JP4403052B2 - ディスプレイシステムの照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、ディスプレイシステムの照明装置に関し、特に、ディスプレイパネルの表示領域周辺の明るさを向上することができるディスプレイシステムの照明装置に関するものである。

図１は、従来のディスプレイシステム１００の概略図を示すものである。ディスプレイシステム１００はバックライト源５と光変調器５０とを含み、光変調器５０はバックライト源５の光拡散板４０と対向する位置に画像表示領域Ｄを有する。バックライト源５は、光変調器５０の表示領域Ｄを照らすものである。一般的に、光変調器５０としては、液晶ディスプレイが用いられる。バックライト源５はケース１０を含み、回路基板３０の表面上には光源２０が分散して配置されており、光源２０はケース１０内に収容される。光源２０としては、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光源が用いられるが特に限定されるものではない。回路基板３０は、光源２０に適当な駆動電力を提供するものである。また、バックライト源５において、光源２０は反射シート１４を介して回路基板３０上に配置されており、光拡散板４０はケース１０に取り付けられ、光変調器５０に光を拡散するものである。

一般的に、従来のディスプレイシステム１００は、図１に示す光拡散板４０の周辺領域Ｐと光変調器５０の表示領域Ｄとに、光源２０から十分な量の光を受けることができないため、表示領域Ｄの周辺領域Ｐは、その他の表示領域に比べて画像表示が暗くなる。また、ディスプレイシステム１００がカラー表示システムの場合には、周辺領域Ｐは、光源２０が異なる波長の光を出すときに光源２０から十分な各色の光を受けられないため、表示された画像に偏色が生じる。

特開平１１−３４４７０７（第１頁）

本発明は、周辺領域における明るさが向上し偏色が抑制されたディスプレイシステムの照明装置を提供する。

本発明（１）は、ディスプレイの照明装置であって、回路基板と、アレイ状に分散して前記回路基板の表面領域Ｓに配置される複数の発光ダイオードと、光学的に該複数の発光ダイオードに接続し、且つ該複数の発光ダイオードから出射された光を受光する光入射領域を有する少なくとも１つ光拡散板と、前記複数の発光ダイオードを囲む複数の側壁を有する装置ケースとを備え、前記複数の発光ダイオードは各発光ダイオードが隣接する発光ダイオードとピッチＧで離間され、且つ前記表面領域Ｓは、前記複数の発光ダイオードと前記複数の発光ダイオードとのピッチＧが、前記回路基板上で占める面積であり、前記回路基板の前記表面領域Ｓは、前記少なくとも１つの光拡散板の前記光入射領域より広く、前記複数の側壁は、内表面を有し、該側壁の内表面が前記発光ダイオードからの光を反射するように形成され、且つ前記複数の側壁の少なくとも一部が前記複数の発光ダイオードの面に対して傾斜しているように形成されているディスプレイの照明装置において、前記ディスプレイは、画像を表示する表示領域を有するディスプレイパネルを備えており、前記ディスプレイは、少なくとも１つの光拡散板に光学的に接続され、且つ前記少なくとも１つの光拡散板の入射領域が前記表示領域対応しており、前記表示領域は、幅Ａと長さＢを有し、前記複数の発光ダイオードが前記回路基板においてアレイ状に分散して配置された前記表面領域Ｓは、（Ａ＋Ｇ）と（Ｂ＋Ｇ）の積以上であり、且つ、（Ａ＋３Ｇ）と（Ｂ＋３Ｇ）の積以下であり、前記複数の側壁の少なくとも一つの側壁は、該側壁の少なくとも一部分が前記複数の発光ダイオードが配置された面に対して約６０°〜約９０°の角度で傾けられていることを特徴とするディスプレイシステムの照明装置を提供するものである。

本発明（２）は、本発明（１）において、前記ディスプレイパネルが液晶ディスプレイパネルであることを特徴とするディスプレイシステムの照明装置を提供するものである。

本発明（３）は、本発明（１）又は本発明（２）において、前記複数の側壁の少なくとも一つの側壁は、該側壁の少なくとも一部分が曲面に形成されていることを特徴とするディスプレイシステムの照明装置を提供するものである。

本発明（４）は、本発明（１）〜本発明（３）のいずれかにおいて、前記複数の側壁の少なくとも一つの側壁は、該側壁の内表面が前記装置ケースの中に光を散乱させるように形成されていることを特徴とするディスプレイシステムの照明装置を提供するものである。

本発明の照明装置によれば、光変調器の表示領域Ｄの明るさを、周辺領域を含めて略均一にすることができる。光変調器における周辺領域以外の表示領域の光度に対する周辺領域の光度の低下は、従来のディスプレイシステムが約５０％であるのに対し、本発明の照明装置では約１５％弱に留まることから、本発明の照明装置は、実質的に表示領域Ｄの周辺の明るさを向上させる。

本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照しながら、詳細に説明する。

以下、本発明の照明装置の実施の形態として、ディスプレイシステムの光変調器の向上した周辺照明を提供するバックライト装置を説明する。バックライト装置はディスプレイシステムの光変調器に対応する光拡散板を含み、光拡散板は光を光変調器に導くように構成されている。また、バックライト装置は光源を有し、該光源は光変調器の画像表示領域より広い面積を有する領域全体に分散して配置される。本発明の照明装置では、光変調器の画像表示領域が幅Ａと長さＢを有し、光源のそれぞれ１つがピッチＧによって隣接した光源から離間しているとき、光源に占められた表面領域Ｓが下記式（１）の関係を満たす。
（Ａ＋Ｇ）×（Ｂ＋Ｇ）≦Ｓ≦（Ａ＋３Ｇ）×（Ｂ＋３Ｇ） （１）

図２は、模範的なディスプレイシステム２００の概略図である。ディスプレイシステム２００は、バックライト源２０５と光変調器１１０を含むものである。光変調器１１０は、画像を表示する表示領域Ｄを含む。バックライト源２０５は、ケース２１０を含み、回路基板２３０に取り付けられた光源２２０を囲む。本形態のバックライト源２０５は、光源２２０が直接、光変調器１１０を照射する直下型バックライト源になっている。光源２２０としては発光ダイオードが用いられる。光源２２０は、どの色の発光ダイオードであってもよい。光源２２０から出射された異なる波長の光は、統合されることにより、光変調器１１０において広い範囲のカラー表示を得ることができる。なお、発光ダイオードは、例えば、白色発光ダイオードのような単色のもののみを用いてもよい。白色発光ダイオードをカラーフィルターと共に用いると、カラー表示を得ることができる。

光変調器１１０は、どのような種類の光変調器であってもよく、例えば、液晶ディスプレイパネル等の画像を表示するように構成される。回路基板２３０は、光源２２０に駆動電力を提供するのに必要な回路を含むものである。反射シート２１４は、光源２２０から出射された光を光変調器１１０に導くものであり、光源２２０と回路基板２３０の間に設置することができる。光拡散板２４０は、光源２２０から出射された光を光変調器１１０に導くものであり、ケース２１０に接合される。ケース２１０は、側壁２１２ａと２１２ｂの内側に反射コーティング２１６を含んでおり、光源２２０から出射された光を反射させる作用を有する。

光源２２０は、ケース２１０の基底部にある回路基板２３０の表面領域全体Ｓにアレイ状に分散して配置され、光源２２０から発する光により、光拡散板２４０の光入射領域Ｉを照らすものである。光拡散板２４０に入射されて拡散した光は、光拡散板２４０から出ると光変調器１１０の表示領域Ｄを照らす。本発明の照明装置では、光入射領域Ｉが光変調器１１０の表示領域Ｄとほぼ等しく、且つ、光源２２０に占められた表面領域Ｓが光変調器１１０の表示領域Ｄより大きい。この場合、表示領域Ｄと表面領域Ｓの比率は、次のように表すことができる。
Ｄ／Ｓ＜１

なお、光入射領域Ｉが表示領域Ｄとほぼ等しいとき、光入射領域Ｉと表面領域Ｓの比率は次のように表すことができる。
Ｉ／Ｓ＜１

図３は、回路基板２３０の光源２２０の模範的な分布を示している。図３には、光源２２０として赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の色の発光ダイオードを含むものを示しているが、光源２２０は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）に限らず、所望の色の光を出射するどのような種類の発光ダイオードを含むものであってもよい。なお、光源２２０は、照射される光が回路基板２３０に適する限り、個々の光源がどのような形態に配列されていてもよい。例えば、光源２２０は、デルタ配列等の配置を採用することができる。

図４は、光変調器１１０に対する光源２２０の模範的な配置を示している。光変調器１１０の表示領域Ｄは、幅Ａと長さＢによって定義される。本発明の照明装置では、回路基板２３０の光源２２０によって占められる表面領域Ｓが下記式（１）の関係を満たす。
（Ａ＋Ｇ）×（Ｂ＋Ｇ）≦Ｓ≦（Ａ＋３Ｇ）×（Ｂ＋３Ｇ） （１）

式中、Ｇは、隣接する光源２２０間の距離である。この模範的な配置を採用すると、光変調器１１０の表示領域全体に光度の実質的に均一な光が照射され、特に、表示領域の周辺領域Ｐにも実質的に均一な光が照射される。

図５は、模範的なバックライト源２０５のケース２１０の側壁２１２ｂの模範的な形態を示している。本形態では、ケース２１０の高さｈは例えば約４ｃｍであり、側壁２１２ｂはケース２１０の基底部から高さｋの部分において水平から角度θで傾けられる。同様に、側壁２１２ｂは、高さｋと同じ高さ又は異なる高さにおいて、角度θと同じ又は異なる角度で傾斜させることができる。一つの実施形態では、角度θは、ケースの高さｈが約４ｃｍの場合において、約６０°から約９０°の範囲内とすることができる。角度θと高さｋは、光変調器の表示領域Ｄに必要とされる望ましい光度の量に基づいて調整することができる。角度θと高さｋは、例えば、光変調器の表示領域のサイズ、光源の表面領域のサイズ、比率Ｉ／Ｄ、ケース２１０の高さｈ、隣接した個々の光源２２０間の距離などのディスプレイシステム２００の各種のパラメータに基づいて調節することができる。

図６は、ケース２１０の側壁２１２ｂのもう一つの模範的な形態を示している。本形態では、側壁２１２ａと２１２ｂの内表面を階段状表面形成部２１８とすることができる。階段状表面形成部２１８はケースの中の光を散乱させることにより光変調器１１０に入射される光の明るさをさらに向上させるものである。

図７は、さらにもう一つのケース２１０の側壁２１２ｂの模範的な形態を示している。本形態では、側壁２１２ｂは、角度θで傾けられる代わりに曲面として形成される。側壁２１２ａと２１２ｂは、各種の形状を用いて、表示領域全体における光度を最適化させるように構成することができる。

以上、本発明の好適な実施形態を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。

バックライト源を用いて光変調器の表示領域を照射する従来のディスプレイシステムの概略図を示している。 光変調器の表示領域を照射するのに用いられる模範的なバックライト装置を含む模範的なディスプレイシステムの概略図である。 バックライト装置の回路基板の光源の模範的な分布を示している。 光変調器に対応する光源の模範的な配置を示している。 模範的なバックライト装置の装置ケースの側壁の模範的な構成を示している。 もう一つの装置ケースの側壁の模範的な構成を示している。 さらにもう一つの装置ケースの側壁の模範的な構成を示している。

５ バックライト源
１０ ケース
１４ 反射シート
２０ 光源
３０ 回路基板
４０ 光拡散板
５０ 光変調器
１００ ディスプレイシステム
１１０ 光変調器
２００ ディスプレイシステム
２０５ バックライト源
２１０ ケース
２１２ａ、２１２ｂ 側壁
２１４ 反射シート
２１６ 反射コーティング
２１８ 階段状表面形成部
２２０ 光源（発光ダイオード）
２３０ 回路基板
２４０ 光拡散板
Ａ 表示領域の幅
Ｂ 表示領域の長さ
Ｄ 表示領域
Ｇ ピッチ
Ｉ 光入射領域
Ｐ 周辺領域
Ｓ 表面領域
ｈ ケース２１０の高さ
θ 角度

Claims (4)

1. ディスプレイの照明装置であって、
   回路基板と、
   アレイ状に分散して前記回路基板の表面領域Ｓに配置される複数の発光ダイオードと、
   光学的に該複数の発光ダイオードに接続し、且つ該複数の発光ダイオードから出射された光を受光する光入射領域を有する少なくとも１つ光拡散板と、
   前記複数の発光ダイオードを囲む複数の側壁を有する装置ケースとを備え、
   前記複数の発光ダイオードは各発光ダイオードが隣接する発光ダイオードとピッチＧで離間され、且つ前記表面領域Ｓは、前記複数の発光ダイオードと前記複数の発光ダイオードとのピッチＧが、前記回路基板上で占める面積であり、
   前記回路基板の前記表面領域Ｓは、前記少なくとも１つの光拡散板の前記光入射領域より広く、
   前記複数の側壁は、内表面を有し、該側壁の内表面が前記発光ダイオードからの光を反射するように形成され、且つ前記複数の側壁の少なくとも一部が前記複数の発光ダイオードの面に対して傾斜しているように形成されているディスプレイの照明装置において、
   前記ディスプレイは、画像を表示する表示領域を有するディスプレイパネルを備えており、前記ディスプレイは、少なくとも１つの光拡散板に光学的に接続され、且つ前記少なくとも１つの光拡散板の入射領域が前記表示領域対応しており、
   前記表示領域は、幅Ａと長さＢを有し、
   前記複数の発光ダイオードが前記回路基板においてアレイ状に分散して配置された前記表面領域Ｓは、（Ａ＋Ｇ）と（Ｂ＋Ｇ）の積以上であり、且つ、（Ａ＋３Ｇ）と（Ｂ＋３Ｇ）の積以下であり、
   前記複数の側壁の少なくとも一つの側壁は、該側壁の少なくとも一部分が前記複数の発光ダイオードが配置された面に対して約６０°〜約９０°の角度で傾けられていることを特徴とするディスプレイシステムの照明装置。
2. 前記ディスプレイパネルが液晶ディスプレイパネルであることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイシステムの照明装置。
3. 前記複数の側壁の少なくとも一つの側壁は、該側壁の少なくとも一部分が曲面に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のディスプレイシステムの照明装置。
4. 前記複数の側壁の少なくとも一つの側壁は、該側壁の内表面が前記装置ケースの中に光を散乱させるように形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のディスプレイシステムの照明装置。

Images