(57)【要約】【課題】  指向性のある点光源を用いて、光の利用効率を高め、出光面の均一な輝度を得る。【解決手段】  液晶表示パネルを照明する長方形の照明領域２５の一方の対角線２５ａと交差するように入射面２６が角部に形成された導光板２２と、上記導光板２２の角部の入射面に上記一方の対角線２５ａ上からはずれた位置に設置された点光源２１を備え、上記入射面２６に設置された点光源２１の光軸２１ａで分割される上記照明領域２５の各分割領域２５Ａ，２５Ｂの面積を異ならしめて、上記光軸２１ａと交差する上記照明領域２５の他方の対角線２５ｂ方向の各角部近傍に上記点光源２１からの光を均等に分配する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示パネルを背面側から照明するバックライト装置であって、
上記液晶表示パネルの背面側に配され、上記液晶表示パネルを照明する長方形の照明領域の一方の対角線と交差するように入射面が角部に形成された導光板と、
上記導光板の角部の入射面に上記一方の対角線上からはずれた位置に設置された点光源を備え、
上記入射面に設置された点光源の光軸で分割される上記照明領域の各分割領域の面積を異ならしめて、上記光軸と交差する上記照明領域の他方の対角線方向の各角部近傍に上記点光源からの光を均等に分配したことを特徴とするバックライト装置。
【請求項２】
上記照明領域の中心と上記点光源を結ぶ直線で分割される上記照明領域の各分割領域の面積比に応じて形状を決定した微細なプリズムを上記入射面に設け、各分割領域に上記点光源からの光を均等に分配す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】
液晶表示パネルを背面側から照明するバックライト装置であって、
上記液晶表示パネルの背面側に配され、上記液晶表示パネルを照明する長方形の照明領域の一方の対角線と交差するように入射面が角部に形成された導光板と、
上記導光板の角部の入射面に上記一方の対角線上からはずれた位置に設置された点光源を備え、
上記導光板の出射面と対向する面は、上記点光源を中心として等間隔で描かれる同心円と互いに等しい中心角をもって放射状に描かれる直線とで分割される領域毎に形成され、上記点光源の光軸から離れるに従い拡散率を高め、且つ、上記点光源から離れるに従い拡散率を高めた拡散パターンを有する反射面としたことを特徴とするバックライト装置。
【請求項４】
液晶表示パネルを背面側から照明するバックライト装置であって、
上記液晶表示パネルの背面側に配され、上記液晶表示パネルを照明する長方形の照明領域の一方の対角線と交差するように入射面が角部に形成された導光板と、
上記導光板の角部の入射面に上記一方の対角線上からはずれた位置に設置された点光源を備え、
上記導光板の出射面は、上記点光源と上記照明領域の中心とを通る直線と平行に等間隔にシリンドリカル形状の凸条又は凹条を設けた拡散面としたことを特徴とするバックライト装置。
【請求項５】
液晶表示パネルと、上記液晶表示パネルを背面側から照明する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、上記液晶表示パネルの背面側に配され、上記液晶表示パネルを照明する長方形の照明領域の一方の対角線と交差するように入射面が角部に形成された導光板と、上記導光板の角部の入射面に上記一方の対角線上からはずれた位置に設置された点光源を備え、上記入射面に設置された点光源の光軸で分割される上記照明領域の各分割領域の面積を異ならしめて、上記光軸と交差する上記照明領域の他方の対角線方向の各角部近傍に上記点光源からの光を均等に分配したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
上記照明領域の中心と上記点光源を結ぶ直線で分割される上記照明領域の各分割領域の面積比に応じて形状を決定した微細なプリズムを上記入射面に設け、各分割領域に上記点光源からの光を均等に分配することを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置。
【請求項７】
上記導光板の出射面と対向する面は、上記点光源を中心として等間隔で描かれる同心円と互いに等しい中心角をもって放射状に描かれる直線とで分割される領域毎に形成され、上記点光源の光軸から離れるに従い拡散率を高め、且つ、上記点光源から離れるに従い拡散率を高めた拡散パターンを有する反射面としたことを特徴とする請求項８記載の液晶表示装置。
【請求項８】
上記導光板の出射面は、上記点光源と上記照明領域の中心とを通る直線と平行に等間隔にシリンドリカル形状の凸条又は凹条を設けた拡散面としたことを特徴とする請求項７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、液晶表示パネルを背面側から照明する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（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）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。
【０００３】
液晶表示装置では、バックライト装置により透過型液晶表示素子を背面側から照明して、画面を表示する。
【０００４】
液晶表示装置に備えられるバックライト装置は、光源と、光源から出射された光を導光して面発光させる導光板などからなり、光源としては、蛍光管（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）や発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）などが使用される。
【０００５】
ＣＣＦＬは、強い白色光を放出でき、高輝度と高均一度とが得られ、大面積化設計が可能であるという長所があるが、高周波交流信号によって作動し、作動温度範囲が狭いという短所がある。ＬＥＤは、輝度及び均一度の側面でＣＣＦＬに比べて性能が落ちるが、直流信号によって作動し、寿命が長くて作動温度範囲が広く、薄形化が可能であるという長所を有する。
【０００６】
バックライト装置は、光源の配置形態によって、直下発光型とエッジ発光型とに分類される。
【０００７】
小型化及び低消費電力化を図るために、導光板の角部に点光源を配置するようにしたバックライト装置が提案されている。従来、導光板の角部に点光源を配置したバックライト装置では、点光源を中心とする同心円状に形成された、マイクロプリズムやホログラムを備える導光板によって、出光面の均一な輝度を得るようにしている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開平２００１−１４３５１２号公報
【特許文献２】特開平２００４−２１４２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述の如き導光板の角部に点光源を配置したバックライト装置では、指向性のある点光源を用いると、例えば図１２に示すように、点光源の光軸上が一番明るくなり、また、奥側や右上が暗くなってしまい、発光面内において明暗がはっきり見えてしまう。また、ロスも大きくなり、光の有効利用ができない。これは、点光源の特性でもある配光特性が関係している。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上述の如き従来の問題点に鑑み、指向性のある点光源を用いて、光の利用効率を高め、出光面の均一な輝度を得ることができるようにしたバックライト装置及び液晶表示装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の更に他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施の形態の説明から一層明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明では、導光板のコーナーに点光源を配置して、導光板の３面に微細プリズム、拡散パターンを施し、光の利用効率を上げコーナー配置ということを感じさせないバックライトを実現する。
【００１３】
すなわち、本発明は、液晶表示パネルを背面側から照明するバックライト装置であって、上記液晶表示パネルの背面側に配され、上記液晶表示パネルを照明する長方形の照明領域の一方の対角線と交差するように入射面が角部に形成された導光板と、上記導光板の角部の入射面に上記一方の対角線上からはずれた位置に設置された点光源を備え、上記入射面に設置された点光源の光軸で分割される上記照明領域の各分割領域の面積を異ならしめて、上記光軸と交差する上記照明領域の他方の対角線方向の各角部近傍に上記点光源からの光を均等に分配したことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、液晶表示パネルを背面側から照明するバックライト装置であって、上記液晶表示パネルの背面側に配され、上記液晶表示パネルを照明する長方形の照明領域の一方の対角線と交差するように入射面が角部に形成された導光板と、上記導光板の角部の入射面に上記一方の対角線上からはずれた位置に設置された点光源を備え、上記導光板の出射面と対向する面は、上記点光源を中心として等間隔で描かれる同心円と互いに等しい中心角をもって放射状に描かれる直線とで分割される領域毎に形成され、上記点光源の光軸から離れるに従い拡散率を高め、且つ、上記点光源から離れるに従い拡散率を高めた拡散パターンを有する反射面としたことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、液晶表示パネルを背面側から照明するバックライト装置であって、上記液晶表示パネルの背面側に配され、上記液晶表示パネルを照明する長方形の照明領域の一方の対角線と交差するように入射面が角部に形成された導光板と、上記導光板の角部の入射面に上記一方の対角線上からはずれた位置に設置された点光源を備え、上記導光板の出射面は、上記点光源と上記照明領域の中心とを通る直線と平行に等間隔にシリンドリカル形状の凸条又は凹条を設けた拡散面としたことを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明は、液晶表示パネルと、上記液晶表示パネルを背面側から照明する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、上記液晶表示パネルの背面側に配され、上記液晶表示パネルを照明する長方形の照明領域の一方の対角線と交差するように入射面が角部に形成された導光板と、上記導光板の角部の入射面に上記一方の対角線上からはずれた位置に設置された点光源を備え、上記入射面に設置された点光源の光軸で分割される上記照明領域の各分割領域の面積を異ならしめて、上記光軸と交差する上記照明領域の他方の対角線方向の各角部近傍に上記点光源からの光を均等に分配したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、指向性のある点光源を用いて、光の利用効率を高め、出光面の均一な輝度を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。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言うまでもない。
【００１９】
本発明は、例えば図１に示すような構成の液晶表示パネル１０と、上記液晶表示パネル１０を背面側から照明するバックライト装置２０とを備える液晶表示装置１００に適用される。
【００２０】
液晶表示パネル１０は、マトリクス状に配置された信号線及び走査線、この信号線と走査線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、画素電極などが形成された背面側のガラス基板と、対向電極やラーフィルタが内表面に形成された前面側のガラス基板を対向させ、これら２枚のガラス基板の間に、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を設けてなる透過型のカラー液晶表示パネルである。
【００２１】
この液晶表示装置１００は、このような構成の液晶表示パネル１０を２枚の偏光板１１，１２で挟み、バックライト装置２０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することができる。
【００２２】
この液晶表示装置１００におけるバックライト装置２０は、例えば白色発光ダイオードを用いた点光源２１から導光板２２に入射される白色光により、上記導光板２２を介して、上記液晶表示パネル１０を背面側から照明する。
【００２３】
なお、上記液晶表示パネル１０と導光板２２の間には、互いに直交する方向にプリズムが配列されてなる２枚のプリズムシート２３Ｘ，２３Ｙ及び拡散シート２３が配され、また、上記導光板２２の背面には反射シート２４が配されている。
【００２４】
そして、このバックライト装置２０では、図２に示すように、上記液晶表示パネル１０を照明する長方形の照明領域２５の一方の対角線２５ａと交差するように入射面２６が導光板２２の角部に形成され、上記導光板２２の角部の入射面２６に上記一方の対角線上からはずれた位置に点光源２１が設置されている。
【００２５】
上記入射面２６に設置された点光源２１の光軸２１ａで分割される上記照明領域２５の各分割領域２５Ａ，２５Ｂの面積を異ならしめて、上記光軸２１ａと交差する上記照明領域２５の他方の対角線２５ｂ方向の各角部近傍に上記点光源２１からの光を均等に分配した。
【００２６】
上記点光源２１を配置する入射面２６の最適角度は、次のようにして設定した。
【００２７】
すなわち、上記長方形の照明領域２５全体を均等に照明するために、上記照明領域２５を９等分し、各分割領域の中心点のうちの上記対角線２５ｂ上の両側の２点Ｐ１，Ｐ２と上記点光源２１とを結ぶ角度ａからその値の半分の角度（ａ／２）±５°の範囲（画面中心と面積比にて決定）を通過する直線と上記点光源２１の光軸２１ａとを一致させる配置角度とした。
【００２８】
また、上記点光源２１を配置する入射面２６には、入射面２６を最適角度とすることにより発生した面積比による光量の違いを補うために、図３に示すように、微細なプリズム２７が複数設けられている。
【００２９】
上記プリズム２７は、図４に示すように、面積の狭い方へ行ってしまう光を広い方へ向ける働きをする。
【００３０】
上記プリズム２７は、上記照明領域２５の中心点Ｐ０と上記点光源２１を結ぶ直線２１ｂで分割される上記照明領域の各分割領域の面積比に応じて、角度α、βや高さＨ、ピッチＰを変化させ、面積比に応じた最適な形状とした。
【００３１】
具体的には、上記プリズム２７の形状は点光源２１から照明領域２５の中心で面積を求め、その値により角度α、βを設定した。α＝１２０°〜１６０°、β＝１２０°〜１６０°の範囲で設定し、高さＨやピッチＰも上記対角線２５ｂ上の両側の２点Ｐ１，Ｐ２までの距離や角度に応じて変化させ、Ｐ＝０．０５〜０．５ｍｍ、Ｈ＝０．０１〜０．１ｍｍの範囲で設定した。
【００３２】
これにより、図５に示すように、面積の狭い方へ行ってしまう光を広い方へ向け、光の有効利用を図ることができる。
【００３３】
図５の（Ａ）は上記点光源２１を配置する入射面２６に上記プリズム２７を設けない場合の照明光の状態を示し、図５の（Ｂ）は上記点光源２１を配置する入射面２６に上記プリズム２７を設けた場合の照明光の状態を示す。
【００３４】
また、このバックライト装置２０では、上記導光板２２の出射面２８と対向する面２９は、図６に示すように、上記点光源２１を中心として等間隔で描かれる同心円と互いに等しい中心角をもって放射状に描かれる直線とで分割される領域毎に形成され、上記点光源２１の光軸から離れるに従い拡散率を高め、且つ、上記点光源２１から離れるに従い拡散率を高めた拡散パターン３０を有する反射面となっている。
【００３５】
すなわち、出射面２８の均一な輝度を得るため、点光源２１を中心とする同心円に内接する多角形に拡散パターン３０を配置し、このエリア毎に密度や形状を変化させることにより拡散率を変化させて、輝度の均一化を図った。
【００３６】
具体的には、点光源２１を中心とする同心円に内接する多角形は中心角度５°以内、１エリアの距離は２ｍｍ以下とし、エリア毎に拡散パターン３０の密度や形状を変化させることにより、上記点光源２１の光軸から離れるに従い拡散率を高め、且つ、上記点光源２１から離れるに従い拡散率を高めた反射面とした。
【００３７】
上記拡散パターン３０は、例えば図７の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、リング状の凹条３０Ａ、半球形状や四角錐形状などの凹部３０Ｂ，３０Ｃからなる。
【００３８】
さらに、上記導光板２２の出射面２８は、図８に示すように、上記点光源２１と上記照明領域２５の中心Ｐ０とを通る直線２１ｂと平行に等間隔にシリンドリカル形状の凸条３１を設けた拡散面とした。
【００３９】
このように、上記導光板２２の出射面２８を、上記点光源２１と上記照明領域２５の中心Ｐ０とを通る直線２１ｂと平行に等間隔にシリンドリカル形状の凸条３１を設けた粗面の形状とすることによって、図９及び図１０に示すように、上記シリンドリカル形状の凸条３１の長手方向に入射される光に対して、横方向に広がる光をロスなく粗面の形状によって出射面２８から出射させることができ、出射面２８輝度を高めることができる。
【００４０】
なお、上記凸条３１の形状はＲ０．０２〜Ｒ０．１５程度とし、幅は０．０２ｍｍ〜０．１５ｍｍ程度とした。
【００４１】
ここで、図９の（Ａ）及び図１０の（Ａ）は上記導光板２２の出射面２８に凸条３１を設けない場合の照明光の状態を模式的に示し、また、図９の（Ｂ）及び図１０の（Ｂ）は上記導光板２２の出射面２８に凸条３１を設けた場合の照明光の状態を模式的に示しており、図９の（Ａ）及び（Ｂ）は上記導光板２２の上方から見た状態を模式的に示し、図１０の（Ａ）及び（Ｂ）は上記導光板２２の側方から見た状態を模式的に示している。
【００４２】
なお、上記シリンドリカル形状の凸条３１に代えてシリンドリカル形状の凹条を設けるようにしてよい。
【００４３】
上記液晶表示装置１０に備えられたバックライト装置２０による照明光の状態を図１１に模式的に示すように、このバックライト装置２０では、対角の一番遠い場所が暗くなる傾向になるのを抑えることができ、面内輝度を５〜１０％程度向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明を適用した液晶表示装置の構成を示す模式的な正面図である。
【図２】上記液晶表示装置に備えられたバックライト装置における点光源の設置状態を説明するための模式的な平面図である。
【図３】上記点光源を配置する導光板の入射面に設けられたプリズムを説明するための要部拡大平面図である。
【図４】上記プリズムの機能を模式的に示す図である。
【図５】上記プリズムの効果を示す模式的な平面図であり、（Ａ）は上記点光源を配置する入射面にプリズムを設けない場合の照明光の状態を示し、（Ｂ）は上記点光源を配置する入射面にプリズムを設けた場合の照明光の状態を示している。
【図６】上記導光板の出射面と対向する面に形成される拡散パターンの様子を示す模式的な底面図である。
【図７】上記拡散パターン形状例を示す要部拡大断面図である。
【図８】上記導光板の出射面に形成されるシリンドリカル形状の凸条の様子を示す模式的な平面図である。
【図９】上記シリンドリカル形状の凸条の長手方向に入射される光に対して、横方向に広がる光を上記導光板の上方から見た状態を模式的に示す平面図であり、（Ａ）は導光板の出射面に凸条を設けない場合を示し、また、（Ｂ）は導光板の出射面に凸条を設けた場合を示している。
【図１０】上記シリンドリカル形状の凸条の長手方向に入射される光に対して、横方向に広がる光を上記導光板の側方から見た状態を模式的に示す正面図であり、（Ａ）は導光板の出射面に凸条を設けない場合を示し、また、（Ｂ）は導光板の出射面に凸条を設けた場合を示している。
【図１１】上記液晶表示装置に備えられたバックライト装置による照明光の状態を模式的に示す平面図である。
【図１２】従来の点光源を備えたバックライト装置による照明光の状態を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  液晶表示パネル、１１，１２  偏光板、２０  バックライト装置、２１  点光源、２１ａ  点光源の光軸、２２  導光板、２３Ｘ，２３Ｙ  プリズムシート、２４  反射シート、２５  照明領域、２５ａ，２５ｂ  対角線、２５Ａ，２５Ｂ  照明領域の分割領域、２６  入射面、２７  プリズム、２８  出射面、２９  出射面と対向する面、３０  拡散パターン、３１  凸条、１００  液晶表示装置
【図１】
2007079495.tif 000003
【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】
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【図９】
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【図１０】
2007079495.tif 000012
【図１１】
2007079495.tif 000013
【図１２】
2007079495.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成18年3月6日(2006.3.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
１０  液晶表示パネル、１１，１２  偏光板、２０  バックライト装置、２１  点光源、２１ａ  点光源の光軸、２２  導光板、２３  拡散シート、２３Ｘ，２３Ｙ  プリズムシート、２４  反射シート、２５  照明領域、２５ａ，２５ｂ  対角線、２５Ａ，２５Ｂ  照明領域の分割領域、２６  入射面、２７  プリズム、２８  出射面、２９  出射面と対向する面、３０  拡散パターン、３１  凸条、１００  液晶表示装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2007079495.tif 000015
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2007079495.tif 000016