(57)【要約】【課題】導光板の入光面に発光ダイオード素子を配置したバックライトの入光面近傍で均一な輝度分布を得る。【解決手段】導光板の一側面に所定の間隔で設置された複数の点光源を配置した導光板の前記液晶パネルに対向する面に、前記一側面と直交する方向に軸が延在する複数の円弧形状プリズムＨＣＰＰ１〜ＨＣＰＰ６を配列したプリズム面を設ける。液晶表示パネルの照明に寄与する領域にある円弧形状プリズムＨＣＰＰ１〜ＨＣＰＰ６の曲率半径Ｒ１を全て同一とし、隣接する円弧形状プリズムとの接合点での接触角α１、α２、α３を異ならせた。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面に設置された照明装置とを有する液晶表示装置であって、
前記照明装置は、導光板と、該導光板の一側面に所定の間隔で設置された複数の点光源を有し、
前記導光板の前記液晶パネルに対向する面に、前記一側面と直交する方向に軸が延在する複数の円弧形状プリズムを配列したプリズム面を有し、
前記円弧形状プリズムは、隣接する円弧形状プリズムとの接合点での接触角が異なっていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記液晶表示パネルの照明に寄与する領域にある前記円弧形状プリズムの曲率半径は全て同一であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記円弧形状プリズムの前記接触角が対ごとに異なる如く配列されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１又は２において、
前記円弧形状プリズムの前記接触角が異なるものが、前記プリズム面でランダムに配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
液晶表示パネルの背面に設置する照明装置であって、
前記照明装置は、導光板と、該導光板の一側面に所定の間隔で設置された複数の点光源を有し、
前記導光板の前記液晶パネルに対向する面に、前記一側面と直交する方向に軸が延在する複数の円弧形状プリズムを配列したプリズム面を有し、
前記円弧形状プリズムは、隣接する円弧形状プリズムとの接合点での接触角が異なっていることを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記液晶表示パネルの照明に寄与する領域にある前記円弧形状プリズムの曲率半径は全て同一であることを特徴とする照明装置。
【請求項７】
請求項５又は６において、
前記円弧形状プリズムの前記接触角が対ごとに異なる如く配列されていることを特徴とする照明装置。
【請求項８】
請求項５又は６において、
前記円弧形状プリズムの前記接触角が異なるものが、前記プリズム面でランダムに配置されていることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置とその照明装置に係り、液晶表示パネルの照明光源として発光ダイオード素子等の固体発光素子を導光板の側面に配置して液晶表示パネルの背面に設置する照明装置を用いた液晶表示装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機や携帯情報端末などの小型情報端末では、その表示デバイスとして省電力かつ小型軽量である液晶表示装置が多く採用されている。液晶表示装置には、液晶表示パネルに形成した電子潜像を可視化するための照明手段として外光を利用したもの、液晶表示パネルの背面あるいは前面に補助照明装置（以下、単に照明装置と称する）を設置したものがある。液晶表示パネルの背面に設置する照明装置は通例バックライトと称し、前面に設置する照明装置はフロントライトと称するのが一般的である。
【０００３】
携帯電話機等の小型情報端末のバックライトとしては、表示画面サイズが比較的大きなノートパソコンなどのように冷陰極蛍光ランプを側壁（サイドエッジ、入光面）に配置した導光体を有するものもある。このようなバックライトをサイドライト型バックライトとも称する。しかし、携帯電話機や小型ゲーム機のように消費電力が重視されるものでは、冷陰極蛍光ランプに代えて発光ダイオード素子に代表される点光源である固体発光素子を１又は複数個用いるものが適している。
【０００４】
複数の発光ダイオード素子を光源とし、この発光ダイオード素子が発光する光を導光板の側面（入光面）に入光し、導光板の上面から面光源として出光する形式のバックライトでは、導光板の出射面全面に亘る輝度の均一性を得ることが難しい。
【０００５】
図１は、導光板の出光面全面に亘る輝度の均一性を得ようとする構造を備えたバックライトの構成例を説明する要部斜視図である。図１において、導光板ＧＬＢは組み合わせる液晶表示パネルのアスペクト形状に合わせた矩形であり、入光面ＩＰＬに３個の点光源としての発光ダイオードＤＬＳが設置されている。
【０００６】
なお、Ｘ−Ｘ線は発光ダイオードＤＬＳの配列方向、Ｙ−Ｙ線は導光板ＧＬＢの面内でＸ−Ｘ線に直交する方向、Ｚ−Ｚ線は導光板ＧＬＢの面内でＸ−Ｘに直交する方向を示す。図示しない液晶表示パネルへの出光面である上面には複数条のかまぼこ形状すなわち円弧形状プリズム面ＨＣＰが形成されている。円弧形状プリズム面ＨＣＰの各円弧形状プリズムＨＣＰＰの軸は入光面ＩＰＬに直交する方向に延在している。また、下側の面すなわち背面には円弧形状プリズム面ＨＣＰの各円弧形状プリズムＨＣＰＰの軸方向と直交する方向に延在する鋸歯状プリズム溝ＧＶＰＰを持つプリズム面ＧＶＰが形成されている。この種のバックライトに関する従来技術を開示したものとして、特許文献１を挙げることができる。
【特許文献１】特開２００４−２０００７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１で説明した構成により出光面での輝度の均一性は従来技術に比較して改善されるが、入光面近傍での輝度均一性は十分でない。また、特許文献１には、図２に示したような複数の曲率半径を持つ円弧形状プリズム面を形成して出光面での輝度の均一性を得ようとするものが開示されている。しかし、円弧形状プリズム面は、成形型を用いてエポキシ樹脂等の透明樹脂をモールドする方法が一般的である。このような円弧形状プリズム面を形成するための成形型は、当該円弧形状を反映する表面形状を切削バイトを用いて形成するため、図２に示したような異なる曲率半径をもつ複数の円弧で構成される表面形状を形成するためには、それぞれの曲率半径と同等の曲率半径の歯をもつ複数の切削バイトを切り換えて加工する必要がある。このような加工では、切削バイトの切り換えと配列する円弧形状プリズムの表面形状の位置合わせが必要で、さらに切削バイトの切替に伴う加工精度の確保が困難で、費用も過大となる。
【０００８】
本発明の目的は、導光板の入光面に発光ダイオード素子を配置したバックライトの出光面で均一な輝度を実現すると共に、単一の切削バイトを用いることで円弧形状プリズム面の成形を容易、かつ低価格で得られるバックライトとこのバックライトを用いた液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明のバックライトは、
導光板の一側面に所定の間隔で設置された複数の点光源を配置した導光板の前記液晶パネルに対向する面に、前記一側面と直交する方向に軸が延在する複数の円弧形状プリズムを配列したプリズム面を有する。そして、隣接する円弧形状プリズムとの接合点での接触角が異なる円弧形状プリズムを混在させた。さらに、液晶表示パネルの照明に寄与する領域にある円弧形状プリズムの曲率半径を全て同一とした。
【００１０】
また、本発明は、円弧形状プリズムの前記接触角が対ごとに異なる如く配列し、あるいは接触角が異なるものをプリズム面でランダムに配置することもできる。
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は、
液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面に設置された照明装置とを有し、照明装置を導光板と、この導光板の一側面に所定の間隔で設置された複数の点光源で構成する。そして、導光板の液晶パネルに対向する面に前記一側面と直交する方向に軸が延在する複数の円弧形状プリズムを配列したプリズム面を形成し、隣接する円弧形状プリズムとの接合点での接触角が異なる円弧形状プリズムを混在させた。そして、液晶表示パネルの照明に寄与する領域にある前記円弧形状プリズムの曲率半径を全て同一とした。
【００１２】
又、本発明は、円弧形状プリズムの接触角を対ごとに異なる如く配列し、あるいは接触角が異なるものをプリズム面にランダムに配置することもできる。
【００１３】
本発明は、上記の構成および後述する実施の形態で説明する構成に限るものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく、種々の変形が可能である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の構成によれば、導光体の入光面近傍における輝度むらを低減し、面内輝度が均一化されたバックライトと、このバックライトを用いたことで高い表示品質の液晶表示装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態につき、実施例の図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図３は、本発明によるバックライトの要部構造を説明するための導光板の模式図で、図１のＸ−Ｘ線に沿って切断した図２と同様の断面を示す。図３には隣接する６個の円弧形状プリズムＨＣＰＰ１〜ＨＣＰＰ６のみを示す。実施例１では、その円弧形状プリズム面ＨＣＰは、円弧形状プリズムＨＣＰＰ１とＨＣＰＰ２の対、円弧形状プリズムＨＣＰＰ３とＨＣＰＰ４の対、円弧形状プリズムＨＣＰＰ５とＨＣＰＰ６の対のプリズム同士では同じ曲率半径Ｒ（Ｒ＝Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３）となっている。そして、各円弧形状プリズム対を構成する両プリズムのＹ−Ｙ方向に沿った内縁の接合線を通る接線の角度（接触角）αは各プリズム対で異ならせている。
【００１７】
すなわち、円弧形状プリズムＨＣＰＰ１とＨＣＰＰ２のプリズム対の接触角αはα１、円弧形状プリズムＨＣＰＰ３とＨＣＰＰ４のプリズム対の接触角αはα２、円弧形状プリズムＨＣＰＰ５とＨＣＰＰ６のプリズム対の接触角αはα３で、実施例１ではα１<α２<α３としている。
【００１８】
ここで、接触角の定義について図４を用いて説明する。図４は、円弧形状プリズムの接触角を説明する図である。図４は、円弧形状プリズムＨＣＰＰ１とＨＣＰＰ２のプリズム対を例としている。図中、円弧形状プリズムＨＣＰＰ１の円弧中心をＣ１、円弧形状プリズムＨＣＰＰ２の円弧中心をＣ２とし、円弧形状プリズムＨＣＰＰ１の円弧半径すなわち曲率半径はＲ１、円弧形状プリズムＨＣＰＰ２の曲率半径はＲ２である。ここではＲ１＝Ｒ２として説明する。
【００１９】
円弧形状プリズムＨＣＰＰ１とＨＣＰＰ２のＹ−Ｙ方向に沿った内縁の接合線（図４はＸ−Ｘ線での断面なので、上記接合線は点Ｐで示す）と交差してＸ−Ｘ方向を通る平面を導光板の仮想平面ＶＰとする。円弧形状プリズムＨＣＰＰ２の円弧中心をＣ２と点Ｐを結ぶ線に点Ｐで直角に交わる接線ＴＬとし、この接線ＴＬと仮想平面ＶＰとのなす角度を接触角αと定義する。
【００２０】
図５は、円弧形状プリズムの円弧半径すなわち曲率半径の測定方法を説明する図である。図中、円弧形状プリズムＨＣＰＰ１とＨＣＰＰ２は同じ曲率半径Ｒとし、円弧上の黒点は測定点を示す。なお、円弧形状プリズムＨＣＰＰ２の円弧中心は、図５ではＥで示す。円弧形状プリズムＨＣＰＰ２の円弧上に３つの測定点をとる。第１の測定点は円弧上の頂点、第２と第３の測定点は、第１の測定点からｈだけ仮想平面ＶＰ側に離れて該仮想平面ＶＰに平行な線と円弧との交点である。第２と第３の測定点を結ぶ線分の長さをＬとする。
【００２１】
図５において、ΔＡＢＣ ∝ ΔＡＤＥより、ＡＢ : ＡＣ ＝ ＡＤ : ＡＥが成り立つ。ここで、ＡＢ ＝ ｈ ,ＡＤ ＝ ＡＣ ／ ２ , ＡＥ ＝ Ｒを代入して、
Ｒ ＝ ＡＣ2 ／ ２ｈ
更に、ＡＣ ＝ √（ ｈ2 ＋（ Ｌ ／２ ）2）であるから、
Ｒ ＝ （ ｈ2 ＋（ Ｌ ／２ ）2） ／ ２ｈ
となる。
【００２２】
図６は、円弧形状プリズム面を同一の接触角をもつ円弧形状プリズムで形成した場合の導光板の３次元輝度分布を説明する図である。ここでは、発光ダイオード素子を１１ｍｍ間隔で導光板の入光面ＩＰＬに、そのＸ−Ｘ方向に沿って３個配置した時の輝度分布を示す。Ｄは入光面ＩＰＬからの距離、Ｌは輝度の大きさを示す。図６に示されたように、導光板ＧＬＢ内の入光面近傍では輝度の山と谷の大きさが大きく異なる部分がある。これが前記したように入光面ＩＰＬに近い部分での表示画像の明るさに不均一をもたらす原因となっていた。
【００２３】
図７は、円弧形状プリズム面を同一の接触角をもつ円弧形状プリズムで形成した場合の種々の接触角の導光板の輝度分布を説明する図である。横軸は発光ダイオードの配列方向を、縦軸は輝度である。図７では、入光面の近傍で有効表示領域の開始端で、接触角αが３５°、４０°、５０°、６０°の各円弧形状プリズムについて測定した結果を示す。図７から、接触角αが５０°付近で良好な輝度分布が得られることが分かる。
【００２４】
図８は、本発明の実施例１の導光板の入光面の近傍で有効表示領域の開始端での輝度分布を図７の輝度分布に重ねて示す図である。図８では、円弧形状プリズムの接触角を５０°前後の範囲で複数条件に振り、さらに該接触角の変化によってバックライトの照光面（出光面）に暗線が出ないよう、グラデーションを付けた接触角となるように加工し、入光面近傍での輝度均一性を図った結果を示す。図８において、α＝ｍｕｌｔと表記したグラフがその導光板である。なお、上記の複数条件とは、４５°から５５°までを概ね０．１°ごとに変化させた１００種超の接触角条件であり、グラデーションを付けた接触角とは概ね０．１°ずつ大きく、又は小さく、段階的に変化させた接触角としたことを意味する。
【００２５】
図８に示されたように、導光板の入光面の近傍で有効表示領域の開始端での輝度分布が改善されているのが分かる。なお、ここでは、接触角５０°前後で複数条件の接触角とすることが好適である。しかし、これは発光ダイオードの配列間隔を１１ｍｍとした場合であって、発光ダイオードの配列間隔が変わることで中心とする接触角も変化する場合もある。例えば、発光ダイオードの配列間隔を９ｍｍとした場合では、中心となる接触角が５６°となるような場合である。また、輝度不均一となっている輝度の山と谷のパターンによっては、グラデーションを付けた接触角となるように加工する以外に、複数の接触角条件となる同一な断面をもつ円弧をランダムに配置させる方が効果が大きい場合もある。
【００２６】
実施例１により、成形加工用の切削バイトが単一で済むため、低コストで特に入光面近傍での輝度均一性を実現したバックライトを得ることができ、このバックライトを用いることで、表示品質の高い液晶表示装置を提供できる。
【実施例２】
【００２７】
図９は、本発明によるバックライトの実施例１の要部構造を説明するための導光板の模式図で、図３と同様の断面を示す。図３と同一符号は同一機能部分を示す。実施例２では、照光面に対し垂直方向に位置する各円弧の中心位置をも複数条件に設け、円弧の接触位置高さ（隣接する円弧プリズムのＸ−Ｘ方向端縁の交点の深さ、溝の深さ）を同一とした構造でもよい。
【００２８】
実施例２によっても、成形加工用の切削バイトが単一で済むため、低コストで特に入光面近傍での輝度均一性を実現したバックライトを得ることができ、このバックライトを用いることで、表示品質の高い液晶表示装置を提供できる。
【００２９】
上記した各実施例では、円弧形状プリズムを対の配列として説明したが、本発明は、このような対の配列構成に限るものではなく、液晶表示パネルの照明に寄与する領域にある前記円弧形状プリズムの曲率半径を全て同一とし、隣接する円弧形状プリズムとの接合点での接触角が異なる円弧形状プリズムを混在させることでも同様の効果を得ることができる。
【００３０】
図１０は、本発明にかかる液晶表示装置の全体構成例を説明する展開斜視図である。液晶表示パネルに駆動回路ＤＲを実装した液晶表示パネル組立ＬＣＤＡの背面に前記した実施例１あるいは実施例２で説明した導光板と、拡散シートやプリズムシート等の光学補償部材を組み込んだバックライト組立ＢＬＡを設置する。液晶表示パネル組立ＬＣＤＡにはフレキシブルプリント基板ＦＰＣを好適とする信号接続部材が外部信号現との間に接続される。液晶表示パネル組立ＬＣＤＡの表面にフレームＳＨＤを被せ、バックライト組立ＢＬＡと係合させて一体の液晶表示装置に組立てられる。バックライトの発光ダイオードへの給電は配線ＰＬから行われる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】導光板の出光面全面に亘る輝度の均一性を得ようとする構造を備えたバックライトの構成例を説明する要部斜視図である。
【図２】複数の曲率半径を持つ円弧形状プリズム面を形成して出光面での輝度の均一性を得ようとする従来の導光板を説明する図である。
【図３】本発明によるバックライトの要部構造を説明するための導光板の模式図で、図１のＸ−Ｘ線に沿って切断した図２と同様の断面を示す。
【図４】円弧形状プリズムの接触角を説明する図である。
【図５】円弧形状プリズムの円弧半径すなわち曲率半径の測定方法を説明する図である。
【図６】円弧形状プリズム面を同一の接触角をもつ円弧形状プリズムで形成した場合の導光板の３次元輝度分布を説明する図である。
【図７】円弧形状プリズム面を同一の接触角をもつ円弧形状プリズムで形成した場合の種々の接触角の導光板の入光面近傍で有効表示領域の開始端での輝度分布を説明する図である。
【図８】本発明の実施例１の導光板の入光面の近傍で有効表示領域の開始端での輝度分布を図７の輝度分布に重ねて示す図である。
【図９】本発明によるバックライトの実施例１の要部構造を説明するための導光板の模式図である。
【図１０】本発明にかかる液晶表示装置の全体構成例を説明する展開斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
ＧＬＢ・・・導光板、ＩＰＬ・・・入光面、ＤＬＳ・・・発光ダイオード、ＨＣＰ・・・円弧形状プリズム面、ＨＣＰＰ（ＨＣＰＰ１〜ＨＣＰＰ６）・・・円弧形状プリズム、ＧＶＰＰ・・・鋸歯状プリズム溝、ＧＶＰ・・・プリズム面。
【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】
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【図８】
2007206366.tif 000010
【図９】
2007206366.tif 000011
【図１０】
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