(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過型液晶表示装置の下部に置いて透過型液晶表示装置に光を照射する直下型バックライトであって、
少なくとも回路基板と、当該回路基板に実装された発光素子と、当該発光素子に対向して配置された拡散シートと、前記発光素子から前記拡散シート側に広がる角錐状孔を有するホルダーとで構成され、
前記ホルダーが有する前記角錐状孔の表面は、水平部と、当該水平部に接続された第一の立ち上がり部と、当該第一の立ち上がり部に接続された斜面部と、当該斜面部に接続された第二の立ち上がり部とで構成される階段形状を有し、
前記斜面部は、前記発光素子からの直接光、及び前記拡散シートからの一次反射光を前記拡散シートの周縁部に反射することを特徴とする直下型バックライト。
【請求項２】
前記第一の立ち上がり部は、前記拡散シートからの一次反射光を前記水平部を経由させた上で前記拡散シートの周縁部に反射する傾斜面とされていることを特徴とする請求項１に記載の直下型バックライト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は透過型液晶表示装置に使用する直下型バックライトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
透過型液晶表示装置が多用されている。液晶は光がないと表示できないので暗い場所で使用するものにはバックライトが使用されている。小型の液晶表示装置としては、携帯電話、ビデオカメラのビューファインダー等があるが、いずれもモバイル商品であり、バックライトも低消費電力であることが望まれている。
【０００３】
バックライトには線状光源である冷陰極蛍光放電管、面状光源である平面蛍光ランプ、エレクトロルミネッセンス板、点状光源である発光ダイオード（以下ＬＥＤという）等が使用されている。中でもバックライト光源として小型化が容易なのはＬＥＤである。
【０００４】
図１は従来技術によるＬＥＤを用いたバックライトの断面図である。回路基板２に実装されたＬＥＤ１の周囲に四角錐状の孔３ａを設けたホルダー３を配置し、ホルダーの上面には拡散シート４が固定されている。拡散シート４の上面は発光面となるが、発光エリアはホルダー３の開放口の大きさで決定される。本発明に係わるバックライトのホルダー開放口は１０ｍｍ×８ｍｍ程度の小型のものである。ＬＥＤ１から出射された光は拡散シート４で拡散されて上部に透過する。一部は拡散シート４で反射され、矢印（５度間隔）で示す様に（右半分だけ記載してある）斜面部で反射されほぼ均一に拡散シートに戻る。図２は従来技術によるバックライトの断面図である。ホルダー３’が薄く、ＬＥＤ１と拡散シート４の間隔が狭いバックライトであり、図１と同様に光の反射を矢印で記載してある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図１のバックライトは構成が簡素であり小型で低消費電力なバックライトが得られるが、ＬＥＤ１が点状光源であるため発光面の輝度が均一になり難い。図３はＬＥＤの指向特性を示す図である。中心（０度）の輝度を１とした相対輝度を０度から９０度まで示しているが、度数が増えるごとに輝度は低下し、７０度から９０度では０．２から０となり、発光面の輝度への寄与は極度に少なくなっている。このような指向特性のＬＥＤを使用すると拡散シートで拡散されても発光面での輝度分布は一様にはならない。図４は従来技術によるバックライトの横（Ｘ軸）方向の輝度分布図であり、図５は縦（Ｙ軸）方向の輝度分布図である。中心（０度）の輝度を１とした時の相対輝度を示しているが、中心点より離れるほど輝度が低下していることがわかる。ＬＥＤの指向特性によるため、ＬＥＤからの直接光による輝度分布は変えられない。図６は測定位置を示す図であり、横軸に９ポイント、縦軸に７ポイント合計１５ポイント示してある。発光面の大きさは１０ｍｍ×８ｍｍであり、各ポイントの間隔は１ｍｍである。
【０００６】
前記バックライトを使用した液晶表示装置は輝度むらになり、表示画像を劣化する。ホルダーの角錐孔の斜面部は、反射光の拡散には役立つが輝度の均一化には役に立っていない。本発明の目的はＬＥＤ等の点状光源を使用した直下型バックライトの発光面における輝度むらを低減することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
透過型液晶表示装置の下部に置いて透過型液晶表示装置に光を照射する直下型バックライトであって、少なくとも回路基板と、当該回路基板に実装された発光素子と、当該発光素子に対向して配置された拡散シートと、前記発光素子から前記拡散シート側に広がる角錐状孔を有するホルダーとで構成され、前記ホルダーが有する前記角錐状孔の表面は、水平部と、当該水平部に接続された第一の立ち上がり部と、当該第一の立ち上がり部に接続された斜面部と、当該斜面部に接続された第二の立ち上がり部とで構成される階段形状を有し、前記斜面部は、前記発光素子からの直接光、及び前記拡散シートからの一次反射光を前記拡散シートの周縁部に反射する直下型バックライトとする。
【０００８】
前記第一の立ち上がり部は、前記拡散シートからの一次反射光を前記水平部を経由させた上で前記拡散シートの周縁部に反射する傾斜面とされている直下型バックライトとする。
【０００９】
即ち、発光素子（ＬＥＤ）の指向特性により、発光素子からの直接光による輝度分布は変えられないので、拡散シートやホルダー内壁による反射光を輝度の低い拡散シートの周縁部に導くことで拡散シートを透過する光の輝度むらを低減する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図７は本発明の一実施形態を示すバックライトの断面図であり、発光面となる拡散シートを省いてある。図８はその斜視図である。回路基板２と発光素子（ＬＥＤ等の点状光源）１と角錐状に孔を形成されたホルダー５で構成され、該ホルダー５は前記角錐状孔が発光素子１側から発光面側に広がる形状であり、且つ階段状に広がる構造をしている。階段は水平部５ａ、立ち上がり部５ｄ、斜面部５ｂ、立ち上がり部５ｃで構成されている。ポリカーボネートの白色材を使用し、内壁表面は鏡面仕上げにして反射率を高くしてある。
【００１１】
図９〜図１３により本発明を詳細に説明する。図９のバックライトは図１のバックライトの角錐孔の斜面部を階段状にしたもので断面図である。図１０のバックライトは図２のバックライトの角錐孔の斜面部を階段状にしたもので断面図である。階段は水平部６ａ、垂直部６ｂ、斜面部６ｃ、垂直部６ｄで構成されている。水平部６ａに入射した拡散シートからの反射光はそれぞれ拡散シートの外縁に近づくように反射する。
【００１２】
垂直部６ｂ、斜面部６ｃ、垂直部６ｄの役割を図１１、図１２、図１３で説明する。図１１は垂直部６ｄの役割を示す模式図ある。ＬＥＤから出射された直接光で拡散シートに到達しない部分を反射し、拡散シートの外縁であるＡＢ間に照射する。図１２は斜面部６ｃの役割を示す模式図ある。拡散シートのＣＤ間で反射された一次反射光を反射し、拡散シートの外縁であるＥＦ間に照射する。図１３は垂直部６ｂの役割を示す模式図ある。拡散シートのＧＨ間で反射された一次反射光を水平部６ａに反射し、水平部６ａで更に反射し拡散シートの中央部であるＩＪ間に照射する。
【００１３】
垂直部６ｄで反射される光は指向特性で見ると０．３〜０．６程度の光であるが、直接光を反射するので、拡散シート周縁の輝度むらの低減に貢献する。６ｃで反射される光は０．６〜０．７程度の光の一次反射光なので輝度は落ちるが、拡散シートの外縁に照射されるので、輝度むらの低減に貢献する。６ｂで反射される光は０．８〜０．９程度の光の一次反射光であるが、水平部６ａで更に反射されて拡散シートに到達するので行程が長くなり、光の広がりが大きくなるため輝度は相当落ちるが全体の輝度向上には役立つ。本例では反射光が拡散シートの中央部に到達しているが、垂直部６ｂを斜めにすると拡散シートの左側の周縁部に光を反射することができる。このように、階段の形状により反射光を輝度の低い周縁部に集めることが可能となり、輝度むらの低減を図ることができる。
【００１４】
図１４はＬＥＤの周囲の階段がＬＥＤより低いバックライトの光の反射の模式図である。図９における水平部６ａがＸ位置であり、水平部をＹ位置まで下げると反射光は点線で示すようにＸ面での反射光より外縁に到達するようになる。輝度むらは発光素子と拡散シートの間隔が狭いほど大きくなるが、Ｘ位置をＹ位置にする効果は発光素子と拡散シートの間隔が狭いほど大きくなる。すなわち、輝度むらの低減効果が大きくなる。
【００１５】
階段形状は一義的に決まるものではなく、構成部品の特性や形状により決まるものであるが、図７に示した実施例は前述の階段状の効果を考慮してホルダーの形状を設計したものである。階段状ホルダーによる効果を従来例と比較して説明する。表１は測定条件と測定結果を示している。また図１５は横軸（Ｘ軸）方向輝度分布のグラフであり、図１６は縦軸（Ｙ軸）方向輝度分布のグラフである。発光面の周縁部である測定ポイント１、９、１０、１６では輝度が２０％以上向上している。輝度最小値を輝度最大値でわって表示している輝度むらは４７．４％から５７．４％と１０ポイント改善されている。要因は判らないが、全体の輝度も１５％程上昇している。
【表１】
0004298124.tif 000002
【００１６】
図１７は本発明の他の実施例のバックライトの断面図であり、図１８は拡散シートを除去した斜視図である。図１９は階段の水平面が拡散シートからの反射光を反射する様子を矢印で示した模式図である。拡散シートからの反射光にあわせて階段形状を設計することで反射光を発光面の外周に向けることが可能であり、輝度むらを低減することができる。
【００１７】
【発明の効果】
ホルダーの内面を階段状にし、発光素子からの直接光、拡散シートからの一次反射光を拡散シートの外縁部に反射することで、輝度むらの低減ができた。
【００１８】
付随効果として全体の輝度が上昇したため、従来の輝度と同じレベルで使用する場合の消費電力を小さくすることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術によるＬＥＤを用いたバックライトの断面図
【図２】従来技術によるＬＥＤを用いたバックライトの断面図
【図３】ＬＥＤの指向特性を示す図
【図４】従来技術によるバックライトの横方向の輝度分布図
【図５】従来技術によるバックライトの縦方向の輝度分布図
【図６】測定位置を示す図
【図７】本発明の一実施形態を示すバックライトの断面図
【図８】本発明の一実施形態を示すバックライトの斜視図
【図９】角錐孔の斜面部を階段状にしたバックライトの断面図
【図１０】角錐孔の斜面部を階段状にしたバックライトの断面図
【図１１】垂直部６ｄの役割を示す模式図
【図１２】斜面部６ｃの役割を示す模式図
【図１３】垂直部６ｂの役割を示す模式図
【図１４】ＬＥＤの周囲の階段がＬＥＤより低いバックライトの光の反射の模式図
【図１５】横軸方向輝度分布のグラフ
【図１６】縦軸方向輝度分布のグラフ
【図１７】本発明の他の実施例のバックライトの断面図
【図１８】拡散シートを除去した斜視図
【図１９】階段の水平面が拡散シートからの反射光を反射する様子を矢印で示した模式図
【符号の説明】
１      ＬＥＤ
２      回路基板
３      ホルダー
３’    ホルダー
３ａ    角錐孔
４      拡散シート
５      ホルダー
５ａ    水平部
５ｂ    斜面部
５ｃ    垂直部
５ｄ    垂直部
６ａ    水平部
６ｂ    垂直部
６ｃ    斜面部
６ｄ    垂直部
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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