(57)【要約】【課題】照射光のエリア毎の明暗の制御が可能なエッジライト型バックライト装置において、導光部の長大化を抑制しつつ、照射光の輝度等の均一性を向上させる。【解決手段】複数の導光板と、各導光板の所定の側面に光が入射するように配置された、各導光板にそれぞれ対応する複数の光源と、を備えるエッジライト型バックライト装置であって、各導光板は、前記所定の側面に続く導光部と、前記所定の側面から入射して前記導光部を通った光を前記導光板の上面から射出させる反射拡散面が形成された発光部と、を有し、前記導光部の長さは、導光板毎に異なっており、各導光板は、前記反射拡散面の少なくとも一部が他の導光板の反射拡散面と重ならないように、前記発光部からの光の射出方向に積層され、前記エッジライト型バックライト装置は、各導光板の前記所定の側面に入射する光の拡散性が前記導光部が短いほど高くなるように、当該光の拡散性を調整する手段を備えることを特徴とするエッジライト型バックライト装置を提供する。【選択図】図２
2012234704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の導光板と、各導光板の所定の側面に光が入射するように配置された、各導光板にそれぞれ対応する複数の光源と、を備えるエッジライト型バックライト装置であって、
各導光板は、前記所定の側面に続く導光部と、前記所定の側面から入射して前記導光部を通った光を前記導光板の上面から射出させる反射拡散面が形成された発光部と、を有し、
前記導光部の長さは、導光板毎に異なっており、
各導光板は、前記反射拡散面の少なくとも一部が他の導光板の反射拡散面と重ならないように、前記発光部からの光の射出方向に積層され、
前記エッジライト型バックライト装置は、各導光板の前記所定の側面に入射する光の拡散性が前記導光部が短いほど高くなるように、当該光の拡散性を調整する手段を備える
ことを特徴とするエッジライト型バックライト装置。
【請求項２】
前記調整する手段は、各導光板の前記所定の側面に形成された、光を拡散させる拡散部である
ことを特徴とする請求項１に記載のエッジライト型バックライト装置。
【請求項３】
前記調整する手段は、各導光板の前記所定の側面と各光源との間に配置された、光を拡散させる拡散部である
ことを特徴とする請求項１に記載のエッジライト型バックライト装置。
【請求項４】
前記調整する手段は、各導光板の前記所定の側面と各光源との間に配置された集光レンズである
ことを特徴とする請求項１に記載のエッジライト型バックライト装置。
【請求項５】
各光源の光が対応しない導光板の前記所定の側面に入射することを抑制するように各光源の間に反射部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のエッジライト型バックライト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置等のために使用可能なエッジライト型バックライト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置等の光源として用いられるバックライト装置の方式は、大きく分けて直下型とエッジライト型が挙げられる。直下型バックライト装置は、液晶表示パネルの直下に光源を配置する構成であり、光源にはＣＣＦＬ（冷陰極管）や白色又はＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）３原色などのＬＥＤが用いられる。光源からの光は、バックライト装置の光拡散空間で拡散され、輝度や色度が面内均一化した後に液晶表示パネル背面から照射される。直下型方式の特徴として、表示エリアを分割してエリア毎にＬＥＤを個別に発光制御することにより、表示エリアを分割して照射可能であることが挙げられる。従って、バックライトが不要なエリアに対応するＬＥＤを発光させないことで、表示画像の黒浮きを低減して高コントラストを得ること（ローカルディミング制御、エリア制御）や、バックライト装置の省電力化が可能となる。その反面、表示面内において均一化した光を得るためには概ねＬＥＤ実装ピッチ以上の拡散距離が必要であり、その結果バックライト装置の厚みが増えてしまうといった問題がある。また、光源を光拡散空間で拡散させているため細かな明暗エリアの制御が難しいという問題もある。
【０００３】
一方、エッジライト型バックライト装置は、導光板の少なくとも一側面にＣＣＦＬ（冷陰極管）やＬＥＤ光源を配置し、導光板背面に反射拡散機能を有する印刷を施したり反射シートを設けたりした構成である。これにより、側面から入射した光が液晶表示パネル側の面方向に照射される。エッジライト型バックライト装置は、直下型バックライト装置のような厚みのある光拡散空間を必要としないので、薄型にできることが大きな特徴である。その反面、光源から遠いエリアでは光が充分に届かなかったり、分割された表示エリア毎に明暗を制御することが困難であったりという問題がある。
【０００４】
エッジライト型バックライト装置に関する問題を解決するための技術として、特許文献１が知られている。特許文献１のバックライト装置は、図６（ａ）に示すように複数の導光板６０１、６０２、６０３を少なくとも反射拡散面６０４、６０５、６０６の一部が互いに重ならないよう積層した構成である。また、分割された表示エリア６０７毎に対応する複数の光源６０８が導光板６０１、６０２、６０３の端面に配置されている。このような構成により、エッジライト型の採用による薄型化が実現され、また、エッジライト型でありながら分割された表示エリア毎の明暗の制御が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１２３３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のバックライト装置では、図６（ｂ）に示すように、光源６０８の光は導光板６０３の端面から角度６１０で入射する。図６（ｂ）において、光源６１３、６１４、６１５全体で、光源６０８の１つに対応する。光源６０８から入射した光は更に、導光部６１１を経て、発光部６１２の反射拡散面６０６で反射拡散され、液晶パネル６０９に照射される。しかしながら、導光部６１１が短い導光板６０３において、光源６１３、６１４、６１５の光が均一に混じり合う範囲は主に斜線部領域６１６の限られた範囲である。そのため、発光部６１２において輝度を均一化することと、ＲＧＢ光源（光源６１３、６１４、６１５）の混色性を良くすることは、非常に困難である。これは、発光部６１２全域に亘って輝度や色度の均一化を実現させるためには光源から反射拡散面６０６までの導光距離が一定上必要であるためである。仮に導光板６０３の導光部６１１を伸ばした場合、今度はバックライト装置が大型化し、液晶表示装置の薄型化や狭額縁化が困難である。
【０００７】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、照射光のエリア毎の明暗の制御が可能なエッジライト型バックライト装置において、導光部の長大化を抑制しつつ、照射光の輝度等の均一性を向上させる技術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】
【０００８】
上記課題を解決するために、第１の本発明は、複数の導光板と、各導光板の所定の側面に光が入射するように配置された、各導光板にそれぞれ対応する複数の光源と、を備えるエッジライト型バックライト装置であって、各導光板は、前記所定の側面に続く導光部と、前記所定の側面から入射して前記導光部を通った光を前記導光板の上面から射出させる反射拡散面が形成された発光部と、を有し、前記導光部の長さは、導光板毎に異なっており、各導光板は、前記反射拡散面の少なくとも一部が他の導光板の反射拡散面と重ならないように、前記発光部からの光の射出方向に積層され、前記エッジライト型バックライト装置は、各導光板の前記所定の側面に入射する光の拡散性が前記導光部が短いほど高くなるように、当該光の拡散性を調整する手段を備えることを特徴とするエッジライト型バックライト装置を提供する。
【０００９】
なお、その他の本発明の特徴は、添付図面及び以下の発明を実施するための形態における記載によって更に明らかになるものである。
【発明の効果】
【００１０】
以上の構成により、本発明によれば、照射光のエリア毎の明暗の制御が可能なエッジライト型バックライト装置において、導光部の長大化を抑制しつつ、照射光の輝度等の均一性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係るエッジライト型バックライト装置１００を備える液晶表示装置の正面図及びＡ−Ａ断面図
【図２】図１に示すＡ−Ａ断面図の部分拡大図（第１の実施形態）
【図３】（ａ）図１の導光板１０１の詳細図、（ｂ）図１の導光板１０３の詳細図
【図４】図１に示すＡ−Ａ断面図の部分拡大図（変形例１）
【図５】図１に示すＡ−Ａ断面図の部分拡大図（変形例２）
【図６】従来のバックライト装置の構成例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせすべてが、本発明に必須とは限らない。
【００１３】
［第１の実施形態］
図１乃至図３を参照して、第１の実施形態に係るエッジライト型バックライト装置１００の構成を説明する。図１は、第１の実施形態に係るエッジライト型バックライト装置１００を備える液晶表示装置の正面図及びＡ−Ａ断面図である。
【００１４】
図１において、導光板１０１、１０２、１０３は、光源１０７、１０８、１０９と対向する端面（所定の側面）と、くさび状に傾斜した先端部とを有する。導光板の数は３つに限定されず、複数であれば幾つでもよい。導光板１０１、１０２、１０３は、先端部の傾斜面に、それぞれ反射拡散面１０４、１０５、１０６を備える。導光板１０１、１０２、１０３の例としては、基材が無色透明なＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（アクリル）、ＰＥＴ（ペット）などの材質からなる樹脂部材の切削や成型加工により作製されるものが挙げられる。反射拡散面１０４、１０５、１０６の作製方法の例としては、炭酸マグネシウム、酸化チタン等を顔料にしてなるドット状の光拡散性白色印刷、Ｖ字型溝、そして紫外線硬化型モノマーのインクジェット塗布によるマイクロプリズム成型が挙げられる。ドット状の白色印刷やマイクロプリズムの配置に関しては、導光板のくさび状先端部ほど実質的に密になるように作製される。
【００１５】
導光板１０１、１０２、１０３や光源１０７、１０８、１０９は、液晶表示パネル１１０の表示領域中心１１１を基準として、上下対称に配置されている。また、導光板１０１、１０２、１０３は、各々の反射拡散面１０４、１０５、１０６が液晶表示パネル１１０の表示面側から見て少なくとも一部が重ならないように、液晶表示パネル１１０に近い側から導光板１０１、１０２、１０３の順に積層されている。図１の例では、反射拡散面１０４、１０５、１０６は液晶表示パネル１１０の表示面側から見て全く重なっていない。また、図１から理解できるように、導光板１０１、１０２、１０３の積層方向は、液晶表示パネル１１０の表示面に垂直な方向、即ち、反射拡散面１０４、１０５、１０６による光の射出方向である。
【００１６】
光源１０７、１０８、１０９から導光板１０１、１０２、１０３の端面に入射した光は、くさび状先端部に設けられた反射拡散面１０４、１０５、１０６で反射拡散される。反射拡散面１０４、１０５、１０６で反射拡散された光は、反射拡散面１０４、１０５、１０６に対向する（導光板１０１、１０２、１０３の上面に位置する）光出射面１１４、１１５、１１６から液晶表示パネル１１０の背面に向かって照射される。
【００１７】
光源から導光板の反射拡散面までの距離（即ち、導光部の長さ）は、導光板毎に異なっており、導光板１０１が最も長く、導光板１０３が最も短い。
【００１８】
液晶表示パネル１１０の表示領域の分割例として、図１に破線で示すように長手方向（縦）６分割×短手方向（横）８分割で全表示領域を均等に４８分割した例を挙げる。この場合、導光板１０１、１０２、１０３はそれぞれ、液晶表示パネルの長手方向に８分割されている。つまり、分割された短冊状の導光板が、液晶表示パネルの長手方向に８つ並んでいる。例えば、液晶表示パネル１１０の分割領域１１２に対応するバックライトを発光させる場合は、図１のＡ−Ａ断面図の光源１０７を発光させる。こうすると、光源１０７の光が反射拡散面１０４で反射拡散され、分割領域１１２の背面側から照射される。同様に、分割領域１１３に対応するバックライトを発光させる場合は、図１のＡ−Ａ断面図の光源１０９を発光させる。こうすると、光源１０９の光が反射拡散面１０６で反射拡散され、分割領域１１３の背面側から照射される。
【００１９】
図２は、図１に示すＡ−Ａ断面図の部分拡大図である。図２において、図１と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。導光板１０１、１０２、１０３の光源側の端面には、光を拡散させる拡散部２０１、２０２、２０３が設けられ、拡散性は拡散部毎に異なり、拡散部２０３、２０２、２０１の順で拡散性が高い。拡散部２０１、２０２、２０３の作製方法の例としては、ガラス粒子、アルミナ粒子、メラミン粒子、又はポリカ粒子などの粒子を圧縮空気と共に導光板の端面（光入射面）に吹き付けるブラスト処理が挙げられる。拡散部２０３を作製する際は、拡散部２０１、２０２に比べて、ブラスト処理を行う時間を長くするか、ブラスト粒子を吹き付ける速度を速くするか、又はブラスト粒子の直径を大きくする。これにより、より拡散性の高い拡散部を得ることができる。また、拡散部２０１、２０２、２０３の作製方法の別の例として、導光板１０１、１０２、１０３の端面（光入射面）にレーザー加工により微小な凹凸を形成することが挙げられる。
【００２０】
ところで、導光板の光入射面に入射する光の拡散性が高いほど照射光の輝度や色度の均一性が向上するが、一方で照射光の輝度が低下する。そのため、本実施形態では、エッジライト型バックライト装置１００は、光源から導光板の反射拡散面までの距離（即ち、導光部の長さ）が短いほど入射光の拡散性を高めるように構成される。これにより、導光部が短い導光板１０３においては照射光の輝度や色度の不均一化が抑制され、導光部が短い導光板１０１においては照射光の輝度の低下が抑制される。
【００２１】
また、仕切り板２０４、２０５（反射部）を導光板１０１、１０２、１０３の間に設けてもよい。この場合、光源１０７の光は導光板１０１に、光源１０８の光が導光板１０２に、光源１０９の光が導光板１０３に、それぞれ選択的に入射する。換言すると、各光源の光が対応しない導光板に入射することが抑制される。仕切り板２０４、２０５は、光源の光を効率的に導光板に入射させる理由から、高反射率を有する材質が好ましい。具体的には、ＰＥＴを基材としてＡｌやＡｇを蒸着し、更に蒸着層の剥離防止用トップコートを施した積層構造のフィルムなどが挙げられる。
【００２２】
また、本実施形態において重要なことは、導光部が短いほど入射光の拡散性が高くなるようにエッジライト型バックライト装置１００を構成することである。従って、導光部の長さに応じて拡散性を調整するための具体的な構成は、図２に示すものに限定されない。例えば、拡散部２０１は省略してもよく、この場合は導光板１０１の端面における光の拡散は行われないが、「導光部が短いほど入射光の拡散性が高くなる」という性質は依然として得られる。
【００２３】
図３（ａ）は図１の導光板１０１の詳細図であり、図３（ｂ）は図１の導光板１０３の詳細図である。図３（ａ）及び（ｂ）において、図１及び図２と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００２４】
図３（ａ）において、光源１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃはそれぞれ、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のＬＥＤであり、これら全体で光源１０７を構成する。また、光源１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃはＬＥＤ基板３２０上に設置されている。ＬＥＤ基板３２０は、ＬＥＤ基板３２０の長手方向が、液晶表示パネルの表示面からみた上辺及び下辺（液晶表示パネルの長手方向）と平行になるように設置され、複数の光源がＬＥＤ基板の長手方向に並んでいる。光源１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃからの光は、導光板１０１の拡散部２０１で拡散されて導光部３０１に入射角３０３で入射し、発光部３０２の反射拡散面１０４で拡散され、光出射面１１４から射出される。光路３０４は、光源１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃからの光の導光板１０１内部での光路を模式的に表す。
【００２５】
前述の通り、拡散部２０１は省略可能である。特に、導光部３０１が十分に長く、光源１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃからの光が拡散部２０１による拡散を行わなくても光出射面１１４で均一な輝度又は色度となる場合、拡散部２０１を省略するとよい。
【００２６】
次に図３（ｂ）を参照すると、光源１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃはそれぞれ、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のＬＥＤであり、これら全体で光源１０９を構成する。光源１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃからの光は、導光板１０３の拡散部２０３で拡散されて導光部３１１に入射角３１３で入射し、発光部３１２の反射拡散面１０６で拡散され、光出射面１１６から射出される。光路３１４は、光源１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃからの光の導光板１０３内部での光路を模式的に表す。
【００２７】
前述の通り拡散部２０３は拡散部２０１よりも拡散性が高いため、入射角３１３は入射角３０３よりも大きい。このため、導光部３１１が導光部３０１よりも短いにも関わらず、光出射面１１６で均一な輝度又は色度が得られる。
【００２８】
なお、図３（ａ）及び（ｂ）の説明において、光源１０７等はＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のＬＥＤから構成されるものとしたが、光源１０７等の構成はこれに限定されない。例えば白色ＬＥＤを用いてもよいし、他の色のＬＥＤを用いてもよい。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態によれば、エッジライト型バックライト装置１００は、導光部の長さが異なる導光板１０１、１０２、１０３を備える。そして、エッジライト型バックライト装置１００は、導光部が短いほど導光板への入射光の拡散性が高くなるように構成される。
【００３０】
これにより、照射光のエリア毎の明暗の制御が可能なエッジライト型バックライト装置１００において、導光部の長大化を抑制しつつ、照射光の輝度等の均一性を向上させることが可能となる。
【００３１】
●変形例１
前述の通り、導光部の長さに応じて拡散性を調整するための具体的な構成は、図２に示すものに限定されない。例えば、図４に示す構成も採用可能である。図４において、図１と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３２】
図４において、導光板１０１、１０２、１０３の各々の光入射面と光源１０７、１０８、１０９との間には、拡散部４０１が配置される。拡散部４０１は、乳半アクリルなどの一様な拡散粒子を含む樹脂で作製され、厚みが大きいほど光を拡散させる働きが強い。拡散部４０１は、厚みが階段状に変化するように形成され、導光板１０１と光源１０７との間に位置する部分が最も薄く、導光板１０３と光源１０９との間に位置する部分が最も厚い。従って、導光部が短いほど入射光の拡散性が高くなる。
【００３３】
●変形例２
拡散性の調整は、拡散性を高めるだけではなく、拡散性を低める（光を集束させる）ことによっても実現可能である。従って、導光部の長さに応じて拡散性を調整するための具体的な構成として、図５に示す構成も採用可能である。図５において、図１及び図２と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３４】
エッジライト型バックライト装置の導光板の厚みは、バックライトの輝度を確保しつつ光源の発光素子の大きさや照射角度の特性に合わせて決める必要がある。ディスプレイ用途としては、導光板は一般的に２〜４ｍｍ程度の板厚のアクリル板で作製される。一例として約４０インチの導光板を４ｍｍ厚のアクリル板で作製した場合、その重量は約２ｋｇとなる。導光板の板厚は、薄型化、軽量化、及びコスト削減などの観点から、可能な限り薄くすることが求められる。一方、導光板の板厚が薄くなると点光源である光源１０７、１０８、１０９から放射状に広がる光は、導光板５０１、５０２、５０３内部に入射する光量が少なくなる。図５の例では、導光板５０１、５０２の板厚は、導光板５０３より薄い。そこで、変形例２では、導光板５０１、５０２の光入射面側に集光レンズ５１０、５１１を設け、光源１０７、１０８の光を効率的に導光板内に入射させる。また、仕切り板２０４、２０５も、光源１０７、１０８の光の効率的な入射に資する。
【００３５】
集光レンズ５１０、５１１のレンズ形状は、光が屈折される度合いが高い順に集光レンズ５１０、５１１となるように形成されている。レンズの材質は、導光板とレンズとの境界面での全反射を抑える観点からも同等の屈折率（例えば、アクリルであれば屈折率１．４９）を用いるのが好ましい。具体的には、集光レンズ５１０は、光源１０７からの光を導光板５０１の延在方向に屈折させて近似的に平行光とすることで、光源１０７からの光を効率的に導光板５０１に入射さる。一方、導光板５０３に関しては、光源１０９から反射拡散面１０６までの距離が短いため、輝度や色度の均一化が困難である。そのため、導光板５０３の光入射面と光源１０９との間には光を集束する集光レンズを設けず、代わりに導光板５０３の厚みを導光板５０１、５０２に比べて大きくすることで、光源１０９からの光の入射効率を高める。但し、「導光部が短いほど入射光の拡散性が高くなる」という観点からは、導光板５０３の光入射面と光源１０９との間にも、光が屈折される度合いが集光レンズ５１１よりも低い集光レンズを設けてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１０１、１０２、１０３    導光板
１０４、１０５、１０６    反射拡散面
１０７、１０８、１０９    光源
１１０    液晶表示パネル
１１１    表示領域中心
１１２、１１３    分割領域
２０１、２０２、２０３、４０１    拡散部
２０４，２０５  仕切り板
３０１、３１１    導光部
３０２、３１２    発光部
３０３、３１３    入射角
３０４、３１４    光路
５１０、５１１    集光レンズ
【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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