JP2015038812A - バックライト装置および液晶表示装置 - Google Patents

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一郎 高原
友徳 水谷
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Abstract

【課題】ＬＥＤを用い、十分な明るさを確保しながら、簡単な構成で安価なバックライト装置および液晶表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】液晶パネル２のほぼ中央にライン状に主面に対して傾斜配置された一組の複数のＬＥＤ７と、ＬＥＤ７の光を液晶パネル２の周囲に拡張するためのフレネルレンズ５と、拡散板４に到達した光の輝度分布に対し反転したパターンを形成した拡散板４とを配置することで輝度ムラが少ない面光源を実現する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を光源として用いる液晶表示装置に関するものである。
従来の大型の液晶表示装置のバックライト装置では、冷陰極管が液晶パネル直下に多数配置され、これらの冷陰極管が拡散板や反射板等の部材と共に使われていた。また、近年では、バックライト装置の光源としてＬＥＤが使用されるようになっている。ＬＥＤは近年効率が向上し、蛍光灯に変わる消費電力の少ない光源として期待されている。また液晶表示装置用の光源としては映像に応じてＬＥＤの明暗を制御することで液晶表示装置の消費電力を下げることができる。
液晶表示装置において、ＬＥＤを光源とするバックライト装置では、冷陰極管の代わりに多数のＬＥＤを配置することとなる。多数のＬＥＤを用いることで、バックライト装置表面で均一な明るさを得ることができるが、ＬＥＤが多数必要で安価にできない問題があった。この問題に対し、１個のＬＥＤの出力を大きくし、ＬＥＤの使用する個数を減らす取り組みがなされている。例えば特許文献１では、１次元的に並べて配置された複数の点光源と、その複数の点光源上に設けられた、長い形状のシリンドリカルレンズとを有する光源が提案されている。
特開２００６−２８６６０８号公報
本発明はこのような現状に鑑みなされたもので、ＬＥＤを用いたバックライト装置において、十分な明るさを確保しながら簡単な構成で安価なバックライト装置および液晶表示装置を提供することを目的とする。
このような目的を達成するために本発明のバックライト装置は、複数のＬＥＤと、前記複数のＬＥＤからの光を拡張するレンズとからなる光源部と、前記光源部から出射した光を反射する反射シートと、前記光源部から出射した光と、前記反射シートが反射した光を拡散する拡散板を有し、前記光源部は、ＬＥＤを列状に配列したＬＥＤ群を複数列配置し、前記複数列のＬＥＤ群は各ＬＥＤ群が出射する光の方向が互いに異なる向きになるよう配置されることを特徴とする。
また、本発明の液晶表示装置は、液晶パネルとこの液晶パネルの背面側に配置され、液晶パネルに対応する大きさのバックライト装置とからなり、前記バックライト装置は、複数のＬＥＤと、前記複数のＬＥＤからの光を拡張するレンズとからなる光源部と、前記光源部から出射した光を反射する反射シートと、前記光源部は、ＬＥＤを列状に配列したＬＥＤ群を複数列配置し、前記複数列のＬＥＤ群は各ＬＥＤ群が出射する光の方向が互いに異なる向きになるよう配置されることを特徴とする。
本発明によれば、ＬＥＤを用いたバックライト装置において、ＬＥＤを列状に配列したＬＥＤ群を複数列配置し、前記複数列のＬＥＤ群は各ＬＥＤ群が出射する光の方向が互いに異なる向きになるよう配置した光源部を備えることにより、十分な明るさを確保しながら簡単な構成で安価なバックライト装置および液晶表示装置を提供することができる。
また、拡散板に到達したＬＥＤからの光の輝度分布に対して液晶パネルに到達する光の輝度分布を均一にすることができる模様を拡散板に形成したことによりさらに輝度分布ムラを減少させることができる。
本発明の一実施の形態に係るバックライト装置を用いた液晶表示装置全体の概略構成を示す分解斜視図 図１のＡ−Ａ線で切断した断面図 本発明の一実施の形態に係るＬＥＤの光の伝達状態を示す図 ＬＥＤの光の指向特性の一例を示す図 拡散板に入射直前の輝度分布を示す図 拡散板の出射直後の輝度分布を示す図 拡散板に形成されたパターンの一例を示す図
以下、本発明の一実施の形態によるバックライト装置および、そのバックライト装置を用いた液晶表示装置について、図面を参照しながら説明する。
１．液晶表示装置の構成
図１は本発明の一実施の形態に係るバックライト装置を用いた液晶表示装置全体の概略構成を示す分解斜視図である。
図１に示すように、液晶表示装置１１は、前フレーム１と、長方形の平板形状で透過型の液晶パネル２と、液晶パネル２の背面側に配置され、液晶パネル２に対応する大きさの直方体形状のバックライト装置１２から構成されている。
２．バックライト装置の構成
バックライト装置１２は、液晶パネル２の長辺方向のほぼ中央部に直線上に配置された光源部１０と、この光源部１０を収容する後フレーム９と、液晶パネル２と光源部１０との間に配置される拡散板４と、拡散板４と液晶パネル２の間に配置される拡散シート３と、光源部１０が出射した光を液晶パネル２側、すなわち拡散板４側に反射させる反射シート８とで構成されている。
拡散板４は、光源部１０から出射される光の輝度ムラを均一に近づけるための拡散を行っている。拡散板４は、例えばアクリル樹脂などの板状体からなり、一方の面から入射した光を拡散させて他方の面から出射させるために、微小な粒子を分散させた半透明な樹脂板により構成されている。
拡散シート３は、液晶パネル２に対応する大きさで、液晶パネル２と拡散板４の間に配置され、光学シート積層体を備えている。この光学シート積層体は、例えば、拡散板４から入射される光を前方の液晶パネル２側に向けて集光させるプリズムシート、拡散板４から入射される光をさらに拡散させる拡散シート、拡散板４から入射される光の偏光面が液晶パネル２の偏光面に対応するように特定の偏光面を有する光を透過させる偏光シート等により構成されている。
３．光源部の構成
図２は、図１のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
光源部１０は、短冊形状の２つのプリント基板６と、各プリント基板上に列状に実装された複数のＬＥＤ７と、複数のＬＥＤ７を覆うように配置されたフレネルレンズ５で構成されている。
フレネルレンズ５は、液晶パネル２とＬＥＤ７の間に配置され、ＬＥＤ７から出射した光を拡張して出射する。フレネルレンズ５は、例えば１．４から２．０程度の屈折率を有する透明な材料で構成されている。フレネルレンズ５を構成する透明材料としては、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネイト等の樹脂、硝子、またはシリコンゴム等のゴムを用いることができる。
２つのプリント基板６は、液晶パネル２の長辺方向のほぼ中央に列状で主面に対して異なる向きに傾斜配置されている。すなわち、液晶パネル２の長辺方向のほぼ中央にＬＥＤ７を列状に配列したＬＥＤ群を２列配置し、２列のＬＥＤ群は各ＬＥＤ群が出射する光の方向が互いに異なる向きになるよう、主面に対して傾斜配置されている。
図３は本発明の一実施の形態に係るＬＥＤの光の伝達状態を示す図である。図３は、図１のＡ−Ａ線で切断した断面図である。図３において、ＬＥＤの光を矢印で示している。図４は、ＬＥＤの光の指向特性の一例を示す図です。
図３に示すようにＬＥＤ７からは、図４に示す指向特性を持った光が出射される。図３において、２つのＬＥＤ７は各ＬＥＤ群のＬＥＤを示し、図３に示すように、各ＬＥＤ群のＬＥＤ７は互いに異なる向きに光を出射するよう配置されている。
ＬＥＤ７から出射された光の大部分はフレネルレンズ５に入射する。一方、ＬＥＤ７から出射された光の一部はフレネルレンズ５の入射面で反射するが、再び反射シート８で反射されフレネルレンズ５に入射する。フレネルレンズ５に入射した光は、光学形状と屈折率に応じて拡張される。フレネルレンズ５から出射した光の大部分は、拡散板４に入射し、輝度ムラを均一にするための拡散が行なわれる。一方、フレネルレンズ５から出射した光の一部は、拡散板４の入射面で反射するが、再び反射シート８で反射され拡散板４に入射する。拡散板４から出射した光は、拡散シート３に入射し、液晶パネル２側に向けての集光、拡散、偏光面に対する対応などが行われる。拡散シート３から出射された光は、液晶パネル２に入射し映像信号などにより変調され画像となる。
４．拡散板
次に、拡散板４に形成された模様について説明する。
図５は、拡散板に入射直前の一般的な輝度分布を示す図である。図６は、拡散板の出射直後の輝度分布を示す図である。図７は、拡散板に形成されたパターンの一例を示す図である。
本実施の形態では、拡散板４の出射直後の輝度分布が図６のようなムラのない輝度分布となるよう、図７のような輝度分布に対し反転したパターンを例えばスクリーン印刷により形成する。これによりＬＥＤ７から出射した光は、液晶パネル２の画面内で輝度ムラが少ない面光源が実現出来る。また、印刷には透明バインダ内に酸化チタンなどの高屈折率透明材料からなる微粉末を分散したインキを用い、輝度が高い箇所では透過率が低いパターンを、輝度が低い箇所は、透過率が高いパターンを形成する。
５．本実施の形態のまとめ
以上のように説明した本発明によれば、ＬＥＤを用いたバックライト装置において、複数のＬＥＤを列状に配列したＬＥＤ群を２列配置し、前記２列のＬＥＤ群は各ＬＥＤ群が出射する光の方向が互いに異なる向きになるよう、主面に対して傾斜配置して光源部を構成し、輝度分布に対して反転した透過率パターンを印刷した拡散板４を用いる構成にしたことにより、十分な明るさを確保しながら簡単な構成で安価な液晶表示装置を提供することができる。
なお、本実施の形態において、ＬＥＤを列状に複数配置するとは、ＬＥＤが、ほぼ列状に配置されていればよいことを示す。
また、本実施の形態において、複数のＬＥＤを２列に配列したが、３列以上に配置してもよい。例えば、３列の場合は、本実施の形態の２列のＬＥＤ列の間に、主面に平行に配置した１列のＬＥＤ群を設け、各ＬＥＤ群が出射する光の方向が互いに異なる向きになるように本実施の形態の２列のＬＥＤ群の傾きを調整するようにしてもよい。
以上のように本発明によれば、十分な明るさを確保しながら簡単な構成で安価なバックライト装置および液晶表示装置を得る上で有用な発明である。
１ 前フレーム
２ 液晶パネル
３ 拡散シート
４ 拡散板
５ フレネルレンズ
６ プリント基板
７ ＬＥＤ
８ 反射シート
９ 後フレーム
１０ 光源部
１１ 液晶表示装置
１２ バックライト装置

Claims (6)

  1. 複数のＬＥＤと、前記複数のＬＥＤからの光を拡張するレンズとからなる光源部と、
    前記光源部から出射した光を反射する反射シートと、
    前記光源部から出射した光と、前記反射シートが反射した光を拡散する拡散板を有し、
    前記光源部は、ＬＥＤを列状に配列したＬＥＤ群を複数列配置し、前記複数列のＬＥＤ群は各ＬＥＤ群が出射する光の方向が互いに異なる向きになるよう配置されることを特徴とするバックライト装置。
  2. 複数のＬＥＤと、前記複数のＬＥＤからの光を拡張するレンズとからなる光源部と、
    前記光源部から出射した光を反射する反射シートと、
    前記光源部から出射した光と、前記反射シートが反射した光を拡散する拡散板を有し、
    前記光源部は、ＬＥＤを列状に配列したＬＥＤ群を２列配置し、前記２列のＬＥＤ群は各ＬＥＤ群が出射する光の方向が互いに異なる向きになるよう、主面に対して傾斜配置されることを特徴とするバックライト装置。
  3. 前記拡散板には、入射する光の輝度分布に対して、出射する光の輝度分布が均一になるようなパターンを形成することを特徴とした請求項１または請求項２記載のバックライト装置。
  4. 液晶パネルとこの液晶パネルの背面側に配置され、液晶パネルに対応する大きさのバックライト装置とからなり、
    前記バックライト装置は、
    複数のＬＥＤと、前記複数のＬＥＤからの光を拡張するレンズとからなる光源部と、
    前記光源部から出射した光を反射する反射シートと、
    前記光源部は、ＬＥＤを列状に配列したＬＥＤ群を複数列配置し、前記複数列のＬＥＤ群は各ＬＥＤ群が出射する光の方向が互いに異なる向きになるよう配置されることを特徴とする液晶表示装置。
  5. 液晶パネルとこの液晶パネルの背面側に配置され、液晶パネルに対応する大きさのバックライト装置とからなり、
    前記バックライト装置は、
    複数のＬＥＤと、前記複数のＬＥＤからの光を拡張するレンズとからなる光源部と、
    前記光源部から出射した光を反射する反射シートと、
    前記光源部から出射した光と、前記反射シートが反射した光を拡散する拡散板を有し、
    前記光源部は、ＬＥＤを列状に配列したＬＥＤ群を２列配置し、前記２列のＬＥＤ群は各ＬＥＤ群が出射する光の方向が互いに異なる向きになるよう、主面に対して傾斜配置されることを特徴とする液晶表示装置。
  6. 前記拡散板には、入射する光の輝度分布に対して、出射する光の輝度分布が均一になるようなパターンを形成することを特徴とした請求項４または請求項５記載の液晶表示装置。
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