JP5064528B2 - バックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、バックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置に関する。
図70に、従来の液晶表示装置の概略構造を示す。液晶表示装置は、液晶表示パネル110とバックライトユニットとを有している。バックライトユニットは、導光板114と、導光板114の対向する2端面に配置された冷陰極管116とを備えている。冷陰極管116の周囲には、光を導光板114に効率良く入射させるためのリフレクタ117が配置されている。液晶表示パネル110とバックライトユニットとの間には、レンズシート111、112や拡散シート113が配置されている。また、導光板114の裏面側には反射シート115が配置されている。
液晶表示装置に用いるバックライトユニットとしては、図70に示したサイドライト型と、液晶表示パネル直下に光源を配置した直下型とが一般的に用いられる。両者の使い分けとして、概ね20型(対角20インチ)以下の画面サイズを備えた液晶表示装置や、特に薄型を必要とする液晶表示装置には、サイドライト型バックライトユニットが用いられる。いずれの方式についても、光源には一般に冷陰極管が使われている。唯一、携帯電話機やPDAなどに用いられる画面サイズの小さい液晶表示装置では、光量がさほど必要でないことと小型軽量化に最適なことから白色LEDが光源に用いられている。
携帯電話やPDAよりも大きな画面サイズを有する液晶表示装置においては冷陰極管が主流であるものの、近年では環境問題が重要視されており、水銀が用いられている冷陰極管を用いるのは好ましくない状況にある。
そこで、冷陰極管に代わる光源として水銀レス蛍光管やLED等、種々の光源が開発されているが、その中でもLEDは次期光源として有望視されている。サイドライト型バックライトユニットにおいて、LEDを光源とする場合、白色LEDを複数配置する構成と、R、G、Bの各単色LEDを複数配置する構成とが考えられている。その中でも、R、G、Bの各単色LEDを組み合わせて用いたバックライトユニットは、白色LEDでは実現不可能な広大な色再現性を実現できる、各単色LEDを順番に点灯させるフィールドシーケンシャル型の表示装置のバックライトとして使用できるという点で非常に注目されている。しかしながら、このバックライトユニットを用いた液晶表示装置は、導光板の入光面近傍に対応する領域で個々のLEDの色が視認されてしまうという問題を有している。これは、入光面近傍では、異なる色のLEDからの光が互いに混ざり合えていない状態で導光板から取り出され、直ちに液晶表示パネルに入射しているためである。
Lumileds Lighting社から、サブ導光板を用いた2段導光板構造のバ
ックライトが提案されている(非特許文献1参照)。サブ導光板にてRGBの色を混色し、均一な白色になった状態で上段のメインの導光板に入射させている。この方式の問題は、LEDからサブ導光板への入光効率およびサブ導光板からメイン導光板への入光効率が低いため、全体として効率が非常に低いことである。効率が低いことにより投入電力が増えるため、熱対策が必要となり、放熱フィンなどによるサイズの大型化が発生する。また、使用するLEDが増えるためコストアップが発生する。
特開2003−215349号公報 特開2003−95390号公報
日経エレクトロニクス、2003年3月31日、No.844、p126〜127
本発明の目的は、良好な表示品質の得られるバックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置を提供することにある。
上記目的は、離散光源手段と、反射手段と、導光手段と、光混合手段Aと、光混合手段Bとを有し、前記反射手段、前記導光手段、前記光混合手段A、及び前記光混合手段Bは、この順番に重ねられ、前記離散光源手段は、異なるスペクトル又は異なる発光量の個別光源を前記導光手段の入光面近傍に配列したものであり、前記導光手段の前記反射手段に対向する面又は前記光混合手段Aに対向する面には、前記導光手段を伝播する光を前記反射手段側又は前記光混合手段A側に取り出す光取出し手段が設けられてあり、前記光混合手段Aは、異なるスペクトルの色光又は異なる光量の光を主として面内方向において混合して均一化する手段であり、前記光混合手段Bは、異なる角度の光を面内の同一点において混合して角度的に配光し直すことにより、照明光色と照明光量を面内で均一にする手段であることを特徴とするバックライトユニットによって達成される。
本発明によれば、良好な表示品質の得られるバックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置を実現できる。
本発明の第1の実施の形態によるバックライトユニットの基本構成を示す断面図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例1によるバックライトユニットの構成を示す断面図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例2によるバックライトユニットの構成を示す断面図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例3によるバックライトユニットの導光板の構成を示す図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例4によるバックライトユニットの導光板の構成を示す図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例5によるバックライトユニットの導光板の構成を示す図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例6によるバックライトユニットの導光板の構成を示す図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例7によるバックライトユニットの構成を示す図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例8によるバックライトユニットの構成を示す図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例9によるバックライトユニットの構成を示す図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例10によるバックライトユニットのLED実装基板の構成を示す図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例11によるバックライトユニットの構成を示す断面図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例12によるバックライトユニットの構成を示す断面図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例13によるバックライトユニットの構成を示す図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例14によるバックライトユニットの構成を示す断面図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例15によるバックライトユニットの構成を示す断面図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例16によるバックライトユニットの構成を示す断面図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例17によるバックライトユニットの構成を示す断面図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例18による液晶表示装置の構成を示す断面図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例19による液晶表示装置の構成を示す図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例20による液晶表示装置の構成を示す斜視図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例21による液晶表示装置の構成を示す図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例21による液晶表示装置の他の構成を示す図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例22による液晶表示装置の構成を示す図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例22による液晶表示装置の他の構成を示す図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例23によるバックライトユニットの構成を示す断面図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例23によるバックライトユニットの他の構成を示す断面図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例23によるバックライトユニットのさらに他の構成を示す断面図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例23によるバックライトユニットのまたさらに他の構成を示す断面図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例24によるバックライトユニットの構成を示す断面図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例24によるバックライトユニットの構成を示す断面図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例24によるバックライトユニットの他の構成を示す断面図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例25によるバックライトユニットの構成を示す断面図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例25によるバックライトユニットの他の構成を示す断面図である。 従来のバックライトユニットの構成を示す図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例26によるバックライトユニットの構成を示す断面図である。 本発明の第1の実施の形態の実施例26によるバックライトユニットの他の構成を示す断面図である。 従来の液晶表示装置の概略構造を示す図である。 本発明の第2の実施の形態の実施例1による液晶表示装置130の構成を示す図である。 本発明の第2の実施の形態の実施例1による液晶表示装置130の構成を示す要部断面図である。 本発明の第2の実施の形態の実施例1によるバックライトユニットの放熱部109bの構成を示す図である。 本発明の第2の実施の形態の実施例1による液晶表示装置130の構成を示す要部断面図である。 本発明の第2の実施の形態の実施例2によるバックライトユニットの構成を示す要部断面図である。 本発明の第2の実施の形態の実施例2によるバックライトユニットの他の構成を示す要部断面図である。 本発明の第2の実施の形態の実施例3による液晶表示装置130の構成を示す要部断面図である。 本発明の第2の実施の形態の実施例4によるバックライトユニットのLED115aの構成を示す図である。 従来のバックライトユニットの光源固定部材170近傍の構成を示す図である。 本発明の第2の実施の形態の実施例4によるバックライトユニットの光源固定部材115近傍の構成を示す図である。 本発明の第2の実施の形態の実施例6によるモニタ装置用途向けの液晶表示装置の構成を示す図である。 本発明の第2の実施の形態の実施例6による液晶表示装置130の他の構成を示す図である。 本発明の第2の実施の形態の実施例7による液晶表示装置130の構成を示す断面図である。 本発明の第3の実施の形態の実施例1による液晶表示装置の概略の基本構成を示す図である。 本発明の第3の実施の形態の実施例1による液晶表示装置の概略構成を示す図である。 本発明の第3の実施の形態の実施例1による液晶表示装置の概略構成を示す図である。 本発明の第3の実施の形態の実施例1による液晶表示装置の概略構成を示す図である。 本発明の第3の実施の形態の実施例1によるバックライトユニットであって、LED配列単位群241のピッチ長Lpと気体空間30の高さHとの比Lp/Hと、バックライトユニットの光射出面の色ムラとの関係を示すグラフである。 本発明の第3の実施の形態の実施例2による液晶表示装置の概略構成を示す図である。 本発明の第3の実施の形態の実施例2によるバックライトユニットであって、LED配列単位群241のピッチ長Lpと気体空間30の高さHとの比Lp/Hと、バックライトユニットの光射出面の色ムラとの関係を示すグラフである。 本発明の第3の実施の形態の実施例2によるバックライトユニットであって、透過型拡散板240の透過率(%)及び板厚(mm)と色ムラとの関係を示す図である。 本発明の第4の実施の形態による液晶表示装置の斜視図である。 本発明の第4の実施の形態の実施例1による液晶表示装置の断面図である。 本発明の第4の実施の形態の実施例1によるバックライトユニットであって、保温部材203a、203bの有無によるLEDモジュール201a、201bの温度ばらつきを示すグラフである。 本発明の第4の実施の形態の実施例1によるバックライトユニットであって、LEDモジュール201a、201b内の温度差が所定温度以下となる、光源固定部材115a、115bの長さLmと総厚さtとの関係を示すグラフである。 本発明の第4の実施の形態の実施例2による液晶表示装置の断面図である。 本発明の第4の実施の形態の実施例3による液晶表示装置の断面図である。 本発明の第4の実施の形態の実施例4による液晶表示装置を表示画面の裏面側から見た状態を示す図である。 本発明の第4の実施の形態の実施例4による液晶表示装置の比較例としての液晶表示装置を表示画面の裏面側から見た状態を示す図である。 本発明の第4の実施の形態の実施例4によるバックライトユニットであって、LEDモジュール201a、201bへの投入電力に対する温度の変化を示すグラフである。 本発明の第4の実施の形態の実施例4によるバックライトユニットであって、コの字型熱伝導部材212への保護カバー216の取り付け構造を説明する図である。 従来の液晶表示装置の概略構造を示す図である。
〔第1の実施の形態〕
本発明の第1の実施の形態によるバックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置について図1乃至図37を用いて説明する。図1は、本実施の形態によるバックライトユニットの原理を示す断面図である。図1に示すように、面状光源であるバックライトユニットは、例えば長方形状の平面形状を有する面状の導光板(導光手段)20を有している。導光板20の少なくとも1つの側端面近傍には、光源(離散光源手段)51が配置されている。光源51は、例えば異なるスペクトルの発光波長を有する複数のLED等で構成されている。あるいは光源51は、異なる発光量の複数のLED等で構成されている。導光板20の光射出面21の図中上方には、拡散板(光混合手段B)40等の光学シート類が配置され、さらに上方に液晶表示パネル(図示せず)が配置されている。導光板20の光射出面21と拡散板40との間には、所定の厚さを有する気体空間(光混合手段A)30が設けられている。導光板20の図中下方には、反射シート(反射手段)10が配置されている。すなわち、バックライトユニットは、反射シート10、導光板20、気体空間30及び拡散板40とがこの順に重ねられた構成を有している。導光板20の反射シート10側の面には、散乱ドット22等の光取出し手段が設けられ、光射出面21には光取出し手段が設けられていない。
光源51から射出して導光板20を導光し、散乱ドット22により取り出された光は、主として、導光板20の光射出面21の面内方向に近く、光射出面21の法線方向からの角度θの大きい方向に進む光L1として射出される。このため、光射出面21とその上に配置される光学シート類及び液晶表示パネルとの間の距離を離すことにより、光射出面21から射出した光は液晶表示パネルに直ちには入射せず、しばらく気体空間30内を進むことになる。これにより、入光面23近傍で取り出されて他のLEDからの光と混ざり合えていない状態の光は、気体空間30内を進む間に他の光と混ざり合ってパネルの広範囲にわたって広がるため、色むらや輝度むらが視認されなくなる。すなわち、気体空間30は、バックライトユニットの面内方向において、異なるスペクトルの発光波長の光、又は
異なる光量の光を混合して均一化する機能を有している。拡散板40は、面内の同一点において、異なる角度で進む光を混合して角度的に配向し直すことにより、面内で照明光色と照明光量を均一にする機能を有している。
実際に導光板20から射出する光は、光射出面21の法線方向に対してかなり斜め方向(θ=70〜80°)に射出する。そこで、ある射出点で導光板20から射出した光を当該射出点から例えば50mmほど気体空間30を面内方向へ進んだ位置で拡散板40に入射させようとすると、気体空間30の厚さ(光射出面21と拡散板40との間の距離)として9〜18mmが必要となる。50mmも進む間に光は拡散していくため、他の光と混色するため、色むらや輝度むらとして視認し難くなる。
なお、散乱ドット22は、導光板20の光射出面21側(気体空間30側)に設けてもよい。ただし、導光板20の光射出面21側に散乱ドット22を設けると、導光のうち散乱ドット22に当たった光は、その入射角度の特性を残したまま概ね入射光の主光線に沿って散乱しながら導光板20からパネルに向かって射出することになる。すなわち、図1に示す角度θが小さくなり、気体空間30内を進む距離が短くなる。また、散乱ドット22から拡散板40までの光路が導光板20の厚さ分だけ短くなる。このため、入光面23近傍で取り出されて他のLEDからの光と混ざり合えていない状態の光は、気体空間30内で他の光と十分に混ざり合うことができずにパネルに入射し、色むらや輝度むらが視認される。光が気体空間30内を進む距離を十分に確保するためには、図1に示す構成より気体空間30の厚さをさらに厚くする必要があるが、気体空間30の厚さを厚くするとバックライトユニットが大型化すること、各部材の各所で反射する回数が増えることで光吸収量も大きくなり、輝度が低くなってしまう。したがって、色むらや輝度むらの視認されない小型のバックライトユニットを実現するためには、散乱ドット22等の光取出し機能を導光板20の光射出面21側ではなく反射シート10側の面に設けるのが効果的である。
以下、本実施の形態によるバックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置について、実施例を用いてより具体的に説明する。
(実施例1)
図2は、実施例1によるバックライトユニットの断面構成を示している。図2に示すように、散乱ドット22が印刷された導光板20の両端面近傍には、離散光源列を構成するLED50がそれぞれ複数配置されている。導光板20は、散乱ドット22の印刷面が反射シート10側に向くように配置されている。LED50には、LED50からの光が効率良く導光板20に入射するようにリフレクタ54が被せられている。導光板20の上面側には、所定の厚さの気体空間30を介して拡散板40が配置されている。これらの構成材は、ハウジング60によって固定されている。導光板20の入光面23近傍で取り出された光は、気体空間30を進む間、導光板20の対向方向へ進行して拡散板40に入射する。したがって、個々のLED50から射出した光は、気体空間30を通過する間に他のLED50から射出した光と混ざり合って拡散板40に入射することになる。このため、バックライトユニットの色むらや輝度むらを抑制できる。
(実施例2)
図3は、実施例2によるバックライトユニットの断面構成を示している。本例では、個々のLED50の距離を約9mm、射出面の大きさを約6mmφとし、導光板20の厚さを約8mmとした。導光板20と拡散板40との間の気体空間30の厚さは約15mmとした。これにより、色むらや輝度むらが視認されない程度に改善された。なお、LED50のサイズや並び方、導光板20の厚さはこれに限るものではない。また、気体空間30の厚さもこれに限るものではなく、導光板とその上に配置される光学部材の間隔が僅かで
もあればよく、一例として2〜50mm、特に10〜20mmとすることで十分な効果が得られる。
(実施例3)
図4は、実施例3によるバックライトユニットの導光板20の構成を示している。図4(a)は導光板20の斜視図であり、図4(b)は導光板20の部分断面図である。図4(a)、(b)に示すように、導光板20の裏面には、光取出し手段として散乱ドット22が印刷されている。ドット印刷に用いる塗料などは、従来のバックライトユニットなどに用いられている材料、例えばアクリル等の塗料バインダに酸化チタン等の屈折率の異なるビーズやフィラーを分散した材料で構わない。また、散乱ドット22の印刷パターンやサイズについても従来と同様で構わない。
(実施例4)
図5は、実施例4によるバックライトユニットの導光板20の構成を示している。図5(a)は導光板20の斜視図であり、図5(b)は導光板20の部分拡大図である。図5(a)、(b)に示すように、導光板20の裏面には、光取出し手段として微細な突起部24等の凹凸形状が設けられている。突起部24は、導光板20の製造に用いる金型に突起形状を盛り込むことにより形成できる。
(実施例5)
図6は、実施例5によるバックライトユニットの導光板20の構成を示している。図6(a)は導光板20の斜視図であり、図6(b)は導光板20の部分拡大図である。図6(a)、(b)に示すように、導光板20の裏面には、光取出し手段としてレンズ形状の微細な突起部25が設けられている。突起部25は、導光板20の製造に用いる金型にレンズ形状を盛り込むことにより形成できる。
(実施例6)
図7は、実施例6によるバックライトユニットの導光板20の構成を示している。図7に示すように、散乱ドット22の配置パターンは、LEDモジュール52に近い側で配置密度が低く、LEDモジュール52から離れるとともに配置密度が徐々に高くなり、導光板20の中央付近で配置密度が最も高くなるように設計されている。これにより、全面で均一な輝度分布や、導光板20中央で最も輝度が高く周辺部で輝度が低くなるような輝度分布が実現できる。また、散乱ドット22に代えて突起部24、25を用いたいた場合でも、それらの密度をLEDモジュール52側で低く、導光板20中央付近で高くすることで同様の輝度分布が実現できる。
(実施例7)
図8は、実施例7によるバックライトユニットの構成を示している。図8(a)はバックライトユニットの断面図であり、図8(b)はバックライトユニットの導光板20の斜視図である。気体空間30の厚さを薄めに設定した場合、色むらが視認される場合がある。本実施例ではその色むらを抑えるため、導光板20の入光面23からの距離が約10mm以下の領域には、散乱ドット22を設けないようにしている。これによって、導光板20に入射した光は、当該領域では導光板20から射出されることなく導光していく。その間、他のLEDからの光と混ざり合い、混ざり合った状態で光が導光板20から射出されるため、色むらが低減される。なお、上記の距離は10mmに限られず、例えば2〜50mmの範囲であればよい。上記の距離を約50mmに設定すれば、気体空間30の厚さを数mm程度にしても、色むらがほぼ問題ない程度に低減される。
(実施例8)
図9は、実施例8によるバックライトユニットの構成を示している。図9に示すように
、導光板20の入光面23近傍には、R発光LED50(R)、G発光LED50(G)、B発光LED50(B)が概ね均等にそれぞれ複数配置されている。各色のLED50の数は、各色のLEDへの投入電力と、目標のバックライトユニットの照明色を考慮して決められる。通常は、LED50(G)が最も多い。LED50を均等な間隔で配置することにより、個々のLED50の色が視認される入光面23からの距離が概ねどのLED50においても同等となる。したがって、色むらが視認されないようにするための気体空間30の厚さを最小に設定することができる。また、生理学的に輝度むらよりも色むらの方が視認されやすいため、適当な個数の三原色のLEDをより近くに配置して白色に近い光を作るLED群とし、該LED群をやや離れて配設することも有効な手法である。
(実施例9)
図10は、実施例9によるバックライトユニットの構成を示している。図10(a)はバックライトユニットのLED実装基板56を基板面に平行に見た構成を示し、図10(b)はLED実装基板56を基板面に垂直に見た構成を示している。図10(c)はバックライトユニットの断面構成を示している。図10(a)、(b)、(c)に示すように、複数のLED50はLED実装基板56の長手方向に沿って直線状に配置されている。複数のLED50は、導光板20の入光面の長手方向に沿って配置されることになる。R、G、B各色のLED50は、それぞれ概ね均等に配置されている。またLED50は、LED実装基板56の短手方向の一方に偏った位置(図中下方の端辺側)に実装されている。図中下方の端辺側にLED実装基板56は、LED50が下側になるようにバックライトユニットの中に組み込まれる。これによって、導光板20と拡散板40との間に気体空間30を設けているにもかかわらず、バックライトユニットの厚さを薄くすることができる。LED実装基板56の裏面側は金属板とし、LED50で発生する熱の放熱効果を高めるようにしている。
(実施例10)
図11は、実施例10によるバックライトユニットのLED実装基板56の構成を示している。図11(a)はLED実装基板56を基板面に平行に見た構成を示し、図11(b)はLED実装基板56を基板面に垂直に見た構成を示している。図11(a)、(b)に示すように、LED実装基板56のLED50実装面側(導光板20側)には、ミラー反射シート58が貼付されている。これによって、LED実装基板56の実装面を、実施例9の導光板20と拡散板40との間の気体空間30の側面の一部として活用できる。また、ミラー反射シート58に代えて拡散反射シートを用いてもよい。
(実施例11)
図12は、実施例11によるバックライトユニットの断面構成を示している。図12に示すように、拡散板40の代わりに厚めの拡散シート42を用いてもよい。この場合、中央近傍では拡散シート42のたわみが生じる可能性があるため、導光板20の光射出面21側に透明なピンを配置して拡散シート42を保持するようにしてもよい。
(実施例12)
図13は、実施例12によるバックライトユニットの断面構成を示している。図13に示すように、本実施例ではLED実装基板がコンパクトにできており、ハウジング60が導光板20の光射出面21を囲むような形状を有している。ハウジング60の内面のうち、気体空間30の側面に対応する面には、ミラー反射シート44が貼付されている。これにより、導光板20から気体空間30に射出された光をロスすることなく利用することができる。なお、ミラー反射シート44の代わりに拡散反射シートでも構わないし、あるいは、ハウジング60内面自体が高反射ミラー面であっても構わない。
(実施例13)
図14(a)は、実施例13によるバックライトユニットの構成を示す分解斜視図である。図14(a)に示すように、気体空間30を覆う側面のうちLEDモジュール52が実装されていない面の中心部近傍にカラーセンサ70が組み込まれている。カラーセンサ70はセンサ基板72に実装されている。センサ基板72は、カラーセンサ70と同サイズに開口されたハウジング60の開口部にカラーセンサ70が嵌合するように取り付けられている。なお、カラーセンサ70の取付け位置はこれに限られることはない。また、カラーセンサ70の数も1個に限られることはない。カラーセンサ70からの信号によって、ホワイトバランス調整のためのLED制御部の電流制御が行われるようになっている。
図14(b)は、本実施例によるバックライトユニットの他の構成を示す断面図である。図14(b)に示すように、カラーセンサ70は、導光板20の裏面側にセンサ面を導光板20側に向けて配置されている。カラーセンサ70を入光面23から十分離すことによって、カラー調整(例えばホワイトバランス調整)を行う際に入光面23近傍での色むらによる影響を受けないようにできる。カラーセンサ70は、例えば入光面23から10mm以上、できれば50mm以上離れていることが望ましい。
(実施例14)
図15は、実施例14によるバックライトユニットの断面構成を示している。図15に示すように、LED実装基板56の裏面側には、ハウジング60を介して放熱フィン(又は放熱板)64が設けられている。放熱フィン64を設けることによって、LED50で発生する熱を速やかにバックライトユニットの外へ排出できるため、LED50の温度上昇による発光効率の低下を抑えることができる。放熱フィン64には、高熱放射シートを貼付してもよく、高熱放射材を塗布してもよい。
(実施例15)
図16は、実施例15によるバックライトユニットの断面構成を示している。図16に示すように、ハウジング60の外側表面のうち導光板20裏面に対応する領域には、高赤外線放射率シート66が貼付されているか、又は高赤外線放射率材が塗布されている。これにより、導光板20裏面側からの放熱効果も高めることができる。
(実施例16)
図17は、実施例16によるバックライトユニットの断面構成を示している。図17に示すように、ハウジング60の外側表面のほぼ全体には、高赤外線放射率シート66が貼付されているか、又は高赤外線熱放射率材が塗布されている。これにより、放熱効果を高めることができるとともに、放熱フィン64を設けた構成(図16参照)と比較してバックライトユニットを小型化できる。ハウジング60を高赤外線熱放射率部材で形成してもよい。
(実施例17)
図18は、実施例17によるバックライトユニットの断面構成を示している。図18に示すように、LED実装基板56はL字状の断面形状を有している。LED実装基板56は、ハウジング60の側面部及び底面部に密着している。これにより、LED50からの熱が熱伝導により移動するLED実装基板56の基板面積が増加し、かつLED実装基板56から導光板20裏面側のハウジング60に熱が直接移動できる。このため、LED50で発生する熱を効率良く外部に排出できる。
(実施例18)
図19は、実施例18による液晶表示装置の断面構成を示している。図19に示すように、液晶表示装置は、上記実施例1乃至17のいずれかによるバックライトユニットを有している。拡散板40上には、レンズシート84(例えば3M社製のBEF)及び偏光シ
ート86(例えば3M社製のDBEF)等の光学シートが配置されている。光学シートは上記に限らず、必要に応じて種々の組合せで用いられる。光学シート上には液晶表示パネル80が配置されている。また、液晶表示パネル80の額縁領域を覆うカバー82が取り付けられている。
(実施例19)
図20(a)は、実施例19による液晶表示装置の構成を示している。図20(b)はドライバが実装された液晶表示パネル80の構成を示し、図20(c)は液晶表示パネル80をデータバスラインに平行に切断した断面構成を示し、図20(d)は液晶表示パネル80をスキャンバスラインに平行に切断した断面構成を示している。図20(a)〜(d)に示すように、液晶表示パネル80には、画素毎に液晶を駆動するためのデータドライバやスキャンドライバがフレキシブル基板やプリント基板を介して実装されている。スキャンドライバは、LED50が配置されている辺側に配置されている。液晶表示パネル80をバックライトユニットに組み込む場合、スキャンドライバが実装されたスキャンドライバフレキ90を折り畳んでLED50やLED実装基板56の上部空間に収めている。これにより、LED実装基板56の裏面側にスキャンドライバフレキ90が配置されることがないため、バックライトユニットの側面からの放熱が容易となる。一方、データドライバはLED50が配置されていない辺側に配置されている。このため、データドライバが実装されたデータドライバフレキ92は、導光板20の側面を覆うように収納されている。図示していないが、LED実装基板56裏面側のバックライトユニット側面に放熱フィンを設けることも可能である。なお、本例ではLED50がスキャンドライバ側に配置された構成であるが、データドライバ側にLED50が配置された構成の場合には、データドライバフレキ92を折り畳むようにすればよい。
(実施例20)
図21は、実施例20による液晶表示装置の構成を示す斜視図である。図21に示すように、本実施例では実施例19の構成に加えて、スキャンドライバフレキ90と制御回路基板94とを接続するフレキシブルフラットケーブル96をスキャンドライバフレキ90からデータドライバ側の側面側に引き出すようにしている。これにより、フレキシブルフラットケーブル96がLED実装基板56の裏面側を覆うことがなくなるため、バックライトユニット側面からの放熱が容易となる。
(実施例21)
図22は、実施例21による液晶表示装置の構成を示している。図22(a)は液晶表示装置の構成を示し、図22(b)は液晶表示装置を部分的に拡大して示している。図22(c)は液晶表示装置の断面構成を示している。図22(a)〜(c)に示すように、液晶表示装置は、画素毎に薄膜トランジスタ(TFT)が形成されたTFT基板74と、カラーフィルタ(CF)層77が形成された対向基板76と、TFT基板74及び対向基板76間に封止された液晶層78とを有している。TFT基板74及び対向基板76の外側の表面には、一対の偏光板87がクロスニコルに配置されている。また液晶表示装置は、表示領域81の外側に枠状の遮光膜(BM)79を有している。
BM79より外側でシール材88より内側には、R、G、Bの光がそれぞれ射出される3つの領域が設けられている。各領域にはCF層77’(R、G、B)がそれぞれ形成されている。CF層77’(R、G、B)は、表示領域81内に形成されているCF層77(R、G、B)とそれぞれ同一の材料で同時に形成されている。また各領域において、対向基板76側の偏光板87の外側(観察者側)には、光量センサ73がそれぞれ配置されている。各領域の液晶層78には、常に所定の電圧(例えば表示領域81内での白表示と同じ電圧)が印加されている。これにより、表示領域81内での白表示とほぼ同じ状態での光量をR、G、Bそれぞれ測定することができる。各光量センサ73で測定された光量
の信号は、バックライトユニットの有する制御部にそれぞれ出力される。制御部は、R、G、Bの光量が所定の光量バランスになるようにLED50の駆動条件を制御する。これによって、表示領域81内のホワイトバランスを適切に調整することができる。
図23は、本実施例による液晶表示装置の他の構成を示している。図23(a)は液晶表示装置を部分的に拡大して示し、図23(b)は液晶表示装置の断面構成を示している。図23(a)、(b)に示すように、光量センサ73が配置された領域には偏光板87が設けられていない。各領域の液晶層78には、常に所定の電圧(例えば表示領域81内での白表示と同じ電圧)が印加されている。これにより、R、G、Bそれぞれの光量を測定することができる。測定したR、G、Bの光量が所定の光量バランスになるようにLED50の駆動条件を制御することよって、表示領域81内のホワイトバランスを調整することができる。図23に示す構成では、偏光板87の波長依存性の影響がない状態でホワイトバランスを調整することになるが、予めその影響を考慮した設定を行えば、図22に示す構成と概ね同等の精度で調整できる。
(実施例22)
図24(a)は、実施例22による液晶表示装置の構成を示している。図24(b)は液晶表示装置をデータバスラインに平行に切断した断面構成を示し、図24(c)は液晶表示装置をスキャンバスラインに平行に切断した断面構成を示している。図24(a)〜(c)に示すように、LEDモジュール(光源部)52は、導光板20の4つの側端面近傍にそれぞれ配置されている。LEDモジュール52の各LED50は、導光板20の側端面の長辺に沿う方向に配列している。本実施例のバックライトユニットは、サイドライト型としては最も多くのLED50を実装できるため、最も輝度の高いバックライトを実現できる。
液晶表示装置は、データドライバ及びスキャンドライバを有している。データドライバ及びスキャンドライバは、それぞれLED50の実装上部に位置している。このため、データドライバフレキ92及びスキャンドライバフレキ90は、LEDモジュール52上部近傍で折り畳まれて収納されている。これにより、LED50の冷却を妨げることなく、またLED50からドライバ側への熱の流れを避けることができる。したがって、液晶表示装置を小型化しつつ、LED50及びドライバICの長寿命化が可能である。
図25(a)は、本実施例による液晶表示装置の他の構成を示している。図25(b)は液晶表示装置をデータバスラインに平行に切断した断面構成を示し、図25(c)は液晶表示装置をスキャンバスラインに平行に切断した断面構成を示している。図25(a)〜(c)に示すように、データドライバ及びスキャンドライバは液晶表示パネル80の隣接する2端辺に配置され、LEDは当該2端辺とは別の2端辺に対応する導光板20の2つの側端面近傍に配置されている。これにより、データドライバフレキ92及びスキャンドライバフレキ90はバックライトユニットの側面に沿って配置することができるため、液晶表示装置を小型化できる。また、LEDモジュール52がデータドライバフレキ92及びスキャンドライバフレキ90により覆われることもないため、LED50の冷却を妨げられることはない。また、LED実装部を上部に配置したLCD形態にすることで、LEDの放熱効果が高まる。
(実施例23)
図26は、実施例23によるバックライトユニット(及び光学シート)の断面構成を示している。図26に示すように、バックライトユニットは2枚の導光板20a、20bを有している。2枚の導光板20a、20bは、入光面23に対向する対向面27同士を突き合わせて配置されている。導光板20a、20bは、入光面23側の厚さが厚く、対向面27側の厚さが薄いくさび形状を有している。例えばLED50の射出面は約6mmφ
であり、導光板20a、20bの入光面23側の厚さは6〜8mmである。これにより、LED50からの射出光が効率良く入射されるようになっている。対向面27側の厚さは1mm程度である。導光板20a、20bに入射した光は、導光していく間に導光板20a、20bの厚さが薄くなっていくため、対向面27から射出して導光板20a、20bから抜けていく光量は極めて少なくなる。対向面27から射出するこの僅かな光は他方の導光板20b、20aに入射することになり、僅かではあるがバックライトの輝度に寄与する。これまでに説明した実施例(例えば実施例1)の構造では、対向面27に達した光は、対向面27側に配置される他方のLED50に入射することになる。このため、この光のうち再度導光板20に戻される割合は少なく、これが光量ロスの原因となっていた。本実施例の構成では、対向面27を抜ける光量を激減させているため、光の利用効率を向上できる。
図27は、本実施例によるバックライトユニットの他の構成を示している。図27に示すように、導光板20a、20bが互いに対向している部分に両面反射シート(又は両面拡散反射シート)26が挟まれている。導光板20a、20bが直接押し当てられて接触している図26に示す構成と比較すると、両面反射シート26が緩衝材として機能するため、振動や落下によってクラックや割れ等が発生するのを防止できる。また、両面反射シート26で反射して戻った光は再度導光板20a、20b内を導光する間に散乱ドット22で取り出されるため、光の利用効率を向上できる。
図28は、本実施例によるバックライトユニットのさらに他の構成を示している。図28に示すように、導光板20a、20bは、それぞれの光射出面21が同一平面となるように配置されている。これにより、導光板20a、20bの光射出面21と拡散板40との間の距離(気体空間30の厚さ)が一定となるため、必要最小限の距離(厚さ)に設定できる。この距離を長くするとバックライト輝度が低下するため、本構成では図26及び図27に示す構成に比べて輝度低下を抑える効果がある。
図29は、本実施例によるバックライトユニットのまたさらに他の構成を示している。図29に示すように、2枚の導光板20a、20bは、くさび形状ではなく平行平板形状を有している。2枚の導光板20a、20bとの間には、両面拡散反射シート28が挟まれている。これにより、対向面27から戻る光は拡散されるため、他のLED50の光と混ざり易くなる。したがって、バックライトユニットの色均一性を向上できる。
(実施例24)
図30は、実施例24によるバックライトユニット(及び光学シート)の断面構成を示している。図30に示すように、バックライトユニットは2枚の導光板20a、20bを有している。2枚の導光板20a、20bは、入光面23に対向する対向面27間に所定の間隙を設けて配置されている。導光板20a、20bは、入光面23側の厚さが厚く、対向面27側の厚さが薄いくさび形状を有している。導光板20a、20bは、拡散板40の光入射面に対して光射出面21が所定の角度で傾斜し、光射出面21に対向する面がほぼ平行に配置されている。導光板20a、20bの光射出面21は拡散板40との間に所定の距離dを介して配置されている。また、拡散板40の両端部には、ミラー反射板46が配置されている。これにより、導光板20a、20bから気体空間30に射出された光をロスすることなく利用することができる。
図31(a)は、導光板20a近傍を拡大して示している。図中にαで示す領域は、光射出面21が所定の角度(テーパ角θ1)に傾斜している場合の導光範囲を示している。図中にβで示す領域は、光射出面21が傾斜していない場合(テーパ角θ1=0°)の導光範囲を示している。光射出面21はテーパ角θ1だけ傾斜しているので、導光板20aに入射した光の一部は光射出面21から射出される。例えば、光射出面21から射出角θ
3で射出した光は直接拡散板40に入射する。射出角θ3以外の角度で射出した光は反射板10(図31では不図示)その他の部材で反射しながらいずれは拡散板40に入射する。射出角θ3で射出した光は気体空間30を広がりながら進んでいき、拡散板40との距離dにより、広がりの程度が決められる。
LED50はR、G、Bの各単色LEDが複数配置されて構成されている。光射出面21と拡散板40との距離dは、R光、G光及びB光が拡散板40と導光板20aとの間の気体空間30を進んでいく間に混ざり合い、所定の色むらの範囲内に収まるように決められる。図31(b)に示すように、例えば、テーパ角θ1=5°の場合、光射出面21か
ら光が射出した位置と、拡散板40から光48が射出した位置との距離Aを46mm程度にするためには、距離dを約2mmにするとよい。また、テーパ角θ1=10°の場合に、距離Aを46mm程度にするためには、距離dを約4mmにするとよい。
また、導光板20aの中を導光して対向面27から射出する光については、導光板20aの入光面23から対向面27までの長さLを例えば50mm以上に長くすれば、導光板20a内でR光、G光及びB光が十分に混ざり合えるため、対向面27から射出する光は良好な白色になっている。対向面27から射出した光は反射板10やその他周辺部材で反射しながら拡散板40に入射する。
図32は、本実施例によるバックライトユニットの他の構成を示している。図32に示すように、反射板10は、面内中央部近傍で拡散板40との距離が最小となるように凸状に形成されている。こうすると、バックライトユニットの輝度は、画面中央部で最大となり、周辺部に近づくに従って低下する分布となる。このように、反射板10の形状を変えることにより、拡散板40からの射出光量の均一性を制御することができる。なお、本実施例によるバックライトユニットは拡散板40の光射出面側に配置されたレンズシート84及び偏光シート86を有していなくてもよい。
(実施例25)
図33は、実施例25によるバックライトユニット(及び光学シート)の断面構成を示している。図33に示すように、バックライトユニットは導光板20の1つの側面近傍にLED50を有している。導光板20は入光面23側の厚さが厚く、対向面27側の厚さが薄いくさび形状を有している。導光板20は反射板10とほぼ同じ長さに形成されている。光射出面21のテーパ角及び拡散板40との距離dは、上記実施例24と同様の考えに基づいて設定されている。これにより、本実施例によるバックライトユニットは、上記実施例24によるバックライトユニットと同様の効果が得られる。
図34は、本実施例によるバックライトユニットの他の構成を示している。図34に示すように、導光板20は、散乱ドット22の印刷面が反射板10側に向くように配置されている。導光板20は散乱ドット22に代え、導光条件を変える部材として、凹凸形状の微細な突起部(図5参照)を有していてもよい。光射出面21から射出して拡散板40に入射する光には、導光条件に従って射出される光の他に、導光板20を導光して散乱ドット22に当たることにより導光条件から外れた光が含まれる。これにより導光板20からの光取り出し効率の向上を図ることができる。さらに、散乱ドット22を適宜設計することにより、拡散板40から射出される光の面内分布を制御することが容易となる。
ところで、入光面23から所定の距離b(例えば、10〜50mm)の領域では、入光面23から入射したR光、G光及びB光は十分に混ざり合っていない。このため、当該領域に散乱ドット22又は微細な突起部が形成されていると、当該領域から光が取り出されてしまい、色むらとして視認されてしまう。そこで、導光条件を変える部材として散乱ドット22や微細な突起部を使用する場合には、入光面23から所定の距離bの領域には散
乱ドット22や微細な突起部を設けないようにする。これにより、色むらをほぼ問題ない程度に低減することができる。
(実施例26)
図35は、従来のバックライトユニットの構成を示している。図35に示すように、導光板20の入光面23近傍には、図中左側から、G発光LED50(G)、R発光LED50(R)、G発光LED50(G)及びB発光LED50(B)がこの順に複数配置されている。LED50がこの順に並んで配置されていると、入光面23の両端部近傍に色むら53が発生し易くなる。当該色むら53を低減するためには、入光面23の両端部近傍では、RGBの各LED50の光ができる限り隣接しているのが望ましいことを発明者らは見出した。
図36は、実施例26によるバックライトユニットの構成を示している。図36(a)は、バックライトユニット(及び光学シート)の断面構成を示している。図36(b)は、導光板20を法線方向に見たバックライトユニットの構成を示している。図36(b)に示すように、LEDモジュール52は導光板20の長手方向の両端部に配置されている。RGBの各LED50は、入光面の一端部から他端部まで長手方向に沿って(図中左から右に向かって)、G、R及びBがこの順に隣接して並び、さらに当該Bに隣接して、G、R、G及びBこの順に隣接して配置されたLED発光群50aが複数並んで配置されている。さらに、図において最右端に配置されたLED発光群50aに隣接してR及びGがこの順に隣接して配置されている。
このようにRGBの各LED50を配置すると、入光面の両端部近傍において、RGBの各光量が不足することなく存在するため、ホワイトバランスのずれを抑えることができる。これにより、入光面の両端部近傍の色むらをほぼ問題ない程度に低減することができる。また、LED発光群50aのRGB配列では収まらないLED50がある場合には、隣接するLED発光群50a間に任意にLED50を挿入してもよい。例えば、G発光LED50が1個収まらない場合には、LED発光群50a、G発光LED50及びLED発光群50aの順に配置してもよい。つまり、この場合のLED50の配列は、GRGB、G、GRGB、GRGBとなる。
図37は、本実施例によるバックライトユニットの他の構成を示している。LED発光群50aの配列パターンは使用するLEDの発光量に依存するため、適宜変更してもよい。図37に示すように、例えば、LED発光群50aは、図中左から右に向かってR、G、R及びBの順に隣接して配置されていてもよい。
以上説明したように、本実施の形態によれば、バックライトユニットを大型化することなく入光面23近傍での色むらや輝度むらを解消することができる。
〔第2の実施の形態〕
本発明による第2の実施の形態は、バックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置に関する。
市場に流通しているバックライトユニットの大部分は光源に冷陰極管が用いられているが、LEDを採用したバックライトユニットも開発されている。LEDを光源としたバックライトユニットを用いた液晶表示装置はPDAや携帯電話機器等の小型電子装置に搭載されている。ところで、近年、自己冷却機能を有する高輝度のパワーLEDが開発されている。当該パワーLEDを光源に使用したバックライトユニットを搭載したモニタ用途向けの大画面液晶表示装置が展示会等で発表されている。
冷陰極管を使用したバックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置は色再現性に限界がある。また、近年では、環境問題に対する意識が高まっており、水銀を使用した冷陰極管は好ましくない状況にある。さらに、冷陰極管は衝撃に弱く割れる可能性もある。またさらに、冷陰極管を駆動するためには、数千ボルトもの高電圧が必要であり危険でもある。近年では、冷陰極管に代わる、バックライトユニットの光源として、LEDが注目されている。LEDは割れ難く、低電圧で駆動でき、さらに、水銀を使用していないので環境にやさしい部品である。このように、LEDは冷陰極管の欠点を補うことができる。PDAや携帯電話機器等の小型電子装置では、LEDを光源としたバックライトユニットを有する液晶表示装置が採用されて製品化されている。
LEDの発光量は流れる電流量にほぼ比例する。しかし、LEDはチップ型部品であり大きな電流を流し難い。このため、大画面で高輝度を必要するモニタ装置用途及びノートパソコン用途の液晶表示装置のバックライトユニットの光源としては不向きである。ところが、近年、熱抵抗の小さい高輝度のパワーLEDが開発されており、これを光源に使用したバックライトユニットを搭載した大画面のモニタ用液晶表示装置も開発されつつある。しかし、熱抵抗の小さいLEDであっても、基板に伝えた熱を排出するシステムあるいは構造が必要不可欠な状況にある。特に小型化、狭額縁化が要求されるモニタ装置用及びノートパソコン用のバックライトユニットの光源の冷却は困難である。例えば、ファンによる強制空冷では、バックライトユニットが大型化してしまう。さらに、ファンの故障又はフィルタの目詰まり等により、交換や清掃に多大な労力を必要とする。一方、液冷の場合には、冷媒が必要となり、液漏れが発生する可能性を有している。水以外の冷媒が採用されていると、液漏れは環境問題に発展する可能性を有している。
本実施の形態の目的は、光源で発生した熱を効率よく放熱することができ、狭額縁で輝度むらの少ない長寿命なバックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置を提供することにある。
上記目的は、異なるスペクトル又は異なる発光量の個別光源を有する離散光源手段と、前記離散光源手段から射出した光を入射する光入射面を備えた一端面と、前記光入射面から入射した前記光を導光する導光領域と、前記導光領域を導光した前記光を射出する光射出面とを有する導光手段と、前記離散光源手段で生じた熱を伝導する熱伝導手段と、前記光射出面の裏面側に配置され、前記熱伝導手段を伝導した前記熱を放熱する放熱手段とを有することを特徴とするバックライトユニットによって達成される。
本実施の形態によれば、光源で発生した熱を効率よく放熱することができ、狭額縁で輝度むらの少ない長寿命なバックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置が実現できる。
本発明の第2の実施の形態によるバックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置について図38乃至図51を用いて説明する。本実施の形態によるバックライトユニットは、異なるスペクトル又は異なる発光量の個別光源を有する離散光源手段と、前記離散光源手段から射出した光を入射する光入射面を備えた一端面と、前記光入射面から入射した前記光を導光する導光領域と、前記導光領域を導光した前記光を射出する光射出面とを有する導光手段と、前記離散光源手段で生じた熱を伝導する熱伝導手段と、前記光射出面の裏面側に配置され、前記熱伝導手段を伝導した前記熱を放熱する放熱手段とを有している。
本実施の形態によるバックライトユニットは、離散光源手段と放熱手段とを熱伝導率の高い材料で形成された熱伝導手段で熱的に接触させることにより、離散光源手段で発生した熱を放熱手段に伝導することができる。また、導光手段の光射出面にほぼ直交する光入
射面に離散光源手段を配置し、当該光射出面の裏面側に放熱手段を配置することにより、バックライトユニットの狭額縁化を図ることができる。
また、本実施の形態による液晶表示装置は、当該バックライトユニットと、バックライトユニットの光射出面側に配置された液晶表示パネルと、熱放射性の高い材料で形成され、前記バックライトユニットと熱的に接触し、前記バックライトユニットと前記液晶表示パネルとを収納する収納手段とを有している。当該収納手段はバックライトユニットと熱的に接触しているため、離散光源手段で発生した熱は収納手段に伝導されて空気中に放射される。このように、バックライトユニットの放熱手段の他に、収納手段にも放熱機能をもたせることにより、離散光源手段で発生した熱をより効率よく放熱することができる。
以下、実施例を用いてより具体的に説明する。
(実施例1)
図38は、光源にLEDを用いたバックライトユニットを搭載した従来の液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。当該液晶表示装置はPDAや携帯電話機器等の表示装置として用いられている。図38(a)は、液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。図38(b)は、LEDモジュール159の構成を示す分解斜視図である。図38(b)に示すように、LEDモジュール159は、FPC159bと、FPC159bに実装されたチップ型(表面実装型)のLED159aとを有している。LED159aから射出した光は、図38(a)に示す導光板156の側面から入射する。導光板156に入射した光は反射シート157に対向する導光板156の面に形成された凹凸パターン(不図示)及び反射シート157により、拡散シート154に向かって射出される。導光板156から射出した射出光は拡散シート154に入射される。拡散シート154は、面内の同一点において、異なる角度で進む光を混合して角度的に配向し直すことにより、面内で照明光色と照明光量を均一にする機能を有している。
拡散シート154により均一化された光は、レンズシート(不図示)や偏光シート153により輝度が向上されて液晶表示パネル152の方向へ射出される。液晶表示パネル152には、不図示の駆動回路からFPC163を通して画像信号及び制御信号が入力される。液晶表示パネル152は、画像信号及び制御信号に基づいて光の透過率が制御され、表示画面に所定の画像が表示される。
液晶表示パネル152、光学シート類(偏光シート153及び拡散シート154)、導光板156及び反射シート157は、プラスチックフレーム155及びフロントカバー151に収納されて保持されている。また、フロントカバー151上には、情報入力用のタッチパネル160が配置されている。タッチパネル160にはFPC161が接続されている。
チップ型のLED159aは投入できる電力が少なく、大きな光量を得ることができないため、PDAや携帯電話機器等の小型電子機器用のバックライトユニットにしか採用されていない。光源にLED159aを用いたバックライトユニットは、大画面で高輝度を必要するモニタ装置用途又はノートパソコン用途には不向きである。しかし、近年、自己冷却機能を有する高輝度のパワーLEDが開発されている。当該パワーLEDを光源に使用したバックライトユニットが搭載された大画面のモニタ装置用の液晶表示装置も開発されている。
図39は、本実施例による液晶表示装置130の構成を示す分解斜視図である。図39(a)は、液晶表示装置130の前面を示す斜視図である。図39(b)は、液晶表示装置130の背面を示す斜視図である。図39(c)は、液晶表示装置130の分解斜視図である。図39(d)は、図39(c)の図中に示す仮想円を拡大して示している。図4
0は、液晶表示装置130の要部断面を示している。図41は、複数のLED(離散光源手段)113bで生じた熱を放熱する放熱部109bの構成を示す分解斜視図である。
図39(c)及び図40に示すように、複数のLED113bから射出した光は導光板(導光手段)106の側面(一端面)に備えられた光入射面106aから入射されて取り込まれる。導光板106に入射した光は導光領域106bを導光し、反射シート107に対向する導光板106の面に形成された凹凸パターン(不図示)及び反射シート107により、光射出面106cから拡散シート104方向へ射出される。導光板106からの射出光は導光板106と、拡散シート104との間の気体空間30を進む間に混色する。当該射出光は拡散シート104に入射して均一化され、レンズシート(不図示)や偏光シート103により輝度が向上されて、液晶表示パネル102に向かって射出される。液晶表示パネル102には、液晶駆動基板110(図39(b)参照)から出力された画像信号及び制御信号が入力される。液晶表示パネル102は、画像信号及び制御信号に基づいて光の透過率が制御され、表示画面に所定の画像が表示される。
反射シート107と液晶駆動回路110との間には、反射シート107や導光板106等を保護する背面板(保護手段)108が配置されている。液晶表示パネル102、偏光シート103、拡散シート104、導光板106及び反射シート107は、背面板108、プラスチックフレーム105及びフロントカバー101により収納されて保持されている。
図39(d)及び図41に示すように、複数のLED113bは熱伝導率の大きい金属等を薄板直方体状に形成した光源固定部材115bに実装されて固定されている。光源固定部材115b表面には絶縁層が形成され、当該絶縁層上には所定の配線がパターニングされている。光源固定部材115bは、熱伝導シート119bを介して、LED113bで発生した熱をヒートシンク(放熱手段)111bに伝導する熱伝導手段に熱的に接触している。図40に示すように、熱伝導手段は、導光板106に沿って曲げられて、断面がL字形状に形成されたL型熱伝導部材117bを有している。L型熱伝導部材117bは熱伝導率の大きい金属材料、例えばアルミニウム等で形成されている。複数のLED113bは光源固定部材115b及び熱伝導シート119bを介してL型熱伝導部材117bに熱的に接触している。
また、L型熱伝導部材117bは熱伝導シート118bを介して、LED113bで発生した熱をバックライトユニットの外部に放熱するヒートシンク111bに熱的に接触して固着されている。このように、複数のLED113bはL型熱伝導部材117bを介してヒートシンク111bに熱的に接触している。このため、バックライトユニットはLED113bで発生した熱を外部に十分に放熱することができる。放熱部109bに対向配置された放熱部109a(図39(c)参照)は、放熱部109bと同様の構成を有している。
図42は、バックライトユニットの放熱部109a近傍の断面を示している。図42(a)は、L型熱伝導部材117aを用いた状態を示している。図42(b)はL型熱伝導部材117aを用いていない状態を示している。LED113aで発生した大部分の熱はLED115aの発光部の反対側の方向に放出される。このため、効率よく熱を放出するためには、ヒートシンク111aをLED115aの発光部の反対側に配置する必要がある。図42(b)に示すように、従来のバックライトユニットでは、導光板106の光入射面106aの法線方向(図中上方)にヒートシンク111aを配置しなければならないので、液晶表示装置の額縁の長さD2が相対的に長くなってしまう。
一方、本実施例によるバックライトユニットでは、L型熱伝導部材117aを用いるこ
とにより、導光板106の光入射面106aの法線に直交する方向(図中右方向)にヒートシンク111aを配置することができる。これにより、液晶表示装置の額縁の長さD1(D1<D2)を相対的に短くすることができる。また、L型熱伝導部材117aはLED115aの発光部の反対側に配置されているので、ヒートシンク111aに効率よく熱を伝導することができる。
以上説明したように、本実施例によるバックライトユニットは、複数のLED113a及びヒートシンク111aのそれぞれに熱的に接触するL型熱伝導部材117aを備えた熱伝導手段を有している。また、本実施例によるバックライトユニットは、複数のLED113b及びヒートシンク111bのそれぞれに熱的に接触するL型熱伝導部材117bを備えた熱伝導手段を有している。これにより、バックライトユニットは、複数のLED113a、113bで発生した熱をヒートシンク111a、111bに十分に伝導することができ、効率よく放熱することができる。さらに、バックライトユニットは、導光板106の光入射面106aに直交する方向(導光板106の光射出面106cの裏面側)にヒートシンク111a、111bを配置することができるので、液晶表示装置の狭額縁化を図ることができる。
(実施例2)
図43は、実施例2によるバックライトユニットの構成を示す要部断面図である。図43は、図42(a)の図中に示す仮想円で囲まれた部分に相当する部分を示している。図43に示すように、本実施例によるバックライトユニットは、L型熱伝導部材117aと背面板108とを熱的に接触する熱連結部材114aを有している。熱連結部材114aは、L型熱伝導部材117a及び背面板108のそれぞれに固着されている。熱連結部材114aを用いてL型熱伝導部材117aを背面板108に熱的に接触させることにより、バックライトユニットは、複数のLED113aで発生した熱をヒートシンク111aだけでなく背面板108にも伝導させて放熱することができる。また、図示は省略するが、放熱部109b側にも熱連結部材が配置され、L型熱伝導部材117bは背面板108に熱的に接触している。このように、複数のLED113a、113bで発生した熱の一部を背面板108で放熱することができるので、ヒートシンク111a、111bの大きさを小さくすることができる。これにより、バックライトユニット及び液晶表示装置130の小型化を図ることができる。
図44は、本実施例によるバックライトユニットの他の構成を示している。図44に示すように、背面板108は一部が突出して形成されて、L型熱伝導部材117aに固着されている。このように、L型熱伝導部材117aは背面板108に熱的に接触している。従って、本実施例によるバックライトユニットは、図43に示すバックライトユニットと同様の効果が得られる。L型熱伝導部材117a、117bを一部突出させて背面板108と熱的な接触を確保しても、本実施例によるバックライトユニットと同様の効果が得られる。
(実施例3)
図45は、実施例3によるバックライトユニットの構成を示す要部断面図である。図45に示すように、本実施例によるバックライトユニットの熱伝導手段は、導光板106に沿って曲げられて、断面がL字形状に形成された光源固定部材115aを有している。光源固定部材115aは、ヒートシンク111aに固着されて熱的に接触している。また、光源固定部材115aは、熱連結部材114aに固着されて、背面板108と熱的に接触している。図示は省略するが、放熱部109b側の光源固定部材115bも断面L字状に形成され、ヒートシンク111b及び背面板108に熱的に接触されている。
本実施例によるバックライトユニットは、光源固定部材115a、115bをL字形状
に形成することにより、L型熱伝導部材117a、117bを用いずに、LED113a、113bをヒートシンク111a、111b及び背面板108に熱的に接触させることができる。これにより、本実施例によるバックライトユニットは、上記実施例1及び実施例2によるバックライトユニットと同様の効果が得られる。なお、バックライトユニットがL型熱伝導部材117a、117bを有していても、本実施例によるバックライトユニットと同様の効果が得られる。
(実施例4)
図46は、実施例4によるバックライトユニットのLED115aを光源固定部材115aに固定した状態を示している。図中下側の図は、表面実装型のLED115aを光源固定部材115aに固定した状態を示している。LED115aは光源固定部材115aにパターニングされた配線と接続するためのリード端子140’を有している。LED115aはリード端子140’により光源固定部材115aに固定されている。リード端子140’は、LED115aの外壁に突出して形成されている。このため、表面実装型のLED115aは実装ピッチL1が相対的に大きくなる。
これに対し、図中上側の図に示すように、DIP型のLED115aはリード端子140が発光部の反対側で、且つ外壁より内側に形成されている。DIP型のLED115aは光源固定部材115aに形成されたスルーホールにリード端子140を挿入して固定されている。DIP型のLED115aの実装ピッチL2は表面実装型のLED115aの実装ピッチL1より小さくすることができる。従って、DIP型のLED115aは、表面実装型のLED115aより、限られた領域に多く実装できる。これにより、輝度の高いバックライトユニット及び液晶表示装置130を得ることができる。
(実施例5)
図47は、反射板172を有する従来のバックライトユニットの光源固定部材170近傍を示す斜視図である。図47(a)は、光源固定部材170に反射板172を固定した状態の斜視図である。図47(b)は、光源固定部材170から反射板172を取り外した状態の分解斜視図ある。反射板172はLED159から射出した光を導光板156に効率よく導くために設けられている。反射板172は導光板156の光入射面の法線方向に対してLED159から斜めに射出された光を反射させて導光板156に導くことができる。これにより、LED159の射出光を効率よく導光板156に導くことができる。しかし、従来の反射板172はLED159の冷却については考慮されていない。
図48は、実施例5によるバックライトユニットの光源固定部材115近傍を示す斜視図である。図48(a)は、光源固定部材115に熱伝導反射板112を固定した状態の斜視図である。図48(b)は、光源固定部材115から熱伝導反射板112を取り外した状態の分解斜視図である。図48(a)及び図48(b)に示すように、熱伝導反射板112は熱伝導率の高い材料で薄板直方体形状に形成されている。熱伝導反射板112はLED113の外径より若干直径が長く形成されて、LED113が挿入できる、複数の挿入孔部116を有している。挿入孔部116は熱伝導反射板112を貫通して形成されている。挿入孔部116は光源固定部材115に固定された複数のLED113のピッチとほぼ同じピッチに形成されている。挿入孔部116の内壁面には光反射処理が施されている。
挿入孔部116は熱伝導反射板112を貫通している。このため、図48(a)に示すように、熱伝導反射板112を光源固定部材115に固定すると、LED113の光射出側は開口されている。また、LED115の光射出側以外の周囲は光反射処理が施された挿入孔部116で覆われている。従って、熱伝導反射板112は導光板106(図48では不図示)の光入射面の法線方向に対してLED113から斜めに射出された光を反射させ
て導光板106に導くことができる。これにより、LED113から射出した光を導光板106に効率よく導くことができる。また、熱伝導反射板112は熱伝導率の高い材料で形成されているので、LED113で発生した熱を光源固定部材115を介して熱伝導手段(L型熱伝導部材117a、117b又は光源固定部材115a、115b)及びヒートシンク111a、111b(図48ではいずれも不図示)に効率よく伝導できる。これにより、本実施例によるバックライトユニットはLED113で生じた熱を空気中へ放熱することができる。
(実施例6)
図49は、実施例6によるモニタ装置用途向けの液晶表示装置(モニタ用液晶表示装置)の構成を示す分解斜視図である。図49に示すように、モニタ用液晶表示装置は、熱放射性の高い材料で形成され、液晶表示装置130に搭載されたバックライトユニットと熱的に接触し、液晶表示装置130を収納する収納手段を有している。また、モニタ用液晶表示装置は電源入力部(不図示)を有している。当該収納手段は、前面カバー120及び背面カバー121を有している。例えば、背面カバー121はバックライトユニットの背面板108にネジ止めできるようにネジ止め部125を有している。背面カバー121は背面板108にネジ止めされて固着されている。背面カバー121はバックライトユニットの背面板108に熱的に接触しているので、LED113a、113b(図49では不図示)で発生した熱をヒートシンク111a、111b及び背面板108に加え、モニタ用液晶表示装置の背面カバー121に形成された熱放射部124でも放熱することができる。
図50は、本実施例によるモニタ用液晶表示装置の他の構成を示す斜視図である。図50(a)は、液晶表示装置130の構成を示す斜視図である。図50(b)は、図50(a)の図中に示す仮想円を拡大して示している。図50(a)に示すように、本実施例による液晶表示装置130は、背面カバー121(図50では不図示)にネジ止めするためのネジ止め部126a、126bがヒートシンク111a、111bに形成されている。背面カバー121はヒートシンク111a、111bに熱的に接触できるので、LED113a、113b(図50では不図示)で発生した熱をヒートシンク111a、111b及び背面板108に加え、モニタ用液晶表示装置の熱放射部124でも放熱することができる。
(実施例7)
図51は、実施例7による液晶表示装置130の断面を示している。図51に示すように、本実施例による液晶表示装置130は導光板106の光射出面106cの長さL3が液晶表示パネル102の表示領域の長さL4より短く形成されている。また、液晶表示装置130は導光板106の光射出面106cの長さL3が、同方向に測った拡散シート104の長さより短く形成されている。さらに、液晶表示装置130は導光板106の光射出面106cの面積が液晶表示パネル102の表示領域の面積又は拡散シート102の面積より小さく形成されている。
バックライトユニットは、導光板106と拡散シート104との間に、導光板106側の開口面積が拡散シート104側の開口面積より狭くなるように形成されたプラスチックフレーム(枠状部材)105を有している。これにより、液晶表示装置130は導光板106の光射出面106cの長さL3を液晶表示パネル102の表示領域の長さL4、又は同方向に測った拡散シート104の長さより短くしたり、導光板106の光射出面106cの面積を液晶表示パネル102の表示領域の面積又は拡散シート102の面積より小さくしたりできる。また、プラスチックフレーム105の傾斜する内壁面105a、105a’に、例えばアルミニウムの反射膜を形成することにより、導光板106の光射出面106cから射出した光を効率よく拡散シート104に入射することができる。さらに、導
光板106の端面にLED113a、113bを配置しても、バックライトユニットの外形寸法を液晶表示パネル102の外形寸法と同等程度にすることができる。これにより、液晶表示装置130の小型化を図ることができる。
また、導光板106の光入射面と、当該光入射面に対向する面との長さを液晶表示パネル102の表示領域の長さL4又は同方向に測った拡散シート104の長さより短くすることにより、液晶表示装置130の小型化を図ることができる。また、この液晶表示装置130に導光板106側の開口面積が拡散シート104側の開口面積より狭くなるように形成されたプラスチックフレーム105を用いてももちろんよい。
以上説明したとおり、本実施の形態によるバックライトユニットは、複数のLED113a、113bで発生した熱をヒートシンク111a、111bに伝導する熱伝導手段(L型熱伝導部材117a、117b又は光源固定部材115a、115b)を有している。これにより、本実施の形態によるバックライトユニットは輝度むらを低減して長寿命化を図ることができる。さらに、バックライトユニットは、導光板106の光入射面106aに直交する方向(導光板106の光射出面106cの裏面側)にヒートシンク111a、111bを配置することができる。これにより、液晶表示装置の狭額縁化を図ることができる。また、本実施の形態による液晶表示装置130を有するモニタ用液晶表示装置は、LED113a、113bで発生した熱を背面カバー121で放熱できる。このように、モニタ用液晶表示装置は空冷ファン等を用いなくてもLED113a、113bで生じた熱を十分に放熱できるため、小型化を図ることができる。
〔第3の実施の形態〕
本発明による第3の実施の形態は、バックライトユニット(面照明装置)及びそれを備えた液晶表示装置に関する。
液晶表示装置に備えられたバックライトユニットには、薄板直方体形状に形成された導光板の一対の側面に白色LEDを配列したエッジライト方式や当該導光板を用いずに所定の間隙を設けて対向配置された白色LEDを配列した中空方式が提案されている。さらに、バックライトユニットには、異なる発光色のLEDを組み合わせた3原色LEDセットを液晶表示パネルの表示面の反対側に配列した直下型方式や、異なる発光色のLEDを混合させるためのサブ導光板を用いたサブ導光板方式が提案されている。
白色LEDは黄色発光蛍光体と青色(B)発光LEDとが組み合わされており、発光色の色バラツキが相対的に少ないという特徴を有している。赤色(R)発光LED、緑色(G)発光LED及びB発光LEDを組み合わせて使用する3原色発光LEDセットでは、1個当たりのLEDの幅が10mm程度と比較的大きいため、例えばR発光LED、G発光LED及びB発光LEDの順に繰り返し配置すると、同色LEDは30mm以上離れて配設される。このため、各LEDで発光された発光色を混ぜ合わせる工夫が必要になる。発光色を混合するための導光領域を表示領域として使用しない方式(サブ導光板方式)のバックライトユニットがLumileds Lighting社により提案されている。
また、直下型方式のバックライトユニットでは、発光色が十分に混合されるように拡散板までの空気層の厚さを50mm以上設ける必要がある。
従来の3原色発光LEDセットを用いるバックライトユニットでは、液晶表示パネルの表示面を照射する領域の他に各LEDで発光された光を混合するための光混合空間を設ける必要がある。光混合空間を設けないと各LEDで発光された光が十分に混合されないので液晶表示パネルの表示面を照射する領域に色ムラが生じて液晶表示装置の表示品位が著しく低下するという問題を有している。
本実施の形態の目的は、色均一性に優れて小型のバックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置を提供することにある。
上記目的は、離散光源手段と、反射手段Aと、導光手段と、光混合手段Aと、光混合手段Bとを有し、前記反射手段A、前記導光手段、前記光混合手段A、及び前記光混合手段Bは、この順番に重ねられ、前記離散光源手段は、異なるスペクトル又は異なる発光量の個別光源を前記導光手段の入光面近傍に配列したものであり、前記導光手段の前記反射手段Aに対向する面又は前記光混合手段Aに対向する面には、前記導光手段を伝播する光を前記反射手段A側又は前記光混合手段A側に取り出す光取出し手段が設けられてあり、前記光混合手段Aの高さをHとし、前記離散光源手段の配列の周期性の最小単位の長さをLpとすると、0≦Lp/H≦2.5の関係が成り立つことを特徴とするバックライトユニットによって達成される。
本実施の形態によれば、色均一性に優れて小型のバックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置が実現できる。
本実施の形態によるバックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置について図52乃至図59を用いて説明する。図52は、本実施の形態によるバックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置の概略の基本構成を示している。図52(a)は、液晶表示装置を表示画面側から見た状態を示し、図52(b)は、図52(a)に示す仮想線A−Aで切断した断面を示している。
図52(a)及び図52(b)に示すように、液晶表示装置は、対向配置された一対の基板(不図示)と、当該一対の基板間に封止された液晶(不図示)とを備えた液晶表示パネル80と、液晶表示パネル80の背面側に配置されたバックライトユニット2とを有している。面状光源であるバックライトユニット2は、例えば長方形状の平面形状を有する面状の導光板(導光手段)20を有している。導光板20の一対の側端面近傍には、光源(離散光源手段)51がそれぞれ配置されている。光源51は、例えば少なくとも1つのLEDを備えたLED配列単位群241を有している。LED配列単位群はピッチ長Lpで周期的に配置されている。LED配列単位群241のピッチ長Lpが光源51の配列の周期性の最小単位の長さになっている。光源51を構成する複数のLEDは、例えば異なるスペクトルの発光波長を有している。あるいは、複数のLEDは発光量が異なっている。
図52(b)に示すように、導光板20の光射出面21の図中上方には、透過型拡散板(光混合手段B)240等の光学シート類が配置され、さらに上方に液晶表示パネル80が配置されている。導光板20の光射出面21と透過型拡散板240との間には、気体空間(光混合手段A)30が設けられている。導光板20の図中下方には、反射シート(反射手段A)10が配置されている。すなわち、バックライトユニットは、反射シート10、導光板20、気体空間30及び透過型拡散板240とがこの順に重ねられた構成を有している。導光板20の反射シート10側の面には、光取出し手段としての所定の散乱面252が設けられている。
気体空間30の高さHとLED配列単位群241のピッチ長Lpとの間で0≦Lp/H≦2.5の関係が成り立つように、導光板20と透過型拡散板240とが配置されている。こうすると、後程説明するように、バックライトユニット2は光混合空間を設けなくても液晶表示パネル80の表示面を照射する領域での色ムラの発生が防止される。従って、色均一性に優れたバックライトユニット及び液晶表示装置を得ることができる。
以下、本実施の形態によるバックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置について、実施例を用いてより具体的に説明する。
(実施例1)
本実施例によるバックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置について図53乃至図56を用いて説明する。図53乃至図55は本実施例による液晶表示装置の概略構成を示している。図53(a)乃至図55(a)は、液晶表示装置の断面を示し、図53(b)乃至図55(b)はバックライトユニットの光取出手段としての散乱面を拡大して示している。
図53(a)乃至図55(a)に示すように、本実施例による液晶表示装置に備えられたバックライトユニット2a、2b、2cは、図52に示すバックライトユニット2の基本構成に加え、気体空間30の側面に配置された側壁反射板(反射手段B)245を有している。側壁反射板245は銀反射シート等の正反射ミラーシートである。これにより、導光板20から気体空間30に射出された光をロスすることなく利用することができる。透過型拡散板240は、例えば内部に分散された散乱物質で光を拡散するバルク型であり、透過率が65%、板厚が2mmに形成されている。
バックライトユニット2a、2b、2cは光取出手段の形状がそれぞれ異なっている。図53(a)及び図53(b)に示すように、バックライトユニット2aの光取出手段は散乱印刷面252aを有している。散乱印刷面252aは、例えば酸化チタンの微粒子が混ぜられた透明な樹脂(印刷インク)を導光板20の反射シート10側のほぼ全面にスクリーン印刷することにより形成される。
図54(a)及び図54(b)に示すように、バックライトユニット2bの光取出手段は複数の内部散乱型印刷面252bを有している。例えば、内部散乱型印刷面252bは酸化チタンの微粒子が表面に露出しないように形成されている。また、内部散乱型印刷面252bは入射した光が導光板20の光射出面21にほぼ直交する方向に反射しないように、例えば反射シート10側の表面が湾曲状に形成されている。これにより、バックライトユニット2bの光学特性は向上する。
図55(a)及び図55(b)に示すように、バックライトユニット2cの光取出手段は複数の透明レンズ252cを有している。透明レンズ252cは、入射した光が導光板20の光射出面21にほぼ直交する方向に反射しないように、例えば反射シート10側の表面が湾曲状に形成されている。これにより、バックライトユニット2cの光学特性は向上する。バックライトユニット2cの光取出手段として透明レンズ252cに代えて透明ドットが形成されていてもよい。
図56は、LED配列単位群241のピッチ長Lpと気体空間30の高さHとの比Lp/Hと、バックライトユニットの光射出面の色ムラとの関係を示すグラフである。横軸は比Lp/Hを表し、縦軸は色ムラ(Δxy)を表わしている。図中●印を結ぶ曲線は、バックライトユニット2a(構造1)の特性を示し、図中×印を結ぶ曲線は、バックライトユニット2b(構造2)の特性を示し、図中○印を結ぶ曲線は、バックライトユニット2c(構造3)の特性を示している。
xy色度座標系における、バックライトユニットの光射出面内の異なる2点の色度(x、y)を色度(x1、y1)及び色度(x2、y2)とすると、Δxyは以下のようにして求められる。
Δxy={(x1−x2)+(y1−y2)1/2 ・・・(1)
バックライトユニットの光射出面内の複数箇所の色度(x、y)を測定し、各測定点同
士のΔxyが式(1)を用いて算出される。図56における縦軸の色ムラには、こうして算出されたΔxyの最大値が用いられている。
別の実験検討結果によれば、バックライトユニットに色ムラが視認されるΔxyの限界値は0.01程度であることが判っている。そこで、図56に示すように、構造1乃至3の少なくともいずれかで、Δxyが0.01程度か、それ以下となるためには、0≦Lp/H≦2.5となるようにLED配列単位群241のピッチ長Lp及び気体空間30の高さHを選択すればよい。例えば、LEDのパッケージサイズの制約によりLED配列単位群241のピッチ長Lpが決められている場合には、0≦Lp/H≦2.5となるように気体空間30の高さHが調整され、一方、バックライトユニットの厚さの制約により気体空間30の高さHが決められている場合には、0≦Lp/H≦2.5となるようにLED配列単位群241のピッチ長Lpが調整される。これにより、バックライトユニットの光射出面内の色均一性が極めて向上する。
以上説明したように、本実施例によれば、バックライトユニット2a、2b、2cはLED配列単位群241のピッチ長Lpと気体空間30の高さHとの比Lp/Hを最適化することにより、光混合空間を設けなくても表示領域の色均一性及び輝度均一性を向上させることができる。これにより、バックライトユニット2a、2b、2cの小型化を図ることができる。また、本実施例によるバックライトユニット2a、2b、2cを用いることにより液晶表示装置は表示品位が極めて向上し、且つ小型化を図ることができる。
(実施例2)
本実施例によるバックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置について図57乃至図59を用いて説明する。図57は本実施例による液晶表示装置の概略構成を示している。図57(a)は、液晶表示装置の表示画面側から見た状態を示し、図57(b)は、図57(a)の仮想線A−Aで切断した断面を示している。
図57(a)及び図57(b)に示すように、本実施例による液晶表示装置は液晶表示パネル80とバックライトユニット3とを有している。バックライトユニット3は導光板20の一対の側端面近傍にそれぞれ配置された光源51を有している。光源51はピッチ長Lpで周期的に配置された複数のLED配列単位群241を有している。LED配列単位群241はR発光LED(R)、G発光LED(G)、B発光LED(B)及びG発光LED(G)で構成されている。また、バックライトユニット3は透過型拡散板240に隣接して配置されたプリズムシート(反射手段C)254を有している。プリズムシート254として、例えば3M社製のBEFが用いられる。プリズムシート254は長方形状の平板状に形成されて透過型拡散板240と液晶表示パネル80との間に配置されている。さらに、バックライトユニット3は散乱型の側壁反射板247を有している。側壁反射板247は白色のPETやポリカーボネート樹脂で形成されている。
次に、プリズムシート254の効果について説明する。図57(a)に示すように、導光板20の入光面近傍ではR発光LED(R)、G発光LED(G)及びB発光LED(B)(3原色光)から射出された光は十分に混ざり合っていない。例えば、点Pの位置では、青色が支配的な色になっている。光源51から射出された光は導光板20の散乱印刷面252a又は反射シート10で反射されて種々の方向に散乱される。図57(b)に示すように、例えば、図中左側の光源51から射出されて点Pで反射した光には、入射角とほぼ等しい反射角で反射される反射光L1と、導光板20の光射出面21にほぼ直交する方向に反射する反射光L2とが含まれる。反射光L1は気体空間30を斜めに伝播して透過型拡散板240に到達するまでの間に3原色光が混合するので色ムラが低減される。反射光L1はプリズムシート254で偏角されて射出されてプリズムシート254に直交する方向の表示輝度に寄与する際には色均一性のよい混合色になる。
ところで、図中左側に配置された光源51近傍の表示領域は、図中右側に配置された光源51から射出して導光板20及び気体空間30を通過してR発光LED(R)、G発光LED(G)及びB発光LED(B)が十分に混ざり合った所定色度の白色光により照射される。従来のバックライトユニットのようにプリズムシート254が配置されていないと、所定色度の白色光に反射光L2が混ざるため、図中左側の光源51近傍において色ムラが生じてしまう。ところが、プリズムシート254はほぼ直交する方向に入射する色光分布を反射するように所定形状に形成されている。このため、反射光L2はプリズムシート254で反射して気体空間30側に戻される。このため、図中左側の光源51近傍においてプリズムシート254を透過した透過光の色均一性が向上する。これにより、液晶表示装置の色ムラを低減することができる。
次に、側壁反射板247の効果について説明する。図中右側の光源51から射出されて点Rで反射した光には、側壁反射板247の方向に反射される反射光L3が含まれる。上記実施例のバックライトユニット2a乃至2cのように側壁反射板が銀反射シート等の正反射ミラーシートであると、反射光L3は側壁反射板で入射角とほぼ等しい反射角で反射されて透過型拡散板240に入射される。反射光L3は3原色光が十分に混ざり合っていないので、プリズムシート254が配置されていない場合には、透過型拡散板240を透過した反射光L3により光源51近傍に色ムラが生じる。ところが、散乱型の側壁反射板247とすることで、反射光L3は種々の方向に反射されて拡散するので、光源51近傍の透過型拡散板240に入射されて透過する反射光L3の光量は減少する。これにより、光源51近傍の色ムラを低減することができる。
図58は、LED配列単位群241のピッチ長Lpと気体空間30の高さHとの比Lp/Hと、バックライトユニットの光射出面の色ムラとの関係を示すグラフである。横軸は比Lp/Hを表し、縦軸は色ムラ(Δxy)を表わしている。色ムラは上記実施例と同様の方法で求められている。図中●印を結ぶ曲線は、バックライトユニット2a(構造1)の特性を示し、図中○印を結ぶ曲線は、バックライトユニット2aにプリズムシート254のみを追加したバックライトユニットの特性を示し、図中×印を結ぶ曲線は、バックライトユニット2aの側壁反射板245を側壁反射板247(拡散反射板)に変更したバックライトユニットの特性を示している。
図58に示すように、バックライトユニット2aにプリズムシート254を追加したり散乱型の側壁反射板247を用いたりすることにより色ムラが減少するので、バックライトユニットの色均一性を向上させることができる。
図57に示すように、プリズムシート254と側壁反射板247とを組み合わせて用いるとバックライトユニット3の表示領域内の色ムラがさらに低減されるので、液晶表示装置の表示品位をさらに向上させることができる。
図59は、透過型拡散板240の透過率(%)及び板厚(mm)と色ムラとの関係を示している。図中○印は色ムラが殆ど視認できないことを表し、図中×印は色ムラが視認できることを表わしている。図59に示すように、透過率が80%以下、板厚が2mm以上の透過型拡散板240を用いることにより、バックライトユニット3の表示領域の色ムラをさらに低減することができる。
以上説明したように、本実施例によれば、バックライトユニット3の色ムラが極めて低減するので、色均一性に優れたバックライトユニット3及び液晶表示装置が得られる。
本実施の形態は、上記実施例に限らず種々の変形が可能である。
上記実施例1によるバックライトユニット2a乃至2cにおいても透過型拡散板240の透過率を80%以下とし、板厚を2mm以上とすることにより表示領域の色ムラを低減することができる。
〔第4の実施の形態〕
本発明の第4の実施の形態は、バックライトユニット(面照明装置)及びそれを備えた液晶表示装置に関する。
液晶表示装置に備えられたバックライトユニットには、薄板直方体形状に形成された導光板の一対の側面に白色LEDを配列したエッジライト方式や当該導光板を用いずに所定の間隙を設けて対向配置された白色LEDを配列した中空方式が提案されている。さらに、バックライトユニットには、異なる発光色のLEDを組み合わせた3原色LEDセットを液晶表示パネルの表示面の反対側に配列した直下型方式や、異なる発光色のLEDを混合させるためのサブ導光板を用いたサブ導光板方式が提案されている。
白色LEDは黄色発光蛍光体と青色(B)発光LEDとが組み合わされており、発光色の色バラツキが相対的に少ないという特徴を有している。赤色(R)発光LED、緑色(G)発光LED及びB発光LEDを組み合わせて使用する3原色発光LEDセットでは、1個当たりのLEDの幅が10mm程度と比較的大きいため、例えばR発光LED、G発光LED及びB発光LEDの順に繰り返し配置すると、同色LEDは30mm以上離れて配設される。このため、各LEDで発光された発光色を混ぜ合わせる工夫が必要になる。発光色を混合するための導光領域を表示領域として使用しない方式(サブ導光板方式)のバックライトユニットがLumileds Lighting社により提案されている。
また、直下型方式のバックライトユニットでは、発光色が十分に混合されるように拡散板までの空気層の厚さを50mm以上設ける必要がある。
従来のバックライトユニットでは、LEDが実装されるLEDモジュール基板の裏面を強制的に空冷したりヒートシンクにより直接的に冷却したりしている。このため、LEDモジュール内での温度ムラが大きくなり、LED毎の発光ムラが生じてしまう。これにより、バックライトユニットの面照明領域に色ムラ及び輝度ムラが生じてしまうという問題を有している。さらに、温度の高いLEDほど劣化し易いため、当該LEDの輝度が他のLEDの輝度より早く低下してしまう。これにより、バックライトユニットの面照明領域に経時による色ムラ及び輝度ムラが生じてしまうという問題を有している。
直下型方式やサブ導光板方式のバックライトユニットでは、液晶表示パネルの背面にLEDモジュールが配置されており、LEDモジュール基板又はLEDモジュール基板を保持する金属板の背面が直接冷却される。中空方式やエッジライト方式のバックライトユニットは、面照明領域の端部にLEDモジュール光源が配置されている。サイドエミッタ型のバックライトユニットでは、LEDが配設されたLEDモジュール基板は液晶表示パネルの背面に直接向けられるため、背面側から直接空冷されている。トップヴュー型のLEDが配設されたLEDモジュール基板は導光板の側面に配置されるが、LEDモジュール基板を直接に外気に晒して強制空冷したりヒートシンクを取り付けて強制空冷したりしているため、液晶表示装置の額縁の幅が50mm以上になって、液晶表示装置が大型化してしまうという問題を有している。
本実施の形態の目的は、色均一性に優れて狭額縁のバックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置を提供することにある。
上記目的は、異なるスペクトル又は異なる発光量の個別光源を有する離散光源手段と、前記離散光源手段から射出した光を入射する光入射面を備えた一端面と、前記光入射面か
ら入射した前記光を導光する導光領域と、前記導光領域を導光した前記光を射出する光射出面とを有する導光手段と、前記離散光源手段で生じた熱を伝導する熱伝導手段と、前記熱伝導手段の外表面の一部を覆って熱的に接触する接触面を備えて前記熱伝導手段の温度をほぼ均一に保温する保温手段とを有することを特徴とするバックライトユニットによって達成される。
本実施の形態によれば、色均一性に優れて狭額縁のバックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置が実現できる。
本実施の形態によるバックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置について図60乃至図69を用いて説明する。
(実施例1)
本実施例によるバックライトユニット及び液晶表示装置について図60乃至図63を用いて説明する。図60及び図61は、本実施の形態による液晶表示装置の概略の構成を示している。図60は、LEDモジュール(離散光源手段)201a、201bが配置された液晶表示装置を斜めから見た状態を模式的に示している。図60では、理解を容易にするためフロントカバー101を破線で示し、且つ液晶表示パネルや導光板等を省略して示している。図61は、液晶表示装置の断面構成を示している。図61では、フロントカバー101を省略して示している。
図60に示すように、LEDモジュール201a、201bはフロントカバー101の長手方向の側壁近傍にそれぞれ配置されている。LEDモジュール201a、201bはフロントカバー101内で対向配置されている。LEDモジュール201a、201bは長手方向の長さがLmの薄板直方体形状の光源固定部材115a、115bと、光源固定部材115a、115bの長手方向にほぼ一直線上に並んで実装された複数のLED(個別光源)113a、113bとをそれぞれ有している。光源固定部材115a、115bは、例えばアルミニウム等の熱伝導率の大きい金属で形成されている。光源固定部材115a、115bの表面には、例えば膜厚が数十μmから数百μmの絶縁層が形成され、当該絶縁層上には導電性の所定の配線がパターニングされている。これにより、光源固定部材115a、115bはLED113a、113bの回路基板として機能する。
図61に示すように、液晶表示装置は、対向配置された一対の基板(不図示)と、当該一対の基板間に封止された液晶(不図示)とを備えた液晶表示パネル102と、液晶表示パネル102の背面側に配置されたバックライトユニットとを有している。バックライトユニットは対向配置されたLEDモジュール201a、201bと、LEDモジュール201a、201bからそれぞれ射出した光を入射する光入射面106a、106a’と、導光領域106bを導光した光を射出する光射出面106cとを有する導光板(導光手段)106とを有している。光入射面106aは導光板106の一端面に形成され、光入射面106a’は導光板106の当該一端面に対向する対向面に形成されている。さらに、バックライトユニットはLEDモジュール201a、201bでそれぞれ生じた熱を伝導する熱伝導手段としてのL型熱伝導部材200a、200bと、L型熱伝導部材200a、200bの外表面の一部をそれぞれ覆って熱的に接触してL型熱伝導部材200a、200bの温度をほぼ均一に保温する保温部材(保温手段)203a、203bとを有している。保温部材203a、203bは、例えばポリカーボネート樹脂で図面の法線方向に延びる薄板直方体形状に形成されている。保温部材203a、203bはL型熱伝導部材200a、200bと熱的に接触する接触面204a、204bをそれぞれ有している。
L型熱伝導部材200a、200bは導光板106の光射出面106c及び保温部材203a、203bの接触面204a、204bにそれぞれほぼ直交する面内でL字形状に形成されている。L型熱伝導部材200a、200bは例えばアルミニウム材料で形成さ
れている。L型熱伝導部材200a、200bは、光射出面106cの裏面に対向する面の反対側にLEDモジュール201a、201bでそれぞれ生じた熱を放熱する放熱面206a、206bを有している。放熱面206a、206bには、例えば赤外線放射率が高くなるようにアルマイト処理や塗装処理等の表面処理が施されている。また、L型熱伝導部材200a、200bは放熱面206a、206bを外気に触れさせることにより放熱性が高められている。
L型熱伝導部材200a、200bと光源固定部材115a、115bとの間には、熱抵抗を小さくするために放熱シート等の変形性材料がそれぞれ挟み込まれている。L型熱伝導部材200a、200bと光源固定部材115a、115bとの間の熱抵抗を低減する方法としては放熱シート等の挟み込みに限られず、例えば、L型熱伝導部材200a、200bと光源固定部材115a、115bとをネジ止めしたり、接着剤による接着、粘着材による粘着又は銀ペースト材料による融着したりする方法でもよい。
接触面204aから接触面204aの裏面側までの保温部材203aの熱抵抗は、LEDモジュール201aで生じた熱の流入部から放熱面206aまでのL型熱伝導部材200aの熱抵抗より高くなっている。さらに、保温部材203aの当該熱抵抗は、接触面204aに平行な面内でのL型熱伝導部材200aの熱抵抗より高くなっている。同様に、接触面204bから接触面204bの裏面側までの保温部材203bの熱抵抗は、LEDモジュール201bで生じた熱の流入部から放熱面206bまでのL型熱伝導部材200bの熱抵抗より高くなっている。さらに、保温部材203bの当該熱抵抗は、接触面204bに平行な面内でのL型熱伝導部材200bの熱抵抗より高くなっている。
これにより、L型熱伝導部材200a、200bを介して保温部材203a、203bに伝導した熱は、外気に触れている接触面204a、204bの裏面側から放熱し難くなり、保温部材203a、203b内に保温される。L型熱伝導部材200a、200bに伝導した熱は、保温部材203a、203bが配置されていないと放熱面206a、206bの他にLEDモジュール201a、201bとの接触面の裏面からも放熱される。このため、L型熱伝導部材200a、200b内で高温部から低温部に熱が伝わって温度が均一化される前に外部に放熱してしまうので温度バラツキが生じ易くなる。ところが、本実施例のバックライトでは保温部材203a、203bによりLEDモジュール201a、201bとの接触面の裏面からは殆ど放熱されない。このため、L型熱伝導部材200a、200b内の高温部から低温部に熱が伝わって、接触面204a、204bに平行な面内での温度ムラが緩和される。これにより、L型熱伝導部材200a、200b内の温度はほぼ均一化される。また、L型熱伝導部材200a、200bの温度均一化により、LEDモジュール201a、201b内の温度もほぼ均一化される。
従来のバックライトユニットでは、導光板の光入射面は粗い切削面に形成されている。これに対し、本実施例のバックライトユニットでは、LED配列のミラー反転効果を活用するために、光入射面106a、106a’は鏡面に形成されている。光入射面106a、106a’の外側(導光板106の側壁)に配設された不図示の反射シートは導光板106を通り抜けた光を導光領域106bに戻すように機能する。導光板106の光射出面106cの裏面はスクリーン印刷された散乱面になっている。当該散乱面側には、不図示の反射シート及びL型熱伝導部材200a、200bを所定の間隙に支持する支持部材(支持手段)208がこの順に配置されている。支持部材208は、例えばアルミニウム材料で薄板直方体形状に形成されている。支持部材208は放熱面206a、206bの裏面でL型熱伝導部材200a、200bに熱的に接触している。L型熱伝導部材200a、200bと熱的に接触している支持部材208の平面の少なくとも一部には、放熱面206a、206bと同様の表面処理が施されている。これにより、バックライトユニットはLEDモジュール201a、201bで生じた熱がより放熱され易くなる。
導光板106の光射出面106cに対面して、厚さが2mmに形成された薄板直方体形状の透過型拡散板202が配置されている。透過型拡散板202の光射出面側には偏光シートや拡散シート等の光学シート205及び液晶表示パネル102がこの順に配置されている。
図62は、保温部材203a、203bの有無によるLEDモジュール201a、201bの温度ばらつきを示すグラフである。横軸は光源固定部材115a、115bの長さLmと、光源固定基板115a、115bの厚さt1及びL型熱伝導部材200a、200bの厚さt2を合わせた総厚さtとの比(Lm/t)を表し、縦軸はLEDモジュール201a、201b内での最大温度と最小温度との温度差(℃)を表わしている。図中●印を結ぶ曲線は保温部材203a、203bを有する場合の特性を示し、図中○印を結ぶ曲線は保温部材203a、203bを有していない場合の特性を示している。
図62に示すように、厚さが2mm、長さLmが300mmの光源固定部材115a、115bでは、保温部材203a、203bが配置されていると、L型熱伝導部材200a、200bの温度が均一化されるので、LEDモジュール201a、201b内の温度差を約4℃にそれぞれ抑えることができる。これに対し、保温部材203a、203bが配置されていないと、LEDモジュール201a、201b内の温度差は約9℃と大きくなる。ところで、例えばLEDモジュール201a、201b内の温度差が約10℃であると、赤色発光のLED(R発光LED)では発光量に約12%の個体差が生じるのに対し青色発光のLED(B発光LED)では発光量の個体差は約0%と殆ど生じない。このため、これらの混合色の白色度はxy色度座標系において0.01以上異なってしまい、
バックライトユニットが液晶表示パネル102の表示領域を照射する照明領域(面照明領域)での色ムラ及び輝度ムラが明らかに視認される。
また、例えばR発光LED毎に10℃の温度差が生じると、低温のR発光LEDの発光量に対する高温のR発光LEDの発光量は、5万時間経過後では約5%減となり、10万時間経過後では約10%減となる。R発光LEDの発光量の経時変化は面照明領域内の色ムラ増大の原因となる。本実施の形態では、保温部材203a、203bによりLEDモジュール201a、201b内の温度差を約4℃にそれぞれ抑えることができるので、バックライトユニットの面照明領域での色ムラ及び輝度ムラを極めて低減することができる。
図63は、LEDモジュール201a、201b内の温度差が所定温度以下となる、光源固定部材115a、115bの長さLmと総厚さtの関係を示している。横軸は光源固定基板115a、115b及びL型熱伝導部材200a、200bの総厚さtを表し、縦軸は光源固定基板115a、115bの長さLm(mm)を表わしている。図中●印を結ぶ直線は温度差が2℃となる特性を示し、図中○印を結ぶ曲線は温度差が4℃となる特性を示している。
図63に示すように、光源固定基板115a、115b及びL型熱伝導部材200a、200bの総厚さtに対して光源固定基板115a、115bの長さLmを短くすると、温度差を小さくすることができる。また、光源固定基板115a、115bの長さLmと光源固定基板115a、115b及びL型熱伝導部材200a、200bの総厚さt(mm)との間に、Lm/t≦300の関係が成り立つと、LEDモジュール201a、201bの温度差を4℃以下に抑えることができる。当該関係式を満たすようにLEDモジュール201a、201b及びL型熱伝導部材200a、200bを形成することにより、バックライトユニットの面照明領域での色ムラ及び輝度ムラを極めて低減することができる。また、色ムラ及び輝度ムラの経時変化も低減するので、バックライトユニット及び液
晶表示装置の長寿命化を図ることができる。
以上説明したように、本実施例によるバックライトユニットによれば、L型熱伝導部材200a、200bに熱的にそれぞれ接触する保温部材203a、203bによりLEDモジュール201a、201b内の温度差を小さくしてほぼ均一にすることができる。これにより、LED113a、113b毎の発光ムラや発光量の経時変化が減少するので、バックライトユニットの面照明領域での色ムラ及び輝度ムラが極めて低減されてバックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置の長寿命化を図ることができる。さらに、導光板106の光射出面106cの裏面側に配置されたL型熱伝導部材200a、200bの放熱面206a、206bで熱を放熱できるので、導光板106の光入射面116a、116a’側にヒートシンク等の熱冷却手段を配置する必要がなく、バックライトユニット及び液晶表示装置の狭額縁化を図ることができる。
(実施例2)
次に、本実施の形態の実施例2によるバックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置について図64を用いて説明する。図64は本実施例による液晶表示装置の断面を示している。図64に示すように、本実施例による液晶表示装置に備えられたバックライトユニットは導光板106の光入射面106a、106a’にほぼ平行な面内に折り返されて保温部材203a、203bをそれぞれ挟んで内包する内包型熱伝導部材210a、210bを備えた点に特徴を有している。内包型熱伝導部材210a、210bは、保温部材203a、203bの接触面204a、204bにほぼ平行な面内で放熱面206a、206bをそれぞれ有している。放熱面206a、206bには、例えば赤外線放射率が高くなるようにアルマイト処理や塗装処理等の表面処理が施されている。内包型熱伝導部材210a、210bは放熱面206a、206bを外気に触れさせることにより放熱性が高められている。
接触面204a、204bから接触面204a、204bの裏面側までの保温部材203a、203bのそれぞれの熱抵抗は、LEDモジュール201a、201bでそれぞれ生じた熱の流入部から放熱面206a、206bまでの内包型熱伝導部材210a、210bのそれぞれの熱抵抗より高くなっている。これにより、内包型熱伝導部材210a、210b内の温度をほぼ均一にして放熱することができる。さらに、保温部材203a、203bの当該熱抵抗は、接触面204a、204bにほぼ平行な面内での内包型熱伝導部材210a、210bの熱抵抗より高くなっている。また、内包型熱伝導部材210a、210bに熱的に接触する支持部材208に熱が伝導するので、LEDモジュール201a、201b内の温度をほぼ均一に保持した状態で、LEDモジュール201a、201b全体の温度を低減できる。これにより、本実施例によるバックライトユニットは上記実施例と同様の効果が得られる。
(実施例3)
次に、本実施の形態の実施例3によるバックライトユニットについて図65を用いて説明する。図65は本実施例によるバックライトユニットの断面を示している。図65に示すように、本実施例によるバックライトユニットは、LEDモジュール201a、201bの両方で発生した熱を伝導するように一体化されて光射出面106c及び接触面204a、204bにそれぞれほぼ直交する面内でコの字形状に形成されたコの字型熱伝導部材212を備えた点に特徴を有している。コの字型熱伝導部材212は光射出面106cの裏面に対向する面の反対側に放熱面118を有している。放熱面118には、例えば赤外線放射率が高くなるようにアルマイト処理や塗装処理等の表面処理が施されている。コの字型熱伝導部材212は放熱面118を外気に触れさせることにより放熱性が高められている。
接触面204a、204bから接触面204a、204bの裏面側までの保温部材203a、203bのそれぞれの熱抵抗は、LEDモジュール201a、201bでそれぞれ生じた熱の流入部から放熱面118までのコの字型熱伝導部材212の熱抵抗より高くなっている。さらに、保温部材203a、203bの当該熱抵抗は、接触面204a、204bにほぼ平行な面内でのコの字型熱伝導部材212の熱抵抗より高くなっている。これにより、本実施例によるバックライトユニットは上記実施例と同様の効果が得られる。また、コの字型熱伝導部材212は熱伝導手段と支持手段とが一体化されているので、LEDモジュール201a、201bで生じた熱が光射出面106cの裏面側に熱伝導し易い。さらに、光射出面106cの裏面側に位置するコの字型熱伝導部材212の全面に放熱面118を形成することにより、上記実施例1及び実施例2に比べて効率よく熱を放熱でき、LEDモジュール201a、201b全体の温度をより低減できる。
さらに、支持手段が不要になるためバックライトユニットの部品点数が削減され、熱伝導手段と支持手段との組立工程も不要になるため、バックライトユニット及び液晶表示装置の低コスト化を図ることができる。
(実施例4)
次に、本実施の形態の実施例4によるバックライトユニット及びそれを用いた液晶表示装置について図66乃至図69を用いて説明する。図66は、本実施例による液晶表示装置を表示画面の裏面側から見た状態を示している。図66に示すように、本実施例による液晶表示装置に備えられたバックライトユニットは、熱伝導手段としてのコの字型熱伝導部材212と、コの字型熱伝導部材212を伝導した熱を放熱する放熱手段としてのヒートシンク214とを備えている点に特徴を有している。
図66に示すように、ヒートシンク214の少なくとも一部は、LEDモジュール201a近傍からLEDモジュール201b近傍まで延伸してコの字型熱伝導部材212に一体化されている。また、ヒートシンク214の放熱フィン214aはLEDモジュール201a近傍からLEDモジュール201b近傍まで延伸して形成されている。ヒートシンク214の外表面の少なくとも一部は、上記実施例のコの字型熱伝導部材212の放熱面118と同様の表面処理が施されている。コの字型熱伝導部材212の図中ほぼ中央部には、LEDモジュール201a、201b等を駆動する所定の回路が実装された回路基板(不図示)の配置領域が確保されている。当該回路基板は、放熱面118と同様の表面処理がなされた外表面を有する保護カバー216で覆われている。
図67は、比較例としての液晶表示装置を表示画面の裏面側から見た状態を示している。図67に示すように、当該液晶表示装置に備えられたバックライトユニットは、保護カバー216を長手方向に延長した領域に対してほぼ対称にコの字型熱伝導部材212に配置されたヒートシンク218を有している。ヒートシンク218はバックライトユニットの短手方向に延伸する放熱フィン218a、218bを有し、コの字型熱伝導部材212に一体化されている。
比較例のバックライトユニットでは、LEDモジュール201a、201bの温度差が8℃であるのに対し、本実施例のバックライトユニットでは、LEDモジュール201a、201bの温度差は4℃である。ヒートシンク214を一体化することにより、LEDモジュール201a、201bの温度差をほぼ半減させることができる。従って、バックライトユニットの光射出面での色ムラ及び輝度ムラが極めて低減され、バックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置の長寿命化を図ることができる。
さらに、LEDモジュール201a、201b間の4℃の温度差をなくすために、従来のバックライトユニットでは、LEDモジュール201a、201bに均等に投入されて
いる電力(32W)を、本実施例によるバックライトユニットでは、相対的に温度が高くなりがちな上辺側に配設されるLEDモジュール(例えば、LEDモジュール201a)では約2W減らして約30Wとし、相対的に温度が低くなりがちな下辺側に配設されるLEDモジュール(例えばLEDモジュール201b)では約2W増やして約34Wとする。これにより、LEDモジュール201aのLED113aの温度が約2℃低下し、LEDモジュール201bのLED113bの温度が約2℃上昇するので、LEDモジュール201a、201bの温度をほぼ同一にすることができる。
図68は、LEDモジュール201a、201bへの投入電力に対する温度の変化を示すグラフである。横軸は、LEDモジュール201a(上辺側LEDモジュール)の投入電力とLEDモジュール201b(下辺側LEDモジュール)の投入電力との比(%)を表し、縦軸は、LEDモジュール201a、201bの温度(℃)を表わしている。図中●印を結ぶ曲線はLEDモジュール201a(上辺側)の温度特性を示し、図中○印を結ぶ曲線はLEDモジュール201b(下辺側)の温度特性を示し、図中×印を結ぶ曲線はLEDモジュール201a、201bの温度差の特性を示している。
図68に示すように、LEDモジュール201a、201bの投入電力が例えば各32Wと等しく、電力比が100%の場合には、LEDモジュール201a、201bの温度差は約4℃になる。この状態では、LEDモジュール201aの温度がLEDモジュール201bの温度より高くなっている。そこで、LEDモジュール201aの投入電力を約2W低下させ、一方、LEDモジュール201bの投入電力を約2W上昇させて、LEDモジュール201a、201bの投入電力の比を約90%とする。これにより、LEDモジュール201a、201bの温度差をほぼ0℃にすることができる。LEDモジュール201aの最高温度は約2℃低減するのに対してLEDモジュール201bの最高温度は約2℃上昇してしまうが、LEDモジュール201a、201bの温度差をほぼ0℃にすることができるので、バックライトユニットの面照明領域での色ムラ及び輝度ムラが極めて低減され、バックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置の長寿命化を図ることができる。また、LEDモジュール201a、201bに投入される総電力は64Wと従来のバックライトユニットと変わらないので、バックライトユニットの輝度及び液晶表示装置の表示画面の輝度の増減は殆ど生じない。
LEDモジュール201a、201bのそれぞれの投入電力を異ならせる方法として、LEDモジュール201aに実装された全LED113aへの総投入電力と、LEDモジュール201bに実装された全LED113bへの総投入電力とを異ならせたり、LEDモジュール201aに実装された全LED113aのうちの所定の発光色LED(例えば、R発光LED)への投入電力と、LEDモジュール201bに実装された全LED113bのうちの当該所定の発光色LEDと同色のLED(例えば、R発光色LED)への投入電力のみを異ならせたりしてもよい。
図69は、コの字型熱伝導部材212への保護カバー216の取り付け構造を説明するために、バックライトユニットの要部断面を模式的に示している。図69(a)は、本実施例によるバックライトユニットの要部断面を示し、図69(b)は、比較例としての従来のバックライトユニットの要部断面を示している。なお、図69(a)は、理解を容易にするためコの字型熱伝導部材212の熱放射面の法線方向を回転軸としてヒートシンク214を90°回転して示している。
図69(b)に示すように、従来のバックライトユニットでは、保護カバー230は支持部材232に形成された固定部228に回路基板220と共に固定されている。これに対して、図69(a)に示すように、本実施例のバックライトユニットでは、保護カバー216は回路基板220と異なる場所でコの字型熱伝導部材212に固定されている。
具体的には、コの字型熱伝導部材212は回路基板220を熱的に接触させて固定する回路基板固定部222と、回路基板固定部222とは異なる場所で熱的に接触させて回路基板220の保護カバー216を固定する保護カバー固定部225とを有している。回路基板固定部222は、例えばコの字型熱伝導部材212の一部を切り起こして形成されている。回路基板220はネジ226により回路基板固定部222にネジ止めされている。また、保護カバー216はネジ226で保護カバー固定部225にネジ止めされている。これにより、保護カバー216はコの字型熱伝導部材212に直接接触されている。回路基板220及び保護カバー216の固定方法はネジ止めに限られず、例えば回路基板220及び保護カバー216と各固定部222、225との間に熱抵抗を小さくするための放熱シート等の変形性材料を挟み込んだり、回路基板220及び保護カバー216と各固定部222、225との間を接着剤による接着、粘着材による粘着又は銀ペースト材料による融着したりする方法でもよい。
従来のバックライトユニットのように保護カバー230が回路基板220を介して支持部材232に固定される構造より、本実施例のバックライトユニットのように保護カバー216がコの字型熱伝導部材212に直接固定される構造の方が保護カバー216への熱伝導を向上させることができる。即ち、コの字型熱伝導部材212と保護カバー216との熱抵抗は小さくなるので、コの字型熱伝導部材212から保護カバー216への大きな熱輸送が可能になる。
さらに、回路基板固定部222等が形成されたコの字型熱伝導部材212の表面、保護カバー216の表裏面及びヒートシンク214の外表面の少なくとも一部には、例えばアルマイト処理や塗装等の赤外線放射率を向上させるための表面処理が施されている。これにより、バックライトユニットの放熱効果を向上させることができる。
赤外線放射率を向上させる表面処理を施すことにより、コの字型熱伝導部材212の室温からの温度上昇は当該表面処理が施されていない場合に比べて80%から85%に低減される。具体的には、アルマイト処理を施す前の保護カバー216及びヒートシンク214の温度上昇は各々23℃及び31℃であるが、アルマイト処理を施すことにより温度上昇は20℃及び25℃にそれぞれ低下する。さらに、保護カバー216をコの字型熱伝導部材212に直接固定すると、保護カバー216の温度上昇は23℃に増加するが、LEDモジュール201aに熱結合されるヒートシンク214の温度上昇は24℃に低下される。
以上説明したように、本実施例によれば、LEDモジュール201a、201bの温度をほぼ均一にして、且つ効率よく熱を放熱して冷却できるので、バックライトユニット及び液晶表示装置の色均一性及び輝度均一性が極めて向上し、且つ長寿命化を図ることができる。
本実施の形態は、上記実施例に限らず種々の変形が可能である。
上記実施例では、バックライトユニットは熱伝導手段としてのL型熱伝導部材200a、200b、内包型熱伝導部材210a、210b及びコの字型熱伝導部材212のいずれかを有しているが本実施の形態はこれに限られない。例えば、バックライトユニットは熱伝導手段として光源固定部材115a、115bがL型熱伝導部材200a、200b等と同様の形状に形成されて放熱面を備えていてもよい。当該光源固定部材115a、115bに保温部材203a、203bを熱的に接触させることにより、上記実施の形態と同様の効果が得られる。
また、上記実施例4によるバックライトユニットはコの字型熱伝導部材212を有して
いるが、本実施の形態はこれに限られない。例えば、バックライトユニットはL型熱伝導部材200a、200b又は内包型熱伝導部材210a、210bを有していても、上記実施例4と同様の効果が得られる。
以上説明した第1の実施の形態によるバックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置は、以下のようにまとめられる。
(付記1)
離散光源手段と、反射手段と、導光手段と、光混合手段Aと、光混合手段Bとを有し、
前記反射手段、前記導光手段、前記光混合手段A、及び前記光混合手段Bは、この順番に重ねられ、
前記離散光源手段は、異なるスペクトル又は異なる発光量の個別光源を前記導光手段の入光面近傍に配列したものであり、
前記導光手段の前記反射手段に対向する面又は前記光混合手段Aに対向する面には、前記導光手段を伝播する光を前記反射手段側又は前記光混合手段A側に取り出す光取出し手段が設けられてあり、
前記光混合手段Aは、異なるスペクトルの色光又は異なる光量の光を主として面内方向において混合して均一化する手段であり、
前記光混合手段Bは、異なる角度の光を面内の同一点において混合して角度的に配光し直すことにより、照明光色と照明光量を面内で均一にする手段であること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記2)
付記1記載のバックライトユニットにおいて、
前記導光手段は、光射出面と対向する面側に前記光取出し手段を有し、
前記反射手段は、前記導光手段の前記光取出し手段側に配置され、
前記離散光源手段は、複数のLEDと、前記LEDの周囲に配置されたリフレクタとを有し、
前記光混合手段Bは、前記導光手段の光射出面との間に所定の間隔を介して配置されていること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記3)
付記1又は2に記載のバックライトユニットにおいて、
前記光混合手段Aは、前記導光手段と前記光混合手段Bとで挟まれた所定厚さの気体空間であること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記4)
付記3記載のバックライトユニットにおいて、
前記所定厚さは2〜50mmであること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記5)
付記1乃至4のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記光取出し手段は、前記導光手段に印刷された散乱ドットであること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記6)
付記1乃至4のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記光取出し手段は、微細な凹凸形状であること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記7)
付記1乃至4のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記光取出し手段は、微細なレンズ形状であること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記8)
付記1乃至7のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記光取出し手段は、前記入光面近傍では配置密度が低く、前記入光面から離れるとともに配置密度が高くなるように配置されていること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記9)
付記1乃至8のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記光取出し手段は、前記入光面から所定距離までは設けられていないこと
を特徴とするバックライトユニット。
(付記10)
付記9記載のバックライトユニットにおいて、
前記所定距離は2〜50mmであること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記11)
付記1乃至10のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記離散光源手段は、R発光LED、G発光LED及びB発光LEDをそれぞれ複数有すること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記12)
付記11記載のバックライトユニットにおいて、
前記R発光LED、G発光LED及びB発光LEDは、前記入光面の長手方向に沿って概ね均等間隔で直線状に配置されていること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記13)
付記11又は12に記載のバックライトユニットにおいて、
前記R発光LED、G発光LED及びB発光LEDは、LED実装基板の長手方向に沿って直線状に実装され、前記LED実装基板の短手方向の一方に偏って配置されていること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記14)
付記13記載のバックライトユニットにおいて、
前記LED実装基板の前記導光手段側表面は、ミラー反射面又は拡散反射面であること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記15)
付記1乃至14のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記光混合手段Bとして拡散板が用いられていること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記16)
付記1乃至14のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記光混合手段Bとして拡散シートが用いられていること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記17)
付記1乃至16のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記光混合手段Aの側面がミラー反射面又は拡散反射面であること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記18)
付記1乃至17のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記光混合手段Aの側面にカラーセンサが配置されていること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記19)
付記18記載のバックライトユニットにおいて、
前記カラーセンサは、前記離散光源手段が配置されていない側の側面の概ね中央部に配置されていること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記20)
付記1乃至17のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記導光手段の前記反射手段に対向する面側であって前記入光面から少なくとも10mm以上離れた位置に、カラーセンサがセンサ面を前記導光手段側に向けて配置されていること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記21)
付記13又は14に記載のバックライトユニットにおいて、
前記LED実装基板の裏面側に放熱板又は放熱フィンを有すること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記22)
付記21記載のバックライトユニットにおいて、
前記放熱板又は放熱フィンの表面には、高熱放射部材が設けられていること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記23)
付記21又は22に記載のバックライトユニットにおいて、
前記導光板を保持するハウジングを有し、
前記ハウジングは高熱放射部材で形成されていること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記24)
付記13又は14又は21又は22のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記導光板を保持するハウジングを有し、
前記LED実装基板はL字状の形状を有し、前記ハウジングに密着していること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記25)
付記24記載のバックライトユニットにおいて、
前記ハウジングは高熱放射部材で形成されていること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記26)
付記1乃至25のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記導光手段は2つの導光板を有し、
前記2つの導光板は、前記入光面に対向する対向面同士を突き合わせて配置されていること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記27)
付記26記載のバックライトユニットにおいて、
前記2つの導光板は、前記入光面側の厚さが厚く前記対向面側の厚さが薄いくさび形状を有すること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記28)
付記26又は27に記載のバックライトユニットにおいて、
前記2つの導光板の前記対向面間にミラー反射部材又は拡散反射部材を有すること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記29)
付記1乃至25のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記導光手段は、前記入光面側の厚さが厚く、前記入光面に対向する対向面側の厚さが薄いくさび形状の導光板を有すること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記30)
付記29記載のバックライトユニットにおいて、
前記導光板の前記光射出面は、前記光混合手段Bとの間に所定の間隙を介して配置されていること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記31)
付記29又は30に記載のバックライトユニットにおいて、
前記導光板は、前記光混合手段Bに対し、前記光射出面が傾斜し、前記光射出面に対向する面がほぼ平行に配置されていること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記32)
付記29乃至31のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記導光板を2つ有し、
前記2つの導光板は、前記対向面間に所定の間隙を設けて配置されていること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記33)
付記32記載のバックライトユニットにおいて、
前記反射手段は、面内中央部近傍で前記光混合手段Bとの距離が最小となるように凸状に形成されていること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記34)
付記1乃至16又は21乃至25のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記導光手段は、前記導光手段の前記反射手段に対向する面に対して所定の角度で傾斜する、断面が山状の前記光射出面を有すること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記35)
付記11乃至34のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記R発光LED、前記G発光LED及び前記B発光LEDは、前記入光面の一端部から他端部まで長手方向に沿って、前記G発光LED、前記R発光LED及び前記B発光LEDがこの順に隣接して並び、さらに前記B発光LEDに隣接して、前記R発光LED、前記G発光LED及び前記B発光LEDが所定の順序で複数隣接して配置されているLED発光群が複数並び、さらに前記LED発光群に隣接して前記R発光LED及び前記G発光LEDがこの順に隣接して配置されていること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記36)
付記35記載のバックライトユニットにおいて、
前記LED発光群は、前記一端部側から前記他端部側に向かって、前記G発光LED、前記R発光LED、前記G発光LED及び前記B発光LEDがこの順に隣接して配置されていること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記37)
付記35記載のバックライトユニットにおいて、
前記LED発光群は、前記一端部側から前記他端部側に向かって、前記R発光LED、前記G発光LED、前記R発光LED及び前記B発光LEDがこの順に隣接して配置されていること
を特徴とするバックライトユニット。
(付記38)
導光板と光源部とを備えたバックライトユニットと、前記導光板の光射出面側に配置された液晶表示パネルとを有する液晶表示装置であって、
前記バックライトユニットとして、付記1乃至28のいずれか1項に記載のバックライトユニットが用いられていること
を特徴とする液晶表示装置。
(付記39)
付記38記載の液晶表示装置において、
前記バックライトユニットと前記液晶表示パネルとの間に、レンズシート又は偏光シートが配置されていること
を特徴とする液晶表示装置。
(付記40)
導光板と前記導光板の少なくとも1つの側端面近傍に配置された光源部とを備えたサイドライト型のバックライトユニットと、前記導光板の光射出面側に配置された液晶表示パネルとを有する液晶表示装置であって、
前記液晶表示パネルの周辺部にはフレキシブル基板又はプリント基板が配置されており、
前記フレキシブル基板又はプリント基板は、前記光源部を覆わないように配置されていること
を特徴とする液晶表示装置。
(付記41)
付記40記載の液晶表示装置において、
前記フレキシブル基板又はプリント基板は、前記光源部の上部近傍に折り畳まれて配置されていること
を特徴とする液晶表示装置。
(付記42)
付記40又は41に記載の液晶表示装置において、
前記フレキシブル基板又はプリント基板は、前記導光板の前記光源部が配置されていない側端面側に引き出され、前記液晶表示パネルを駆動する制御回路部に接続されていること
を特徴とする液晶表示装置。
(付記43)
付記40乃至42のいずれか1項に記載の液晶表示装置において、
前記光源部は、前記導光板の入光面の辺に沿う方向に配列した複数のLEDを有すること
を特徴とする液晶表示装置。
(付記44)
導光板と光源部と制御部とを備えたバックライトユニットと、前記導光板の光射出面側に配置された液晶表示パネルとを有する液晶表示装置であって、
前記液晶表示パネルは、前記バックライトユニット側からR光、G光、B光がそれぞれ射出する微小領域を表示画素とは別に有しており、前記微小領域の観察者側には光量を検出する光量センサがそれぞれ配置されており、
前記制御部は、前記光量に基づいて前記光源部を制御すること
を特徴とする液晶表示装置。
以上説明した第2の実施の形態によるバックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置は、以下のようにまとめられる。
(付記45)
異なるスペクトル又は異なる発光量の個別光源を有する離散光源手段と、
前記離散光源手段から射出した光を入射する光入射面を備えた一端面と、前記光入射面
から入射した前記光を導光する導光領域と、前記導光領域を導光した前記光を射出する光射出面とを有する導光手段と、
前記離散光源手段で生じた熱を伝導する熱伝導手段と、
前記光射出面の裏面側に配置され、前記熱伝導手段を伝導した前記熱を放熱する放熱手段と
を有することを特徴とするバックライトユニット。
(付記46)
付記45記載のバックライトユニットにおいて、
前記熱伝導手段は、前記導光手段に沿って曲げられて、断面がL字形状に形成されたL型熱伝導部材を有することを特徴とするバックライトユニット。
(付記47)
付記45又は46に記載のバックライトユニットにおいて、
前記熱伝導手段は、前記導光手段に沿って曲げられて、断面がL字形状に形成された、前記離散光源手段を固定する光源固定部材を有することを特徴とするバックライトユニット。
(付記48)
付記47記載のバックライトユニットにおいて、
前記L型熱伝導部材又は前記光源固定部材の少なくとも一方は、前記放熱手段に熱的に接触していることを特徴とするバックライトユニット。
(付記49)
付記45乃至48のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記導光手段と前記放熱手段との間に、前記導光手段を保護する保護手段を有し、
前記保護手段は、前記熱伝導手段に熱的に接触していることを特徴とするバックライトユニット。
(付記50)
付記49記載のバックライトユニットにおいて、
前記保護手段は、前記L型熱伝導部材又は前記光源固定部材の少なくとも一方に熱的に接触していることを特徴とするバックライトユニット。
(付記51)
付記45乃至50のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記離散光源手段は、LEDを有することを特徴とするバックライトユニット。
(付記52)
付記51記載のバックライトユニットにおいて、
前記LEDは、DIP型であることを特徴とするバックライトユニット。
(付記53)
付記45乃至52のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記離散光源手段は、熱伝導率の高い材料で形成され、発生した前記熱を前記熱伝導手段に伝導すると共に、射出光を反射して前記導光手段に導く、前記光の射出側が開口された熱伝導反射部材で覆われていることを特徴とするバックライトユニット。
(付記54)
付記53記載のバックライトユニットにおいて、
前記熱伝導反射部材は、前記離散光源手段を覆う内壁面に光反射手段を有することを特徴とするバックライトユニット。
(付記55)
異なるスペクトル又は異なる発光量の個別光源を有する離散光源手段と、前記離散光源手段から射出した光を入射する光入射面を備えた一端面と、前記光入射面から入射した前記光を導光する導光領域と、前記導光領域を導光した前記光を射出する光射出面とを有する導光手段と、前記離散光源手段で生じた熱を伝導する熱伝導手段と、前記光射出面の裏面側に配置され、前記熱伝導手段を伝導した前記熱を放熱する放熱手段とを有するバックライトユニットと、
前記バックライトユニットの光射出面側に配置された液晶表示パネルと、
熱放射性の高い材料で形成され、前記バックライトユニットと熱的に接触して前記離散光源手段で生じた熱を放熱する、前記バックライトユニットと前記液晶表示パネルとを収納する収納手段と
を有することを特徴とする液晶表示装置。
(付記56)
付記55記載の液晶表示装置において、
前記バックライトユニットは、付記46乃至54のいずれか1項に記載のバックライトユニットが用いられていることを特徴とする液晶表示装置。
(付記57)
付記55又は56に記載の液晶表示装置において、
前記収納手段は、前記導光手段と前記放熱手段との間に配置された、前記導光手段を保護する保護手段に熱的に接触していることを特徴とする液晶表示装置。
(付記58)
付記55乃至57のいずれか1項に記載の液晶表示装置において、
前記収納手段は、前記放熱手段に熱的に接触していることを特徴とする液晶表示装置。(付記59)
付記57又は58に記載の液晶表示装置において、
前記保護手段又は前記放熱手段の少なくとも一方は、前記収納手段にネジ止めされて固着されていることを特徴とする液晶表示装置。
(付記60)
付記55乃至59のいずれか1項に記載の液晶表装置において、
前記バックライトユニットは、前記導光手段と前記液晶表示パネルとの間に拡散手段を有し、
前記導光手段の前記光射出面の面積は、前記液晶表示パネルの表示領域の面積又は前記拡散手段の面積より小さいことを特徴とする液晶表示装置。
(付記61)
付記60記載の液晶表示装置において、
前記導光手段の前記光入射面と、前記光入射面に対向する面との長さは、同方向に測った前記液晶表示パネルの表示領域の長さ又は前記拡散手段の長さより短いことを特徴とする液晶表示装置。
(付記62)
付記60又は61に記載の液晶表示装置において、
前記バックライトユニットは、前記導光手段と前記拡散手段との間に、前記導光手段側の開口面積が前記拡散手段側の開口面積より狭い枠状部材を有することを特徴とする液晶表示装置
以上説明した第3の実施の形態によるバックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置は、以下のようにまとめられる。
(付記63)
離散光源手段と、反射手段Aと、導光手段と、光混合手段Aと、光混合手段Bとを有し、
前記反射手段A、前記導光手段、前記光混合手段A、及び前記光混合手段Bは、この順番に重ねられ、
前記離散光源手段は、異なるスペクトル又は異なる発光量の個別光源を前記導光手段の入光面近傍に配列したものであり、
前記導光手段の前記反射手段Aに対向する面又は前記光混合手段Aに対向する面には、前記導光手段を伝播する光を前記反射手段A側又は前記光混合手段A側に取り出す光取出し手段が設けられてあり、
前記光混合手段Aの高さをHとし、前記離散光源手段の配列の周期性の最小単位の長さ
をLpとすると、0≦Lp/H≦2.5の関係が成り立つこと
を特徴とするバックライトユニット。
(付記64)
付記63記載のバックライトユニットにおいて、
前記光混合手段Aは、前記導光手段と前記光混合手段Bとで挟まれた気体空間であることを特徴とするバックライトユニット。
(付記65)
付記63又は64に記載のバックライトユニットにおいて、
前記光混合手段Aの側面に配置された反射手段Bをさらに有することを特徴とするバックライトユニット。
(付記66)
付記65記載のバックライトユニットにおいて、
前記反射手段Bは、散乱型の反射板であることを特徴とするバックライトユニット。
(付記67)
付記66記載のバックライトユニットにおいて、
前記反射板は、ポリカーボネート樹脂で形成されていることを特徴とするバックライトユニット。
(付記68)
付記63乃至67のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記光混合手段Bは、透過型拡散板であることを特徴とするバックライトユニット。
(付記69)
付記68記載のバックライトユニットにおいて、
前記透過型拡散板は、透過率が80%以下であり、板厚が2mm以上のバルク型であることを特徴とするバックライトユニット。
(付記70)
付記63乃至69のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記離散光源手段は、R発光LED、G発光LED及びB発光LEDをそれぞれ複数有することを特徴とするバックライトユニット。
(付記71)
付記70記載のバックライトユニットにおいて、
前記離散光源手段の配列の周期性の最小単位の長さLpは、前記R発光LED、前記G発光LED及び前記B発光LEDの少なくとも1つを有するLED配列単位群の配置ピッチであることを特徴とするバックライトユニット。
(付記72)
付記63乃至71のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記光混合手段Bに隣接して配置されてほぼ直交する方向に入射する光を反射する反射手段Cをさらに有することを特徴とするバックライトユニット。
(付記73)
付記72記載のバックライトユニットにおいて、
前記反射手段Cは、プリズムシートであることを特徴とするバックライトユニット。
(付記74)
対向配置された一対の基板と、前記一対の基板間に封止された液晶とを備えた液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの背面に配置された付記1乃至73のいずれか1項に記載のバックライトユニットと
を有することを特徴とする液晶表示装置。
以上説明した第4の実施の形態によるバックライトユニット及びそれを備えた液晶表示装置は、以下のようにまとめられる。
(付記75)
異なるスペクトル又は異なる発光量の個別光源を有する離散光源手段と、
前記離散光源手段から射出した光を入射する光入射面を備えた一端面と、前記光入射面から入射した前記光を導光する導光領域と、前記導光領域を導光した前記光を射出する光射出面とを有する導光手段と、
前記離散光源手段で生じた熱を伝導する熱伝導手段と、
前記熱伝導手段の外表面の一部を覆って熱的に接触する接触面を備えて前記熱伝導手段の温度をほぼ均一に保温する保温手段と
を有することを特徴とするバックライトユニット。
(付記76)
付記75記載のバックライトユニットにおいて、
前記熱伝導手段は、前記熱を放熱する放熱面を有することを特徴とするバックライトユニット。
(付記77)
付記76記載のバックライトユニットにおいて、
前記放熱面は、赤外線放射率が高くなるように表面処理が施されていることを特徴とするバックライトユニット。
(付記78)
付記77記載のバックライトユニットにおいて、
前記表面処理は、アルマイト処理であることを特徴とするバックライトユニット。
(付記79)
付記77記載のバックライトユニットにおいて、
前記表面処理は、塗装であることを特徴とするバックライトユニット。
(付記80)
付記76乃至79のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記接触面から前記接触面の裏面側までの前記保温手段の熱抵抗は、前記熱の流入部から前記放熱面までの前記熱伝導手段の熱抵抗より高いことを特徴とするバックライトユニット。
(付記81)
付記80記載のバックライトユニットにおいて、
前記保温手段の前記熱抵抗は、前記接触面に平行な面内での前記熱伝導手段の熱抵抗より高いことを特徴とするバックライトユニット。
(付記82)
付記75乃至81のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記保温手段は、ポリカーボネート樹脂で形成されていることを特徴とするバックライトユニット。
(付記83)
付記76乃至82のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記導光手段は、前記一端面の対向面に前記光入射面をさらに有し、
前記離散光源手段は、前記一端面側及び前記対向面側にそれぞれ配置されていることを特徴とするバックライトユニット。
(付記84)
付記83記載のバックライトユニットにおいて、
前記一端面側に配置された前記離散光源手段に投入される総電力は、前記対向面側に配置された前記離散光源手段に投入される総電力と異なっていることを特徴とするバックライトユニット。
(付記85)
付記83又は84に記載のバックライトユニットにおいて、
前記離散光源手段の前記異なるスペクトル又は異なる発光量の個別光源毎にそれぞれ供給される電力は、前記一端面側に配置された前記離散光源手段と、前記対向面側に配置された前記離散光源手段とで異なっていることを特徴とするバックライトユニット。
(付記86)
付記83乃至85のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記光射出面の裏面側に配置されて前記熱伝導手段を所定の間隙に保持する保持手段をさらに有することを特徴とするバックライトユニット。
(付記87)
付記86記載のバックライトユニットにおいて、
前記保持手段は、前記熱伝導手段に熱的に接触していることを特徴とするバックライトユニット。
(付記88)
付記86又は87に記載のバックライトユニットにおいて、
前記保持手段は、前記導光手段の裏面に対向する面の反対側に前記放熱面を有することを特徴とするバックライトユニット。
(付記89)
付記76乃至88のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記光射出面の裏面側に配置されて前記熱伝導手段を伝導した前記熱を放熱する放熱手段をさらに有することを特徴とするバックライトユニット。
(付記90)
付記83乃至88のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記光射出面の裏面側に配置されて前記熱伝導手段を伝導した前記熱を放熱する放熱手段をさらに有し、
前記放熱手段は、前記一端面側及び前記対向面側にそれぞれ配置された前記離散光源手段近傍まで延びて形成されていることを特徴とするバックライトユニット。
(付記91)
付記89又は90に記載のバックライトユニットにおいて、
前記放熱手段の外表面の少なくとも一部は、前記放熱面を有することを特徴とするバックライトユニット。
(付記92)
付記89乃至91のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記放熱手段は、ヒートシンクを有することを特徴とするバックライトユニット。
(付記93)
付記92記載のバックライトユニットにおいて、
前記ヒートシンクの外表面の少なくとも一部は、前記放熱面を有することを特徴とするバックライトユニット。
(付記94)
付記76乃至93のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記熱伝導手段は、前記光射出面及び前記接触面にそれぞれほぼ直交する面内でL字形状に形成されたL型熱伝導部材を有することを特徴とするバックライトユニット。
(付記95)
付記94記載のバックライトユニットにおいて、
前記L型熱伝導部材は、前記光射出面の裏面に対向する面の反対側に前記放熱面を有することを特徴とするバックライトユニット。
(付記96)
付記76乃至93のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記熱伝導手段は、前記保温手段を挟んで内包する内包型熱伝導部材を有することを特徴とするバックライトユニット。
(付記97)
付記96記載のバックライトユニットにおいて、
前記内包型熱伝導部材は、前記接触面にほぼ平行な面内で前記放熱面を有することを特徴とするバックライトユニット。
(付記98)
付記83乃至90のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記熱伝導手段は、前記一端面側及び前記対向面側にそれぞれ配置された前記離散光源手段の両方で発生した前記熱を伝導するように一体化されて前記光射出面及び前記接触面にそれぞれほぼ直交する面内でコの字形状に形成されたコの字型熱伝導部材を有することを特徴とするバックライトユニット。
(付記99)
付記98記載のバックライトユニットにおいて、
前記コの字型熱伝導部材は、前記光射出面の裏面に対向する面の反対側に前記放熱面を有することを特徴とするバックライトユニット。
(付記100)
付記76乃至93のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記熱伝導手段は、前記光射出面及び前記接触面にそれぞれほぼ直交する面内でL字形状に形成されて前記離散光源手段を固定するL型光源固定部材を有することを特徴とするバックライトユニット。
(付記101)
付記100記載のバックライトユニットにおいて、
前記L型光源固定部材は、前記光射出面の裏面に対向する面の反対側に前記放熱面を有することを特徴とするバックライトユニット。
(付記102)
付記83乃至90のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記熱伝導手段は、前記一端面側及び前記対向面側にそれぞれ配置された前記離散光源手段が固定されて前記光射出面及び前記接触面にそれぞれほぼ直交する面内でコの字形状に形成されたコの字型光源固定部材を有することを特徴とするバックライトユニット。
(付記103)
付記102記載のバックライトユニットにおいて、
前記コの字型光源固定部材は、前記光射出面の裏面に対向する面の反対側に前記放熱面を有することを特徴とするバックライトユニット。
(付記104)
付記76乃至103のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記放熱面は、所定の電気回路が実装された回路基板を熱的に接触させて固定する回路基板固定部と、
前記回路基板固定部とは異なる場所で熱的に接触させて前記回路基板の保護カバーを固定する保護カバー固定部と
を有することを特徴とするバックライトユニット。
(付記105)
付記104記載のバックライトユニットにおいて、
前記保護カバーの表裏面の少なくとも一部は、前記放熱面を有することを特徴とするバックライトユニット。
(付記106)
付記75乃至105のいずれか1項に記載のバックライトユニットにおいて、
前記熱伝導手段の厚さをt1とし、前記離散光源手段を固定する光源固定部材の厚さをt2とし、前記個別光源の配列方向の前記光源固定部材の長さをLm(但し、t1、t2及びLmは同じ単位)とすると、
Lm/(t1+t2)≦300
の関係式が成り立つことを特徴とするバックライトユニット。
(付記107)
対向配置された一対の基板と、前記一対の基板間に封止された液晶とを備えた液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの背面に配置された付記75乃至106のいずれか1項に記載のバックライトユニットと
を有することを特徴とする液晶表示装置。
1、2、2a、2b、2c バックライトユニット
10、107、157 反射シート
20、20a、20b、106、156 導光板
21、106c 光射出面
22 散乱ドット
23 入光面
24、25 突起部
26 両面反射シート
27 対向面
28 両面拡散反射シート
30 気体空間
40 拡散板
42、104、154 拡散シート
44、58 ミラー反射シート
46 ミラー反射板
48 光
50、113、113a、113b、159a LED
50a LED発光群
51 光源
52、159、201a、201b LEDモジュール
54 リフレクタ
56 LED実装基板
60 ハウジング
64、218a、218b 放熱フィン
66 高赤外線放射率シート
70 カラーセンサ
72 センサ基板
73 光量センサ
74 TFT基板
76 対向基板
77 CF層
78 液晶層
79 BM
80、102、152 液晶表示パネル
81 表示領域
82 カバー
84 レンズシート
86、103、153 偏光シート
87 偏光板
88 シール材
90 スキャンドライバフレキ
92 データドライバフレキ
94 制御回路基板
96 フレキシブルフラットケーブル
108 背面板
109a、109b 放熱部
130 液晶表示装置
101、151 フロントカバー
105、155 プラスチックフレーム
106a 光入射面
106b 導光領域
110 液晶駆動回路
111a、111b、214、218 ヒートシンク
112 熱伝導反射板
114a 熱連結部材
115、115a、115b、170 光源固定部材
116 挿入孔部
117a、117b、200a、200b L型熱伝導部材
118b、119b 熱伝導シート
120 前面カバー
121 背面カバー
124 熱放射部
125、126a、126b ネジ止め部
140、140’ リード端子
159b、161、163 FPC
160 タッチパネル
172 反射板
202、240 透過型拡散板
203a、203b 保温部材
204a、204b 接触面
205 光学シート
206、206a、206b 放熱面
208、232 支持部材
210a、210b 内包型熱伝導部材
212 コの字型熱伝導部材
216、230 保護カバー
220 回路基板
222 回路基板固定部
225 保護カバー固定部
226 ネジ
228 固定部
241 LED配列単位群
245、247 側壁反射板
252 散乱面
252a 散乱印刷面
252b 内部散乱型印刷面
252c 透明レンズ
254 プリズムシート

Claims (4)

  1. 導光板と前記導光板の少なくとも1つの側端面近傍に配置された光源部とを備えたサイドライト型のバックライトユニットと、前記導光板の光射出面側に配置された液晶表示パネルとを有する液晶表示装置であって、
    前記光源部が配置されている、前記液晶表示パネルの辺側にはフレキシブル基板又はプリント基板が配置されており、
    前記フレキシブル基板又はプリント基板は、前記光源部の裏面側を覆わないように配置されていること
    を特徴とする液晶表示装置。
  2. 導光板と前記導光板の少なくとも1つの側端面近傍に配置された光源部とを備えたサイドライト型のバックライトユニットと、前記導光板の光射出面側に配置された液晶表示パネルとを有する液晶表示装置であって、
    前記光源部が配置されている、前記液晶表示パネルの辺側にはフレキシブル基板又はプリント基板が配置されており、
    前記フレキシブル基板又はプリント基板は、前記光源部を覆わないように、前記光源部の上部近傍に折り畳まれて配置されていること
    を特徴とする液晶表示装置。
  3. 請求項1又は2に記載の液晶表示装置において、
    前記フレキシブル基板又はプリント基板は、前記導光板の前記光源部が配置されていない側端面側に引き出され、前記液晶表示パネルを駆動する制御回路部に接続されていること
    を特徴とする液晶表示装置。
  4. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の液晶表示装置において、
    前記光源部は、前記導光板の入光面の辺に沿う方向に配列した複数のLEDを有すること
    を特徴とする液晶表示装置。
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