JP2003337332A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP2003337332A
JP2003337332A JP2002144967A JP2002144967A JP2003337332A JP 2003337332 A JP2003337332 A JP 2003337332A JP 2002144967 A JP2002144967 A JP 2002144967A JP 2002144967 A JP2002144967 A JP 2002144967A JP 2003337332 A JP2003337332 A JP 2003337332A
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light
light guide
liquid crystal
crystal display
display device
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JP2002144967A
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English (en)
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Isamu Hashizume
勇 橋詰
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Seiko Instruments Inc
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Seiko Instruments Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 LED素子を光源としたバックライトの小電
力化と液晶表示装置の輝度ムラの改善。 【解決手段】 2つ以上のLED光源を、それぞれの光
軸が交えるように角度をつけて配置する。さらに、導光
体に各LED光源の発光軸と垂直に設定された平滑な入
光部を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、時計、携帯電話、
オーディオ、電子機器等に使用される液晶表示装置に関
し、液晶表示素子を背面より照明する高輝度でムラの少
ないLED素子を光源としたバックライトの構造に係わ
るものである。詳しくは、LED光源の効果的な配置方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】透過タイプもしくは半透過タイプのLC
D(液晶表示素子)を背面より照明するLED素子を光
源とするLEDバックライトは、主にLED素子、導光
体、反射板により構成される。LED素子より発生する
光を導光体に導き、導光体底面に設けられた微細な突起
により光路が曲げられ、導光体表面より出射し、LCD
を背面より照明する。LCD照明用のLEDバックライ
トには、省電力で高輝度、かつ輝度ムラの少ない面発光
特性が求められる。
【0003】LEDバックライト付き液晶表示装置の概
略構成を図1に示す。LED素子3より発せられた光
は、入光部より導光体2に入り導光体の表面と裏面との
間で全反射を繰り返すことにより、入光部の逆端側へ導
光される。その導光途中で導光体の裏面に設けられた微
細な突起5に当たった光は、光路を上方に曲げられ、導
光体表面へ当たる角度が全反射角より小さくなった時
に、導光体表面より出射する。一方、微細な突起5に当
たったが、反射されず導光体2の下面側に透過してしま
った光は、反射シート4により反射され、導光体2に戻
される。導光体表面より出射する光の量は、導光体断面
を通過する光(光束)の量と、導光体裏面部に設けられ
た微細な突起の配置密度に比例する。LCDを均一に照
明する為に、断面を通過する光が多い入光部側は微細突
起の密度を低くくし、逆端側に行くほど微細突起の密度
を高くする。
【0004】導光体には透明のポリカーボネートやアク
リル等の物質が用いられる。これらの材料に角度を付け
て入射された光の光路を、図2を用いて説明する。屈折
率の低い物質aから屈折率の高い物質bに光が入射する
時、境界面で光が反射されると共に境界面を境として光
路は法線方向へ曲がる。境界面での屈折角は次式により
求められる。 Sinθa/Sinθb=na/nb θa:入射角 θb:屈折角 na:物質aの屈折率 nb:物質bの屈折率 反射する光(反射光)と屈折する光(屈折光)の割合
は、入射角により変化する。つまり、入射角が小さい
程、物質bに入光する光の割合が多くなる。空気は屈折
率が低い為物質aに、導光体材料は屈折率の高い物質b
に相当する為、空気中から導光体材料に光が入光すると
光路は導光体表面を境として法線方向に曲げられる。
【0005】LED素子が発する光の指向特性を図3に
示す。発光面に垂直な方向(光軸とする)ほど相対光度
が高く光束の量が多く、光軸と角度が付く程、相対光度
は低く光束の量が少ない。
【0006】図3に示した発光特性のLED素子より発
せられる光が導光体入光部から導光体に入射した光の指
向特性を図4に示す。導光体材料の屈折率のため、光路
は入光面の法線方向に屈折し、光の指向性の広がりが小
さくなる。すなわち、導光体の滑らかな側面より光を入
射する時、その光の指向性の広がりが狭められる。
【0007】LCDの表示面は、一般に長方形である
為、LEDバックライトにも長方形部分を均一に面発光
することが求められる。LEDバックライトの発光部を
有効発光部とする。有効発光部は、LCD表示面より大
きく設定されている。有効発光部の裏面には、微細な突
起が設けられ導光体断面を通過する光束を上方に曲げ表
面より出射させる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】前述した通り、導光体
に入光した光束は、入光部を基点とし図4のような角度
の広がりをもって進行する。導光体の有効発光部の裏面
には、微細な突起が設けられており、光路を上方に曲げ
導光体表面より光を出射する。但し、導光体に光束が通
過しないところでは、微細な突起を設けても表面は発光
しない。
【0009】導光体の上辺にLED素子を配置した例を
図5に、導光体の右上角部にLED素子を配置した例を
図6に示す。図示するように、導光体への入光時に光の
広がりが狭められる為、有効発光部内であるにもかかわ
らず光が通過しない部分(図中の斜線部)がある。この
部分が暗くなってしまい、結果として、輝度の均一性を
悪化させてしまう。
【0010】この為、入光面の形状を工夫し、導光体入
射光の指向性を広げることが従来からなわれている。導
光体入光部にマイクロプリズムを形成した場合の入光部
を図7に模式的に示す。(図番誤記?)図示するよう
に、導光体2の入光部にマイクロプリズム6を形成し
て、指向性を広げようとするものである。但し、入光部
形状を工夫することにより入射光の指向性を広げる方法
は、LED素子と導光体の相対位置の関係で入射光の指
向性の変化が大きく、さらに、入光時の反射による漏れ
光量が多く入射効率が低い、という問題があった。
【0011】本発明の目的は、LED光源から導光体へ
の入光効率が良く、かつ光束を有効発光部全面に通過さ
せる為に、指向性の広がった入射光特性を実現すること
にある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為
に、導光体の入光部に対をなす2つ以上のLED素子
が、互いに光軸を交差する方向に角度をつけて配置す
る。光軸を交わる方向に角度を付けて配置することによ
り、入光部で十分な広がりの指向性を持った光を得るこ
とが出来る。かつ、入射面を光軸と垂直な平面とするこ
とにより、入射面での反射による入光損失を少なくする
ことが出来る。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明による液晶表示装置は、そ
れぞれの光軸が交差するように角度をつけて配置された
2つ以上のLED素子よりなる発光部位(光源)と、そ
れぞれのLED素子の発光面に対して平行で平滑な入光
面を有する有効発光部の裏面側に光路を表面側に曲げる
ための微小な突起を設けられた導光体を有するLED照
明装置を備えている。光源の位置は、導光体の角部もし
くは、辺部に設置する。光源の数は、要求輝度に応じて
2ヶ所以上に増やすことも可能である。
【0014】
【実施例】以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。 (実施例1)本実施例による液晶表示装置に用いるLE
D照明装置の概要を図8に示す。本図では、導光体とL
ED素子の配置を表面側より見ている。
【0015】導光体2は、透明のポリカーボネート材を
射出成型により製作している。導光体2の上辺中央部に
は、サイド発光タイプのLED素子2個が配置される。
本実施例では、導光体の中心線に対して対象になるよう
に、2つのLED素子が配置されている。2つのLED
素子の光軸は、交差角が80°になるように設定されて
いる。通常、LED素子は、FPC(フレキシブルプリ
ント基板)や、PCB(プリント基板)に実装され、配
線パターンを通じて直流電源を供給される。導光体に
は、LED素子発光面と平行に平滑な入光部を設ける。
LED素子と導光体入光面の間に隙間は設定していな
い。また、必要に応じて、導光板の有効発光部に、導光
板内を進む光を出射面(照明面)側に曲げるための機構
が設けられる。
【0016】2つのLED素子のうち、右側のLED素
子を40°傾けて配置することにより、有効発光部の左
上にも光束を通過させている。また、左側のLED素子
を逆側に傾けることにより、同様に、有効発光部の右上
に光束を通過させている。よって、有効発光部の全面に
光束を通過させることができる。そのため、輝度ムラが
少なく、高輝度なLED照明装置を構成することが可能
になる。また、このようなLED照明装置をバックライ
トとして用いる場合には、導光体の有効発光部の裏面に
は、光路を表面側に曲げるための微細突起パターンが形
成されている。導光体裏面に微細な突起を適当に配する
ことにより、輝度ムラが少なく、高輝度なLEDバック
ライトを構成することが可能である。 (実施例2)本実施例による液晶表示装置に用いるLE
D照明装置の概要を図9に示す。図示するように、本実
施例では、2つのLED素子3よりなる発光部位が導光
体2の右上部に設けられており、LED素子の光軸の交
差角は30°に設定されている。これらの2つのLED
素子は導光体の対角線に対して対象に配置されている。
さらに、前述の実施例と同様に、導光体の入光面を各L
ED素子の発光面と平行に設定している。このような構
成によれば、有効発光部全面に光束が通過することとな
り、輝度ムラの少ないLEDバックライトが実現でき
る。 (実施例3)本実施例による液晶表示装置に用いるLE
D照明装置の概要を図10に示す。図示するように、本
実施例では、3つのLED素子3を導光体2の角部に配
置している。これらの3つのLED素子は導光体の対角
線に対して対象に配置されている。ここでは、隣接する
LED素子の光軸の交差角が30°になるように設定さ
れている。さらに、前述の実施例と同様に、導光体の入
光面を各LED素子の発光面と平行に設定している。こ
のような構成によれば、有効発光部全面に光束が通過す
ることとなり、実施例2と同様に、輝度ムラの少ないL
EDバックライトが実現できる。ただし、実施例2の構
成よりLED素子数が多い為、高輝度が望める。
【0017】なお、上述した各実施例は本発明の数例を
示すのみであり、発光部位の数や配置等、種々の変形が
可能である。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるLE
Dバックライトによれば、導光体への入光部を光軸に垂
直な平面に出来る為、LED素子より発した光を効率良
く導光体に導くことができる。すなわち、効率がいいの
で同じ輝度を得るにも、より少ない電流で済む為、小電
力化に役立つ。
【0019】また、2つ以上のLED素子を光軸を交差
する側に角度を付けて配置することにより、導光体入射
部で指向性に広がりを持った光を実現出来、有効発光面
の全面に渡って光束を通すことが可能となった。その結
果、導光体裏面の微細な突起の密度の調整により、出射
光の量を調整することが可能となり、結果、輝度ムラの
少ないLEDバックライトを実現可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】バックライトを有する液晶表示装置の概略構成
を示す断面図である。
【図2】物質境界面での光の屈折を説明する図である。
【図3】LED素子より発する光の指向特性を表わす模
式図である。
【図4】導光体に入射した光の指向特性を表わす模式図
である。
【図5】従来の照明装置におけるLED素子の配置例を
示す模式図である。
【図6】従来の照明装置におけるLED素子の他の配置
例を示す模式図である。
【図7】従来の照明装置の導光体入光部を表わす拡大図
である。
【図8】本発明の表示装置に用いる照明装置の概要図で
ある。
【図9】本発明の表示装置に用いる照明装置の概要図で
ある。
【図10】本発明の表示装置に用いる照明装置の概要図
である。
【符号の説明】
1 液晶表示素子(LCD) 2 導光体 3 LED素子 4 反射シート 5 微小突起 6 マイクロプリズム

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透過型あるいは半透過型の液晶表示素子
    と、前記液晶表示素子に照明光を照明する導光体と、 前記導光体の入光部に設けられた、それぞれの光軸が交
    差するように角度をつけて配置された2つ以上のLED
    光源で構成される発光部位と、を備えることを特徴とす
    る液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 前記導光体への入光部がLED光源の光
    軸に垂直かつ平滑な平面であることを特徴とする請求項
    1に記載の液晶表示装置。
  3. 【請求項3】 前記発光部位が、前記導光体の角部に設
    けられていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表
    示装置。
  4. 【請求項4】 前記2つ以上のLED光源が、前記導光
    体の中心線に対して対象になるように、4辺のいずれか
    一辺に設けられていることを特徴とする請求項1に記載
    の液晶表示装置。
  5. 【請求項5】 透過型あるいは半透過型の液晶表示素子
    と、 前記液晶表示素子を照明するために設けられた光源と、 前記光源の光が入射する入光部を有し、前記光源からの
    光を前記液晶表示素子に導く導光体と、を備え、 前記光源が、それぞれの光軸が交差するように角度をつ
    けて配置された2つ以上のLED光源で構成されること
    を特徴とする液晶表示装置。
JP2002144967A 2002-05-20 2002-05-20 液晶表示装置 Pending JP2003337332A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7973881B2 (en) 2007-11-14 2011-07-05 Sony Corporation Plane light source apparatus and liquid crystal display apparatus
US9158055B2 (en) 2013-01-10 2015-10-13 Samsung Display Co., Ltd. Backlight unit

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7973881B2 (en) 2007-11-14 2011-07-05 Sony Corporation Plane light source apparatus and liquid crystal display apparatus
US9158055B2 (en) 2013-01-10 2015-10-13 Samsung Display Co., Ltd. Backlight unit
US9846268B2 (en) 2013-01-10 2017-12-19 Samsung Display Co., Ltd. Backlight unit

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Effective date: 20040304