。
【図６】本発明の液晶表示装置の導光板の反射率の入射角依存性を示すグラフである。
【図７】本発明の液晶表示装置でＬＥＤ光源の指向特性図で、そのうち図７（ａ）は広指向性の、図７（ｂ）は狭指向性の一例である。
【図８】背景技術における液晶表示装置の分解斜視図である。
【図９】背景技術における液晶表示装置を示し、そのうち図９（ａ）は側面図、図９（ｂ）は図９（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図１０】図９（ｂ）中のＰ部拡大図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  液晶セル部
２８  拡散シート
２００  液晶表示装置
２２１  ＬＥＤ光源
２２２  導光板 
２２３  受光面
２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃ、２２３ｅ、２２３ｆ、２２３ｇ  傾斜平面
２２３ｄ  水平平面
【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】
2005274733.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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