(57)【要約】【課題】少ないＬＥＤ基板で光を効率的に利用するムラの少ないバックライトモジュールを実現する技術を提供する。【解決手段】液晶表示モジュール１０において、第１の導光板５２は、水平面６２ａと鋸歯状の傾斜面６１ａとを一体にして構成されている。第２の導光板５４も同様に、傾斜面６１ｂと水平面６２ｂとを一体にして構成されている。それぞれの傾斜面６１ａ、６１ｂは、端部が低くなるような傾斜となっている。鋸歯（直角三角形）の形状の高さ及び幅方向のそれぞれの中央の位置になるように、ＬＥＤ基板２０においてＬＥＤ２２が配置されている。つまり、直角三角形状一つにＬＥＤ２２が一つ対応するように、ＬＥＤ基板２０にはＬＥＤ２２が配置される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下または左右に並んで配置される第１の導光板及び第２の導光板、
前記第１の導光板及び前記第２の導光板の境界に対応する位置に一列に配置される複数の光源と、
を備え、
前記第１の導光板及び前記第２の導光板の前記境界は、それぞれ交互に凹凸となるように形成されており、
前記凹凸の凸状に形成されている領域では、それぞれ端部に行くに従って低くなる
ことを特徴とするバックライトモジュール。
【請求項２】
前記凹凸の凸状に形成されている領域の一つにごとに光源が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のバックライトモジュール。
【請求項３】
前記境界の前記凹凸は、矩形状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のバックライトモジュール。
【請求項４】
前記境界の前記凹凸は、鋸歯状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のバックライトモジュール。
【請求項５】
前記境界の前記凹凸は、波線状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のバックライトモジュール。
【請求項６】
前記傾斜面は、光拡散処理が施されていることを特徴とする請求項１に記載のバックライトモジュール。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれかに記載のバックライトモジュールを備えることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バックライトモジュール及び液晶表示装置に係り、例えばバックライトを液晶パネル背面に配置するバックライトモジュール及び液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、薄型テレビにおいて、近年、薄型化及び大型化が進んでいる。それに伴い、液晶テレビのバックライトは冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ）からＬＥＤに替わり、さらにＬＥＤでも直下型だけでなくエッジタイプの製品も導入されている。エッジタイプにすることにより、ＬＥＤ基板削減によるコストの削減、パネルの薄型化が可能になっている。しかし、ＬＥＤを減らすほど、輝度を十分確保するために、光の効率的な利用が求められる。
【０００３】
バックライトの効率的利用については各種の技術が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。特許文献１に開示の技術では、導光板に入射する光の入射効率を高めつつ、バックライト装置の輝度の均一化を図り得る導光板、それを用いたバックライト装置、及び液晶表示装置が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２に開示のバックライトでは、赤、緑、青3色発行の固体発光素子を光源として使用し、光利用効率を向上させ、軽量で、輝度均一性及び色度均一性を高くしている。この技術では、光源より発光した光は第一及び第二の副導光板を通り、端のリフレクタに反射し、主導光板を経て画面に達する。
【０００５】
さらに、特許文献３に開示のバックライトでは、ＬＥＤを光源として用いるバックライトから光を均一に分散させることができる。具体的には、発光ダイオードの側面光の一部は、フレネル反射によって導光板で反射されて反射板に進み、一部は屈折によって導光板に進んだ後、外部に射出する一連の過程を経て均一度に寄与する。また、発光ダイオードの直上０度から２０度の間に進む光は、導光板の光反射溝で全反射されて導光板内部に戻され、導光板内部を進む途中再び導光板の底面で全反射されたり、反射板まで戻ってから反射されて導光板の上面に向けて進む。このように、全反射によって発光ダイオードの直上に放出される光がリサイクルされるようになっている。
【０００６】
さらにまた、特許文献４に開示のバックライトでは、複数の側面発光型発光素子から前記導光板に入射された光は導光板の下面の傾斜面と導光板の上面とで導光板内を反射によって伝播し、導光板の端面で反射し、導光板の下の急傾斜面で上方に反射され導光板の上面から照射光として出射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２３４４８３号公報
【特許文献２】特開２００５−３１０６１１号公報
【特許文献３】特開２００６−４９３２４号公報
【特許文献４】特開２００６−１９１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、市販されているエッジライトモデルの多くでは、パネルの周囲もしくは上下両側、片側にＬＥＤが配置されている。例えば図１（ａ）のバックライト９１０ａに示すように、パネル上下にＬＥＤ９２２を配置していることが多い。しかし、ＬＥＤ９２２が搭載されるＬＥＤ基板の数が多くなり、それに伴い、ハーネスも多く、長くなる。その結果、不要輻射の悪化を招いたり、部材の価格が高くなってしまったりする。また、図１（ｂ）のバックライト９１０ｂに示すように、片側に配置した場合は、ＬＥＤ９２２を配置した反対側が暗くなってしまうおそれがある。また、図１（ｃ）のバックライト９１０ｃに示すように、両端に反射板９２３を配置して、中央部にＬＥＤ９２２を配置した中央配置モデルでは、光が両端に均等に配分されることから片側ＬＥＤの不具合は解消される。しかし、ＬＥＤ９２２の垂直方向に一番光量が多いことから側面である導光板方向に十分な光量が配分されないという課題があった。
【０００９】
特許文献１では、均一にするための構造となるが、ＬＥＤ垂直方向には光が透過せず、大きな明暗が多数発生する。また、各ＬＥＤの光が導光板の左右両方に放射されるので、ＬＥＤの光量によっては十分な明るさが確保できない。また、特許文献２では、ＬＥＤ基板を一枚にしているが、最も光が強い垂直方向の光について改善の余地が大きい。特許文献３では、均一にするための構造となるが、ＬＥＤ垂直方向には光が透過せず、大きな明暗が多数発生するという課題があった。また、各ＬＥＤの光が導光板の左右両方に放射されるので、ＬＥＤの光量によっては十分な明るさが確保できず別の技術が求められていた。特許文献４では、ＬＥＤ基板を一枚にしているが、最も光が強い垂直方向の光について改善が求められていた。
【００１０】
本発明は以上のような状況に鑑みなされたものであって、上記課題を解決す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】
【００１１】
本発明のバックライトモジュールは、上下または左右に並んで配置される第１の導光板及び第２の導光板、前記第１の導光板及び前記第２の導光板の境界に対応する位置に一列に配置される複数の光源と、を備え、前記第１の導光板及び前記第２の導光板の前記境界は、それぞれ交互に凹凸となるように形成されており、前記凹凸の凸状に形成されている領域では、それぞれ端部に行くに従って低くなる。
また、前記凹凸の凸状に形成されている領域の一つごとに光源が設けられてもよい。
また、前記境界の前記凹凸は、矩形状に形成されてもよい。
また、前記境界の前記凹凸は、鋸歯状に形成されてもよい。
また、前記境界の前記凹凸は、波線状に形成されてもよい。
また、前記傾斜面は、光拡散処理が施されてもよい。
本発明の液晶表示装置は、上記のバックライトモジュールを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、少ないＬＥＤ基板で光を効率的に利用するムラの少ないバックライトモジュールを実現する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】背景技術に係る、バックライトの構造の例を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る、液晶表示モジュールを示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る、ＬＥＤの光の経路を説明するための示す図である。
【図４】第２の実施形態に係る、液晶表示モジュールを示す図である。
【図５】第３の実施形態に係る、液晶表示モジュールを示す図である。
【図６】第３の実施形態に係る、ＬＥＤの光の経路を説明するための示す図である。
【図７】第４の実施形態に係る、液晶表示モジュールを示す図である。
【図８】第５の実施形態に係る、液晶表示モジュールを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。まず、以下で説明する実施形態の概要は次の通りです。
（１）ＬＥＤをモジュールの端から中央付近に移動する。
（２）導光板を二つ（ここでは左右に二つ）に分け、中央に配置されるＬＥＤの光が左右交互に導かれるような形状とする。具体的には、ＬＥＤ配置場所近辺の導光板は三角形、四角形、曲線、多角形の組み合わせなどを基調とした凹凸形状とする。つまり、二つの導光板の境界部分を千鳥構造の凹凸形状とする。導光板の真下にＬＥＤを配置し、導光板の三角形等の凹凸形状部分からは一部の光が透過して残りの光が横に広がる。
（３）ＬＥＤの直上の輝度が周囲と差が出て明暗がスポットで発生する場合も想定できるため、必要に応じて光拡散処理（拡散用のパターンや拡散シート、拡散膜等）を施す。
【００１５】
このような構造を採用することで、ＬＥＤ配置をまとめた上に、光を効率的に利用でき、画面中央にムラ、画面端に暗い個所がないパネルが作成可能となる。以下、具体的に説明する。
【００１６】
＜第１の実施形態＞
【００１７】
図２は本実施形態に係る液晶表示モジュール１０を示す図であって、図２（ａ）は正面図（前面から見た図）であり、図２（ｂ）は平面図（上面から見た図）をそれぞれ模式的に示した図である。
【００１８】
図２（ｂ）に示すように、液晶表示モジュール１０は、ＬＥＤ２２を複数配置したＬＥＤ基板２０の前方に、アクリル樹脂からなる導光板５０、液晶パネル３０、及びガラス板４０を順に重ねるように配置している。なお、本実施形態の特徴はＬＥＤ基板２０及び導光板５０にあるので、主にそれらの構成に着目して説明する。
【００１９】
また、図２（ａ）に示すように、ＬＥＤ基板２０は複数のＬＥＤ２２を所定間隔で一列に配置している。ここでは、８つのＬＥＤ２２が設けられている。そして、ＬＥＤ基板２０は、液晶パネル３０の背面側に左右中央にＬＥＤ２２が縦一列に並ぶように配置されている。
【００２０】
導光板５０は、左側の第１の導光板５２と第２の導光板５４の二つのパーツで構成されている。正面視で、第１の導光板５２と第２の導光板５４は、ＬＥＤ２２が配置される中央の領域で、それぞれの中央側端部が凹凸形状、より具体的には鋸歯状に形成されている。なお、図示左側の第１の導光板５２は炭塗りで示している。
【００２１】
つまり、第１の導光板５２は、水平面６２ａと鋸歯状の傾斜面６１ａとを一体にして構成されている。ここでは、鋸歯状の傾斜面６１ａが４つ設けられている。また、第２の導光板５４も同様に、傾斜面６１ｂと水平面６２ｂとを一体にして構成されている。したがって、第２の導光板５４を１８０度回転させると第１の導光板５２と同様の形状を示すことになる。
【００２２】
さらに、それぞれの傾斜面６１ａ、６１ｂは、図２（ｂ）に示すように、端部が低くなるような傾斜となっている。ここでは、平面の傾斜面となっている。鋸歯状は、それぞれ直角三角形の形状で、ここでは先端部分が最も鋭角に形成されている。
【００２３】
そして、直角三角形の形状の高さ及び幅方向のそれぞれの中央の位置になるように、ＬＥＤ基板２０においてＬＥＤ２２が配置されている。つまり、直角三角形状一つにＬＥＤ２２が一つ対応するように、ＬＥＤ基板２０にはＬＥＤ２２が配置される。なお、一つのＬＥＤ２２とは、複数のＬＥＤが１セットとして構成されるものでもよい。
【００２４】
このような構成を用いることで、ＬＥＤ２２から出射した光は傾斜面６１ｂで一部または全部が反射する。その結果、傾斜面６１ａ、６１ｂの領域に入射した光は、中央から外方向に向かうことになり、液晶表示モジュール１０の左右中央部分の光を適切に左右外側方向に、つまり、導光板５０全体に配光できる。
【００２５】
ここで図３を参照して、ＬＥＤ２２から出斜して傾斜面６１ｂに達した光の経路について説明する。ＬＥＤ２２は点光源として、立体角Ｓｒ＝（１−ｃｏｓ（π／４））を満足するものとする。
【００２６】
空気の絶対屈折率ｎ１＝１．０、アクリル樹脂（導光板５０）の絶対屈折率ｎ２＝１．４５（一般には１．４５〜１．５０）とした場合、臨界角ｉはスネルの法則を適用した次式からｉ＝４４°となる。
ｓｉｎｉ＝ｎ１／ｎ２＝１／１．４５＝０．６９０
ｉ＝４４°
つまり、ｉ≧４４°となるようなに、傾斜面６１ｂに光が入射すると全反射となる。
【００２７】
ここで、傾斜面６１ｂの傾斜角度をθとする。つまり、ＬＥＤ２２から真上に出斜して光Ｌ１の傾斜面６１ｂへの入射角度をθとする。そして、ＬＥＤ２２から角度ｒ（＞０）だけ向いて出斜した光Ｌ２は、一旦傾斜面６１ｂで反射し、水平面６２ｂにおける入射角は（１８０°−２θ−ｒ）となる。
【００２８】
ここで、スネルの法則によって、入射角≧４４°で全反射となることから次式が導出される。
１８０°−２θ−ｒ≧４４°
１３６°≧２θ＋ｒ
【００２９】
さらにＬＥＤ２２の特性より−４５°≦ｒ≦４５°とした場合に、最も外側の光はｒ＝４５°として計算すると次式となる。
９１≧２θ
θ≦４５．５°
つまり、θ≦４５°のときには、ｒ＞０の光は全て導光板５０を横切る光となり、導光パターンによりバックライトとして機能する。ｒ＜０の光Ｌ３については０〜４０％の光が反射せず透過する。
【００３０】
本実施形態によると、複数のＬＥＤ２２を一列にしたＬＥＤ基板２０を中央に配置したうえで、ＬＥＤ２２の光を効率的に利用でき、画面中央にムラ、画面端に暗い個所がないパネルが作成可能となる。なお、傾斜面６１ａ、６１には、反射及び拡散をコントロールするための膜やパターン等が設けられてもよい。
【００３１】
＜第２の実施形態＞
図４は、本実施形態に係る液晶表示モジュール１１０を示す。第１の実施形態と異なる構成は導光板１５０にあり、主に異なる部分について説明する。
【００３２】
図示のように、導光板１５０は第１の導光板１５２と第２の導光板１５４から構成されている。
【００３３】
そして、第１の導光板１５２は、水平面１６２ａと矩形形状の傾斜面１６１ａとを一体にして構成されている。ここでは、矩形形状の傾斜面１６１ａが４つ設けられている。また、第２の導光板１５４も同様に、矩形形状の傾斜面１６１ｂと水平面１６２ｂとを一体にして構成されている。したがって、第２の導光板１５４を１８０度回転させると第１の導光板１５２と同様の形状を示すことになる。
【００３４】
つまり、第１の導光板１５２と第２の導光板１５４の中央境界部分の凹凸形状が、鋸歯形状でなく矩形の凹凸となっている。側面からみた構造は第１の実施形態と同様である。
【００３５】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００３６】
＜第３の実施形態＞
図５は、本実施形態に係る液晶表示モジュール２１０を示す。第１及び第２の実施形態と異なる構成は導光板２５０にあり、主に異なる部分について説明する。
【００３７】
図示のように、導光板２５０は第１の導光板２５２と第２の導光板２５４から構成されている。
【００３８】
そして、第１の導光板２５２は、水平面２６２ａと矩形形状の傾斜面２６１ａとを一体にして構成されている。ここでは、波形形状（サイン波形状）の傾斜面２６１ａが４つ設けられている。また、第２の導光板２５４も同様に、波形形状の傾斜面２６１ｂと水平面２６２ｂとを一体にして構成されている。したがって、第２の導光板２５４を１８０度回転させると第１の導光板２５２と同様の形状を示すことになる。
【００３９】
つまり、第１の導光板２５２と第２の導光板２５４の中央境界部分の凹凸形状が、鋸歯形状や矩形でなく波形（サイン波）形状の凹凸となっている。
【００４０】
なお、第１及び第２の実施形態とは異なり、凹凸部分の波形形状に対応して傾斜面２６１ａ、２６１ｂは全体的に曲面又は多角形で形成されており、側面視では図５（ｂ）に示すような形状を呈している。
【００４１】
ここで図６を参照して、ＬＥＤ２２から出斜して傾斜面２６１ｂに達した光の経路について説明する。ＬＥＤ２２は点光源として、立体角Ｓｒ＝（１−ｃｏｓ（π／４））を満足するものとする。なお、図示では多角形の場合を例示している。空気絶対屈折率ｎ１やアクリル樹脂（導光板５０）の絶対屈折率ｎ２等は第１の実施形態と同様である。
【００４２】
反射面が傾斜面２６１ｂのように多角形（または曲面）の場合、光源であるＬＥＤ２２から出射した光が角度＋ｒ傾いた場合、傾斜面２６１ｂの傾きをｒ／２傾けることで、光は全反射によって水平に進行方向を変える。光が角度−ｒ傾いた場合、傾斜面２６１ｂを角度−ｒだけ傾けることで、その光は全反射する。以上のことを考慮して傾きを調整することで、光の分布を調整することができる。
【００４３】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
＜第４の実施形態＞
【００４４】
図７は本実施形態に係る液晶表示モジュール４１０を示す図である。第１の実施形態と異なる構成は導光板４５０にあり、主に異なる部分について説明する。
【００４５】
図示のように、導光板４５０は第１の導光板４５２と第２の導光板４５４から構成されている。
【００４６】
そして、第１の導光板４５２は、水平面４６２ａと鋸歯状の傾斜面４６１ａとを一体にして構成されている。また、第２の導光板４５４も同様に、鋸歯状の傾斜面４６１ｂと水平面４６２ｂとを一体にして構成されている。
【００４７】
さらに、本実施形態において特に特徴的な構成として、傾斜面４６１ａ、４６１ｂには、斜面表面に梨地模様が設けられた拡散促進部４９０が形成されている。上述の実施形態では、ＬＥＤ２２の垂直方向に発せられた光を全反射させて水平方向へ広げる構造のため、ＬＥＤ２２の直上を透過する光が殆どなくなる場合も想定できる。その場合、画面中央部が暗くなるおそれがある。当然に、拡散板を挟む構成を採用することで光のムラを抑えるという対策ができるが、十分な光量の確保及び拡散板の導入に伴うコスト増加が想定される。
【００４８】
そこで、本実施形態のように、ＬＥＤ２２の直上の導光板４５０の一部面に梨地加工を施し、ＬＥＤ２２の直上の光を全反射させず一部透過させることで、拡散板を使うことなく画面中央部の明るさを確保する。
【００４９】
本実施形態では、梨地加工を施す部分である拡散促進部４９０は、ＬＥＤ２２のD直上中央から導光板先端部にかけての面である。なお、梨地加工は、一般的な光拡散膜（パターン）よりも比較的荒い形状となっている。
【００５０】
＜第５の実施形態＞
図８は本実施形態に係る液晶表示モジュール５１０を示す図であり、図７に示した構成の変形例である。
【００５１】
図示のように、導光板５５０は第１の導光板５５２と第２の導光板５５４から構成されている。
【００５２】
そして、第１の導光板５５２は、水平面５６２ａと鋸歯状の傾斜面５６１ａとを一体にして構成されている。また、第２の導光板５５４も同様に、鋸歯状の傾斜面５６１ｂと水平面５６２ｂとを一体にして構成されている。
【００５３】
そして、本実施形態において特徴的な構成として、梨地加工を施す拡散促進部５９０は、ＬＥＤ２２の直上面のみとしている。これは、ＬＥＤ２２の光の特性が、中心部分がより強い場合に有効である。つまり、ＬＥＤ２２の直上部分の明るさが他の領域よりも非常に強い場合に適用すると効果的である。
【００５４】
以上、第１〜第５の実施形態によると、ＬＥＤ基板を複数配置しなくても導光板の形状を工夫することにより、ＬＥＤ光源から光を効率的に利用する。特にＬＥＤ垂直方向の一番光が強いため、その光の効率的な利用が可能となる。それにより、少ないＬＥＤ基板でムラの少ない表示が可能となる。つまり、導光板の形状を工夫することにより、薄型で効率的な光の利用が可能となる。また、導光板の形状を工夫することにより、ＬＥＤ基板数を増やさずに上下の分割スキャンが可能となる。また、ＬＥＤをエッジ片側ではなく、中心部にすることによりＬＥＤからの距離の均一化が計られ、パネルのムラを抑制することが可能となる。
【００５５】
以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【００５６】
１０、１１０、２１０、４１０、５１０  液晶表示モジュール
２０  ＬＥＤ基板
２２  ＬＥＤ
３０  液晶パネル
４０  ガラス板
５０、１５０、２５０、４５０、５５０  導光板
５２、１５２、２５２、４５２、５５２  第１の導光板
５４、１５４、２５４、４５４、５５４  第２の導光板
６１ａ、６１ｂ、１６１ａ、１６１ｂ、２６１ａ、２６１ｂ、４６１ａ、４６１ｂ、５６１ａ、５６１ｂ  傾斜面
６２ａ、６２ｂ、１６２ａ、１６２ｂ、２６２ａ、２６２ｂ、４６２ａ、４６２ｂ、５６２ａ、５６２ｂ  水平面
４９０、５９０  拡散促進部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2013229199.tif 000005
【図４】
2013229199.tif 000006
【図５】
2013229199.tif 000007
【図６】
2013229199.tif 000008
【図７】
2013229199.tif 000009
【図８】
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