(57)【要約】【課題】  導光板から出射される光のムラを抑制し表示品位を改善した「液晶表示装置」を提供する。【解決手段】  本発明に係る液晶表示装置は、直線状に配列された複数のＬＥＤ１１０と、複数のＬＥＤ１１０からの光を入射面１２２から入射し、入射した光を２次元光源に変換して出射面１２８から出射する導光板１２０と、導光板１２０から出射された光を入射する液晶パネルと、複数のＬＥＤ１１０の各々の光軸Ｃを出射面１２８と対向する反射面１２４側に傾斜させる支持部材１４０とを有する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線状に配列された複数の発光ダイオードと、
前記複数の発光ダイオードからの光を入射面から入射し、入射した光を２次元光源に変換して出射面から出射する導光板と、
前記導光板から出射された光を入射する液晶パネルと、
前記複数の発光ダイオードの各々の光軸を前記導光板の出射面と対向する面側に傾斜させる傾斜手段とを有する液晶表示装置。
【請求項２】
前記傾斜手段は、前記複数の発光ダイオードを前記入射面に沿うようにかつ傾斜面上に取り付ける支持部材を含む、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
液晶表示装置はさらに、少なくとも導光板および前記複数の発光ダイオードを収容するフレームを含み、前記傾斜手段は、前記フレームの傾斜した面上に前記複数の発光ダイオードを取り付ける、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記入射面は、前記出射面と対向する面に対して傾斜している、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記入射面の傾斜角は、前記複数の発光ダイオードの光軸の傾斜角と等しく、前記複数の発光ダイオードの光軸は、前記入射面に直交する、請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記傾斜手段は、発光ダイオード素子から発せられる光が傾斜するように発光ダイオード素子を傾斜面上に搭載するマウンタを含む、請求項１に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、液晶表示装置に関し、特に、光のむらの少ない均一な光を液晶パネルに供給するバックライトに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、液晶が発光素子ではないため、その背面にバックライトを装備している。従来のバックライトは、光源として冷陰極蛍光ランプ（以下、ＣＣＦＬと称する）を用いてきたが、最近では低消費電力、高寿命の発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称する）を使用している。バックライトは、背面から面光源の光を液晶パネルに供給するが、ＬＥＤは、点光源であるため、これを面光源に変換する導光板が不可欠である。例えば特許文献１は、光源からの光をプリズム状の光取り込む部で屈折させてから導光板に入射する技術を開示している。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１３３４１９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１（ａ）は、従来の液晶表示装置のバックライトの平面図、図１（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。バックライト１は、複数のＬＥＤ１０と、複数のＬＥＤ１０からの光を面光源に変換する導光板２０と、ＬＥＤ１０および導光板２０を収容するフレーム３０とを含む。図示しないがバックライトの紙面右側には液晶パネルがある。
【０００５】
フレーム３０は、一面が開放された枠状の部材であり、その底部には、直線状に配列された複数のＬＥＤ１０が導光板２０の入射面２２に沿うように、複数のＬＥＤ１０を取り付けるための支持部材３２が設けられている。各ＬＥＤ１０の光軸Ｃは、入射面２２に直交し、出射面２４と平行である。さらにＬＥＤ１０の光軸Ｃは、導光板２０の幅Ｗの中心すなわちＷ／２に一致するように配置されている。
【０００６】
図２は、ＬＥＤの指向特性を示す図である。縦軸は、相対的な光度、横軸は放射角を示し、温度２５℃、電流１５０ｍＡを印加したときの特性である。同図に示すように、ＬＥＤの光軸上の光度を１．０としたとき、光軸からの角度が大きくなるにつれ光度が小さくなることがわかる。
【０００７】
このような指向特性をもつＬＥＤ１０の光軸が入射面２２に直交して配置されると、ＬＥＤ１０の一部の光が、導光板２０の出射面２４を直接照射し、その照射領域Ｈが他の領域よりも明るくなる、いわゆるホットスポット現象が発生する。特に、ＬＥＤの放射角θaが約３０度よりも小さいと、その光度は、０．８以上であり（図２を参照）、他の反射または散乱により照射された領域よりも光度が高すぎ、ホットスポットが顕著に表れてしまう。こうした光源斑は、ＬＥＤ１０の点光源の数だけ発生し、例えば、９個のＬＥＤを配置した場合には、９箇所のホットスポットＨが発生し、その結果、液晶パネルの下部側に明るさまたは輝度にムラが生じ、液晶表示装置の表示品位を著しく低下させるという課題がある。
【０００８】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、導光板から出射される光のムラを抑制し表示品位を改善した液晶表示装置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】
【０００９】
本発明に係る液晶表示装置は、直線状に配列された複数の発光ダイオードと、前記複数の発光ダイオードからの光を入射面から入射し、入射した光を２次元光源に変換して出射面から出射する導光板と、前記導光板から出射された光を入射する液晶パネルと、前記複数の発光ダイオードの各々の光軸を前記導光板の出射面と対向する面側に傾斜させる傾斜手段とを有する。
【００１０】
好ましくは前記傾斜手段は、前記複数の発光ダイオードを前記入射面に沿うようにかつ傾斜面上に取り付ける支持部材を含む。好ましくは液晶表示装置はさらに、少なくとも導光板および前記複数の発光ダイオードを収容するフレームを含み、前記傾斜手段は、前記フレームの傾斜した面上に前記複数の発光ダイオードを取り付ける。好ましくは前記入射面は、前記出射面と対向する面に対して傾斜している。好ましくは前記入射面の傾斜角は、前記複数の発光ダイオードの光軸の傾斜角と等しく、前記複数の発光ダイオードの光軸は、前記入射面に直交する。また前記傾斜手段は、発光ダイオード素子から発せられる光が傾斜するように発光ダイオード素子を傾斜面上に搭載するマウンタを含むようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の発光ダイオードの各々の光軸を、導光板の出射面と対向する面側に傾斜させたことで、強度の強い光によって導光板の出射面が直接照射することが抑制され、導光板から出射される面光源の光のムラが抑制され、従来よりも均一な面光度の光を液晶パネルに供給することができる。これにより、液晶表示装置の表示品位を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例】
【００１３】
本発明の実施例で述べる液晶表示装置は、液晶表示パネルと、液晶パネルに面光源の光を供給するバックライトと、バックライトや液晶パネルを駆動する駆動回路等を含む。バックライトは、光源としての複数のＬＥＤと、ＬＥＤからの光を面光源に変換する導光板と、ＬＥＤおよび導光板を収容するフレームとを有する。液晶パネルは、公知のように、例えば二枚のガラス板の間に液晶分子を封入し、そこに電圧を印加することで、液晶分子向きを偏向させ、光の透過率の増減により画像を形成する。バックライトは、液晶パネルの背面から光を照射し、画像のコントラストまたは輝度を向上させる。
【００１４】
図３は、本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置のバックライトの構成を示す図であり、同図（ａ）は導光板の断面図、同図（ｂ）はフレームの断面図、同図（ｃ）はバックライトの断面図である。バックライト１００は、複数のＬＥＤ１１０、導光板１２０、およびフレーム１３０を有する。本例では、フレーム１３０は、複数のＬＥＤ１１０、導光板１２０を収容し、これらを固定するが、フレーム１００は、前面に配置される液晶パネルを導光板と一緒に固定することができ、また図示しないＬＥＤや液晶の駆動回路を収容することも可能である。
【００１５】
ＬＥＤ１１０は、好ましくは擬似白色光または白色光を出射する。擬似白色光は、例えば青色ＬＥＤからの光を蛍光体に照射させることで得ることができる。白色光は、赤色、青色、緑色の各ＬＥＤを組み合わせることで得ることができる。ＬＥＤ１１０は、例えばパッケージ内に収容される。
【００１６】
導光板１２０は、例えば、光透過性の材質であるアクリル板などから構成される。導光板１２０は、ＬＥＤ１１０からの光を入射する入射面１２２と、表面に反射ドットや凹凸が形成された反射面１２４と、入射面１２２と対向する対向面１２６と、反射面１２４と平行な出射面１２８とを有している。入射面１２２から入射された光は、反射面１２４、対向面１２８で反射、散乱され、最終的に出射面１２８から面光源の光として出射され、液晶パネルを背面から照射する。本実施例では、入射面１２２は、反射面１２４および出射面１２８と直交せず、水平な面から傾斜角θ１で傾斜している。すなわち、入射面１２２と反射面１２４との成す角度は、π／２−θ１であり、直角よりも小さな鋭角となっている。
【００１７】
フレーム１３０は、アルミニウム等の金属から構成され、一面が開放さえた矩形状の枠体である。フレーム１３０は、背面１３２と、背面１３２からほぼ直交する４つの側面１３４と、側面１３４から前面に延在するフランジ１３６とを有している。背面１３２の内壁には、光を反射する反射膜がコーティングされている。また、フレーム１３０の下部の側面１３４には、ＬＥＤ１１０を取り付けるための支持部材１４０が設けられている。支持部材１４０は、例えば導電性金属または絶縁性樹脂から構成され、断面が三角形状を有している。支持部材１４０の底面がフレームの側面１３４に接着剤などにより固定され、支持部材１４０の傾斜面１４２上に、図示しない可撓性回路基板（ＦＰＣ）等に取り付けられたＬＥＤ１１０が接着剤などにより固定される。傾斜面１４２は、水平な側面１３４と傾斜角θ２で傾斜されている。
【００１８】
導光板１２０は、図３（ｃ）に示すように、反射面１２４がフレーム１３０の背面１３２に近接するようにフレーム１３０内に収容される。また、支持部材１４０上のＬＥＤ１１０は、導光板１２０の入射面１２２に沿うように配置される。本実施例では、傾斜面１４２の傾斜角θ２は、入射面１２２の傾斜角θ１と等しくなるように設定されている（θ２＝θ１）。従って、複数のＬＥＤ１１０の各々の光軸Ｃは、導光板の入射面１２２に直交し、かつ反射面１２４側に向けて傾斜されている。
【００１９】
このように、ＬＥＤ１２０の光軸Ｃを反射面１２４側に傾斜させることで、ＬＥＤ１１０から出射面１２８へ直接的に照射される光の光度を弱めることができる。仮に、従来の構成で、放射角が約３０°(θａ)の光が出射面１２８を照射したならば、その光度は光軸方向の光度の８割程度であるが、本実施例では光軸Ｃを反射面１２４側に傾斜させているため、出射面１２８を照射される光の放射角（θｂ）を３０°よりも小さくすることができる。例えば、θ１＝θ２＝３０°とすれば、放射角（θｂ）は６０°となり、その光度は、光軸（放射角が０°）の光度の約４割（図２を参照）となり、放射角が３０°のときの約半分の強度となる。これにより、バックライト１２０からの光のムラを抑制し、より均一な面光源の光を液晶パネルに供給することができ、いわゆるホットスポットの現象が抑制され、表示品位を向上させることができる。また、θ１＝θ２とすることで、ＬＥＤ１２０からの光は、効率良く入射面１２２から導光板１２０の内部へ入射させることができる。
【００２０】
次に、本発明の第２の実施例を図４（ａ）に示す。第１の実施例と同一構成については同一参照番号を付してある。第２の実施例では、第１の実施例と異なり、支持部１４０を備える代わりに、フレーム１３０Ａの底部の側面１３４ａが傾斜角θ２で傾斜している。この側面１３４ａ上に、図示しない可撓性回路基板（ＦＰＣ）等に取り付けられたＬＥＤ１１０を取り付けることで、部品点数を削減したバックライトを得ることができる。さらに、フレーム１３０Ａの垂直方向のサイズを小さくすることができる。
【００２１】
次に、本発明の第３の実施例を図４（ｂ）に示す。第３の実施例では、導光板１２０Ａの入射面１２２ａが従来と同様に反射面１２４および出射面１２８と直交している。従って、ＬＥＤの光軸は、入射面１２２ａと直交しないため、ＬＥＤ１１０からの光の入射効率は低下する、その反面、従来の導光板をそのまま利用することができるというメリットがある。また、入射効率の低下を抑制するため、入射面１２２ａに反射防止膜を形成してもよい。図４（ｃ）は、第３の実施例の変形例である。ここでは、第１の実施例と同様のフレーム１３０を用い、支持部材１４０上にＬＥＤ１１０を取り付け、第３の実施例の導光板１２０Ａを用いている。第４の実施例では、従来の導光板およびフレームをそのまま利用することができるというメリットがある。
【００２２】
次に、本発明の第５の実施例について説明する。第１ないし第４の実施例は、ＬＥＤを支持部材またはフレームによって傾斜させたが、第５の実施例は、パッケージ内のＬＥＤチップを傾斜させるものである。図５に示すように、ＬＥＤパッケー２００は、傾斜していない平坦な側面１３４上に、図示しない可撓性回路基板（ＦＰＣ）等を介して、取り付けられる。ＬＥＤパッケージ２００は、ＬＥＤチップ（素子）２１０を搭載するマウンタ２２０を含み、マウンタ２１０の表面は、傾斜角θ２で傾斜している。傾斜した面上にＬＥＤチップ２１０を取り付けることで、ＬＥＤチップ２１０の光軸Ｃを傾斜角θ２に応じて傾斜される。これにより、パッケージ２００の窓２３０から傾斜した光が出射され、これが導光板の入射面１２２に入射される。第５の実施例によれば、既存のフレームおよび導光板を利用することができる。但し、導光板の入射面１２２を、第１の実施例のように傾斜させるようにしてもよい。
【００２３】
上記した実施例では、導光板１２０の一方の面からＬＥＤの光を入射する例を示したが、ＬＥＤは、導光板１２０の対向する側にそれぞれ配置されるものであってもよい。この場合、上部側に配されるＬＥＤ１１２の光軸は、反射面側に向けて傾斜される。
【００２４】
さらに上記実施例では、ＬＥＤは、導光板１２０の入射面の中央に配置されたが、ＬＥＤの光軸を適宜選択することで、ＬＥＤは、導光板１２０の出射面側または反射面側にオフセットされて配置されてもよい。
【００２５】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明に係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１（ａ）は従来の液晶表示装置のバックライトの平面図、図１（ｂ）はＡ−Ａ線断面図である。
【図２】ＬＥＤの指向特性を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置を示し、図３（ａ）は導光板の断面図、図３（ｂ）はフレームの断面図、図３（ｃ）はバックライトの断面図である。
【図４】図４は本発明の他の実施例に係る液晶表示装置のバックライトの構成を示す断面図であり、図４（ａ）は第２の実施例を示し、図４（ｂ）は第３の実施例を示し、図４（ｃ）は第３の実施例の変形例を示している。
【図５】本発明の第５の実施例に係る液晶表示装置のバックライトの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１１０：ＬＥＤ                      １２０：導光板
１２２：入射面                      １２４：反射面
１２６：対向面                      １２８：出射面
１３０：フレーム                    １３２：背面
１３４：側面                        １３６：フランジ
１４０：支持部材                    １４２：傾斜面
【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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