JP2006106212A

JP2006106212A - バックライトユニット

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Publication number: JP2006106212A
Application number: JP2004290590A
Authority: JP
Inventors: Kariru Karantaru; カリルカランタル
Original assignee: Nippon Leiz Corp
Current assignee: Nippon Leiz Corp
Priority date: 2004-10-01
Filing date: 2004-10-01
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2024-10-01
Also published as: JP4746301B2

Abstract

【課題】従来のバックライトユニットは、消費電力の低減と高輝度化とを同時に満たすことが困難であり、構造が複雑なことと相俟ってディスプレィを余り薄くすることができない。
【解決手段】本発明によるバックライトユニット１０は、第１の方向に相隔てて対向する一対の側壁１１ａおよびこれら一対の側壁１１ａの間に形成される矩形の開口部１１ｂを有するハウジング１１と、第１の方向と交差する第２の方向に沿ったハウジング１１の一端部に第１の方向に沿って配列し、赤色光，青色光，緑色光をそれぞれ出射する光源１２と、ハウジング１１の開口部１１ｂと対向するように一対の側壁１１ａの間に位置し、光源１２からの光を開口部１１ｂ側に向けて反射する第１リフレクタ１４と、第１および第２の方向と交差する第３の方向に沿って光源１２を挟むように配され、光源１２からの光をハウジング１１の他端側に反射する第２リフレクタ１５とを具えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、カラー液晶表示装置に組み込まれるバックライトユニットに関する。

カラー液晶ディスプレィは、従来からあるブラウン管などを用いたディスプレィよりも消費電力を著しく少なくすることができる上、ディスプレィ全体を薄くして軽量化させることが可能である。このため、特に表示面積を大きく必要とするディスプレィなどにおいて用途が拡がっているが、液晶ディスプレィにおいては、その表示輝度を高めるためにバックライトを使用し、液晶パネルの背面から照明光を透過させる必要がある。

このようなバックライトの一例が特許文献１や特許文献２に開示されている。特許文献１では、光源を液晶パネルの側方に配置し、一対の反射鏡を用いて光源からの光を液晶パネルの背面から出射させるようにしたものである。また、特許文献２においては、強い指向特性を持ったＬＥＤを液晶パネルの側方に所定間隔で配置し、ＬＥＤからの照明光を特定の曲率に設定された完全拡散反射面を介して液晶パネルの背面から入射させるようにしている。

米国特許出願公開第２００３／０，０４８，６３９号公報米国特許第６，２５７，７３７号明細書

特許文献１に開示された液晶表示装置は、光源が非常に大きなものであり、液晶表示装置全体が大型化してしまう欠点がある。

特許文献２は、特許文献２の欠点を解消すると共にカラー画像の形成を可能としたものであるが、完全拡散反射面を使用しているため、液晶パネルに入射する照明光の輝度が著しく低下してしまい、液晶パネルからの出射光を高輝度にすることが困難であった。また、光源の近傍に位置する液晶パネルの部分には、完全拡散反射面で反射せずに光源からの直接光が入射するため、この部分の輝度が他の部分より高くなってしまう傾向があり、液晶パネル全体の輝度分布を均一にし得ない。

本発明によるバックライトユニットは、カラー液晶表示装置に組み込まれるバックライトユニットであって、第１の方向に相隔てて対向し、かつ対向面がそれぞれ光反射面となった一対の側壁およびこれら一対の側壁の間に形成される矩形の開口部を有するハウジングと、前記第１の方向と交差する第２の方向に沿った前記ハウジングの少なくとも一端部に前記第１の方向に沿って配列し、赤色光，緑色光，青色光をそれぞれ出射する少なくとも３個の光源と、前記ハウジングの開口部と対向するように前記一対の側壁の間に位置し、前記光源からの光を前記開口部側に向けて反射する第１のリフレクタと、前記第１および第２の方向と交差する第３の方向に沿って前記光源を挟むように配され、前記光源からの光を前記ハウジングの他端側に向けて反射する第２のリフレクタとを具えたことを特徴とするものである。

本発明においては、光源から出射する光の一部は、第２のリフレクタによりハウジングの他端側に向けて反射され、ハウジングの開口部または第１のリフレクタ側に導かれる。また、第２のリフレクタによる反射を受けない残りの光は、第１のリフレクタによりハウジングの開口部側へと反射され、最終的にすべての光がハウジングの開口部に置かれた液晶パネルへと入射し、液晶パネルの透過照明光となる。

本発明のバックライトユニットにおいて、第１のリフレクタは、第２の方向に沿って光源から離れるに連れてハウジングの開口部との間隔が狭まるように、その反射面が第２の方向に沿って傾斜しているものであってよい。

第１のリフレクタの表面に、光源からの光をハウジングの開口部側に反射させる傾斜面をそれぞれ持った多数の光偏向部を突設することができる。この光偏向部は、球面，楕円面，円柱面，円錐面などの曲面や、角柱，角錐または角錐台などの多面体にて形成された凸面または凹面であってよい。特に、所定曲率半径の凹反射面を相互に隣接して連続的に形成したものが好適である。このような光偏向部は、第２のリフレクタの反射面にも形成することができる。

なお、凹反射面とは別に、この凹反射面よりも充分に寸法の小さな別形状の光偏向部をさらに形成することも可能である。

第１のリフレクタとハウジングの開口部との間隔を調整するための調整手段を設けることができ、同様な調整手段を第２のリフレクタに対しても設けることができる。

第２のリフレクタは、ハウジングの開口部側に位置し、第２の方向に沿って光源から離れるに連れてハウジングの開口部との間隔が狭まるように傾斜した開口部側反射面と、第１のリフレクタ側に位置し、第２の方向に沿って光源から離れるに連れてハウジングの開口部との間隔が拡がるように傾斜した第１リフレクタ側反射面とを有するものであってよい。

第１のリフレクタと第２のリフレクタとを一体的に形成することができる。

ハウジングの開口部を覆い、この開口部からの光の出射状態を所望の特性に調整するための光偏向調整板をさらに具えることができる。この光偏向調整板として、光拡散板やプリズムシートなどを利用することが可能であり、特にプリズム面をハウジングの開口部に対向させたプリズムシートを採用することが好ましい。

光源が赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ，青色ＬＥＤを少なくとも１つずつ有するものであってよく、それぞれ色温度が相違する複数種の赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ，青色ＬＥＤを組み合わせることも有効である。さらに、白色ＬＥＤを追加してもよい。この場合、各色のＬＥＤは、光を第２の方向に沿って出射させる半球状レンズを有するものと、第２の方向に対して直交する半径方向に光を出射させる異形レンズを有するものとを具えることができ、例えば半球状レンズを有するものと異形レンズを有するものとを第１の方向に沿って交互に配列することができる。もちろん、半球状レンズを有するＬＥＤのみで光源を構成したり、異形レンズを有するＬＥＤのみで光源を構成することも可能である。さらに、第１の方向に沿って配列する光源を第１および第２の方向に対して交差する第３の方向に沿って複数列設けることも可能であり、この場合には第３の方向に沿って隣接する２つの列におけるＬＥＤの配列ピッチを例えば半ピッチずつ相互にずらすことも有効である。

なお、現状の緑色ＬＥＤは、赤色ＬＥＤや青色ＬＥＤと比較すると、出射光量が相対的に少ないため、赤色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤよりも多く配置することが好ましい。

光源をこのバックライトユニットに搭載される液晶パネルの駆動周期と同期して、赤色光，緑色光，青色光毎に順に点灯することが可能であり、これによってカラー画像が形成される。

本発明のバックライトユニットによると、第１の方向に相隔てて対向し、かつ対向面がそれぞれ光反射面となった一対の側壁およびこれら一対の側壁の間に形成される矩形の開口部を有するハウジングと、第１の方向と交差する第２の方向に沿ったハウジングの少なくとも一端部に第１の方向に沿って配列し、ハウジングの他端側に向けて赤色光，緑色光，青色光をそれぞれ出射する少なくとも３個の光源と、ハウジングの開口部と対向するように一対の側壁の間に位置し、光源からの光を開口部側に向けて反射する第１のリフレクタと、第１および第２の方向と交差する第３の方向に沿って光源を挟むように配され、光源からの光をハウジングの他端側に向けて反射する第２のリフレクタとを具えているので、カラー液晶表示装置を比較的薄く設計することができる上、従来のものよりも少ない数の光源にて比較的輝度の高い照明光を得ることができる。

第２の方向に沿って光源から離れるに連れてハウジングの開口部との間隔が狭まるように、第１のリフレクタの反射面を第２の方向に沿って傾斜させた場合、開口部から出射する光の輝度分布をより均一化させることができる。

光源からの光をハウジングの開口部側に反射させる傾斜面をそれぞれ持った多数の光偏向部を第１のリフレクタの表面に突設した場合、特に光偏向部が所定曲率半径の凹反射面の場合や、この凹反射面を相互に隣接して連続的に形成した場合、何れも開口部から出射する光の輝度分布をより均一化させることができる。

第１のリフレクタとハウジングの開口部との間隔を調整し得る調整手段を設けた場合、開口部から出射する光の輝度分布や指向性をさらに微妙に調整することが可能となる。

第２のリフレクタが、ハウジングの開口部側に位置し、第２の方向に沿って光源から離れるに連れてハウジングの開口部との間隔が狭まるように傾斜した開口部側反射面と、第１のリフレクタ側に位置し、第２の方向に沿って光源から離れるに連れてハウジングの開口部との間隔が拡がるように傾斜した第１リフレクタ側反射面とを有する場合、第２のリフレクタによって光源からの光を第２の方向により強く指向させることができ、光源から遠い位置にある開口部から出射する光量を増大させることができる。

ハウジングの開口部を覆い、この開口部からの光の出射状態を所望の特性に調整するための光偏向調整板を設けた場合、開口部全域における出射光の輝度分布や指向性を最適に調整することができる。

光源が赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ，青色ＬＥＤを少なくとも１つずつ有する場合、高輝度の照明光を低消費電力にて得ることができると共に光源をコンパクト化させることができる。特に、白色ＬＥＤを追加した場合、照明光の輝度をさらに高めることができる。

各色のＬＥＤが、光を第２の方向に沿って出射させる半球状レンズを有するものと、第２の方向に対して直交する半径方向に光を出射させる異形レンズを有するものとを具えている場合、ＬＥＤから出射する光をより均一に拡散させることができ、リフレクタや光偏向部または光偏向調整板を用いたハウジングの開口部からの出射光の輝度分布や指向性の制御をより簡単に行うことができる。

本発明によるバックライトユニットをカラー液晶表示装置に組み込んだ実施形態について、図１〜図８を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこのような実施形態のみに限らず、特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が可能であり、従って本発明の精神に帰属する他の任意の技術にも当然応用することができる。

本実施形態におけるバックライトユニットの外観を分解状態で図１に示し、その断面形状を図２に示し、そのIII−III矢視断面形状を図３に示し、その右半分を拡大して図４に示す。すなわち、本実施形態におけるバックライトユニット１０は、第１の方向（図３中、左右方向）に相隔てて対向し、かつ対向面がそれぞれ光反射面となった一対の側壁１１ａおよびこれら一対の側壁１１ａの間に形成される矩形の開口部１１ｂを有するハウジング１１と、第１の方向と交差する第２の方向（図２中、左右方向）に沿ったハウジング１１の両端部に第１の方向に沿って配列し、赤色光，緑色光，青色光をそれぞれ出射する２組の光源１２と、この光源１２からの熱を外部に放熱するための放熱部材１３と、ハウジング１１の開口部１１ｂと対向するように一対の側壁１１ａの間に位置し、光源１２からの光を開口部１１ｂ側に向けて反射する第１リフレクタ１４と、第１および第２の方向と交差する第３の方向（図２中、上下方向）に沿って光源１２を挟むように配され、光源１２からの光をハウジング１１の他端側に向けて反射する第２リフレクタ１５と、ハウジング１１の開口部１１ｂを覆い、この開口部１１ｂからの光の出射状態を所望の特性に調整するための光偏向調整板１６と、この光偏向調整板１６の前後両端縁部を覆い、図示しない液晶パネルが搭載されるカバー板１７と、第１の方向に対向して光偏向調整板１６を挟む一対の側板１８とを具えている。

ハウジング１１は、第２の方向に相隔てて対向する一対の取り付け壁１１ｃと、一対の側壁１１ａおよび一対の取り付け壁１１ｃとで囲まれた矩形の底板部１１ｄをさらに有する。第３の方向に沿った一端部にて底板部１１ｄが接続する一対の取り付け壁１１ｃの他端部には、底板部１１ｄの反対側に延在するフランジ部１１ｅがそれぞれ底板部１１ｄと平行に形成されている。本実施形態によるハウジング１１は、放熱性が良好なアルミニウムの板材をプレス成形したものである。

ハウジング１１の一対の取り付け壁１１ｃにそれぞれ固定される本実施形態における光源１２は、アルミニウム製の基板１２ａと、この基板１２ａ上に第１の方向に沿って等間隔に実装されて赤色光，緑色光，青色光をそれぞれ出射する複数個のＬＥＤ１９とをそれぞれ有する。本実施形態では、赤色光，緑色光，青色光をそれぞれ出射する３個一対のＬＥＤ１９を複数対具え、第１の方向に沿って赤色光，緑色光，青色光の順で反復配列しているが、光を主に前方（図４中、左側）に均一な分布で出射する半球状レンズ２０が搭載されたＬＥＤ１９と、光を前方ではなく主に側方、つまり第１の方向と第３の方向とを含む面（図４中、左右方向に延在するレンズの光軸に対して半径方向）側に均一に出射する漏斗状断面の異形レンズ２１が搭載されたＬＥＤ１９とを第１の方向に沿って交互に配している。つまり、各色毎に半球状レンズ２０を用いたＬＥＤ１９と、異形レンズ２１を用いたＬＥＤ１９とが第１の方向に沿って交互に配列しており、これによって光源１２から出射して開口部１１ｂに達する光の分布を開口部１１ｂの全域に亙ってより均一化するように配慮している。

なお、半球状レンズ２０を用いたＬＥＤ１９と、異形レンズ２１を用いたＬＥＤ１９とを１：１の割合で使用する必要はなく、開口部１１ｂからの出射光の輝度や強度に応じてこれらの組み合わせの割合を適宜変更することが可能であることは言うまでもない。また、このような観点から、半球状レンズ２０を用いたＬＥＤ１９のみ、または異形レンズ２１を用いたＬＥＤ１９のみを使用したり、このようなレンズ２０，２１に限らず、他の周知の任意の配光特性を持ったレンズが取り付けられたＬＥＤ１９を採用することも可能である。

上述した赤色光，緑色光，青色光をそれぞれ出射する少なくとも３個一対のＬＥＤ１９に加え、さらに白色光を出射する白色ＬＥＤを追加することも出射光量を増大するためには有効である。また、各色のＬＥＤ１９の出射光量が均一でない場合、特に市販の緑色ＬＥＤは赤色ＬＥＤや青色ＬＥＤと比較すると、輝度および光量が劣るものが一般的であるため、各色のＬＥＤ１９の数を同じではなく、例えば緑色ＬＥＤを１つおきに配置する、つまり赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤとの間に必ず緑色ＬＥＤが位置するように、緑色ＬＥＤの数を赤色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤの数よりも多く設定することが好ましい。

上述したＬＥＤ１９は、冷陰極管などと比較すると消費電力や発熱が少なく、寿命が半永久的であるという利点があるものの、ハウジング１１内に半密閉状態となるＬＥＤ１９の放熱を行うことは、その安定動作を保証するために欠かせないものである。このような観点から、本実施形態においては放熱フィン１３ａが形成された放熱部材１３を取り付け壁１１ｃを挟んで光源１２の反対側、つまりハウジング１１のフランジ部１１ｅと取り付け壁１１ｃとで囲まれた部分に配し、取り付け壁１１ｃを介して光源１２の基板１２ａに連結している。この放熱部材１３の放熱フィン１３ａの存在により、ＬＥＤ１９の点灯に伴って発生する熱を効率良くハウジング１１の外に放熱することが可能である。

底板部１１ｄの上に配される第１リフレクタ１４は、ＬＥＤ１９から遠くなるに連れてハウジング１１の開口部１１ｂとの間隔が狭まるように、その反射面が第２の方向に沿って傾斜し、中央部ほど底板部１１ｄから浮き上がった状態となっている。薄板材を成形してなるこの第１リフレクタ１４の中央部には、第１の方向に沿って所定間隔で底板部１１ｄに接合された複数（図示例では３個）のナット２２に対してハウジング１１外からそれぞれねじ込まれる押しねじ２３の先端部が押し当たっている。これら押しねじ２３のねじ込み量をそれぞれ調整することにより、底板部１１ｄから第１リフレクタ１４の中央部の突出量を変えてＬＥＤ１９の光軸（図４中、左右方向に延在する）に対する第１リフレクタ１４の傾斜角度を微妙に調整することができる。

取り付け壁１１ｃ側に近接する第１リフレクタ１４の末端部は、これが底板部１１ｄから浮き上がらないように、底板部１１ｄにねじ込まれた固定ねじ２４によって保持されている。本実施形態では、押しねじ２３のねじ込み操作に応じて第１リフレクタ１４の末端部が底板部１１ｄの表面に沿って摺動し得るように、固定ねじ２４が貫通する第１リフレクタ１４の末端に形成された部分は、第２の方向に沿った長孔（切欠き）２５となっている。

さらに、中央部と末端部との間の第１リフレクタ１４の曲率を変更して光源１２から開口部１１ｂへ至る光の反射方向をより微妙に調整し得るように、上述した押しねじ２３に対する引きねじ２６も同様に、底板部１１ｄに接合されたナット２７に対してハウジング１１外からねじ込まれており、この引きねじ２６の先端部は、第１リフレクタ１４の裏面に形成された係止部２８に対して回転可能に連結されているが、引きねじ２６の先端部と第１リフレクタ１４との連結構造は、球面対偶を実現できるようなものであればよい。本発明の調整手段としてのこれら押しねじ２３や引きねじ２６などを第２の方向に沿って交互に複数組設け、第１リフレクタ１４の曲率をさらに微妙に修正し得るようにすることも当然可能である。

本実施形態における第１リフレクタ１４の表面、つまり光反射面には、光偏向調整板１６に到達する光が可能な限りこの光偏向調整板１６の全域に亙って均一に分布するように、光源１２からの光を開口部１１ｂに導く多数の光偏向部２９がランダムに形成されている。個々の光偏向部２９は、ＬＥＤ１９からの光を開口部１１ｂ側に反射させる傾斜面をそれぞれ有するが、これら光偏向部２９はそれぞれ１０μm以上の大きさを有することが好ましい。光偏向部２９は、ＬＥＤ１９からの距離が遠くなる第１リフレクタ１４の反射面側ほど、つまり中央部側ほど密度分布が高くなるように設定されている。輝度の低下を極力防止するために光の反射方向を制御する光偏向部２９の形状は、例えば特開２００３−３５８２４号公報などに記載されたものを採用することが可能である。

薄板材を略Ｕ字状に成形してなる第２リフレクタ１５は、ハウジング１１の開口部１１ｂ側に位置し、第２の方向に沿って光源１２から離れるに連れてハウジング１１の開口部１１ｂとの間隔が狭まるように傾斜した開口部側反射面１５ａと、第１リフレクタ１４側に位置し、第２の方向に沿って光源１２から離れるに連れてハウジング１１の開口部１１ｂとの間隔が拡がるように傾斜した第１リフレクタ側反射面１５ｂとを有する。第２の方向に沿った長さが第１リフレクタ側反射面１５ｂよりも短い（好ましくは半分以下）開口部側反射面１５ａは、主として光源１２からの直接光を第１リフレクタ側反射面１５ｂ側に反射する機能を有し、先端が第１リフレクタ１４の末端部に近接状態で重なり合う第１リフレクタ側反射面１５ｂは、主として光源１２からの直接光および開口部側反射面１５ａからの反射光を第１リフレクタ１４側に向けて反射する機能を有する。この第２リフレクタ１５の存在により、光源１２からの直接光が光偏向調整板１６を介してハウジング１１の開口部１１ｂに入り込むのを阻止することができ、光源１２に近接する開口部１１ｂの近傍における輝度むらを解消してより均一な配光特性にすることができる。

なお、開口部側反射面１５ａや第１リフレクタ側反射面１５ｂの形状は本実施形態に限定されるわけではなく、使用した光源１２のＬＥＤ１９における光の出射特性などに応じて適宜変更し得るものであることは言うまでもない。また、これら開口部側反射面１５ａや第１リフレクタ側反射面１５ｂに第１リフレクタ１４の反射面に形成した光偏向部２９を形成することも可能である。

ハウジング１１の開口部１１ｂを塞ぐように配される光偏向調整板１６は、ここから出射するバックライトの指向性および輝度分布を最終的に調整するものであり、その表面または裏面のプリズム面には所定形状の凹凸（図示せず）が規則的に形成されたいわゆるプリズムシートや、表面または裏面が梨地状の粗面に形成された光拡散板を単独、または相互に重ね合わせて使用することができる。本実施形態では、周知のプリズムシートを例えばそのプリズム面が下向きとなるように１枚使用しているが、２枚のプリズムシートを直角に重ね合わせて光偏向調整板１６とすることも可能である。

液晶表示装置の表示面積が大型化すると、肉厚が比較的薄い光偏向調整板１６の中央部が撓み、液晶パネルに対するバックライトの配光特性を悪化させる虞が生ずる。このため、本実施形態では楔状のサポート３０を第１リフレクタ１４の中央部の直上に配置し、先のナット２２，２７と同様に第１リフレクタ１４の中央部に第１の方向に沿って所定間隔で底板部１１ｄに接合された複数（図示例では３個）のナット３１に対し、ハウジング１１外からそれぞれ押しねじ３２をねじ込み、第１リフレクタ１４を貫通するこれら押しねじ３２の先端部に形成したピン３２ａをサポート３０の下端部に回転可能に嵌合させている。つまり、押しねじ３２およびサポート３０を介して光偏向調整板１６の中央部を支持し、これによって光偏向調整板１６の平面性を維持している。サポート３０は、アクリル樹脂などの光学的に透明な樹脂にて形成したり、あるいはその表面に反射性を持たせることも有効である。

ハウジング１１のフランジ部１１ｅに重ねられるカバー板１７は、放熱部材１３にねじ込まれた固定用ねじ３３によってハウジング１１に固定されている。このカバー板１７は、第２リフレクタ１５の開口部側反射面１５ａを完全に覆うような長さを有し、液晶パネルに対する最終的な開口マスクとして機能する。

ハウジング１１の一対の側壁１１ａに重ね合わされて第２の方向に沿った両端部がそれぞれ放熱部材１３にねじ止めされる一対の側板１８は、カバー板１７と共に光偏向調整板１６をハウジング１１の開口部１１ｂに固定するためのものである。これら側板１８の内側に光偏向調整板１６が搭載される段部を形成した場合には、ハウジング１１の側壁１１ａを形成する必要がなくなるので、このような側板１８をハウジング１１の側壁として兼用させることが可能となる。

本実施形態では、２組の光源１２をハウジング１１の前後両端部に設けているため、バックライトユニット１０はその中央部を境にして前後対称な形状となっている。第２の方向に沿ったハウジング１１の長さが比較的短かい場合、つまり開口部１１ｂの面積が比較的小さな場合には、前後何れか一方の取り付け壁１１ｃ側にのみ光源１２を配置することも可能であり、この場合には光源１２が取り付けられない他方の取り付け壁１１ｃ側に第１リフレクタ１４の上端部を近接状態で固定すればよい。しかしながら、開口部１１ｂからの出射光量や輝度を高めるためには、本実施形態のように前後一対の取り付け壁１１ｃにそれぞれ光源１２を向かい合わせて配置することが有効である。

このようなバックライトユニット１０において、ハウジング１１内に収容されたＬＥＤ１９からの光は、第２リフレクタ１５および第１リフレクタ１４ならびに一対の側壁１１ａによって進行方向が変えられ、最終的に開口部１１ｂから光偏向調整板１６を通って液晶パネルへと出射する。この場合、第１リフレクタ１４の反射面に形成された光偏向部２９および光偏向調整板１６の存在により、出射光の方向が所定の方向に調整され、かつ輝度分布も均一化された状態となる。

カバー板１７の上に重ねられる図示しない液晶パネルは、赤色画像，緑色画像，青色画像に分解される１フレームのカラー画像に対応した画素をそれぞれ開閉する単なる液晶シャッタとして用いられる。ＬＥＤ１９は、液晶表示パネルと同期して各色毎に順に点灯されるが、これらの点灯時間は例えばそれぞれ１.００ミリ秒に設定され、１６.６７ミリ秒毎に順次点灯される。従って１フレームのカラー画像を１６.６７ミリ秒毎に生成し、これを赤色画像，緑色画像，青色画像に分解し、さらに各色毎の画像に応じて液晶表示パネルを５.５６ミリ秒毎に順次駆動することにより、１フレームのカラー画像として合成表示することができる。つまり、赤色光を発するＬＥＤ１９が１６.６７ミリ秒毎に１.００ミリ秒ずつ点灯され、その５.５６ミリ秒後に緑色光を発するＬＥＤ１９が１６.６７ミリ秒の周期で１.００ミリ秒ずつ点灯され、さらにその５.５６ミリ秒後に青色光を発するＬＥＤ１９が１６.６７ミリ秒の周期で１.００ミリ秒ずつ点灯される。光源１２に対応して液晶パネルが５.５６ミリ秒の周期で０.５５６ミリ秒ずつ駆動されるが、液晶の動作遅れがあるので、これを見込んで予め液晶表示パネルの駆動時期に対して対応するＬＥＤ１９の点灯時期を一定時間だけそれぞれ遅延させることが好ましい。

上述した実施形態では、第１リフレクタ１４と第２リフレクタ１５とを別々に形成したが、これら第１および第２リフレクタ１４，１５を一体的に連続して形成することも可能である。このような本発明によるバックライトユニット１０の概略断面構造を図６に示すが、先の実施形態と同一機能の要素にはこれと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。すなわち、本実施形態におけるリフレクタは、第１および第２リフレクタ１４，１５の全域に亙って所定曲率半径の凹反射面３４を相互に隣接して連続的に形成したものであり、部品点数の削減と組立作業性の向上とを企図することができる。これら凹反射面３４の大きさは、先の光偏向部２９よりも充分大きな寸法に設定されている。

このようなリフレクタにも先の実施形態のような調整手段を組み込むことが可能であり、同様に先の実施形態で説明した光偏向部２９を重ねて形成するようにしてもよい。また、凹反射面３４を第１および第２リフレクタ１５全域に亙って形成せずに所定の分布を以てランダムに形成することも可能である。

上述した実施形態では光源１２として第１の方向に沿って所定間隔で一列に配列するＬＥＤ１９を用いたが、第３の方向に沿って複数列のＬＥＤ１９を配設した光源１２を用いることも可能である。このような本発明によるバックライトユニット１０の主要部の断面構造を図７に示し、その光源１２の部分の正面形状を図８に示すが、先の実施形態と同一機能の要素にはこれと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。すなわち、本実施形態における光源１２は、基板１２ａ上に３列のＬＥＤ１９をアレイ状に実装したものであり、各列において第１の方向に沿ったＬＥＤ１９の配列ピッチは、隣接する列におけるＬＥＤ１９の配列ピッチに対して半ピッチずれた状態に設定されている。但し、第３の方向に並ぶＬＥＤ１９がすべて重なり合わないように配列させることも可能である。また、本実施形態では中央の列における緑色ＬＥＤ（図８中、Ｇで示す）がすべて異形レンズ２１を用いたものであり、しかも赤色ＬＥＤ（図８中、Ｒで示す）および青色ＬＥＤ（図８中、Ｂで示す）の２倍の配置している。中央の列における赤色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤは半球状レンズ２０に統一されている。それ以外の列は、先の実施形態と同じ配列にしており、赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ，青色ＬＥＤを１つずつ順に反復配列させ、半球状レンズ２０が組み込まれたＬＥＤ１９と異形レンズ２１が組み込まれたＬＥＤ１９とを交互に配列している。但し、本実施形態では一方の列（図中、上の列）の色順を他方（図中、下の列）の列の色順と逆に配列している。本実施形態の場合、各列のＬＥＤ１９の発光波長特性がそれぞれ異なるものを使用し、各色の色温度の補正を行うことも可能である。

カラー液晶表示装置に組み込まれる本発明によるバックライトユニットの一実施形態の外観を分解状態で表す立体投影図である。図１に示したバックライトユニットの内部構造を表す断面図である。図２中のIII−III矢視断面図である。図２に示したバックライトユニット右半分を示す拡大断面図である。図１に示したバックライトユニットに用いられるＬＥＤの外観を表す破断側面図である。本発明によるバックライトユニットの他の実施形態の構造を表す断面図である。本発明によるバックライトユニットの別な実施形態の構造を表す拡大断面図である。図７に示したバックライトユニットにおける光源の部分の正面図である。

符号の説明

１０バックライトユニット
１１ａ側壁
１１ｂ開口部
１１ｃ取り付け壁
１１ｄ底板部
１１ｅフランジ部
１１ハウジング
１２光源
１２ａ基板
１３放熱部材
１３ａ放熱フィン
１４第１リフレクタ
１５第２リフレクタ
１５ａ開口部側反射面
１５ｂ第１リフレクタ側反射面
１６光偏向調整板
１７カバー板
１８側板
１９ＬＥＤ
２０半球状レンズ
２１異形レンズ
２２ナット
２３押しねじ
２４固定ねじ
２５長孔（切欠き）
２６引きねじ
２７ナット
２８係止部
２９光偏向部
３０サポート
３１ナット
３２押しねじ
３２ａピン
３３固定用ねじ
３４凹反射面

Claims

カラー液晶表示装置に組み込まれるバックライトユニットであって、
第１の方向に相隔てて対向し、かつ対向面がそれぞれ光反射面となった一対の側壁およびこれら一対の側壁の間に形成される矩形の開口部を有するハウジングと、
前記第１の方向と交差する第２の方向に沿った前記ハウジングの少なくとも一端部に前記第１の方向に沿って配列し、赤色光，緑色光，青色光をそれぞれ出射する少なくとも３個の光源と、
前記ハウジングの開口部と対向するように前記一対の側壁の間に位置し、前記光源からの光を前記開口部側に向けて反射する第１のリフレクタと、
前記第１および第２の方向と交差する第３の方向に沿って前記光源を挟むように配され、前記光源からの光を前記ハウジングの他端側に向けて反射する第２のリフレクタと
を具えたことを特徴とするバックライトユニット。
前記第１のリフレクタは、前記第２の方向に沿って前記光源から離れるに連れて前記ハウジングの開口部との間隔が狭まるように、その反射面が第２の方向に沿って傾斜し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ユニット。
前記第１のリフレクタは、その表面に突設されて前記光源からの光を前記ハウジングの開口部側に反射させる傾斜面をそれぞれ持った多数の光偏向部を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバックライトユニット。
前記光偏向部が所定曲率半径の凹反射面であることを特徴とする請求項３に記載のバックライトユニット。
前記凹反射面が相互に隣接して連続的に形成されていることを特徴とする請求項４に記載のバックライトユニット。
前記第１のリフレクタと前記ハウジングの開口部との間隔を調整する調整手段をさらに具えたことを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載のバックライトユニット。
前記第２のリフレクタは、前記ハウジングの開口部側に位置し、前記第２の方向に沿って前記光源から離れるに連れて前記ハウジングの開口部との間隔が狭まるように傾斜した開口部側反射面と、前記第１のリフレクタ側に位置し、前記第２の方向に沿って前記光源から離れるに連れて前記ハウジングの開口部との間隔が拡がるように傾斜した第１リフレクタ側反射面とを有することを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載のバックライトユニット。
前記ハウジングの開口部を覆い、この開口部からの光の出射状態を所望の特性に調整するための光偏向調整板をさらに具えたことを特徴とする請求項１から請求項７の何れかに記載のバックライトユニット。
前記光源が赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ，青色ＬＥＤを少なくとも１つずつ有することを特徴とする請求項１から請求項８の何れかに記載のバックライトユニット。
各色の前記ＬＥＤは、光を前記第２の方向に沿って出射させる半球状レンズを有するものと、前記第２の方向に対して直交する半径方向に光を出射させる異形レンズを有するものとを具えていることを特徴とする請求項９に記載のバックライトユニット。