(57)【要約】【課題】面光源として用いられるバックライト装置は輝度ムラを緩和することが望まれる。【解決手段】表示装置は表示パネルとバックライト装置とを備える。バックライト装置は、光源と、導光板と、光源と導光板との間に配置される波長変換部と、導光板の発光面とは反対側に配置される第１反射板と、波長変換部と導光板とに跨るように第１反射板と反対側に配置される第２反射板と、を備える。第２反射板は反射板と指向性散乱フィルムとを備え、法線に近い角度の入射光は散乱させ、遠い角度の入射光は反射させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置は、
表示パネルと、
バックライト装置と、
を備え、
前記バックライト装置は、
光源と、
導光板と、
前記光源と前記導光板との間に配置される波長変換部と、
前記導光板の発光面とは反対側に配置される第１反射板と、
前記波長変換部と前記導光板とに跨るように前記第１反射板と反対側に配置される第２反射板と、
を備え、
前記第２反射板は反射板と指向性散乱フィルムとを備え、前記波長変換部からの入射光の角度によって前記入射光を散乱させる場合と反射させる場合がある。
【請求項２】
請求項１の表示装置において、
前記指向性散乱フィルムは入射光を指向性のある散乱光に変換し、前記反射板は前記散乱光を正反射する。
【請求項３】
請求項２の表示装置において、
前記指向性散乱フィルムは前記散乱光の主軸を前記入射光の光軸より法線側に傾ける。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つの表示装置において、
前記導光板は、前記波長変換部に対向配置される第１光入射面と、前記発光面である第１光出射面と、前記第１反射板に対向配置される第２光出射面と、を備える。
【請求項５】
請求項４の表示装置において、
前記導光板は、前記第１光入射面の一端と前記第１光出射面の一端との間に、前記第１光出射面に対して第１所定角度前記第１光入射面側に傾いている第２光入射面を備え、
前記波長変換部から出力される光は前記第１光入射面から前記導光板に入射され
前記第２反射板で反射される光は前記第２光入射面から前記導光板に入射される。
【請求項６】
請求項４の表示装置において、
前記導光板は、
前記第１光入射面の一端と前記第１光出射面の一端との間に、前記第１出射面に対して第１所定角度前記第１光出射面側に傾いている第２光入射面と、
前記第１光入射面の他端と前記第２光出射面の一端との間に、前記第２出射面に対して第２所定角度前記第２光出射面側に傾いている第３光出射面と、
を備え、
前記波長変換部から出力される光は前記第１光入射面から前記導光板に入射され
前記第２反射板で反射される光は前記第２光入射面から前記導光板に入射される。
【請求項７】
請求項１から３のいずれか１つの表示装置において、
前記光源は第１方向に沿って配置される複数の青色ＬＥＤで構成され、
前記波長変換部は第１方向に延伸する棒状ガラス管に封入される量子ドットで構成され、
前記第１反射板は、平面視で、前記第１方向に伸びる辺と第２方向に伸びる辺とを有する矩形状であり、
前記第２反射板は、平面視で、前記第１方向に伸びる辺と前記第２方向に伸びる辺とを有する矩形状であり、
前記導光板は、前記波長変換部から前記第２方向に出力される光と前記第２反射板から出力される光を入力する光入射面と、前記表示パネルに向かう第３方向に光を出射する光出射面と、を有する。
【請求項８】
請求項７の表示装置において、
前記第１反射板の前記第１方向に伸びる辺の長さは、前記第２方向に伸びる辺の長さより長く、
前記第２反射板の前記第１方向に伸びる辺の長さは、前記第２方向に伸びる辺の長さより短い。
【請求項９】
請求項８の表示装置において、
前記バックライト装置は、さらに、
前記光源と前記波長変換部と前記第２反射板とを覆う遮光テープと、
前記導光板の発光面側に配置される光学シートと、
を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は表示装置に関し、例えばバックライトを備える表示装置に適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置に用いるバックライト装置には、導光体の側面側に光源を配置したサイドライト（エッジライト）型のバックライト装置や、液晶パネルの直下に光源を配置した直下型のバックライト装置などがある。サイドライト型のバックライト装置は、中小型の液晶表示装置や特に薄型を必要とする液晶表示装置に用いられている。サイドライト型バックライト装置は、光源に反射板と導光板が組み合わされたものである。サイドライト型バックライト装置の光源としては、ＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）が使用されている（例えば、特開２０１３−２１８９５３号公報）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２１８９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
面光源として用いられるバックライト装置は輝度ムラを緩和することが望まれる。
その他の課題と新規な特徴は、本開示の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、表示装置は表示パネルとバックライト装置とを備える。前記バックライト装置は、光源と、導光板と、前記光源と前記導光板との間に配置される波長変換部と、前記導光板の発光面とは反対側に配置される第１反射板と、前記波長変換部と前記導光板とに跨るように前記第１反射板と反対側に配置される第２反射板と、を備える。前記第２反射板は反射板と指向性散乱フィルムとを備え、法線に近い角度の入射光は散乱させ、遠い角度の入射光は反射させる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】比較例１に係る表示装置のバックライト装置を説明するための斜視図
【図２】比較例２に係る表示装置のバックライト装置を説明するための斜視図
【図３】実施形態に係る表示装置のバックライト装置を説明するための斜視図
【図４】図３の指向性散乱フィルム付き反射板を説明するための図
【図５】図３の指向性散乱フィルム付き反射板を説明するための図
【図６】実施例に係る表示装置を説明するための斜視図
【図７】実施例に係る表示装置のバックライト装置を説明するための断面図
【図８】図７の導光板の光の経路を説明するための断面図
【図９】変形例に係る表示装置のバックライト装置を説明するための断面図
【図１０】図９の導光板の光の経路を説明するための断面図
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、実施形態、比較例、実施例および変形例について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【０００８】
本願発明者らは波長変換部材である量子ドット（Quantum Dot；ＱＤ）を棒状ガラス管に封入し、光源である青色ＬＥＤの前に配置することで高演色液晶表示装置用のバックライト装置を構成するにあたり、バックライト装置の輝度ムラを緩和するために白色板または反射板を配置することを検討した。
【０００９】
白色板を配置する技術（比較例１という。）について図１を用いて説明する。図１は比較例１に係る表示装置のバックライト装置を説明するための斜視図である。
【００１０】
比較例１に係る表示装置のバックライト装置１０Ｒは、光源である青色ＬＥＤ１１とＱＤを封入した棒状ガラス管１２と導光板１３と反射板１４とフレーム１５と白色板１６Ｒとが納まる筐体１７と、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１８と、を備える。筐体１７の上面の開口部１９は発光面となっている。青色ＬＥＤ１１はＸ方向に沿って複数配列されている。棒状ガラス管１２の長手方向はＸ方向に沿っている。青色ＬＥＤ１１の光は棒状ガラス管１２を経て太い矢印ＡＲＷで示すように導光板１３のＹ方向に取り出される。棒状ガラス管１２は青色ＬＥＤ１１と導光板１３との間に配置される。白色板１６Ｒは棒状ガラス管１２および棒状ガラス管１２と導光板１３の境界部分付近の上（反射板１４とは反対側）に配置される。比較例１では、白色板１６Ｒではどの角度から入射した光でも等方的に散乱される（散乱光が増える）ため、棒状ガラス管１２や青色ＬＥＤ１１側に戻る光（向かう光）が増えて損失となり、輝度効率が低下する。
【００１１】
次に、白色板の代わりに反射板を配置することを検討した。反射板を配置する技術（比較例２という。）について図２を用いて説明する。図２は比較例２に係る表示装置のバックライト装置を説明するための斜視図である。
【００１２】
比較例２に係る表示装置のバックライト装置１０Ｓは、光源である青色ＬＥＤ１１とＱＤを封入した棒状ガラス管１２と導光板１３と反射板１４とフレーム１５と反射板１６Ｓとが納まる筐体１７と、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１８と、を備える。筐体１７の上面の開口部１９は発光面となっている。青色ＬＥＤ１１はＸ方向に沿って複数配列されている。棒状ガラス管１２の長手方向はＸ方向に沿っている。青色ＬＥＤ１１の光は棒状ガラス管１２を経て太い矢印ＡＲＷで示すように導光板１３のＹ方向に光が取り出される。棒状ガラス管１２は青色ＬＥＤ１１と導光板１３との間に配置される。反射板１６Ｓは棒状ガラス管１２および棒状ガラス管１２と導光板１３の境界部分付近の上（反射板１４とは反対側）に配置される。比較例２では、反射板１６Ｓに浅い角度（反射板の法線方向に近い角度）で入射する光の反射光が開口部の光源（青色ＬＥＤ１１）側端部に集中してムラになる。
【００１３】
次に、実施形態に係る表示装置のバックライト装置について図３を用いて説明する。図３は実施形態に係る表示装置のバックライト装置を説明するための斜視図である。
【００１４】
実施形態に係る表示装置のバックライト装置１０は、光源（例えば青色ＬＥＤ）１１と波長変換部（例えばＱＤを封入した棒状ガラス管）１２と導光板１３と反射板（第１反射板）１４とフレーム１５と指向性散乱フィルム付き反射板（散乱反射板、第２反射板）１６とが納まる筐体１７と、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１８と、を備える。筐体１７の上面の開口部１９は発光面となっている。光源１１はＸ方向に沿って複数配列されている。波長変換部１２の長手方向はＸ方向に沿っている。光源１１の光は波長変換部１２を経て太い矢印ＡＲＷで示すように導光板１３のＹ方向に光が取り出される。波長変換部１２は光源１１と導光板１３との間に配置される。散乱反射板１６は波長変換部１２および波長変換部１２と導光板１３の境界部分付近の上（反射板１４とは反対側）に配置される。なお、導光板１３の光源１１からの光が入射する面（光入射面）の高さは、光入射面とは反対側の面の高さおよび発光面（光出射面）における高さよりも高い。
【００１５】
散乱反射板１６において、導光板１３の方向へ向かう光のうち導光板１３に入るような（導光板１３を伝搬できる）深い角度（反射板の法線方向から遠い角度、例えば法線に対し４５度よりも大きい角度）の光は指向性散乱フィルム１６１を透過し、その背面の反射板１６２で正反射させる。一方、導光板１３を導光しないような（開口部の光源１１側端部に射出される）浅い角度（反射板の法線方向に近い角度、例えば法線に対し４５度よりも小さい角度）の光は散乱させる。ここで、指向性散乱フィルム１６１の散乱の主軸は少し傾けるのが好ましい。この散乱反射板１６の特性について図４、５を用いて説明する。図４は散乱反射板に深い角度で光が入射する場合を説明するための図である。図５は散乱反射板に浅い角度で光が入射する場合を説明するための図である。
【００１６】
指向性散乱フィルム１６１は、入射光を散乱するが、散乱光は指向性を持っている。散乱光の主軸は入射光の軸に対して浅い方に傾いている（θｉ＞θｓ）。図４に示すように、入射光（Ｌｉ）の入射角度（θｉ）が深い場合、散乱光（Ｌｓ）はすべて導光板１３側に進行し（＋Ｙ方向の成分を有するが−Ｙ方向の成分を有しない）、反射板１６２で正反射して、反射光（Ｌｒ）は導光板１３に入力する。図５に示すように、入射光（Ｌｉ）の入射角度（θｉ）が浅い場合、散乱光（Ｌｓ）は導光板１３側に進行するもの（＋Ｙ方向の成分を有するもの）や光源１１側に進行するもの（−Ｙ方向の成分を有するもの）があり、反射板１６２で正反射して、反射光（Ｌｒ）は散乱光になる。散乱光の主軸を入射光の光軸から外す指向性散乱フィルムについては例えば特開２００２−１８９１０５号公報（参考文献）に記載される。参考文献を参照して本明細書に取り込む。
【００１７】
実施形態によれば、比較例２の課題である開口部の光源１１側端部の輝度ムラを緩和させることができる。実施形態では、輝度ムラ緩和と輝度効率の低下防止を両立することができる。
【００１８】
実施形態の具体例について以下の実施例およびその変形例を用いて説明する。
【実施例】
【００１９】
図６は実施例に係る表示装置の構成を示す分解斜視図である。実施例に係る表示装置１はバックライト装置１０と表示パネル２０とを備える。バックライト装置１０および表示パネル２０は、それぞれ平面視で、Ｘ方向の長さがＹ方向の長さよりも短い矩形状をしている。バックライト装置１０は、光源や導光板、反射板等が納まる筐体１７と、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１８と、を備える。筐体１７の上面の開口部１９は発光面となっている。バックライト装置１０の上面ある発光面からの光は表示パネル２０のアレイ基板側から入力される。表示パネル２０は、ＴＦＴ等を有するアレイ基板２１と、遮光層等を有する対向基板２２と、それらに挟持される液晶層（不図示）と、偏光板（不図示）と、を備える。表示パネル２０は色層をアレイ基板２１または対向基板２２に備える。
【００２０】
図７は実施例に係るバックライト装置の詳細な構成を示す断面図である。図８は図７の導光板の光路を示す図である。青色ＬＥＤ（光源）１１は、導光板１３の光入射面１３１に対向配置され、光源１１と光入射面１３１との間に、波長変換部材である量子ドット１２１が封入された棒状ガラス管（波長変換部）１２が配置されている。光源１１はＸ方向に沿って複数配列され、棒状ガラス管１２の長手方向はＸ方向に沿っている。導光板１３の光出射面（裏面）１３３側には反射板１４が敷かれている。反射板１４は、平面視で、Ｘ方向の長さがＹ方向の長さよりも短い矩形状である。導光板１３の光出射面（表面）１３２側には光学シート（拡散シート１Ａ、プリズムシート１Ｂ、１Ｃ）が貼付されている。指向性散乱フィルム付き反射板（散乱反射板）１６は波長変換部１２および導光板１３に跨るように配置されている。散乱反射板１６は、平面視で、Ｘ方向の長さがＹ方向の長さよりも長い矩形状である。反射板１４の平面積は散乱反射板１６の平面積よりも大きい。
【００２１】
バックライト装置１０では、光源１１から発した光は、波長変換部１２により波長変換され、導光板１３の光入射面１３１に入射し、導光板１３内部を進み、光出射面１３２から出射し、光学シートを通過して表示パネル２０に入力される。
【００２２】
図７に示した光源１１および波長変換部１２は、例えば、実装フレキシブル基板１Ｄと反射板１４との間に配置されている。実装フレキシブル基板１Ｄおよび反射板１４はフレーム１５に固定テープ１Ｆで固定される。散乱反射板１６は実装フレキシブル基板１Ｄと波長変換部１２および導光板１３との間に配置され、実装フレキシブル基板１Ｄに固定テープ１Ｆで固定される。導光板１３は拡散シート１Ａを介して実装フレキシブル基板１Ｄに固定テープ１Ｆで固定される。フレーム１５の一部、光源１１、波長変換部１２、導光板１３の一部、散乱反射板１６、実装フレキシブル基板１Ｄ、拡散シート１Ａの一部、プリズムシート１Ｂ、１Ｃの一部は遮光テープ１Ｅで覆われる。遮光テープ１Ｅで覆われていない部分（図７のＡ−Ａ’線よりも右側）が開口部１９であり、開口部１９の面積は表示パネル２０の表示領域（図７のＢ−Ｂ’線よりも右側）の面積よりも大きい。
【００２３】
導光板１３は、光源１１からの光を光入射面１３１から光出射面１３２へと導くものであり、例えば、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）またはアクリル樹脂（例えば、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート））などの透明熱可塑性樹脂を主に含んで構成されている。導光板１３は、例えば、上下方向（ｚ方向）に対向する一対の主面（表面および裏面）と、これらに接する前後（Ｘ方向）左右（Ｙ方向）の四つの端面（側面）とからなる直方体形状を有している。導光板１３の入射部の表面側は光出射面１３２に対して傾きを持った傾斜光入射面１３４および傾斜光出射面１３５を有する。傾斜光入射面１３４と傾斜光出射面１３５とで山型（頂点が上にある三角形）を形成している
端面入射の光（光入射面１３１に入射する光）に対して、次の式（１）、（２）の関係がある。
θ４＝π／２−θ２                          ・・・（１）
θ２＝ｓｉｎ−１（１／ｎ×ｓｉｎθ１）      ・・・（２）
ここで、θ１は光入射面１３１への入射角度、θ２は光入射面１３１から導光板１３内への出射角度、θ４は光出射面１３３への入射角度である。ｎは導光板１３の屈折率である。光出射面１３３で全反射する条件は次の式（３）である。
ｓｉｎθ４＝１／ｎ                    ・・・（３）
例えば、ｎ＝１．４９（アクリル樹脂の屈折率）、φ＝１０°の場合、θ１によらず全反射する。
【００２４】
上面入射の光（散乱反射板１６から入射する光）に対して、次の式（４）〜（６）の関係がある。
θ４’＝θ３＋φ                            ・・・（４）
θ３’＝ｓｉｎ−１（１／ｎ×ｓｉｎθ２’）  ・・・（５）
θ２’＝π／２−（θ１’＋φ）              ・・・（６）
ここで、θ１’は光入射面１３１に対する角度（π／２−散乱反射板１６への入射角度）、θ２’は傾斜光入射面１３４への入射角度、θ３は傾斜光入射面１３３から導光板１３内への出射角度、θ４’は光出射面１３３への入射角度である。φは傾斜光入射面１３４の光出射面１３２に対する傾き角度である。光出射面１３３で全反射する条件は次の式（７）である。
ｓｉｎθ４’＝１／ｎ                        ・・・（７）
例えば、ｎ＝１．４９（アクリル樹脂の屈折率）、φ＝１０°の場合、θ１’＜２７．５°で全反射する。よって、この場合、この角度以下の光に対しては散乱しない指向性散乱フィルムが望ましい。
【００２５】
＜変形例＞
導光板の形状は実施例の導光板の形状に限定されるものではなく、種々変更可能である。その一例について図９、１０を用いて説明する。図９は変形例に係るバックライト装置の詳細な構成を示す断面図である。図１０は図９の導光板の光路を示す図である。変形例に係るバックライト装置１０Ａは導光板の形状を除いて実施例のバックライト装置１０と同様である。
【００２６】
導光板１３Ａは、例えば、上下方向（ｚ方向）に対向する一対の主面（表面および裏面）と、これらに接する前後（Ｘ方向）左右（Ｙ方向）の四つの端面（側面）とからなる直方体形状を有している。導光板１３Ａの入射部の表面側は光出射面１３２に対して傾きを持った傾斜光入射面１３６を有する。導光板１３Ａの入射部の裏面側は光出射面１３３に対して傾きを持った傾斜光出射面１３７を有する。これにより、光入射面１３１は反射板１４から離れて配置される。
【００２７】
端面入射の光（光入射面１３１に入射する光）に対して、次の式（８）、（９）の関係がある。
θ４＝π／２−θ２＋φ２                    ・・・（８）
θ２＝ｓｉｎ−１（１／ｎ×ｓｉｎθ１）      ・・・（９）
ここで、θ１は光入射面１３１への入射角度、θ２は光入射面１３１から導光板１３内への出射角度、θ４は光出射面１３３への入射角度である。φ１は傾斜光入射面１３６の光出射面１３２に対する傾き角度である。φ２は傾斜光出射面１３７の光出射面１３３に対する傾き角度である。光出射面１３３で全反射する条件は上述の式（３）である。例えば、ｎ＝１．４９（アクリル樹脂の屈折率）、φ１＝５°、φ２＝１０°の場合、θ１によらず全反射する。
【００２８】
上面入射の光（散乱反射板１６から入射する光）に対して、次の式（１０）〜（１２）の関係がある。
θ４’＝θ３−φ１＋φ２                    ・・・（１０）
θ３’＝ｓｉｎ−１（１／ｎ×ｓｉｎθ２’）  ・・・（１１）
θ２’＝π／２−θ１’＋φ１                ・・・（１２）
ここで、θ１’は光入射面１３１に対する角度（π／２−散乱反射板１６への入射角度）、θ２’は傾斜光入射面１３４への入射角度、θ３は傾斜光入射面１３３から導光板１３内への出射角度、θ４’は光出射面１３３への入射角度である。光出射面１３３で全反射する条件は上述の式（７）である。例えば、ｎ＝１．４９（アクリル樹脂の屈折率）、φ１＝５°、φ２＝１０°の場合、θ１’＜３０．８°で全反射する。反射板１４経由で回収できる光を含めると、θ１’＜４３．８°の光に対しては散乱しない指向性散乱フィルムが望ましい。
【符号の説明】
【００２９】
１・・・表示装置
１０・・・バックライト装置
１１・・・光源
１２・・・棒状ガラス管（波長変換部）
１２１・・・量子ドット
１３・・・導光板
１３１・・・光入射面
１３２・・・光出射面
１３３・・・光出射面
１３４・・・傾斜光入射面
１３５・・・傾斜光出射面
１３６・・・傾斜光入射面
１３７・・・傾斜光出射面
１４・・・反射板（第１反射板）
１５・・・フレーム
１６・・・指向性散乱フィルム付き反射板（第２反射板）
１６１・・・指向性散乱フィルム
１６２・・・反射板
１７・・・筐体
１８・・・フレキシブルプリント基板
１９・・・開口部
１Ａ・・・拡散シート
１Ｂ・・・プリズムシート
１Ｃ・・・プリズムシート
１Ｄ・・・実装フレキシブル基板
１Ｅ・・・遮光テープ
１Ｆ・・・固定テープ
２０・・・表示パネル
【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】
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【図９】
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【図１０】
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