(57)【要約】【課題】  液晶表示パネルを照明するバックライト装置において、白色光の色ムラ、輝度ムラを低減させると共に、薄型化させる。【解決手段】  光出射面２０ａが開口した筐体２３内に光出射面２０ａと対向する位置に設置され、光出射面２０ａに向けて光を出射する光源２１と、筐体２３内に、光源２１を含む空間を形成するように設置され、入射された光の一部を透過、他の一部を反射する透過反射板２５と、筐体２３の光出射面２０ａに設置され、透過反射板２５で透過された光を拡散して面発光させる透過拡散板４１とを備え、筐体２３は、筐体２３の内面に、入射された光を反射する反射面２４を形成し、透過反射板２５によって筐体２３内に形成された空間内で、光源２１から出射された光の一部を透過反射板２５、反射面２４で内部反射させてから、透過反射板２５を透過させることで実現する。【選択図】  図７
2005352426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示パネルを照明する直下型のバックライト装置において、
光出射面が開口した筐体内に上記光出射面と対向する位置に設置され、上記光出射面に向けて光を出射する光源と、
上記筐体内に、上記光源を含む空間を形成するように設置され、入射された光の一部を透過、他の一部を反射する透過反射手段と、
上記筐体の上記光出射面に設置され、上記透過反射手段で透過された上記光を拡散して面発光させる透過拡散手段とを備え、
上記筐体は、当該筐体の内面を入射された光を反射する反射面とし、上記透過反射手段によって当該筐体内に形成された上記空間内で、上記光源から出射された光の一部を上記透過反射手段と、上記反射面とで内部反射させてから、上記透過反射手段を透過させること
を特徴とするバックライト装置。
【請求項２】
上記透過反射手段は、当該透過反射手段に入射された光の透過光と、反射光とが所定の割合となるように、入射光を透過する透過部材に、入射光を全反射する全反射ミラーを複数個パターニングして形成されること
を特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
【請求項３】
上記透過反射手段は、当該透過反射手段に入射された光の透過光と、反射光とが所定の割合となるように、入射光を透過する透過部材に、高屈折率膜と、低屈折率膜とを少なくとも１層ずつ積層した、入射光を所定の割合で透過及び反射する誘電体多層膜を複数個パターニングして形成されること
を特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
【請求項４】
上記透過反射手段は、当該透過反射手段に入射された光の透過光と、反射光とが所定の割合となるように、基板部材に高屈折率膜と、低屈折率膜とを少なくとも１層ずつ積層した誘電体多層膜が形成されてなること
を特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
【請求項５】
上記光源は、赤色光を発光する赤色発光ダイオード、緑色光を発光する緑色発光ダイオード、青色光を発光する青色発光ダイオードであること
を特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
【請求項６】
上記光源は、白色光を発光する蛍光ランプであること
を特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
【請求項７】
上記透過反射手段は、上記筐体内を均等に２分して上記空間を形成するように、上記筐体内に設置されること
を特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
【請求項８】
透過型の液晶表示パネルと、上記液晶表示パネルを照明する直下型のバックライト装置とを備える液晶表示装置であって、
上記バックライト装置は、光出射面が開口した筐体内に上記光出射面と対向する位置に設置され、上記光出射面に向けて光を出射する光源と、
上記筐体内に、上記光源を含む空間を形成するように設置され、入射された光の一部を透過、他の一部を反射する透過反射手段と、
上記筐体の上記光出射面に設置され、上記透過反射手段で透過された上記光を拡散して面発光させる透過拡散手段とを備え、
上記筐体は、当該筐体の内面を入射された光を反射する反射面とし、上記透過反射手段によって当該筐体内に形成された上記空間内で、上記光源から出射された光の一部を上記透過反射手段と、上記反射面とで内部反射させてから、上記透過反射手段を透過させること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
上記透過反射手段は、当該透過反射手段に入射された光の透過光と、反射光とが所定の割合となるように、入射光を透過する透過部材に、入射光を全反射する全反射ミラーを複数個パターニングして形成されること
を特徴とする請求項８記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
上記透過反射手段は、当該透過反射手段に入射された光の透過光と、反射光とが所定の割合となるように、入射光を透過する透過部材に、高屈折率膜と、低屈折率膜とを少なくとも１層ずつ積層した、入射光を所定の割合で透過及び反射する誘電体多層膜を複数個パターニングして形成されること
を特徴とする請求項８記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
上記透過反射手段は、当該透過反射手段に入射された光の透過光と、反射光とが所定の割合となるように、基板部材に高屈折率膜と、低屈折率膜とを少なくとも１層ずつ積層した誘電体多層膜が形成されてなること
を特徴とする請求項８記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
上記光源は、赤色光を発光する赤色発光ダイオード、緑色光を発光する緑色発光ダイオード、青色光を発光する青色発光ダイオードであること
を特徴とする請求項８記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
上記光源は、白色光を発光する蛍光ランプであること
を特徴とする請求項８記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
上記透過反射手段は、上記筐体内を均等に２分して上記空間を形成するように、上記筐体内に設置されること
を特徴とする請求項８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、液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）のバックライト装置に関し、詳しくは、薄型化したバックライト装置及びこのバックライト装置を備える液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビジョン放送が開始されてから長年使用されてきたＣＲＴ（Cathode Ray Tube）に代わり、液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）や、プラズマディスプレイ（PDP：Plasma Display Panel）といった非常に薄型化されたテレビジョン受像機が考案、実用化されている。特に、液晶表示パネルを用いた液晶表示装置は、低消費電力での駆動が可能であることや、大型の液晶表示パネルの低価格化などに伴い、加速的に普及することが考えられ、今後の更なる発展が期待できる表示装置である。
【０００３】
液晶表示装置は、カラーフィルタを備えた透過型の液晶表示パネルを背面側からバックライト装置にて照明することでカラー画像を表示させるバックライト方式が主流となっている。バックライト装置の光源としては、蛍光管を使った白色光を発光するＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）といった蛍光ランプが多く用いられている。
【０００４】
また、ＣＣＦＬは、蛍光管内に水銀を封入するため、環境への悪影響が考えられるため、ＣＣＦＬに代わるバックライト装置の光源として発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が有望視されている。青色発光ダイオードの開発により、光の三原色である赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発光する発光ダイオードが揃ったことになり、これらの発光ダイオードから出射される赤色光、緑色光、青色光を混色することで、色純度の高い白色光を得ることができる。したがって、この発光ダイオードをバックライト装置の光源とすることで、液晶表示パネルを介した色光の色純度が高くなるため、色再現範囲をＣＣＦＬと比較して大幅に広げることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１９１３１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１１に、光源として蛍光ランプを用いたバックライト装置であるバックライトボックス５０を示す。図１１（ａ）は、バックライトボックス５０の正面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示すＸＸ線でバックライトボックス５０を切断した際の断面図である。なお、図１１（ａ）においては、蛍光ランプ５１の配置の様子を示すために、図１１（ｂ）で示す透過拡散板５３を図示していない。
【０００７】
図１１に示すように、バックライトボックス５０は、上部が開口した筐体５０ａ内に平行に配置された複数の蛍光ランプ５１と、筐体５０ａの開口部を覆うようにして設けられた透過拡散板５３とを備えている。また、筐体５０ａの内面（内側面、内底面）には、蛍光ランプ５１から発光された白色光を筐体５０ａ内部で散乱反射させる反射面５２が形成されている。
【０００８】
このようなバックライトボックス５０の透過拡散板５３上に、図示しない透過型の液晶表示パネルが配置されることで液晶表示装置が構成されることになる。バックライトボックス５０が備える透過拡散板５３は、蛍光ランプ５１からの直接光や、反射面５２で反射された反射光を拡散することで、色ムラ、輝度ムラがない均一な光量の白色光を生成し、面発光させる。バックライトボックス５０は、このように面発光された白色光で液晶表示パネルを照明することになる。
【０００９】
具体的には、透過拡散板５３は、蛍光ランプ５１からの直接光によって、当該透過拡散板５３上に、複数の蛍光ランプ５１によるぼやけた複数の光源の像が形成されて輝度ムラを生じることがないように、入射光の拡散角が大きくなるような処理や、所定のパターニング処理などが施されている。また、拡散効果を高めるために、透過拡散板５３の厚みを増したりしている。
【００１０】
しかしながら、この透過拡散板５３が、上述したように拡散角を調整したり、所定のパターニング処理を施したりすることで、理想的な完全散乱を実現したとしても、白色光を発光する蛍光ランプ５１と、透過拡散板５３との距離が短いと、つまりバックライトボックス５０に適当な厚みがないと、透過拡散板５３上での光源像を完全に消すことが出来ないといった問題がある。
【００１１】
さらに、上述したように透過拡散板５３の拡散角を大きくしたり、所定のパターニング処理を施したりすると、バックライトボックス５３から出射される白色光の液晶表示パネルに対する垂直方向成分の光量が過剰に減衰してしまい、正面輝度が大幅に低下してしまうといった問題がある。
【００１２】
図１２に、光源として発光ダイオードを用いたバックライト装置であるバックライトボックス６０を示す。図１２（ａ）は、バックライトボックス６０の正面図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示すＸＸ線でバックライトボックス６０を切断した際の断面図である。なお、図１２（ａ）においては、赤色発光ダイオード６１Ｒ、緑色発光ダイオード６１Ｇ、青色発光ダイオード６１Ｂの配置の様子を示すために、図１２（ｂ）で示す透過拡散板６３を図示していない。
【００１３】
図１２に示すように、バックライトボックス６０は、上部が開口した筐体６０ａ内に、所定の間隔を有しながら、所定の順番で配列された複数の赤色発光ダイオード６１Ｒ、緑色発光ダイオード６１Ｇ、青色発光ダイオード６１Ｂとを備えている。筐体６０ａの開口部には、上述したバックライトボックス６０と同一機能を有する透過拡散板６３が備えられている。また、筐体６０ａの内面（内側面、内底面）には、赤色発光ダイオード６１Ｒ、緑色発光ダイオード６１Ｇ、青色発光ダイオード６１Ｂからそれぞれ発光される赤色光、緑色光、青色光を筐体６０ａ内部で散乱反射させる反射面６２が形成されている。以下の説明において、赤色発光ダイオード６１Ｒ、緑色発光ダイオード６１Ｇ、青色発光ダイオード６１Ｂを総称する際は、単に発光ダイオード６１と呼ぶ。
【００１４】
このようなバックライトボックス６０の透過拡散板６３上に、図示しない透過型の液晶表示パネルが配置されることで液晶表示装置が構成されることになる。バックライトボックス６０は、発光ダイオード６１から発光される赤色光、緑色光、青色光を、反射面５２による反射、透過拡散板６３による拡散によって白色光に混色し、図示しない液晶表示パネルを面発光照明することになる。
【００１５】
図１２（ａ）に示すように、発光ダイオード６１は、バックライトボックス６０の筐体６０ａ内に所定の間隔を有しながら配置される。このように、バックライトボックス６０の筐体６０ａ内に配置された各発光ダイオード６１は、点光源として機能し、各色光が同一点で発光しないことから、透過拡散板６３上で、色ムラや、輝度ムラがないように均一に混色させることが非常に困難となっている。
【００１６】
例えば、図１３（ｂ）に示すように、バックライトボックス６０の筐体６０ａを薄型化し、つまり、発光ダイオード６１から透過拡散板６３までの距離が十分確保できていない場合、透過拡散板６３に到達する各色光は、図１３（ａ）のような配光状態を示すため、十分に混色されないといった問題がある。
【００１７】
図１３（ａ）は、発光ダイオード６１の配光状態を示したバックライトボックス６０の正面図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示すＸＸ線でバックライトボックス６０を切断した際の断面図である。なお、図１３（ａ）においては、発光ダイオード６１で発光された赤色光、緑色光、青色光の配光状態を示すために、透過拡散板６３を図示していない。
【００１８】
また、透過拡散板６３で混色された白色光の色ムラ、輝度ムラをなくすためには、発光ダイオード６１から透過拡散板６３に到達する各色光が、図１４（ａ）に示すように十分重なる必要がある。これは、図１４（ｂ）に示すように、筐体６０ａの厚みを非常に厚くして、発光ダイオード６１と、透過拡散板６３との距離を十分確保することで可能となる。このように、光源として発光ダイオード６１を使用したバックライトボックス６０は、筐体６０ａの厚みを非常に厚くしなくてはならず、光源として蛍光ランプ５１を使用したバックライトボックス５０と比較しても厚みが必要となってしまう。したがって、発光ダイオード６１を光源として用いるバックライトボックス６０は、液晶表示装置の薄型化をさらに妨げてしまうといった問題がある。
【００１９】
そこで、本発明は、上述したような問題を解決するために案出されたものであり、液晶表示パネルを照明する白色光の色ムラ、輝度ムラを低減させると共に、薄型化を実現したバックライト装置及びこのバックライト装置を用いた液晶表示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】
【００２０】
上述の目的を達成するために、本発明に係るバックライト装置は、液晶表示パネルを照明する直下型のバックライト装置において、光出射面が開口した筐体内に上記光出射面と対向する位置に設置され、上記光出射面に向けて光を出射する光源と、上記筐体内に、上記光源を含む空間を形成するように設置され、入射された光の一部を透過、他の一部を反射する透過反射手段と、上記筐体の上記光出射面に設置され、上記透過反射手段で透過された上記光を拡散して面発光させる透過拡散手段とを備える。そして、上記筐体は、当該筐体の内面を入射された光を反射する反射面とし、上記透過反射手段によって当該筐体内に形成された上記空間内で、上記光源から出射された光の一部を上記透過反射手段と、上記反射面とで内部反射させてから、上記透過反射手段を透過させることを特徴とする。
【００２１】
上述の目的を達成するために、本発明に係る液晶表示装置は、透過型の液晶表示パネルと、上記液晶表示パネルを照明する直下型のバックライト装置とを備える液晶表示装置であって、上記バックライト装置は、光出射面が開口した筐体内に上記光出射面と対向する位置に設置され、上記光出射面に向けて光を出射する光源と、上記筐体内に、上記光源を含む空間を形成するように設置され、入射された光の一部を透過、他の一部を反射する透過反射手段と、上記筐体の上記光出射面に設置され、上記透過反射手段で透過された上記光を拡散して面発光させる透過拡散手段とを備える。そして、上記筐体は、当該筐体の内面を入射された光を反射する反射面とし、上記透過反射手段によって当該筐体内に形成された上記空間内で、上記光源から出射された光の一部を上記透過反射手段と、上記反射面とで内部反射させてから、上記透過反射手段を透過させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、液晶表示パネルを照明する直下型のバックライト装置が、光出射面が開口した筐体内に上記光出射面と対向する位置に設置され、上記光出射面に向けて光を出射する光源と、上記筐体内に、上記光源を含む空間を形成するように設置され、入射された光の一部を透過、他の一部を反射する透過反射手段と、上記筐体の上記光出射面に設置され、上記透過反射手段で透過された上記光を拡散して面発光させる透過拡散手段とを備えている。
【００２３】
そして、上記筐体の内面には、入射された光を反射する反射面が形成され、上記透過反射手段によって当該筐体内に形成された上記空間内で、上記光源から出射された光の一部を上記透過反射手段、上記反射面とで内部反射させてから上記透過反射手段を透過させる。
【００２４】
これにより、上記光源から出射された光のうちの一部は、透過反射手段によって筐体内に形成された空間内で反射を繰り返してから、透過反射手段を透過し、透過拡散手段に入射される。したがって、光源から出射された光は、透過拡散手段に対して広範囲に拡がりながら入射されることになるため、光源と透過拡散手段との距離を短くし、当該バックライト装置の厚みを薄くした場合でも、光源と、透過拡散手段との距離を十分離すことで、光源から出射される光を面発光させる際の輝度ムラ、色ムラなどを低減させる場合と同等の効果を得ることを可能とする。
【００２５】
つまり、光源を赤色光を発光する赤色発光ダイオード、緑色光を発光する緑色発光ダイオード、青色光を発光する青色発光ダイオードとした場合には、従来までは、光源と、透過拡散手段との距離を十分離すことで、色ムラ、輝度ムラを低減させた白色光に混色していたが、透過反射手段を筐体内に設けることで、上記距離の確保を必要とせずに、色ムラ、輝度ムラを効果的に低減させることを可能とする。
【００２６】
光源を蛍光管とした場合にも、透過反射手段を筐体内に設けることで、蛍光管と、透過拡散手段との距離を短くし、当該バックライト装置の厚みを薄くした場合でも、蛍光管の影が透過拡散手段に投影されてしまうことを防止し、さらに色ムラ、輝度ムラも低減させること可能とする。
【００２７】
また、透過反射手段を筐体内に設けることで、同一光源から出射された光は、透過拡散手段に広範囲に広がって入射されるため、光源から出射される光が透過拡散手段に対して局所的に入射することを解消できるため、使用する光源の数を減らすことができる。したがって、大幅なコストダウンを計ることを可能とする。
【００２８】
また、透過反射手段を筐体内に設けることで、同一光源から出射された光は、透過拡散手段に広範囲に広がって入射されるため、透過拡散手段の拡散効果を低くしても、十分、混色が可能であるため、透過拡散手段を薄型化でき、光の利用効率の減少を抑制することを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明をする。なお、本発明は、以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることはいうまでもない。
【００３０】
本発明は、例えば、図１に示すような構成の直下型バックライト方式のカラー液晶表示装置１００に適用される。
【００３１】
透過型のカラー液晶表示装置１００は、透過型のカラー液晶表示パネル１０と、このカラー液晶表示パネル１０の背面側に設けられたバックライトボックス４０とからなる。また、図示しないが、このカラー液晶表示装置１００は、地上波や衛星波を受信するアナログチューナー、デジタルチューナーといった受信部、この受信部で受信した映像信号、音声信号をそれぞれ処理する映像信号処理部、音声信号処理部、音声信号処理部で処理された音声信号を出力するスピーカといった音声信号出力部などを備えていてもよい。
【００３２】
透過型のカラー液晶表示パネル１０は、ガラス等で構成された２枚の透明な基板（ＴＦＴ基板１１、対向電極基板１２）を互いに対向配置させ、その間隙に、例えば、ツイステッドネマチック（ＴＮ）液晶を封入した液晶層１３を設けた構成となっている。ＴＦＴ基板１１には、マトリクス状に配置された信号線１４と、走査線１５と、この信号線１４、走査線１５の交点に配置されたスイッチング素子としての薄膜トランジスタ１６と、画素電極１７とが形成されている。薄膜トランジスタ１６は、走査線１５により、順次選択されると共に、信号線１４から供給される映像信号を、対応する画素電極１７に書き込む。一方、対向電極基板１２の内表面には、対向電極１８及びカラーフィルタ１９が形成されている。
【００３３】
続いて、カラーフィルタ１９について説明をする。カラーフィルタ１９は、各画素に対応した複数のセグメントに分割されている。例えば、図２に示すように、３原色である赤色フィルタＣＦＲ、緑色フィルタＣＦＧ、青色フィルタＣＦＢの３つのセグメントに分割されている。カラーフィルタの配列パターンは、図２に示すようなストライプ配列の他に、図示しないが、デルタ配列、正方配列などがある。
【００３４】
このカラー液晶表示装置１００では、このような構成の透過型のカラー液晶表示パネル１０を２枚の偏光板３１，３２で挟み、バックライトボックス４０により背面側から白色光を照射した状態で、アクティブマトリクス方式で駆動することによって、所望のフルカラー映像を表示させることができる。
【００３５】
バックライトボックス４０は、上記カラー液晶表示パネル１０を背面側から面発光照明する。図１に示すように、バックライトボックス４０は、後述する光源で発光された光を外部へ放出する開口部２０ａが開けられたボックス部２０と、このボックス部２０の開口部２０ａ上に順に積層させる透過拡散板４１、輝度上昇フィルム４２及び透過拡散板４３とから構成されている。
【００３６】
透過拡散板４１，４３は、開口部２０ａから出射された光を拡散させることで、面発光における輝度ムラ、色ムラがないように均一化した白色光に混色する。また輝度上昇フィルム４２は、開口部２０ａから出射された光を、開口部２０ａの法線方向に立ち上げることで、面発光における正面輝度を上昇させる働きをする。なお、透過拡散板４３、輝度上昇フィルム４２は、必ずしも１枚ずつ必要なわけではなく、使用の有無、使用枚数などを、カラー液晶表示装置１００のトータルな性能に応じて、適宜変更可能である。
【００３７】
図３、図４にボックス部２０の概略構成図を示す。図３に示すように、ボックス部２０は、赤色光を発光する赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色光を発光する緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色光を発光する青色発光ダイオード２１Ｂを光源として用いている。なお、以下の説明において、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂを総称する場合は、単に発光ダイオード２１と呼ぶ。
【００３８】
図３に示すように各発光ダイオード２１は、基板２２上に、所望の順番で一列に配列され、発光ダイオードユニット２１ｎ（ｎは、自然数。）を形成する。基板２２上に各発光ダイオードを配列する順番は、例えば、図３に示すように、緑色発光ダイオード２１Ｇを等間隔で配置させ、等間隔で配置させた、隣り合う緑色発光ダイオード２１Ｇの間に、赤色発光ダイオード２１Ｒ、青色発光ダイオード２１Ｂが交互に配置されるような順番である。
【００３９】
発光ダイオードユニット２１ｎは、バックライトボックス４０が照明するカラー液晶表示パネル１０のサイズに応じて、ボックス部２０の筐体であるボックス筐体２３内に、複数列、配置されることになる。
【００４０】
ボックス筐体２３内への発光ダイオードユニット２１ｎの配置の仕方は、図３に示すように、発光ダイオードユニット２１ｎの長手方向が、水平方向となるように配置してもよいし、図示しないが、発光ダイオードユニット２１ｎの長手方向が垂直方向となるように配置してもよいし、両者を組み合わせても良い。
【００４１】
なお、発光ダイオードユニット２１ｎの長手方向を、水平方向或いは垂直方向とするように配置する手法は、従来までのバックライト装置の光源として利用していたＣＣＦＬの配置の仕方と同じになるため、蓄積された設計ノウハウを利用することができ、コストの削減や、製造までに要する時間を短縮することができる。
【００４２】
ボックス筐体２３の内側面、発光ダイオードユニット２１ｎが配置される内底面は、反射率をほぼ１００％とし、拡散効果のある反射面２４が形成されている。この反射面２４は、発光ダイオード２１から発光された光を、ボックス筐体２３内で内部反射する。
【００４３】
また、ボックス筐体２３内には、図４に示すように、ボックス筐体２３の厚みＤのおよそ中間位置に光源である発光ダイオードユニット２１ｎを覆うようにして、開口部２０ａと平行となるように透過反射板２５が設けられている。この透過反射板２５は、入射された光の一部を透過して、一部を反射する機能を有している。透過反射板２５には、発光ダイオード２１から発光された光（直接光）や、発光ダイオード２１で発光され反射面２３で内部反射された光（反射光）が入射することになる。
【００４４】
このように、ボックス筐体２３内に、透過反射板２５を設けると、透過反射板２５によって閉ざされた空間内で、発光ダイオード２１から発光された各色光の一部は、透過反射板２５を透過できず、反射面２４と、透過反射板２５とで、複数回の内部反射を繰り返した後で、透過反射板２５を透過することになる。
【００４５】
このように、内部反射を繰り返した光は、それぞれランダムな入射角で、それぞれ異なる位置から透過反射板２５に入射されることになる。したがって、このようにして、複数回の内部反射を繰り返してから、透過反射板２５に入射された各色光は、同じ発光ダイオード２１から出射された光であっても、最終的には、透過反射板２５のほぼ全面を透過して、透過拡散板４１に広い範囲で入射することになる。
【００４６】
つまり、ボックス筐体２３内に透過反射板２５を設けると、従来の技術で説明したようなボックス筐体２３の厚みを増して、発光ダイオード２１と、透過拡散板４１との距離を十分確保した場合と同様に、透過拡散板４１に入射する光の照射面積が拡大されるため、色ムラ、輝度ムラが低減した白色光を得ることができる。したがって、バックライトボックス４０から出射され、カラー液晶表示パネルを照明する白色光は、色ムラ、輝度ムラがない、均一な色ユニフォーミティ、輝度ユニフォーミティを有していることになる。
【００４７】
なお、このボックス筐体２３内に設ける透過反射板２５については、後で詳細に説明をする。
【００４８】
ボックス部２０から混色されて出射された白色光は、上述した拡散板４１、輝度上昇フィルム４２、拡散板４３を介して、カラー液晶表示パネル１０を背面側から照明することになる。
【００４９】
このカラー液晶表示装置１００は、例えば、図５に示すような駆動回路２００により駆動される。
【００５０】
この駆動回路２００は、カラー液晶表示パネル１０や、ボックス部２０の駆動電源を供給する電源部１１０、カラー液晶表示パネル１０を駆動するＸドライバ回路１２０及びＹドライバ回路１３０、外部から供給される映像信号や、当該カラー液晶表示装置１００が備える図示しない受信部で受信され、映像信号処理部で処理された映像信号が、入力端子１４０を介して供給されるＲＧＢプロセス処理部１５０、このＲＧＢプロセス処理部１５０に接続された映像メモリ１６０及び制御部１７０、バックライトボックス４０のボックス部２０を駆動制御するバックライト駆動制御部１８０などを備えている。
【００５１】
この駆動回路２００において、入力端子１４０を介して入力された映像信号は、ＲＧＢプロセス処理部１５０により、クロマ処理などの信号処理がなされ、さらに、コンポジット信号からカラー液晶表示パネル１０の駆動に適したＲＧＢセパレート信号に変換されて、制御部１７０に供給されるとともに、画像メモリ１６０を介してＸドライバ１２０に供給される。
【００５２】
また、制御部１７０は、上記ＲＧＢセパレート信号に応じた所定のタイミングで、Ｘドライバ回路１２０及びＹドライバ回路１３０を制御して、上記画像メモリ１６０を介してＸドライバ回路１２０に供給されるＲＧＢセパレート信号で、カラー液晶表示パネル１０を駆動することにより、上記ＲＧＢセパレート信号に応じた映像を表示する。
【００５３】
バックライト駆動制御部１８０は、電源１１０から供給される電圧から、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成し、ボックス部２０の光源である各発光ダイオード２１を駆動する。一般に発光ダイオードの色温度は、動作電流に依存するという特性がある。したがって、所望の輝度を得ながら、忠実に色再現させる（色温度を一定とする）には、パルス幅変調信号を使って発光ダイオード２１を駆動し、色の変化を抑える必要がある。
【００５４】
ユーザインターフェース３００は、上述した図示しない受信部で受信するチャンネルを選択したり、同じく図示しない音声出力部で出力させる音声出力量を調整したり、カラー液晶表示パネル１０を照明するボックス部２０からの白色光の輝度調節、ホワイトバランス調節などを実行するためのインターフェースである。
【００５５】
例えば、ユーザインターフェース３００から、ユーザが輝度調節をした場合には、駆動回路２００の制御部１７０を介してバックライト駆動制御部１８０に輝度制御信号が伝わる。バックライト駆動制御部１８０は、この輝度制御信号に応じて、パルス幅変調信号のデューティ比を、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂ毎に変えて、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂを駆動制御することになる。
【００５６】
続いて、以下に示す実施例１乃至３において、透過反射板２５について具体的に説明をする。
【００５７】
｛実施例１｝
まず、透過反射板２５としては、図６に示すような、入射光を全て透過する、例えば、アクリル樹脂や、ポリカーボネート製の板状、あるいはフィルム状の透明部材である全透過板２６の一方主面２６ａ上に、所定の入射角で入射した入射光を全反射するドット状の全反射ミラー２７を複数、パターニング形成した透過反射板２５Ａが考えられる。全透過板２６に形成する全反射ミラー２７の数は、透過反射板２５に入射される入射光を透過させる割合と、反射させる割合とによって決定される。
【００５８】
図７に示すように、この透過反射板２５Ａは、バックライトボックス４０のボックス筐体２３内に、ボックス筐体２３の底面の反射面２４と、透過拡散板４１の光入射面４１ａとのおよそ中間となる位置に、全反射ミラー２７が形成された一方主面２６ａを発光ダイオード２１側に向けて配置される。
【００５９】
このような透過反射板２５Ａを設けることで、発光ダイオード２１から発光される光は、以下に示すような光路を辿る。
【００６０】
まず、発光ダイオード２１から発光された光は、透過反射板２５Ａに入射されることになる。透過反射板２５Ａに入射された光のうち、全反射ミラー２７に入射せずに、全透過板２６に入射した光は、そのまま透過反射板２５Ａを透過して、透過拡散板４１に入射して（図７中、実線矢印で図示。）、透過拡散板４１内で拡散される。
【００６１】
一方、全反射ミラー２７に入射された光は、その入射角に応じて全反射され、ボックス筐体２３の反射面２４に入射する。反射面２４に入射した光は、反射面２４で反射され、再び、透過反射板２５Ａに入射する（図７中、破線矢印で図示。）。以下、同様にして、透過反射板２５Ａに入射された光は、透過又は全反射されるかのいずれかとなる。全反射ミラー２７にて全反射される光のうち、一部の光は、反射面２４と、全反射ミラー２７との間で多重反射されることになるが、最終的には、全透過板２６に入射し、透過反射板２５Ａを透過することになる。
【００６２】
このように、透過反射板２５Ａをボックス筐体２３内に設けると、発光ダイオード２１から発光され、透過反射板２５Ａを介して、透過拡散板４１の光入射面４１ａに到達する光による透過拡散板４１への照射面積は、図７に破線矢印及び実線矢印で示すように、破線矢印で示した分だけ実線矢印で示した直接光による照射面積よりも大幅に拡大されているのが分かる。
【００６３】
これは、透過反射板２５Ａをボックス筐体２３内に設けずに、バックライトボックス４０のボックス筐体２３の厚みを十分確保して、発光ダイオード２１と、透過拡散板４１の光入射面４１ａとの距離を十分離した場合において、図８に示すように、発光ダイオード２１で発光された光が、透過拡散板４１に到達するまでの間に同心円状に広がることで、透過拡散板４１で色ムラ、輝度ムラを低減させるように混色する場合と同様の効果を得られることを示している。
【００６４】
上述したように、ボックス筐体２３内の反射面２４は、ほぼ１００％の反射率となっているため、発光ダイオード２１から発光された光は、透過反射板２５Ａと、反射面２４との反射により、最終的には、ほぼ１００％の光が透過反射板２５Ａを透過して、透過拡散板４１の光入射面４１ａに入射することになる。
【００６５】
したがって、透過反射板２５Ａをボックス筐体２３内に設けたバックライトボックス４０は、色ムラ、輝度ムラを大幅に低減した白色光をカラー液晶表示パネルに照明することができる。
【００６６】
ところで、全透過板２６に形成する全反射ミラー２７の割合を多くすれば、輝度分布の均一化や色ムラの低減にとって有利に作用することになる。しかしながら、全反射ミラー２７の割合が多すぎると、ボックス筐体２３内での多重反射回数が多くなり、透過拡散板４１に入射する光量が減衰してしまう原因となる。これは、反射面２４の反射率が完全には１００％ではないことと、発光ダイオード２１に入射した光が吸収されてしまうことによるものである。
【００６７】
したがって、反射面２４の反射率を上げ、発光ダイオード２１での光の吸収面積をできるだけ小さくすることで、バックライトボックス４０から出射される光の利用効率を上げることができる。
【００６８】
また、図６では、全透過板２６の一方主面２６ａ全面に渡って、ドット状の全反射ミラー２７をマトリクス状に均一な間隔で形成しているが、全反射ミラー２７を形成するパターンを、これ以外にすることもできる。色ムラ、輝度ムラは、発光ダイオード２１の数や、発光ダイオードを設ける位置などによっても影響されるため、例えば、全透過板２６上に形成する全反射ミラー２７の分布密度を変更したり、ドット面積を部分的に変更したりすることで、色ムラ、輝度ムラが低減されるように自在に調整することができる。
【００６９】
｛実施例２｝
続いて、透過反射板２５として、基板上に低屈折率材料を用いた薄膜と、高屈折率材料を用いた薄膜とを、少なくとも１層ずつ積層した誘電体多層膜を形成することで、反射率（透過率）を制御した透過反射板２５Ｂが考えられる。反射率は、低屈折率材料、高屈折率材料の成分や、薄膜の積層数によって任意に調整することができる。
【００７０】
この透過反射板２５Ｂも、実施例１で示した透過反射板２５Ａと同様にして、図９に示すように、バックライトボックス４０のボックス筐体２３内に、ボックス筐体２３の底面の反射面２４と、透過拡散板４１の光入射面４１ａとのおよそ中間となる位置に配置される。
【００７１】
このような透過反射板２５Ｂを設けることで、発光ダイオード２１から発光される光は、は、以下に示すような光路を辿る。
【００７２】
まず、発光ダイオード２１から発光された光は、透過反射板２５Ｂに入射されることになる。透過反射板２５Ｂに入射された光は、当該透過反射板２５Ｂの反射率に応じた割合で、透過及び反射される。
【００７３】
透過反射板２５Ｂを透過した光は、透過拡散板４１に入射して（図９中、実線矢印で図示。）、透過拡散板４１内で拡散される。
【００７４】
一方、透過反射板２５Ｂを反射した光は、ボックス筐体２３内の反射面２４に入射し、反射面２４で反射され、再び、透過反射板２５Ｂに入射する。透過反射板２５Ｂに入射した光は、当該透過反射板２５Ｂの反射率に応じた割合で透過（図９中、破線矢印で図示。）及び反射（図９中、点線矢印で図示。）される。以下、同様にして、透過反射板２５Ｂに入射された光は、透過及び反射されることになる。透過反射板２５Ｂで反射された光のうち、一部の光は、減衰されるまで反射面２４と、透過反射板２５Ｂとの間で多重反射を繰り返すことになる。
【００７５】
このように、透過反射板２５Ｂをボックス筐体２３内に設けると、発光ダイオード２１から発光され、透過反射板２５Ｂを介して、透過拡散板４１の光入射面４１ａに到達する光による透過拡散板４１への照射面積は、図９に実線矢印、破線矢印及び点線矢印で示すように、破線矢印及び点線矢印で示した分だけ、実線矢印で示した直接光による照射面積よりも大幅に拡大されているのが分かる。
【００７６】
これは、透過反射板２５Ｂをボックス筐体２３内に設けずに、バックライトボックス４０のボックス筐体２３の厚みを十分確保して、発光ダイオード２１と、透過拡散板４１の光入射面４１ａとの距離を十分離した場合において、図８に示すように、発光ダイオード２１で発光された光が、透過拡散板４１に到達するまでの間に同心円状に広がることで、透過拡散板４１で色ムラ、輝度ムラを低減させるように混色する場合と同様の効果を得られることを示している。
【００７７】
また、透過反射板２５Ｂに入射して反射された光は、図９にも示すように、光が完全に減衰するまで反射され続け、その都度透過もする。したがって、透過反射板２５Ｂを用いると、１つの発光ダイオード２１から出射される光は、透過反射板２５Ａを用いた場合よりも広い範囲に拡散されることになる。
【００７８】
したがって、透過反射板２５Ｂをボックス筐体２３内に設けたバックライトボックス４０は、色ムラ、輝度ムラを大幅に低減した白色光をカラー液晶表示パネルに照明することができる。
【００７９】
ところで、透過反射板２５Ｂの反射率を高くすると、輝度分布の均一化や色ムラの低減にとって有利に作用することになる。しかしながら、透過反射板２５Ｂの反射率が高すぎると、ボックス筐体２３内での多重反射回数が多くなり、透過拡散板４１に入射する光量が減衰してしまう原因となる。これは、反射面２４の反射率が完全には１００％ではないことと、発光ダイオード２１に入射した光が吸収されてしまうことによるものである。
【００８０】
したがって、反射面２４の反射率を上げ、発光ダイオード２１での光の吸収面積をできるだけ小さくすることで、バックライトボックス４０から出射される光の利用効率を上げることができる。
【００８１】
また、色ムラ、輝度ムラは、発光ダイオード２１の数や、発光ダイオードを設ける位置などによっても影響されるため、例えば、透過反射板２５Ｂの位置によって、誘電体多層膜の膜厚や、使用する低屈折率材料、高屈折率材料の積層数などを変更することで反射率を変え、色ムラ、輝度ムラが低減されるように自在に調整することができる。
【００８２】
｛実施例３｝
また、透過反射板２５としては、図１０に示すような、透過反射板２５Ｃが考えられる。透過反射板２５Ｃは、実施例１と、実施例２とを組み合わせたものであり、透過反射板２５Ａで用いた全透過板２６上に、反射率（透過率）を制御した低屈折率材料を用いた薄膜と、高屈折率材料を用いた薄膜とを積層した誘電体多層膜２８が、全反射ミラー２７と同様にドット状に複数、パターニング形成されている。
【００８３】
この透過反射板２５Ｃは、透過反射板２５Ａの利点と、透過反射板２５Ｂの利点とを伴わせて備えている。つまり、透過反射板２５Ｃは、透過反射板２５Ｂと同様に、当該透過反射板２５Ｃを透過して透過拡散板４１の光入射面４１ａに入射する光を、より広範囲に拡散させることができる。したがって、この透過反射板２５Ｃを備えたバックライトボックス４０から出射される白色光は、色ムラ、輝度ムラを大幅に低減させることができる。
【００８４】
また、この透過反射板２５Ｃは、誘電体多層膜２８のドット数、ドット分布の調整、ドット面積の調整、誘電体多層膜の膜厚調整、誘電体多層膜を構成する低屈折率薄膜、高屈折率薄膜の積層数などをパラメータとして、液晶表示パネルのサイズ、バックライトボックス４０の構成、例えば、発光ダイオード２１の数や配置などに応じて、よりきめ細やかに色ムラ、輝度ムラを調整することができる。
【００８５】
このようにして、カラー液晶表示装置１００を構成するバックライトボックス４０のボックス筐体２３内に、上述したような入射光の一部を透過して、一部を反射する透過反射板２５を設けることで、バックライトボックス４０から面発光する白色光の色ムラ、輝度ムラを低減させると共に、バックライトボックス４０の厚さを大幅に薄くすることができる。具体的には、２３インチのサイズの液晶表示パネルを照明するバックライトボックス４０を考えた場合、発光ダイオードユニット２１ｎのモールド部まで含めた高さが６〜７ｍｍ程度であるとすると、透過反射板２５をボックス筐体２３内に設けることで、従来までは、８〜１０ｃｍ程度、必要となっていたボックス筐体２３の厚さを、２ｃｍ〜５ｃｍ程度にまで薄型化することができる。
【００８６】
また、透過反射板２５を設けることで、発光ダイオード２１から発光された光がボックス筐体２３内全体に効率よく行き渡るため、使用する発光ダイオードの数を削減でき、コストダウンを計ることができる。
【００８７】
なお、本発明を実施するための最良の形態では、カラー液晶表示装置１００のバックライトボックス４０が備える光源として、発光ダイオード２１を用いたが、この発光ダイオード２１に代えて蛍光ランプを用いた場合でも、バックライトボックス４０の厚さを薄型化できると共に色ムラ、輝度ムラを大幅に低減させることができる。また、透過反射板２５を設けることによって、蛍光ランプから発光された白色光が、ボックス筐体２３内全体に効率よく行き渡るため、使用する蛍光ランプの本数を削減でき、コストダウンを計ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明を実施するための最良の形態として示すカラー液晶表示装置について説明するための図である。
【図２】同カラー液晶表示装置が備えるカラー液晶表示パネルのカラーフィルタについて説明するための図である。
【図３】同カラー液晶表示装置が備えるバックライトボックスについて説明するための図である。
【図４】同カラー液晶表示装置が備えるバックライトボックスついて説明するための図である。
【図５】同カラー液晶表示装置を駆動する駆動回路について説明するためのブロック図である。
【図６】実施例１として示す全反射ミラーを全透過板上にパターニングした反射透過板について説明するための図である。
【図７】同反射透過板を設けた場合に、発光ダイオードから発光される光の光路を示した図である。
【図８】同反射透過板を設けた際の効果について説明するために用いる図である。
【図９】実施例２として示す誘電体多層膜を蒸着した反射透過板の発光ダイオードから発光される光の光路を示した図である。
【図１０】実施例３として示す誘電体多層膜を全透過板上にパターニングした反射透過板について説明するための図である。
【図１１】従来の技術として示す光源を蛍光ランプとするバックライトボックスの（ａ）は正面図であり、（ｂ）は、（ａ）で示すＸＸ線で切断した際の断面図である。
【図１２】従来の技術として示す光源を発光ダイオードとするバックライトボックスの（ａ）は、正面図であり、（ｂ）は、（ａ）で示すＸＸ線で切断した際の断面図である。
【図１３】（ａ）は、バックライトボックスの厚みを薄くした場合に、発光ダイオードから発光され、透過拡散板に到達する光の配光の様子を示した図であり、（ｂ）は、（ａ）で示すＸＸ線で切断した際の断面図である。
【図１４】（ａ）は、バックライトボックスの厚みを厚くした場合に、発光ダイオードから発光され、透過拡散板に到達する光の配光の様子を示した図であり、（ｂ）は、（ａ）で示すＸＸ線で切断した際の断面図である。
【符号の説明】
【００８９】
１０  カラー液晶表示パネル、２０  ボックス部、２３  ボックス筐体、２１Ｒ  赤色発光ダイオード、２１Ｇ  緑色発光ダイオード、２１Ｂ  青色発光ダイオード、２５  透過反射板、４０  バックライトボックス、４１，４３  透過拡散板、４２  輝度上昇フィルム、１００  カラー液晶表示装置
【図１】
2005352426.tif 000003
【図２】
2005352426.tif 000004
【図３】
2005352426.tif 000005
【図４】
2005352426.tif 000006
【図５】
2005352426.tif 000007
【図６】
2005352426.tif 000008
【図７】
2005352426.tif 000009
【図８】
2005352426.tif 000010
【図９】
2005352426.tif 000011
【図１０】
2005352426.tif 000012
【図１１】
2005352426.tif 000013
【図１２】
2005352426.tif 000014
【図１３】
2005352426.tif 000015
【図１４】
2005352426.tif 000016