(57)【要約】【課題】  直下型バックライトユニット及びそれを採用した液晶表示装置を提供する。【解決手段】基板上に所定角度で傾斜するように配置された複数の発光素子と、発光素子から入射された光を、波長によって相異なる回折角で回折させて複数のカラー光に分離するグレーティングとを備えることを特徴とするバックライトユニットと、カラーフィルタなしにカラー画像を具現できるグレーティング方式を採用した構造で、グレーティングが最大の回折効率を発現できる最適の入射角を有して光を入射させる直下型光源を備える液晶表示装置である。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直下型バックライトユニットにおいて、
基板上に所定角度で傾斜するように配置された複数の発光素子と、
前記発光素子から入射された光を、波長によって相異なる回折角で回折させて複数のカラー光に分離するグレーティングとを備えることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項２】
前記発光素子は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
【請求項３】
前記基板に前記所定角度で傾斜した搭載面を有する装着部が配列され、前記発光素子が前記搭載面に搭載されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバックライトユニット。
【請求項４】
前記所定角度は、前記グレーティングの回折効率を最大にする光の入射角に対応することを特徴とする請求項３に記載のバックライトユニット。
【請求項５】
カラーフィルタなしにカラー画像を具現する液晶表示装置において、
カラー画像を形成するための液晶パネルと、
前記液晶パネルの下部に配置されたものであって、基板上に所定角度で傾斜するように配置された複数の発光素子と、前記発光素子から入射された光を、波長によって相異なる回折角で回折させて複数のカラー光に分離するグレーティングとを備えた直下型バックライトユニットとを備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
前記発光素子は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記基板に前記所定角度で傾斜した搭載面を有する装着部が配列され、前記発光素子が前記搭載面に搭載されることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記所定角度は、前記グレーティングの回折効率を最大にする光の入射角に対応することを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記グレーティングと液晶パネルとの間に円筒型のマイクロレンズアレイが配置され、グレーティングから出射した光を液晶パネルに集束させることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記液晶パネルにより形成されたカラー画像を拡散させるためのディフューザが備えられることを特徴とする請求項５または請求項６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、直下型バックライトユニット及びカラーフィルタのない大型の液晶表示装置（ＬＣＤ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ノート型パソコン、デスクトップ型コンピュータ、ＬＣＤ−ＴＶ、移動通信端末機などに使用されるＬＣＤは、受光素子の一種であって、液晶パネル以外にバックライトユニットが必要である。平板表示装置のうち一つであるＬＣＤは、それ自体が発光して画像を形成できず、外部から光が入射されて画像を形成する受光素子型表示装置であって、液晶パネル以外にバックライトユニットが必要である。バックライトユニットは、ＬＣＤの背面に設置されて光を照射する。
【０００３】
バックライトユニットは、光源の配置形態によって、ＬＣＤの直下に設置された複数の光源からの光を液晶パネルに照射する直下発光型と、導光板（ＬＧＰ）の側壁に設置された光源からの光を液晶パネルに伝達するエッジ発光型とに大別されうる。
【０００４】
一方、カラー画像を具現するためにカラーフィルタを使用する場合、光効率が低下し、かつカラーフィルタが高価であり、ＬＣＤの製造コストが上昇する。したがって、このような問題点を解決するために、カラーフィルタを使用する代わりに、グレーティングを適用してカラー分離をすることによってカラー画像を形成する技術が提案されている。
【０００５】
図１は、従来のエッジ発光型バックライトユニットを適用したＬＣＤを示す図である。このＬＣＤは、光源１０と、光源１０から出射された光が液晶パネル３０に向って入射されるように案内する導光板１５とを備える。光源１０としては、一般的に冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）が使用されるが、ＣＣＦＬは、色再現率が低くて、高画質及び高解像ＴＶやモニタなどに適していない。導光板１５は、光源１０から出射された光を効率的にガイドし、光を均一に分布させるためにテーパード状を有する。
【０００６】
導光板１５の下部には、導光板１５から透過されて出射される光を導光板側に再反射させるための反射板２０が備えられ、導光板１５の上部には、入射光を波長によって他の角度で回折させるグレーティング２３が備えられる。グレーティング２３は、入射光の波長によって回折角が異なり、入射された白色光を複数のカラー光に分離する役割を行うが、光効率を高めるように、回折効率を最大化するための最適の入射角を有して光を入射させることが重要である。しかし、導光板１５を通じてガイドされてグレーティング２３に入射される光の入射角を精密に制御することが難しい。
【０００７】
グレーティング２３から出射されたカラー光は、円筒型のマイクロレンズアレイ２５を通じて液晶パネル３０に集光される。グレーティング２３は、例えば、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）に対して相異なる回折角で回折させて、液晶パネル３０の対応する画素にＲ、Ｇ、Ｂカラー光を入射させる。液晶パネルは、入力された画像信号によってカラー光を画素単位でオンオフ制御することによってカラー画像を形成する。ディフューザ３５は、液晶パネル３０を通じて形成された画像を拡散して視野角を拡大させる。
【０００８】
前記したように、エッジ発光型バックライトユニットでは、グレーティングに入射される光を、最適の入射角で入射されるように制御することが難しく、導光板を使用して一方向から他方向に光をガイドするため、光均一度の確保に難しさがあり、このような問題点によってＬＣＤの大型化に限界がある。
【特許文献１】日本特開第２００１−３１２９１６号公報
【特許文献２】日本特開平９−１８６８２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであって、グレーティングの回折効率を最大化できる入射角で光が入射されるように構成された光源を有するバックライトユニット及びカラーフィルタのない大型のＬＣＤを提供するところにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を解決するために、本発明に係るバックライトユニットは、直下型バックライトユニットにおいて、基板上に所定角度で傾斜するように配置された複数の発光素子と、前記発光素子から入射された光を、波長によって相異なる回折角で回折させて複数のカラー光に分離するグレーティングとを備えることを特徴とする。
【００１１】
前記発光素子は、発光ダイオードから構成されうる。
【００１２】
前記基板に前記所定角度で傾斜した搭載面を有する装着部が配列され、前記発光素子が前記搭載面に搭載される。
【００１３】
前記目的を解決するために、本発明に係るＬＣＤは、カラーフィルタなしにカラー画像を具現するＬＣＤにおいて、カラー画像を形成するための液晶パネルと、前記液晶パネルの下部に配置されたものであって、基板上に所定角度で傾斜するように配置された複数の発光素子と、前記発光素子から入射された光を、波長によって相異なる回折角で回折させて複数のカラー光に分離するグレーティングとを備えた直下型バックライトユニットとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るバックライトユニット及びＬＣＤは、カラーフィルタなしにカラー画像を具現できるグレーティング方式を採用した構造で、グレーティングが最大の回折効率を発現できる最適の入射角を有して光を入射させる直下型光源を備える。それにより、最適の入射角を有する光をグレーティングに容易に入射させることが可能であり、直下型バックライトユニットを利用して大型のＬＣＤを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付された図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。
【００１６】
本発明に係るバックライトユニットは、図２に示すように、カラー画像を形成する液晶パネル１３０の下部に配置された直下型発光素子１０５と、発光素子１０５から入射された光を、波長によって相異なる回折角を有して回折させるグレーティング１２３とを備える。
【００１７】
発光素子１０５は、基板１００に所定角度αで傾斜するように配置されて、発光素子１０５から出射されるほとんどの光が、グレーティング１２３に対して傾斜して入射される。発光素子１０５を傾斜するように配置するために、基板１００上に所定角度αで傾斜した搭載面１１０ａを有する装着部１１０が形成され、搭載面１１０ａに発光素子１０５を装着することによって、グレーティング１２３に対して最適の入射角を有して入射されるように制御された光を出射する発光素子を有するバックライトユニットを得ることができる。
【００１８】
発光素子１０５は、例えば、発光ダイオードやレーザダイオードでありうる。発光ダイオードとしては、白色発光ダイオードを使用するか、または特定の波長帯域の光を発光させる複数のカラー発光ダイオードを使用できる。複数のカラー発光ダイオードを使用する場合には、各発光ダイオードから発光されて出射したカラー光を混合して白色光にした後、グレーティング１２３に入射させる。
【００１９】
グレーティング１２３は、入射光の波長によって相異なる回折角で光を回折させて、入射光を複数のカラー光に分離する。一方、入射光の入射角によって回折効率が変わるが、最大の回折効率を具現できる最適の入射角は、グレーティング１２３の設計パターンによって多様に決定されうる。前記最適の入射角を得るように、発光素子１０５の配置角度αを調節する。発光素子１０５を基板１００に水平に配置したときには、発光素子から放射形に出射する光が何れもグレーティング１２３に入射されるため、グレーティング１２３に対して対称的な放射角を有して入射される。したがって、発光素子から出射された光を、グレーティングに対して最適の入射角で入射されるように制御することが難しい。しかし、本発明のように、発光素子１０５を基板１００に対して所定角度αで傾斜するように配置することによって、発光素子１０５から出射される光の一部を、前記所定角度αに対応する入射角を有してグレーティング１２３に入射させうる。前記所定角度αを調節して、グレーティングに対して最適の入射角を有する光がグレーティング１２３に向って入射されるように制御できる。
【００２０】
グレーティング１２３を通じて複数のカラー光、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂに分離された光は、円筒型のマイクロレンズアレイ１２５を通じて液晶パネル１３０に画素単位で集束される。液晶パネル１３０は、入力された画像信号によって画素単位でスイッチング駆動して画像を形成するものであって、これについての構成は、公知されているので、その詳細な説明は省略する。
【００２１】
液晶パネル１３０により形成されたカラー画像を、ディフューザ１３５を通じて拡散させて視野角を確保する。
【００２２】
本発明に係るＬＣＤは、前述したような直下型バックライトユニットを備えて、カラーフィルタなしにカラー画像を具現する。また、直下型バックライトユニットを使用して、大型のＬＣＤに十分な光を供給できる光源配列構造を採用でき、液晶パネルの下部に光源を均一に配列することが可能であるので、大型化しながらも均一度が保証される。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、ノート型パソコン、デスクトップ型コンピュータ、ＬＣＤ−ＴＶ、移動通信端末機などに好適に用いられる液晶表示装置に関連した技術分野に好適に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来のエッジ発光型バックライトユニットを有するカラーフィルタのない液晶ディスプレイを示す図である。
【図２】本発明に係る直下型バックライトユニットを有するカラーフィルタのない液晶ディスプレイを示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１００    基板
１０５    直下型発光素子
１１０    装着部
１１０ａ  搭載面
１２３    グレーティング
１２５    マイクロレンズアレイ
１３０    液晶パネル
１３５    ディフューザ
Ｒ        赤色光
Ｇ        緑色光
Ｂ        青色光
【図１】
2007065658.tif 000003
【図２】
2007065658.tif 000004