JP5341640B2 - バックライトユニット及びバックライト式表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、透光性の液晶ディスプレイの背面側に設けられて、前記液晶ディスプレイの背面側から照射するバックライトユニット、及び、該バックライトユニットを有するバックライト式表示装置に関するものである。

表示器の液晶パネルの背面には、面光源装置をバックライトとして配置したものがある。バックライトは、エッジライト方式と直下方式とに大別される。エッジライト方式は、表示器の背後に設けられた導光板の端部の発光体（ＣＣＴ，ＬＥＤ等）からの光線を導光板で所定領域に透過、反射させる方式である。直下方式は、表示器の背後にＬＥＤ等の光源を配置し、拡散板等で拡散した光を透過させる方式である。特許文献１には、エッジライト方式において点状に配置した光源を使用した場合でも、プリズムシート等の拡散板を用いずに、入射光を効率良く導光板の正面に射出するための構造が記載されている。

特開２００５−７１６１０号公報

図３に示す従来の表示装置１００は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）１０１と、該ＬＣＤ１０１の背面に設けられたバックライト１１０と、を有している。バックライト１１０は、ＬＣＤ１０１の背面に対向して設けられた導光板１１１と、該導光板１１１の側端部１１１ａに入射させる光を発光する光源１１２と、ＬＣＤ１０１と導光板１１１との間に介在する拡散シート１１３と、該拡散シート１１３とＬＣＤ１０１との間に介在する複数（図３中では２枚）の集光シート１１４，１１５と、導光板１１１から外部に漏れた光を導光板１１１に反射する反射板１１６と、を有している。

従来の表示装置１００は、光源１１２が発した光を導光板１１１内に入射させ、該導光板１１１内を導光させた光をＬＣＤ１０１に向かって出射させる。従来の表示装置１００は、該出射した光を拡散シート１１３によって拡散させ、該拡散した光を集光シート１１４，１１５で集光してＬＣＤ１０１に向かって透過させ、該光をＬＣＤ１０１の前方、即ち視認者に向かって透過させることで、ＬＣＤ１０１を背面から照明している。

このようにバックライト１１０の表面側に設けられている拡散シート１１３、集光シート１１４，１１５は表面が平滑なため、ＬＣＤ１０１の表面に当たった外光ＬＢはＬＣＤ１０１を透過し、該外光ＬＢは集光シート１１４，１１５と拡散シート１１３の各々でＬＣＤ１０１に向かって反射する。そして、各反射光ＬＢ−１，ＬＢ−２は、再びＬＣＤ１０１を透過して視認者側に向かって出射するため、視認者によって視認されてしまう。そこで、外光ＬＢが強い日には、バックライト１１０からＬＣＤ１０１を出射する光Ｌよりも強くなり（光量が大きくなり）、バックライト１１０の発光色が外光に負けてしまうため、視認者からはバックライト１１０の発光色が判別できず、白黒で光っているようにしか見えない状態となってしまうという問題があった。

このような問題を解消するには、バックライトの輝度を向上させることが考えられるが、そのためには光源へ流す電流の増加や、光源自体の高輝度化が必要となり、表示装置の放熱対策や高コストな光源の採用などによって大幅なコストアップが生じてしまうという問題が新たに生じてしまう。

よって本発明は、上述した問題点に鑑み、コストアップを生じるさせることなく、液晶ディスプレイの外光等による色抜けを防止するバックライトユニット及びバックライト式表示装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項１記載のバックライトユニットは、透光性の液晶ディスプレイの背面側に設けられて、前記液晶ディスプレイの背面側から照射するバックライトユニットにおいて、前記液晶ディスプレイの背面側に設けられて前記光を導光する導光板と、前記光を前記導光板内に入射させる光源と、前記導光板から前記液晶ディスプレイに向かって出射した光の向きを調整し、該光を前記液晶ディスプレイに向かって透過する１又は複数の調整シートと、前記液晶ディスプレイを透過した外光の一部を前記液晶ディスプレイに向かって反射し、前記調整シートを透過した光を前記液晶ディスプレイに向かって透過する着色層と、を有し、前記着色層が、前記バックライトユニットの発光色と同一色、同系統の色、又はスモークで形成されていることを特徴とする。

上記請求項１に記載した本発明のバックライトユニットによれば、液晶ディスプレイを透過した外光は、その一部が着色層で液晶ディスプレイに向かって反射し、その他が複数の調整シートに向かって着色層を透過することから、複数の調整シートに到達する透過外光の光量を減少させることができる。また、着色層を透過した透過外光は、その一部が各調整シートで液晶ディスプレイに向かって反射し、その他が導光板に向かって透過することから、着色層を透過して液晶ディスプレイに向かう透過外光の光量を従来よりも減少させることができる。そして、着色層はバックライトユニットの発色光と同一色、同系統の色、又はスモークであるため、着色層を透過する光源からの光及び透過外光は着色層で着色又は減衰されて液晶ディスプレイに向かって出射される。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載のバックライトユニットにおいて、前記着色層が、前記調整シートと前記液晶ディスプレイとの間に設けられていることを特徴とする。

上記請求項２に記載した本発明のバックライトユニットによれば、複数の調整シートに向かう透過外光の全ての光量を着色層によって減少させることができる。

上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項３記載のバックライト式表示装置は、請求項１又は２に記載のバックライトユニットと、該バックライトユニットによって背面側から照明される透光性の液晶ディスプレイと、を有することを特徴とする。

上記請求項３に記載した本発明のバックライト式表示装置によれば、液晶ディスプレイを透過した外光は、バックライトユニットにおいてその一部が着色層で液晶ディスプレイに向かって反射し、その他が複数の調整シートに向かって着色層を透過することから、複数の調整シートに到達する透過外光の光量を減少させることができる。また、着色層を透過した透過外光は、その一部が各調整シートで液晶ディスプレイに向かって反射し、その他が導光板に向かって透過することから、着色層を透過して液晶ディスプレイに向かう透過外光の光量を従来よりも減少させることができる。そして、バックライトユニットの着色層はその発色光と同一又は同系統の色であるため、着色層を透過する光源からの光及び透過外光は着色層で着色されて液晶ディスプレイに向かって出射される。

以上説明したように請求項１に記載した本発明のバックライトユニットによれば、液晶ディスプレイに向かう光源からの光及び透過外光を、バックライトユニットの発光色に着色又は減衰するようにしたことから、視認者に向かうバックライトユニットからの光を強くすることができるため、外光による影響を低減して、バックライトユニットの発光色を視認者に確実に視認させることができる。また、着色層によって複数の調整シートに向かう透過外光の光量を低減させていることから、複数の調整シートで液晶ディスプレイに向かって反射する透過外光の光量を低減できるため、バックライトユニットの発光色が外光に負けて、白黒で光っているように視認者に視認されることを防止できる。従って、バックライトユニットの高輝度化を図ることなく、外光等による色抜けを防止するバックライトユニットを提供することができる。また、光源に流す電流も増加させる必要がないため、放熱対策や高価な光源の採用が不要となり、コストアップを防止することができる。

請求項２に記載した本発明のバックライトユニットによれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、複数の調整シートに向かう透過外光の全ての光量を着色層によって減少させるようにしたことから、液晶ディスプレイに向かう透過外光よりも光源からの光の光量を容易に大きくすることができるため、より一層容易に液晶ディスプレイの色抜けを防止することができる。

以上説明したように請求項３に記載した本発明のバックライト式表示装置によれば、液晶ディスプレイに向かう光源からの光及び透過外光を、バックライトユニットの発光色に着色するようにしたことから、視認者に向かうバックライトユニットからの光を強くすることができるため、外光による影響を低減して、バックライトユニットの発光色を視認者に確実に視認させることができる。また、着色層によって複数の調整シートに向かう透過外光の光量を低減させていることから、バックライトユニットで液晶ディスプレイに向かって反射する透過外光の光量を低減できるため、バックライトユニットの発光色が外光に負けて、白黒で光っているように視認者に視認されることを防止できる。従って、バックライトユニットの高輝度化を図ることなく、外光等による色抜けを防止するバックライト式表示装置を提供することができる。また、バックライトユニットに流す電流も増加させる必要がないため、省電力化が可能となり、バックライト式表示装置のコストダウンを図ることができる。

本発明のバックライトユニットを有するバックライト式表示装置の外観を示す正面図である。 図１中の直線Ａ−Ａを通る矢印方向の断面の一部を示す図である。 従来のバックライト式表示装置の問題点を説明するための断面図である。

以下、本発明に係るバックライトユニットとバックライト式表示装置の一例を、図１及び図２を参照して以下に説明する。

図１に示すバックライト式表示装置（以下、表示装置という）１は、請求項中の表示器に相当する透過型液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）１０と、該ＬＣＤを背後から照明するバックライトユニット２０と、を有している。

ＬＣＤ１０は、公知であるように、２枚のガラス板の間に特殊な液体を封入し、電圧をかけることによって液晶分子の向きを変え、光の透過率を増減させることで像を表示する構造となっている。ＬＣＤ１０自体は、発光せず、明るいところでは反射光を、暗いところでは背後に仕込んだバックライトユニット２０の光を使って表示を行う。そして、本実施形態のＬＣＤ１０は、図１に示すように、車両等の速度とその速度単位や警告マークを、図示しない制御部等による制御によって表示する。

バックライトユニット２０は、ＬＣＤ１０の背面１０ｂ側に設けられて、ＬＣＤ１０の表面１０ａ側に光を透過させることで、ＬＣＤ１０を照明する。そして、バックライトユニット２０は、導光板２１と、複数の光源２２と、複数の調整シート２３と、着色シート２４と、反射シート２５と、を有している。

導光板２１は、光源２２からの光を導光・拡散するための部材である。導光板２１は、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、等の透光性の合成樹脂によって平板状に形成されている。導光板２１の外形は、ＬＣＤ１０の外形と相似形に形成されている。本実施形態の導光板２１は透明となっているが、バックライトユニット２０の発光色に応じた色で形成してもよい。

光源２２は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）、バルブ、等が任意に用いられ、導光板２１の両側などに複数設けられている。光源２２は、プリント基板（図示せず）に実装されており、該プリント基板によって導光板２１の端面２１ａと対向するように位置付けられる。光源２２は、プリント基板に実装された制御部によって点灯／消灯が制御される。

複数の調整シート２３は、導光板２１と対向して設けられる拡散シート２３ａと、該拡散シート２３ａに積層される集光（レンズ）シート２３ｂ，２３ｃと、を有している。そして、拡散シート２３ａは、光源２２からの光、即ち導光板２１からＬＣＤ１０に向かって出射された光を散乱させ、ＬＣＤ１０を均一に照射するために用いられている。そして、集光シート２３ｂ，２３ｃは、ＬＣＤ１０の表面上の輝度を向上するために、微少なプリズムを多数配置し、導光板２１及び拡散シート２３ａからの光を集光する。なお、本実施形態では、図２に示すように３枚の調整シート２３を用いる場合について説明するが、本発明はこれに限定するものではなく、拡散シート２３ａと集光シート２３ｂを一対一で設ける、集光シート２３ｂ，２３ｃを３枚以上設ける、など種々異なる実施形態とすることができる。

着色シート２４は、請求項中の着色層に相当し、例えば透光性カラーフィルム、透光性シート材、等が用いられる。着色シート２４は、複数の調整シート２３とＬＣＤ１０との間に介在し、集光シート２３ｃ上に積層されている。着色シート２４は、バックライトユニット２０の発光色と同色に着色されている。例えば、バックライトユニット２０の発光色が、赤色や黄色の場合は、その色と同一又は同系統の橙色或いはスモーク調の着色シート２４が用いられる。つまり、バックライトユニット２０の発光色の波長を大きくずらさない色調から選定される。

着色シート２４は、ＬＣＤ１０を透過した外光ＬＢの一部をＬＣＤ１０に向かって反射する（反射光ＬＢ１）と共に、外光ＬＢの他の一部を複数の調整シート２３に向かって透過する。そして、該透過した外光ＬＢが複数の調整シート２３で反射した反射光ＬＢ２を、ＬＣＤ１０に向かって透過する。また、着色シート２４は、導光板２１から出射して複数の調整シート２３を透過した光Ｌを、ＬＣＤ１０に向かって透過する。

よって、バックライトユニット２０における外光ＬＢの反射光ＬＢ１，ＬＢ２が、光源２２からの光Ｌ以下となるように（（ＬＢ１＋ＬＢ２）＜＝Ｌ）、着色シート２４の透過率が設計されている。これにより、着色シート２４における外光ＬＢの透過率を低下させている。なお、反射光ＬＢ１，ＬＢ２についての説明は後述する。

反射シート２５は、導光板２１の背後に設けられ、導光板２１から背後側に漏れた光を導光板２１内に向かって反射することで、導光板２１内を導光する光の有効利用を図るための光学部材となっている。反射シート２５は、導光板２１の背面に一体に形成してもよいし、導光板２１と別体に形成して組み付けるようにしてもよい。

バックライトユニット２０は、図１及び図２に示すように、合成樹脂等によって箱状に形成された収容ケース２０ａを有している。収容ケース２０ａは、導光板２１及び光源２２を保持する第１保持部２０ｂと、調整シート２３及び着色シート２４を保持する第２保持部２０ｃと、ＬＣＤ１０を収容する収容部２０ｄと、を有している。そして、第１保持部２０ｂと第２保持部２０ｃとは、断面が連続する階段状に収容ケース２０ａに形成されている。

第１保持部２０ｂは、上述した導光板２１を収容ケース２０の底部２０ｅに位置付けて保持すると共に、複数の光源２２を導光板２１の端面２１ａに対向させた状態で保持する。第２保持部２０ｃは、拡散シート２３ａ、集光シート２３ｂ，２３ｃ、着色シート２４の順に積層させた状態で、導光板２１との間に所望の隙間を介在させて導光板２１上に位置付けて保持する。収容部２０ｄは、収容ケース２０の開口を塞ぐように、ＬＣＤ１０を収容する。

次に、上述した構成のバックライトユニット２０及びバックライト式表示装置１の組み立ての一例を以下に説明する。

まず、バックライトユニット２０は、第１保持部２０ｂに複数の光源２２を装着すると共に、導光板２１を収容する。そして、第２保持部２０ｃに拡散シート２３ａ、集光シート２３ｂ，２３ｃ、着色シート２４の順次積層させて収容することで、バックライトユニット２０が完成する。そして、該バックライトユニット２０の収容部２０ｄは、ＬＣＤ１０を組み付けることで、バックライト式表示装置１が完成する。

次に、本発明のバックライトユニット２０及びバックライト式表示装置１の動作（作用）の一例を以下に説明する。

バックライト式表示装置１は起動されると、ＬＣＤ１０とバックライトユニット２０への電力を供給して起動させる。これにより、ＬＣＤ１０は表示を開始し、バックライトユニット２０は光源２２を点灯させる。そして、光源２２が発した光Ｌは、導光板１１の端面２１ａから導光板１１内に入射して、導光板１１内を導光される。導光板１１の背面２１ｂから外部に向かう光Ｌは、反射シート２５で反射して導光板１１内を導光される。また、導光板１１の表面２１ｃから外部に向かう光Ｌは、拡散シート２３ａで拡散され、集光シート２３ｂ，２３ｃで集光され、着色シート２４を透過してＬＣＤ１０に向かう。そして、この光ＬがＬＣＤ１０を透過することで、ＬＣＤ１０を照明している。

また、外光ＬＢは、ＬＣＤ１０を透過してバックライトユニット２０に向かうと、一部が着色シート２４で反射した反射光ＬＢ１がＬＣＤ１０に向かい、その他が着色シート２４を透過した透過外光ＬＢ’が集光シート２３ｃに向かう。そして、反射光ＬＢ１は、着色シート２４を透過するため、減衰して着色シート２４からＬＣＤ１０に向かって出射される。即ち、外光ＬＢ及び反射光ＬＢ１の各々が着色シート２４を透過するときに減衰することになる。

さらに、集光シート２３ｃに向かった透過外光ＬＢ’は、一部が集光シート２３ｃでＬＣＤ１０に向かって反射し、その他が集光シート２３ｃを透過して集光シート２３ｂに向かう。同様に、集光シート２３ｂに向かった透過外光ＬＢ’は、一部が集光シート２３ｂでＬＣＤ１０に向かって反射し、その他が集光シート２３ｂを透過して拡散シート２３ａに向かう。そして、拡散シート２３ａに向かった透過外光ＬＢ’は、拡散シート２３ａでＬＣＤ１０に向かって反射し、該反射光ＬＢ２は集光シート２３ｂ，２３ｃ及び着色シート２４を透過し、該着色シート２４からＬＣＤ１０に向かって出射する。

このように本発明のバックライトユニット２０は、ＬＣＤ１０を透過した外光ＬＢを、着色シート２４、集光シート２３ｃ，２３ｂを透過する度に減衰した透過外光ＬＢ’となる。そして、集光シート２３ｃ，２３ｂ及び拡散シート２３ａの各々で反射した透過外光ＬＢ’の各反射光は、ＬＣＤ１０に向かう過程で着色シート２４を透過することから、さらに減衰されて着色シート２４からＬＣＤ１０に向かって出射されることになる。即ち、外光ＬＢは着色シート２４を集光シート２３ｃ，２３ｂ及び拡散シート２３ａに向かって透過する時と、集光シート２３ｃ，２３ｂ及び拡散シート２３ａでの反射後に着色シート２４を透過する時の少なくとも２回減衰する。

よって、バックライトユニット２０の発光色である光Ｌを、外光ＬＢの反射光ＬＢ１，ＬＢ２よりも強くすることが容易となり、外光ＬＢの影響を受けることなく、バックライトユニット２０の発光色をＬＣＤ１０を透過させた光Ｌによって視認させることができる。また、外光ＬＢの反射光ＬＢ１，ＬＢ２等も、着色シート２４の透過によってバックライトユニット２０の発光色と同色に着色することができるため、外光ＬＢによるＬＣＤ１０の色抜けを対策することができる。さらに、ＬＣＤ１０を透過した外光ＬＢを、バックライトユニット２０のバックライト光として用いてることができることから、バックライトユニット２０の高輝度化に貢献することができるため、低輝度の光源２２を用いることが可能となる。

以上説明したバックライト式表示装置１によれば、ＬＣＤ１０に向かう光源２２からの光Ｌ及びＬＣＤ１０を透過した透過外光ＬＢ’を、バックライトユニット２０の発光色に着色するようにしたことから、視認者に向かうバックライトユニット２０からの光を強くすることができるため、外光による影響を低減して、バックライトユニット２０の発光色を視認者に確実に視認させることができる。また、着色シート２４によって複数の調整シート２３に向かう透過外光の光量を低減させていることから、バックライトユニット２０でＬＣＤ１０に向かって反射する透過外光ＬＢ’の光量を低減できるため、バックライトユニット２０の発光色が外光に負けて、白黒で光っているように視認者に視認されることを防止できる。従って、バックライトユニット２０の高輝度化を図ることなく、外光ＬＢ等による色抜けを防止するバックライト式表示装置１を提供することができる。また、バックライトユニット２０に流す電流も増加させる必要がないため、省電力化が可能となり、バックライト式表示装置１のコストダウンを図ることができる。

また、バックライト式表示装置１は、複数の調整シート２３に向かう透過外光ＬＢ’の全ての光量を着色シート２４によって減少させるようにしたことから、ＬＣＤ１０に向かう透過外光ＬＢ’よりも光源からの光Ｌの光量を容易に大きくすることができるため、より一層容易にＬＣＤ１０の色抜けを防止することができる。

なお、上述した実施形態では、着色シート２４を調整シート２３とＬＣＤ１０との間に介在させる場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、着色シート２４を複数の調整シート２３の間に介在させる実施形態とすることもできる。このような構成としても、調整シート２３からＬＣＤ１０に向かって反射する外光ＬＢの光量を低減させることができるため、外光ＬＢの影響による色抜けを低減させることができる。

また、上述した実施形態では、請求項中の着色層を着色シート２４とした場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、集光シート２３ｃの表面やＬＣＤ１０の背面１０ｂに着色材を塗布するなどの種々異なる実施形態とすることができる。

このように上述した実施例は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ バックライト式表示装置
１０ 液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）
２０ バックライトユニット
２１ 導光板
２２ 光源
２３ 調整シート
２４ 着色層（着色シート）
２５ 反射シート

Claims (3)

1. 透光性の液晶ディスプレイの背面側に設けられて、前記液晶ディスプレイの背面側から照射するバックライトユニットにおいて、
   前記液晶ディスプレイの背面側に設けられて前記光を導光する導光板と、
   前記光を前記導光板内に入射させる光源と、
   前記導光板から前記液晶ディスプレイに向かって出射した光の向きを調整し、該光を前記液晶ディスプレイに向かって透過する１又は複数の調整シートと、
   前記液晶ディスプレイを透過した外光の一部を前記液晶ディスプレイに向かって反射し、前記調整シートを透過した光を前記液晶ディスプレイに向かって透過する着色層と、を有し、
   前記着色層が、前記バックライトユニットの発光色と同一色、同系統の色、又はスモーク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。
2. 前記着色層が、前記調整シートと前記液晶ディスプレイとの間に設けられ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。
3. 請求項１又は２に記載のバックライトユニットと、該バックライトユニットによって背面側から照明される透光性の液晶ディスプレイと、を有することを特徴とするバックライト式表示装置。

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