JP2007317424A - バックライト装置及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バックライト装置によって液晶パネル等の光学素子に照射する照明光を色度調整する。
【解決手段】液晶パネル（光学素子）２の背面に導光板３を設け、導光板３の側端に光を入射する光源５を設け、導光板３の背面側に反射板４を設ける。反射板４の導光板３に対向する対向面に、色と大きさと密度を調整したドットパターンＰを分散して印刷形成すると共に、ドットパターンＰを形成しない部分を全反射面とする。かかる構造により、光源５から導光板３に入射する光を拡散させ、更に導光板３の背面側に出射する光を反射板４に形成されているドットパターンＰによって波長選択して反射させると共に、ドットパターンＰが形成されていない全反射面で反射させて再び導光板３内に入射させて拡散させる。導光板３内で反射されて拡散される光と反射板４で波長選択される光と波長選択されない光とが、導光板３内で加法混合されることで、色度調整が施され且つ均一な照度となる照明光を生成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶ディスプレイ等の表示装置と、その表示装置に設けられるバックライト装置に関する。

従来、バックライト装置を備えた表示装置として、カラー表示を行う液晶ディスプレイが知られており（例えば、特許文献１を参照）、一般に図１の断面図に示す基本構造を有している。

図１に示す液晶ディスプレイは、液晶パネルと、液晶パネルの背面側から照明光を面照射するバックライト装置で構成されている。
液晶パネルは、液晶分子が封入された液晶シャッタ部と、液晶シャッタ部の表示面側に設けられカラー画像を形成するための３原色（ＲＧＢ）カラーフィルタとを有し、液晶シャッタ部が照明光に対する光遮断と光透過の制御を画素単位で行い、３原色カラーフィルタを通過する光を加法混合させてカラー表示を行うようになっている。

バックライト装置は、液晶パネルの背面側に対向配置されたカラーフィルタ（以下「照明用カラーフィルタ」と称する）と、照明用カラーフィルタの背面側に対向配置された導光板と、導光板の背面側に対向配置された反射板（又は反射シート）と、導光板の側端から光を入射するバックライト（以下「光源」と称する）とを有して構成されており、照明用カラーフィルタは光透過性を有する単一色の合成樹脂等で成形され、導光板は無色透明な合成樹脂等で成形されている。

また、大型又は小型の液晶ディスプレイに応じて使用される光源が異なるが、一般には、大型の液晶ディスプレイでは冷陰極管が用いられており、自動車に搭載され速度表示等を行うための比較的小型の液晶ディスプレイや、ノートパソコンや携帯電話や携帯端末装置（ＰＤＡ）等に設けられる小型の液晶ディスプレイでは、発光ダイオードが用いられている。

かかる構成のバックライト装置において、光源から導光板に光が入射すると、同図中に点線Ｌで例示すように、その光が導光板全体に拡散される他、導光板の背面側に出射する光が反射板で全反射されて再び導光板に入射して拡散される。こうして、拡散と反射がなされなされることで均一の照度となった光が導光板の表面から照明用カラーフィルタ側へ出射され、照明用カラーフィルタを通過した光が照明光となって液晶パネルの背面側に面照射されるようになっている。

つまり、従来のバックライト装置では、光源の光を導光板によって均一な照度に拡散すると共に、反射板で反射させることで光の利用効率を向上させることとしている。そして、その拡散と反射によって均一な照度となった光を導光板の表面から照明用カラーフィルタに面照射し、更に照明用カラーフィルタを透過した照明光を液晶パネルに面照射させることとしている。

ここで、照明用カラーフィルタは、液晶ディスプレイで表示されるカラー画像等の色再現性を調整するために設けられている。

つまり、液晶ディスプレイにおける色再現性は、バックライト装置から液晶パネルに面照射される照明光の色によって影響され、仮に照明用カラーフィルタを設けないこととすると、光源から発せられる光の色によって、その色再現性が固定されてしまい、上述の３原色（ＲＧＢ）カラーフィルタによって加法混合を行っても、所望の色再現を実現することが困難となる場合がある。

そこで、３原色カラーフィルタによって所望の色再現ができるように、光源の光の色に応じて所定の色の照明用カラーフィルタを設け、照明光を色度調整している。

特開平０８−１５６９７号公報

上述したように従来のバックライト装置では、照明光を色度調整するために、導光板と液晶パネルの間に、照明用カラーフィルタが設けられている。

ところが、照明用カラーフィルタは製造時等において色むらが生じ易く、液晶ディスプレイにおける色再現性を向上させることが困難となる場合があった。

また、照明用カラーフィルタは光源の光と液晶パネルの光学特性等を考慮して、液晶ディスプレイにおける色再現性が最適となるように設計等する必要があるが、照明用カラーフィルタを容易に作成することができず、また開発コストや製造コストが高価であることから、不可避的に大まかな色調整に止まり、より最適な色に微調整することが困難であった。例えば、光源の光と液晶パネルの光学特性等を考慮して照明光の色を微調整すべく、微調整の度に波長選択性の異なる新たな照明用カラーフィルタを開発及び製造することは、開発コストや製造コスト等の面で非現実的であり、そのため、液晶ディスプレイにおける色再現性をより向上させるためのバックライト装置を開発及び製造等することに困難性があった。

本発明はこうした従来の問題に鑑みてなされたものであり、例えば液晶パネル等の光学素子に照射するための照明光を生成するバックライト装置であって、より簡易且つ精密に照明光を色度調整することが可能なバックライト装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、より簡易且つ精密に照明光を色度調整することが可能なバックライト装置を備えた表示装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、より簡易且つ精密に照明光を色度調整することが可能な色度調整方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、液晶パネル等の光学素子に照明光を照射するバックライト装置であって、前記光学素子に対向する導光板と、前記導光板に光を入射する光源と、前記導光板の背面に設けられ、前記導光板から出射される光を前記導光板に反射する反射板と、を備え、前記反射板の前記導光板に対向する対向面に、色と大きさと密度が調整された印刷パターンが形成されていること、を特徴とする。

請求項４に記載の発明は、バックライト装置からの照明光を受けて表示を行う液晶パネル等の光学素子を備えた表示装置であって、前記バックライト装置は、前記光学素子に対向する導光板と、前記導光板に光を入射する光源と、前記導光板の背面に設けられ、前記導光板の背面に設けられ、前記導光板から出射される光を前記導光板に反射する反射板と、を備え、前記反射板の前記導光板に対向する対向面に、色と大きさと密度が調整された印刷パターンが形成されていること、を特徴とする。

請求項５に記載の発明は、液晶パネル等の光学素子に対向する導光板と前記導光板に光を入射する光源とを有し、前記導光板の表面から前記光学素子に照明光を照射するバックライト装置における前記照明光の色度調整方法であって、前記導光板の背面に、色と大きさと密度を調整した印刷パターンを形成した反射板を設けること、を特徴とする。

本発明の好適な実施形態について図２を参照して説明する。図２は、本実施形態のバックライト装置と表示装置の構造を表した断面図である。なお、バックライト装置と表示装置を表示面側から縦に切った場合の断面構造を模式的に表している。

同図において、表示装置Ａは、ホルダ（筐体）１に形成されている表示面に対向させて、ホルダ１内に取り付けられたカラー液晶パネル２と、後述のバックライト装置Ｂを備えて形成されている。

すなわち、液晶パネル２は、一般的な液晶パネルと同様に、液晶分子が封入された液晶シャッタ部（符号省略）と、３原色（ＲＧＢ）カラーフィルタ（符号省略）とを有して形成されており、液晶シャッタ部がバックライト装置Ｂから面照射される後述の照明光に対して、光遮断と光透過の制御を画素単位で行い、３原色カラーフィルタを通過する光を加法混合させることで、表示面側にカラー画像を表示させる構造となっている。

バックライト装置Ｂは、合成樹脂等で成形された無色透明な平板形状の導光板３と、導光板３の背面側に平行に配置された反射板４と、導光板３の側端に対向して配置された発光ダイオード等の光源５とを有して形成されている。

更に、反射板４の導光板３に対向する対向面には、所定の色の多数の微細なドットパターンＰが、所定の大きさ及び所定の密度で分散して印刷されている。

なお、ドットパターンＰの色と大きさ及び密度については、後述することとする。

かかる構成を有するバックライト装置Ｂにおいて、光源５が点灯して導光板３に光が入射すると、同図中に点線Ｌで例示すように、その光が導光板３内で反射及び導光されて拡散されると共に、導光板３の背面側に出射する光が反射板４の上記対向面に形成されているドットパターンＰによって波長選択されて反射される他、対向面のうちドットパターンＰが形成されていない部分で波長選択されることなく全反射され、その波長選択された光と波長選択されない光が再び導光板３内に入射して拡散される。そして、上述の導光板３内で反射されて拡散される光と反射板４で波長選択される光と波長選択されない光とが、導光板３内で加法混合されることで、色度調整が施され且つ均一な照度となる光（以下「混色光」と称する）が生成されることとなり、その混色光が照明光となって導光板３の表面から液晶パネル２に向けて面照射される。

ここで、上述したように、色と大きさ及び密度を調整して、各々のドットパターンＰが反射板４の上記対向面に分散して印刷されているため、液晶パネル２における色再現性に適した照明光を生じさせることが可能となっている。

つまり、ドットパターンＰのインク色を調整することで、導光板３の背面から反射板４に出射する光に対する波長選択特性が設定され、更に各ドットパターンＰの大きさと間隔（別言すれば密度）を調整することで、上述の波長選択特性が発揮される空間分解能と、全反射させる空間分解能とが設定されている。

こうして、ドットパターンＰのインク色と大きさと密度が調整されているため、導光板３と反射板４による上述の拡散と波長選択によって、光源５から発せられる光に対して色度調整が行われ、液晶パネル２における色再現性に適した色の混色光、すなわち照明光を生じさせることが可能となっている。

更に、反射板４のドットパターンＰが印刷されていない部分が、光を全反射する部分となっているため、光源５からの光を有効に利用して、照明光を生成することが可能となっている。

更に、ドットパターンＰを印刷するだけで、上述の色度調整を行うための反射板４を作成することができるため、従来の単一色の照明用カラーフィルタを合成樹脂等で作成する場合よりも、より簡易に作成することができ、更に開発コストや製造コストを大幅に低減することができる。このため、液晶パネル２における色再現性に適した照明光を生じさせるための反射板４を、簡易且つ容易に微調整することが可能である。

更に、ドットパターンＰの色や大きさや密度を精密に調整することができるため、液晶パネル２における色再現性に適した照明光を生成することが可能なバックライト装置Ｂを高精度で設計等することが可能である。

なお、各ドットパターンＰの形状について、上述の波長選択特性が発揮される空間分解能と全反射させる空間分解能をより容易に設定するためには、円形が好ましく、また、モアレ等の発生を抑制するためには、各ドットパターンＰを縦横斜め方向の夫々において、均一の密度となるように配列することが好ましい。

ただし、各ドットパターンＰの形状を必ず円形にしなければならないというものではなく、任意の形状にしても良い。例えば、反射板４の上記対向面の各部分毎に、形状の異なるドットパターンＰを形成しても良い。つまり、色や大きさや密度を調整してドットパターンＰを反射板４に印刷することで、液晶パネル２における色再現性に適した照明光を生成することが可能であるため、ドットパターンＰの形状については任意の形状とすることが可能である。

また、各ドットパターンＰを縦横斜め方向の夫々において、必ず均一の密度となるように配列しなければならないというものではなく、バックライト装置Ｂの用途や仕様等に応じて調整しても良い。例えば、反射板４の上記対向面の各部分毎に異なった密度で形成しても良い。つまり、色や大きさや密度を調整してドットパターンＰを反射板４に印刷することで、液晶パネル２における色再現性に適した照明光を生成することが可能であるため、ドットパターンＰの配列については、適宜に決めることが可能である。

また、反射板４にドットパターンＰ、すなわちドット形状のパターンＰを印刷する場合について説明したが、ドットパターンＰの代わりに、多数の縦縞状のストライプパターンや、多数の横縞状のストライプパターンを印刷しても良い。また、多数の縦縞と横縞が交叉する格子縞状のパターンを印刷しても良い。また、ドットパターンと、多数の縦縞状のストライプパターンと、多数の横縞状のストライプパターンと、多数の縦縞と横縞が交叉する格子縞状のパターンのうちから、複数種類のパターンを適宜に組み合わせても良い。例えば、ドットパターンと多数の縦縞状のストライプパターンとを組み合わせたパターンなどであっても良い。要は、照明光を色度調整すべく、反射板４における印刷パターンの占有面積と印刷されない部分（光を全反射する部分）の占有面積との比率を調整すれば良く、印刷パターンの形状は適宜に決めることが可能である。

また、反射板４は、反射シートで形成しても良い。

また、液晶パネル２を備えた表示装置Ａにおける色再現性に適した照明光を生成するためのバックライト装置Ｂについて説明したが、本実施形態のバックライト装置Ｂは、照明光を制御して表示を行う光学素子を備えた表示装置に、広く適用することが可能である。例えば、自動車機器の表示パネルに表示される文字やグラフィックを照明するための照明装置として使用することが可能である。

次に、より具体的な実施例について図３を参照して説明する。図３（ａ）は、本実施例の表示装置Ａとバックライト装置Ｂの構造を表した分解斜視図、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示した表示装置Ａとバックライト装置Ｂとの組み立て後の構造を示した断面図であり、表示面側から切った場合の断面構造を示している。図３（ｃ）は、反射板４を正面から見た場合の正面図である。
なお、図３（ａ）〜（ｃ）において、図２と同一又は相当する部分を同一符号で示している。

図３（ａ）（ｂ）において、表示装置Ａは、ホルダ（筐体）１に形成されている表示面に対向させて、ホルダ１内に取り付けられたカラー液晶パネル２と、バックライト装置Ｂを備えて形成されている。

バックライト装置Ｂは、合成樹脂等で成形された無色透明な平板形状の導光板３と、導光板３の背面側に平行に配置された反射板４と、導光板３の側端に対向して配置された発光ダイオード等の光源５とを有して形成されている。また、反射板４と光源５は、ホルダ１の背面に一体に組み付けられる支持基板６上に取り付けられている。

更に、図３（ｃ）に示すように、反射板４の導光板３に対向する対向面には、後述の照明光を色度調整すべく、所定の色の多数の微細なドットパターン（円形状の印刷パターン）Ｐが、所定の大きさ及び所定の密度で、均一に分散して印刷されており、ドットパターンＰが印刷されていない部分が、光を全反射する反射面となっている。

更に、反射板４の上記対向面に印刷されているドットパターンＰの占有面積（総面積）Ｘと、上述の反射面の占有面積（総面積）Ｙとの比（Ｘ／Ｙ）が約（０．３／０．７）程度に設定されている。これにより、光源５から導光板３に入射した光がその導光板３の背面から反射板４に出射すると、反射面で効率良く反射して、照射光を生成できるようにしている。

かかる構成を有するバックライト装置Ｂにおいて、光源５が点灯して導光板３に光が入射すると、その光が導光板３内で反射及び導光されて拡散されると共に、導光板３の背面側に出射する光が反射板２の上記対向面に形成されているドットパターンＰによって波長選択されて反射される他、対向面のうちドットパターンＰが形成されていない部分で波長選択されることなく全反射され、その波長選択された光と波長選択されない光が再び導光板３内に入射して拡散される。そして、上述の導光板３内で反射されて拡散される光と反射板４で波長選択される光と波長選択されない光とが、導光板３内で加法混合されることで、色度調整が施され且つ均一な照度となる光（混色光）が生成されることとなり、その混色光が照明光となって導光板３の表面から液晶パネル２に向けて面照射される。

ここで、色と大きさ及び密度を調整して、各々のドットパターンＰが反射板４の上記対向面に、均一に分散して印刷されているため、液晶パネル２における色再現性に適した、全体的に照度が均一となる照明光を生じさせることが可能となっている。

つまり、ドットパターンＰのインク色を調整することで、導光板３の背面から反射板３に出射する光に対する波長選択特性が設定され、更に各ドットパターンＰの大きさと間隔（別言すれば密度）を調整することで、上述の波長選択特性が発揮される空間分解能と、全反射させる空間分解能とが設定されている。

こうして、ドットパターンＰのインク色と大きさと密度が調整されているため、導光板３と反射板４による上述の拡散と波長選択によって、光源５から発せられる光に対して色度調整が行われ、液晶パネル２における色再現性に適した色の混色光、すなわち照明光を生じさせることが可能となっている。

更に、反射板４のドットパターンＰが印刷されていない部分が、光を全反射する反射面となっているため、光源５からの光を有効に利用して、照明光を生成することが可能となっている。

なお、本実施例では、反射板４の上記対向面に、円形状のドットパターンＰを印刷しているが、前述の実施形態で説明したように、多数の縦縞状のストライプパターンや、多数の横縞状のストライプパターンや、縦縞と横縞が交叉する格子縞状のパターンを印刷しても良い。要は、反射板４における印刷パターンの占有面積と印刷されない部分（光を全反射する部分）の占有面積との比率を調整すれば、照明光を色度調整できるので、印刷パターンの形状は適宜に決めることが可能である。

従来のバックライト装置の構成を表した断面図である。 実施形態に係るバックライト装置と表示装置の構成を表した断面図である。 図３（ａ）は、実施例の表示装置Ａとバックライト装置Ｂの構造を表した分解斜視図、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示した表示装置Ａとバックライト装置Ｂとの組み立て後の構造を示した断面図、図３（ｃ）は、反射板を正面から見た場合の正面図である。

符号の説明

Ａ…表示装置
Ｂ…バックライト装置
２…液晶パネル
３…導光板
４…反射板
５…光源
Ｐ…印刷パターン

Claims (5)

1. 液晶パネル等の光学素子に照明光を照射するバックライト装置であって、
   前記光学素子に対向する導光板と、
   前記導光板に光を入射する光源と、
   前記導光板の背面に設けられ、前記導光板から出射される光を前記導光板に反射する反射板と、
   を備え、
   前記反射板の前記導光板に対向する対向面に、色と大きさと密度が調整された印刷パターンが形成されていること、
   を特徴とするバックライト装置。
2. 前記印刷パターンは、ドットパターン、又は、多数の縦縞状のストライプパターン、又は、多数の横縞状のストライプパターン、又は、多数の縦縞と横縞が交叉する格子縞状のパターンの何れかであること、
   を特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
3. 前記反射板の対向面のうち、前記印刷パターンが形成されていない部分は、光を全反射する反射面であること、
   を特徴とする請求項１又は２に記載のバックライト装置。
4. バックライト装置からの照明光を受けて表示を行う液晶パネル等の光学素子を備えた表示装置であって、
   前記バックライト装置は、
   前記光学素子に対向する導光板と、
   前記導光板に光を入射する光源と、
   前記導光板の背面に設けられ、前記導光板から出射される光を前記導光板に反射する反射板と、
   を備え、
   前記反射板の前記導光板に対向する対向面に、色と大きさと密度が調整された印刷パターンが形成されていること、
   を特徴とする表示装置。
5. 液晶パネル等の光学素子に対向する導光板と前記導光板に光を入射する光源とを有し、前記導光板の表面から前記光学素子に照明光を照射するバックライト装置における前記照明光の色度調整方法であって、
   前記導光板の背面に、色と大きさと密度を調整した印刷パターンを形成した反射板を設けること、
   を特徴とする色度調整方法。

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