(57)【要約】【目的】簡素な構成で小型化が可能、且つ明るさにムラがない液晶表示用のバックライト構造を提供する。【構成】発光体を用いて液晶表示素子のバックライトを構成し、前記発光体と液晶表示素子との間に拡散部を設けた液晶表示部のバックライト構造において、前記拡散部がこの内側に形成される空間側に内壁を備えると共に、液晶表示素子の貼り付け面を外壁とし、前記内壁には屈折部を備え、前記外壁には凹部を備えたことを特徴とする液晶表示部のバックライト構造とする。【選択図】  図1
2005031637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光体を用いて液晶表示素子のバックライトを構成し、前記発光体と液晶表示素子との間に拡散部を設けた液晶表示部のバックライト構造において、前記拡散部がこの内側に形成される空間側に内壁を備えると共に、液晶表示素子の貼り付け面を外壁とし、前記内壁には屈折部を備え、前記外壁には凹部を備えたことを特徴とする液晶表示部のバックライト構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示用のバックライトに関し、特にＬＥＤ等の点発光素子をバックライトの光源として使用しているバックライト構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、直下型方式のバックライトを用いた液晶表示装置の光源にはＬＥＤが使用されることが提案されており、例えば特開２００１−２８１６５６号公報や、特開２００１−３０５５３５号公報に開示のバックライトが知られている。このような従来技術においては、直下型方式と呼ばれ、液晶表示機器のバックライトにＬＥＤを使用し、点光源を用いた液晶表示装置となっている。そして、当該ＬＥＤを反射板の所定の位置、たとえば中心部分等に配置することで、ＬＥＤから得られる光源を表示部分全体に拡散する構造となっている。ここで、前記反射板は、凹面形状や多屈曲面形状をはじめとして、上記の通りＬＥＤの点発光を面発光へ変え、照射面に均一に照射可能な構造としている。
【特許文献１】特開２００１−２８１６５６号公報
【特許文献２】特開２００１−３０５５３５号公報
【０００３】
また、他の拡散方法としては、導光板方式として、導光板を使用し導光板側面より光源を照射させることにより照射面を均一に照射することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上述したような従来技術のLED等複数の点光源を使用したバックライト構造のように複数の光源から照射された場合、点光源である為発光面の輝度が均一になりにくく、発光面にＬＥＤの出射光が斑点状に浮きあがり実用にならない。特に反射面の構造だけで発光面の均一化を求めるのは次の点で困難である。すなわち、直下型における均一性は、サイズ・光源の指向角・拡散板の拡散角等に大きく依存する。光源の指向角を大きくして、拡散板を通して光源が分離せず拡散されて混ざり合う為には、拡散板の拡散角を大きくすれば解決できるが、発光面の指向角が悪くなり、発光面の輝度が低下する。
【０００５】
また、拡散シートやホルダー内壁(反射板)による反射光を輝度の低い発光面(周縁部)に導く構造は、反射板の形状が複雑になり、拡散板が必要になる。よって、直下型バックライト構造の一般的な構成は、図５の形状をしている。
【０００６】
また、従来技術では、点光源であるＬＥＤの出射光の光度の高い部分(発光面の中央部)の輝度が高く、ＬＥＤの出射光の光度の低い部分(発光面の端部)の輝度は、低くなっている。
【０００７】
図５の形状は、光源の高さａ(光源から拡散板１までの距離)と拡散板１の厚さに依存する所が高い為、発光面４が明るく、薄い形状を求めてLED等の点光源３の光度の高いものを使用した場合、斑点状に点光源３の出射光が発光面４に浮きあがるために、この対策として、拡散板１を厚くし、点光源３の位置を高くすることになる。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑み、直下型バックライト構造において、発光面の輝度を均一化でき、光源の高さを薄く出来、拡散板１の厚さと点光源３の高さを調整することで、発光面４の輝度を調整することが可能な液晶表示バックライト構造の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明においては次のような構成とする。すなわち、液晶表示バックライト構造において、直下型バックライトの点発光光源(LED等)を有し、複数または単品の光源から照射された光が、入射される拡散板の構造は、前記複数の光源を覆うような箱形の形状(ケース)をしており、前記ケースの断面は、前記点光源と点光源間に窪みを設け、窪みから内壁にかけて屈折部を備えており、発光面側に凹部を備えたことを特徴としている。
【００１０】
上記構成により、請求項１においては、発光体を用いて液晶表示素子のバックライトを構成し、前記発光体と液晶表示素子との間に拡散部を設けた液晶表示部のバックライト構造において、前記拡散部がこの内側に形成される空間側に内壁を備えると共に、液晶表示素子の貼り付け面を外壁とし、前記内壁には屈折部を備え、前記外壁には凹部を備えたことを特徴とする液晶表示部のバックライト構造とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上のような構成によって、従来問題となっていた点光源のバックライトによる液晶表示素子の明るさムラが改善される。この構成は、主には拡散部１０の形状を屈折部１１と凹部３０のみで対応可能であるので、特別な反射板を用意したり、ＬＥＤの配置スペースを個別に確保するといったことをしなくとも、簡素な構成で安価に提供できるものである。
【実施例】
【００１２】
本発明の実施例について説明する。本発明における液晶表示用バックライト構造の基本構成は、導光板方式の点光源スペースを液晶表示素子の直下に配し、点光源の光を拡散部で変形させることで表示部へのムラのない均一な明るさを得るものとなっている。
【００１３】
具体的には、図１に本発明の液晶表示装置を示し説明する。図１において、ケース２０上には発光体となるＬＥＤ３−３が配置され、当該ＬＥＤ３−３の周囲には、内部に所定の空間を有する拡散部１０があり、当該拡散部１０を介してこの上面には液晶のバックライト光となる発光面４が配置されている。このような構造により、発行面４は、この直下に配置されるＬＥＤ３−３を光源とするバックライトを拡散部１０によって得ることができ、直下型方式のバックライト構造を形成している。
【００１４】
次に、本発明における最も特徴的な拡散部の形状について説明すると、ＬＥＤ３−３が配置される真上であって、前記拡散部１０の内壁にはＬＥＤ３−３の光源を屈折させることができる形状とした屈折部１１−１１が形成されている。具体的には、拡散部１０の内壁２１のうち、２個のＬＥＤ３−３の真上から当該それぞれのＬＥＤ３−３の内側方向には、他の拡散部１０の肉厚を薄くする如く形成される屈折部１１−１１がテーパー形状で結ばれており、当該屈折部１１−１１角およびテーパー部分により光が屈折するものとなっている。
【００１５】
また、当該拡散部１０の外壁の断面形状は略長方形状または楕円形状となっており、この上面に液晶表示素子が貼り付けられている。本発明においては、当該貼り付け面の所定の位置であって、外壁の上面に凹部３０−３０を形成している。当該凹部３０−３０の位置と形状は、前記屈折部１１−１１によって屈折された光がムラなく発光面４からのバックライトとして使用可能なように形成されている。
【００１６】
次にバックライトの特徴的構成を図１から図３に基づき説明する。図２は、本実施形態のバックライト構成を示す断面構造である。なお、図２は図１のＭ−Ｍ断面を矢印方向から見た断面構造を示す。点光源となるＬＥＤ３から照射される照射光の光路を説明する。図２に示すように、ＬＥＤ３から拡散部に照射された光は、拡散部１０へ入射されるが、拡散部１０の屈折部１１に入射された光は、光路１０１に示す様に屈折部１１に透過、吸収された残りが反射され、Ｃ部へ入射される様に屈折部１１の角φ度を決定する。
【００１７】
また、屈折部１１の角度φ、や屈折部１１の各コーナーを曲面にすることで、ＬＥＤ３から照射される照射光の光路を換えることにより、Ｃ部へ入射する光度を調整することができる。また、図２のａ寸法を短くすることで、発光面４の輝度を調整することができる。なお、発光面４の輝度を効率的に均一化する為には、ＬＥＤ３の中心部Ａから鉛直上に伸延した部分に屈折部１１の頂点Ｂが位置するように配置することが好ましい。
【００１８】
次に屈折部１１の角度φとＬＥＤ３から拡散部１０までの距離ａおよび拡散板の厚みについて図３により説明する。図３に示すように、バックライトケース２０の内壁２１ａ、２１ｂ間の距離をＬ、ＬＥＤ３−３上端から屈折部１１までの距離ａ、また、ＬＥＤ３−３間の距離をＫ、ＬＥＤ３−３の中心から鉛直上に伸延した線Ｖと屈折部１１ａの点Ｂ、Ｄとを結ぶ線が交差する内角をθ、発光面４のＯ部のバックライトケース２０の板厚をｄ１、ＬＥＤ３−３の中心から鉛直上に伸延した線Ｖの矢印Ｂに示す領域のバックライトケース２０の板厚をｄ２とする。また、説明の都合上ＬＥＤ３−３の中心部をＡ、ＬＥＤ３−３から照射される照射光の光路１０２が拡散部１０で反射する点をＢ、反射光が発光面４のＯ部の中心に垂直な垂線Ｗとバックライトケース２０の内側との交点をＣとする。
【００１９】
このような構成において、ＬＥＤ３−３から照射された照射光の中で、拡散板の屈折部Ｂ点で１回反射された後Ｃ点に入射する、すなわち図３の光路１０２で示す照射光を得るには次のような構成とする。板厚の関係はｄ１＜ｄ２（１）とし、角度Ｂは∠ＡＢＣ≧９０°（２）とし、角度θはθ＝９０°−(∠ＢＣＤ＋∠ＤＢＣ)（３）とする。また∠ＡＢＣ＝１８０°−(θ＋∠ＤＢＣ)（４）とし、ここで、式(３)を式(４)に代入すると、∠ＡＢＣ＝９０°＋∠ＢＣＤ（５）となる。
【００２０】
また、拡散部１０のｄ１、ｄ２の厚みは、発光部の輝度と直接関係してくる。拡散部の厚みと輝度との関係は、直線的に変化する。すなわち、厚みが厚いと輝度が低く(暗く)、厚みが薄いと輝度が高く(明るく)なる。そこで、前記(１)式を満足し、点αの輝度＝点βの輝度となるようにｄ１、ｄ２の寸法を決める。
【００２１】
また、図３に示す、Ｖ軸矢印Ｂ方向の発光面側に楕円形状で半円上の凹部(曲面窪み部)３０を設け、拡散部１０に照射された光は、拡散部１０内で拡散され上記凹部３０の焦点距離内の光は、平行光線が得られる。平行光線にすることにより、照度を面積比の逆数倍に増加させることができ、Ｖ軸矢印Ｂ方向の発光面の暗さを前記凹部３０をもって輝度むらを防止し、均一化を可能にしている。
【００２２】
本実施形態において、計算により求められた発光面の輝度分布の一例を図４に示す。この図４において、横軸ｘは、バックライトケース２０の内壁２１ａから２１ｂまでの距離を表し、縦軸ｙは、発光面の２／Ｌ地点の輝度を１とした場合の相対輝度を表す。なお、図４における計算モデルは、ＬＥＤ２個とし、拡散板の透過率４５％、反射率４５％、吸収率１０％とし、拡散板内壁２１ａ−２１ｂ間の距離２４．６mmとし、ＬＥＤ３の中心部間の距離１６mm、拡散板厚みｄ１＝１mm、ｄ２＝３．８mmとし、拡散部屈折部のθ＝５２°、∠ＡＢＣ＝１２８°とし、Ｖ軸矢印Ｂ方向の発光面側に楕円形状の凹み部とで構成されている。
【００２３】
また、図４において、(イ)が本実施形態の輝度分布を示し、(ロ)が従来の実施形態の輝度分布を示す。図４から分かる様に、(ロ)に示す従来の発光面に対し、(イ)に示す実施形態では、全体的に発光面４の輝度が均一化している。
【００２４】
また、輝度の均一化の点において、輝度の最大値を輝度の最小値で割った値を均一性として評価した表を表１に示す。従来の実施形態での均一性は、１．９９に対し、本実施形態では、１．２９となり均一性が向上している。
【００２５】
なお、上記本発明の実施例においては、光源としてＬＥＤ３−３を２個設けているが、この数や位置は上記実施例に限定されることなく、１個以上備えていればよいし、バックライトとして十分な光源が確保できるのであれば、当該光源はＬＥＤに限定することなく、他の電球等の発光体による光源を使用してもよい。また、ＬＥＤ３−３が配置される部分は、上記ケースでなくても、例えば配線基板等の部材であってもよいし、これらケース等には従来技術で説明したような反射板や反射材を備えることで、下方向からの光源を個別に拡散させるような構造としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例とする液晶表示用のバックライト構造上面図を示す。
【図２】本発明の実施例とする液晶表示用のバックライト構造側面断面図を示す。
【図３】本発明の実施例とする液晶表示用のバックライト構造の説明図を示す。
【図４】本発明の実施例とする液晶表示用のバックライトの特性図を示す。
【図５】従来の液晶表示用のバックライト構造上面図を示す。
【符号の説明】
【００２７】
図において同一符号は同一、または相当部分を示す。
３  ＬＥＤ
４  発光面
１０  拡散部
２０  ケース
２１  内壁
１１  屈折部
３０  凹部
【図１】
2005031637.tif 000003
【図２】
2005031637.tif 000004
【図３】
2005031637.tif 000005
【図４】
2005031637.tif 000006
【図５】
2005031637.tif 000007