画像表示装置
【課題】低コストかつ極めて薄型でローカルディミングを可能とするバックライトユニットを備えた画像表示装置を提供すること。
【解決手段】画像表示装置１において、光線の透過率を制御して画像を形成する画像形成領域を有する光スイッチング部材と、可撓性であり、前記光スイッチング部材の背面に配置され、端部に入射面を有する導光部と、前記導光部に連続する照射部を有する複数の導光シートと、前記入射面から光を前記導光部材に導入する複数の光源と、を有し、前記照射部は前記画像形成領域を覆い、その前面が略面一となるように配置され、少なくとも一の前記導光シートの前記導光部は、他の前記導光部材の前記照射部の背面に重ね合わせて配置されるようにする。
【解決手段】画像表示装置１において、光線の透過率を制御して画像を形成する画像形成領域を有する光スイッチング部材と、可撓性であり、前記光スイッチング部材の背面に配置され、端部に入射面を有する導光部と、前記導光部に連続する照射部を有する複数の導光シートと、前記入射面から光を前記導光部材に導入する複数の光源と、を有し、前記照射部は前記画像形成領域を覆い、その前面が略面一となるように配置され、少なくとも一の前記導光シートの前記導光部は、他の前記導光部材の前記照射部の背面に重ね合わせて配置されるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像表示装置、特に液晶ディスプレイに代表される非自発光型の画像表示装置には、画像を形成する液晶パネル等の光スイッチング部材の背後にバックライトと呼ばれる平面光源が配置されるものが多い。そして、近年このバックライトを複数の領域に分割し、表示する画像に応じてそれぞれの領域ごとの照明の輝度を変化させる制御をすることにより、画像のコントラスト比を向上させると同時に消費電力の低減を図ることが行われている。この手法は、ローカルディミングと呼ばれている。
【０００３】
このローカルディミングを行うバックライトとして、複数の発光ダイオードをアレイ状に配置したものを光源として用いるものが知られている。このとき、発光ダイオードを、その光軸を液晶パネルに向くように配置すると、均一な輝度の照明を得るために光線を拡散しなければならないため、発光ダイオードと液晶パネル間にある程度の距離が必要となる。そのため、液晶表示装置全体の薄型化がむつかしい。
【０００４】
そこで、発光ダイオードからの光線を導光板を用いて部分的に拡散する提案がなされている。
【０００５】
下記特許文献１には、段差を有する導光板を重ねて組み合わせ、面一の光出射面を形成し、各導光板の端部から発光ダイオードによる光線を入射するバックライトユニットが記載されている。同文献記載のバックライトユニットでは、段差を形成した複数種の導光板を用意しなければならないほか、発光ダイオードをバックライトの幅方向に二段以上重ねて配置する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１７０８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、低コストかつ極めて薄型でローカルディミングを可能とするバックライトユニットを備えた画像表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本出願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
（１）光線の透過率を制御して画像を形成する画像形成領域を有する光スイッチング部材と、可撓性であり、前記光スイッチング部材の背面に配置され、端部に入射面を有する導光部と、前記導光部に連続する照射部を有する複数の導光シートと、前記入射面から光を前記導光シートに導入する複数の光源と、を有し、前記照射部は前記画像形成領域を覆い、その前面が略面一となるように配置され、少なくとも一の前記導光シートの前記導光部は、他の前記導光シートの前記照射部の背面に重ね合わせて配置される画像表示装置。
（２）（１）において、前記導光部と、前記照射部の厚みは略等しい画像表示装置。
（３）（１）又は（２）において、前記導光部の幅は、前記照射部の幅より狭く、前記入射面は直線状に配置される画像表示装置。
（４）（３）において、前記光源は前記入射面毎に対応して設けられ、一の前記入射面に対応する光源からの光が、隣接する他の前記入射面に入光するのを妨げる遮光部材を有する画像表示装置。
（５）（１）乃至（４）のいずれかにおいて、前記光源からの光を前記入射面に導入するための光導入構造を有する画像表示装置。
（６）（５）において、前記光導入構造は、前記光源の前面に配置されたレンズ、前記導光部に形成され、前記入射面において厚さが厚く、前記導光部に向かい厚さが薄くなるテーパ部、前記光源と前記入射面を挟むように配置される一対の反射シートの少なくともいずれかである画像表示装置。
（７）（１）乃至（６）のいずれかにおいて、さらに前記照射部の背面に配置される背面反射シートを有し、前記背面反射シートは、前記照射部と、前記導光部の間に配置される画像表示装置。
（８）（１）乃至（６）のいずれかにおいて、さらに前記照射部及び前記導光部の背面に配置される背面反射シートを有する画像表示装置。
（９）（１）乃至（８）のいずれかにおいて、さらに前記照射部及び前記導光部の背面に、前記照射部及び前記導光部が重ね合わせて配置されることにより生じる段差を補償する段差補償部材を有する画像表示装置。
（１０）（９）において、前記段差補償部材は、段差を有する部材、前記段差に応じて配置されるスペーサシートの少なくともいずれかである画像表示装置。
（１１）（１）乃至（１０）のいずれかにおいて、前記導光部は、前記入射面から前記照射部に向かうに従いその幅が増加する拡幅部を有する画像表示装置。
（１２）（１）乃至（１１）のいずれかにおいて、前記入射面は、前記画像形成領域の少なくとも異なる二辺に対応して配置され、前記画像形成領域の一の辺に対応して配置された前記入射面を有する前記導光シートの前記照射部は、前記一の辺に隣接しない画像表示装置。
【発明の効果】
【０００９】
以上の本出願において開示される発明によれば、低コストかつ極めて薄型でローカルディミングを可能とするバックライトユニットを備えた画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置の構成を示す図である。
【図２】液晶パネルに形成される画素の一つを回路図により示したものである。
【図３】画像表示装置の分解斜視図である。
【図４】導光部材及び発光ダイオード基板の構成及び位置関係を示す平面図である。
【図５】導光シートの形状を示す平面図である。
【図６】図５に示した導光シートの変形例の形状を示す平面図である。
【図７】図４のＡ−Ａ線による画像表示装置１の拡大断面図である。
【図８】図４のＢ−Ｂ線による画像表示装置１の拡大断面図である。
【図９】図７における発光ダイオードと入射面の関係を示す拡大図である。
【図１０】光導入構造として、テーパ部を用いた変形例を示す図である。
【図１１】光導入構造として、一対の反射シートを用いた別の変形例を示す図である。
【図１２】スペーサシートを示す平面図である。
【図１３】背面反射シートを照射部と導光部の間に配置する変形例における背面反射シートを示す平面図である。
【図１４】背面反射シートを屈曲させることなく照射部と導光部の間に配置した場合における、図４のＤ−Ｄ線による断面図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係る画像表示装置における、導光部材及び発光ダイオード基板の構成及び位置関係を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の第１の実施形態について図１乃至図１４を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置１の構成を表す図である。同図に示すように、画像表示装置１は、制御装置２と、光スイッチング部材である液晶パネル３と、液晶パネル駆動回路４とを含んでいる。液晶パネル駆動回路４は走査線駆動回路４ａと映像線駆動回路４ｂとを含んでいる。また、画像表示装置１は、バックライトユニット５と、バックライト駆動回路６とを有している。
【００１３】
液晶パネル３は矩形であり、その左右方向及び上下方向の長さは、当該画像表示装置１の用途に応じて定められる。また、液晶パネル３は縦長形状（左右方向の長さが上下方向の長さより長い）であっても横長形状（左右方向の長さが上下方向の長さより短い）であっても、左右方向と上下方向の長さが等しくともよい。本実施形態では、画像表示装置１はテレビジョン受像機に用いられることを想定しているので、液晶パネル３は横長形状である。
【００１４】
液晶パネル３は一対の透明基板を有している。透明基板の一方の基板であるＴＦＴ基板には複数の映像信号線Ｙと複数の走査信号線Ｘとが形成されている。映像信号線Ｙと走査信号線Ｘは互いに直交しており、格子状に形成されている。そして隣接する２つの映像信号線Ｙと隣接する２つの走査信号線Ｘとによって囲まれた領域が１つの画素となっている。
【００１５】
図２は、液晶パネル３に形成される画素の一つを回路図により示したものである。図中に示した映像信号線Ｙｎ及びＹｎ＋１、並びに走査信号線Ｘｎ及びＸｎ＋１に囲まれた領域が一つの画素となっている。ここで注目する画素は、映像信号線Ｙｎ及び走査信号線Ｘｎにより駆動されるものとする。各画素のＴＦＴ基板側には、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）３ａが設けられている。ＴＦＴ３ａは走査信号線Ｘｎから入力される走査信号によってオン状態となる。映像信号線Ｙｎは当該画素の画素電極３ｂに、オン状態のＴＦＴ３ａを介して電圧（各画素の階調値を表す信号）を加える。
【００１６】
一方、透明基板の他方の基板であるカラーフィルタ基板にはカラーフィルタが形成されており、ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板の間に液晶３ｃが封入されている。そして、画素電極３ｂと液晶３ｃを介して容量を形成するように共通電極３ｄが形成されている。共通電極３ｄは、共通電位に電気的に接続される。そのため、画素電極３ｂに印加された電圧に応じて、画素電極３ｂと共通電極３ｄの間の電界が変化し、それにより液晶３ｃの配向状態が変化し、液晶パネル３を透過する光線の偏光状態を制御する。そして、液晶パネル３の表示面と表示面とは反対側の面である裏面には偏光フィルタが貼り付けられている。これにより、液晶パネル３に形成された各画素は、光の透過率を制御する光スイッチング素子として機能する。そして、各画素の光の透過率を入力された画像データに応じて制御することにより画像が形成される。従って、液晶パネル３において、画素が形成されている領域が画像形成領域となる。
【００１７】
なお、共通電極３ｄはＴＦＴ基板及びカラーフィルタ基板のいずれに設けてもよい。共通電極３ｄの配置は液晶の駆動方式に依存する。例えば、ＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式であれば共通電極３ｄはＴＦＴ基板上に設けられる。ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式やＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）方式であれば、共通電極はカラーフィルタ基板上に設けられる。本実施形態では、ＩＰＳ方式を用いているため、共通電極３ｄはＴＦＴ基板上に設けられている。また、透明基板は本実施形態ではガラスであるが、樹脂など他の材質を用いてもよい。
【００１８】
なお、本明細書では、光スイッチング部材という語を、光の透過率を制御することにより画像を形成する部材を指すものとして使用する。ここで示した液晶パネル３は、光スイッチング部材の好適な一例であり、これに限定するものではない。他にも、電気泳動を用いたものや、色素の化学的な色変化を利用したもの等、光の透過率を制御することにより画像を形成できる部材であればいかなるものを光スイッチング部材として用いてもよい。
【００１９】
制御装置２には、不図示のチューナやアンテナで受信した映像データや、映像再生装置など別の装置が生成した映像データが入力される。制御装置２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄａｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｌｙ）などのメモリとを備えたマイクロコンピュータであってよい。制御装置２は入力された映像データに対して色調整などの各種画像処理を行い、各画素の階調値を示す映像信号を生成する。制御装置２は生成した映像信号を映像線駆動回路４ｂに出力する。また、制御装置２は入力された映像データに基づいて、映像線駆動回路４ｂ、走査線駆動回路４ａ、バックライト駆動回路６が同期を取るためのタイミング信号を生成し、各駆動回路に向けて出力する。ただし、本実施形態は制御装置２の形態を特に限定するものではない。例えば、制御装置２は複数のＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）から構成されてもよいし、単体であってもよい。また、バックライト駆動回路６とその他の回路との同期を取らないものとしてもよい。
【００２０】
また、後述するように本実施形態では、バックライトユニット５の光源として複数の発光ダイオードを用いており、バックライト駆動回路６は、かかる複数の発光ダイオードに必要な電流を供給する回路である。本実施形態では、制御装置２は入力される映像データに基づいて発光ダイオードの輝度を制御するための信号を生成し、バックライト駆動回路６に向けて出力する。そして、バックライト駆動回路６は、当該生成された信号に応じて発光ダイオードに流れる電流の量を制御し、発光ダイオードの輝度を調節する。発光ダイオードの輝度は、各発光ダイオード毎に調節してもよいし、複数の発光ダイオードをいくつかのグループに分け、グループ毎に調節するものとしてもよい。
【００２１】
なお、発光ダイオードの輝度を制御する方法として、電流量を一定として、発光期間で明るさを制御するＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式としても良い。
【００２２】
走査線駆動回路４ａはＴＦＴ基板に形成された走査信号線Ｘに接続されている。走査線駆動回路４ａは制御装置２から入力されるタイミング信号に応じて走査信号線Ｘを順番に選択し、選択した走査信号線Ｘに電圧を印加する。走査信号線Ｘに電圧が印加されると、当該走査信号線Ｘに接続されたＴＦＴがオン状態となる。
【００２３】
映像線駆動回路４ｂはＴＦＴ基板に形成された映像信号線Ｙに接続されている。映像線駆動回路４ｂは走査線駆動回路４ａによる走査信号線Ｘの選択に合わせて、当該選択された走査信号線Ｘに設けられるＴＦＴのそれぞれに、各画素の階調値を表す映像信号に応じた電圧を印加する。
【００２４】
バックライトユニット５は液晶パネル３の背面側に配置されている。バックライトユニット５も矩形であり、その大きさ及び形状は液晶パネル３に相応している。
【００２５】
図３は、画像表示装置１の分解斜視図である。同図に示すように、画像表示装置１は、液晶パネル３及びバックライトユニット５を下枠７及び上枠８からなる外枠に収容した構造となっている。そして、液晶パネル３とバックライトユニット５の間には中間枠９が設けられ、液晶パネル３とバックライトユニット５は個別に保持される。同図において上側が、ユーザが画像を観察する側であり、下側は背面となる。以降、画像表示装置においてユーザが画像を観察する側の方向を前側、また前側を向く面を前面と呼び、その逆方向を背面側、背面側を向く面を背面と呼ぶこととする。
【００２６】
バックライトユニット５は、発光ダイオード基板１０、背面反射シート１１、導光部材１２、光学シート１３及び段差補償部材１４から構成される。発光ダイオード基板１０は、本実施形態では、複数の発光ダイオードを直線状に実装した細長い基板であり、画像表示装置１の図中手前側の辺に、その長手方向が当該辺の向きと一致するように設けられている。また、本実施形態では、発光ダイオード基板１０は後述する段差補償部材１４に取り付けられる。背面反射シート１１は、導光部材１２の背面に出射した光を反射し導光部材１２に再入射させることにより、光の利用効率を高めるための部材である。背面反射シート１１としては、ＰＥＴ樹脂等を用いた白色の反射シートを用いてもよいし、鏡面反射シート等を用いてもよい。導光部材１２は、その少なくとも一側面である入射面（本実施形態の場合、図中手前側に向く面）から入射された発光ダイオード基板１０からの光をその前面に均等に出射することにより、バックライトユニット５を面光源として機能させる部材である。本実施形態では、導光部材１２は複数の部材からなっており、可撓性のあるフィルムあるいはシート状の部材が用いられる。導光部材１２の材質は特に限定されないが、屈折率が高く光の透過損失の少ない材料が好ましく、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等の樹脂が好適である。また、その厚さは材質に依存するが、後述する導光部材１２の構造が実現される程度の可撓性が生じる程度の厚さとしなければならず、材質がＰＭＭＡである場合には好ましくは５００μｍ以下、より好ましくは２００μｍ以下とする。導光部材１２の詳細な構成については後述する。光学シート１３は、１枚あるいは複数枚のシートからなり、導光部材１２から出射した光の角度分布等を制御する光学部材である。光学シート１３には、拡散シートや、プリズムシートが含まれてよい。段差補償部材１４は、後述するように導光部材１２の厚みが場所により異なるため、そのために生じる段差を補償するための部材である。本実施形態では、段差補償部材１４と下枠７は別個の部材として示したが、下枠７を段差補償部材１４を兼ねるものとしてもよい。
【００２７】
なお、図３では、図２に示した制御装置２等を搭載した基板の図示は省略している。また、本実施形態では、発光ダイオード基板１０を導光部材１２の長辺にあたる一辺にのみ配置する構造としたが、特にこれに限定されない。導光部材１２の短辺にあたる一辺にのみ配置しても、長辺又は短辺の対向する二辺にそれぞれ配置しても、任意の三辺あるいは四辺全てに配置してもよい。
【００２８】
図４は、導光部材１２及び発光ダイオード基板１０の構成及び位置関係を示す平面図である。本実施形態では、液晶パネル３（図３参照）の画像表示領域を縦横それぞれ３等分し、９つの区画に区分するとともに、各区画にそれぞれ対応した９枚の導光シート１５ａ〜１５ｉが配置される。なお、各導光シート１５ａ〜１５ｉは、他の導光シート１５ａ〜１５ｉと重ね合わせて配置されるため、図４では、重ね合わせられて本来見えない部分を破線で示している。すなわち、少なくとも一の導光シートの導光部は、他の導光シートの照射部の背面に重ね合わせて配置される。なお、画像表示領域をどのように区画するかは任意である。区画数はもちろん、その配置も本実施形態で示したような格子状でなくともよい。
【００２９】
導光シート１５ａ〜１５ｉは、それぞれ端部に入射面１６ａ〜１６ｉを有しており、各入射面１６ａ〜１６ｉに対応して向き合うように発光ダイオード基板１０上に設けられた発光ダイオード１７ａ〜１７ｉからの光が導光シート１５ａ〜１５ｉ内に入射する。なお、本実施形態では、一の入射面１６ａ〜１６ｉに一の発光ダイオード１７ａ〜１７ｉが対応するものとして図示しているが、一の入射面１６ａ〜１６ｉに複数の発光ダイオードが対応するようにしてもよい。
【００３０】
遮光部材１８は、各入射面１６ａ〜１６ｉに対応する発光ダイオード１７ａ〜１７ｉからの光が、隣接する他の入射面１６ａ〜１６ｉに入光するのを妨げるためのものであり、本実施形態では、発光ダイオード基板１０上に設けられた壁状の部材である。遮光部材１８は、光線を遮蔽すると同時に反射し、発光ダイオード１７ａ〜１７ｉからの光をより多く対応する入射面１６ａ〜１６ｉに入射させるものであることが、光線の利用効率を高める上で好ましい。その場合には、図４に示すように、最も外側に位置する発光ダイオード（この場合は、発光ダイオード１７ａ及び発光ダイオード１７ｉ）の外側にも遮光部材１８を設けるとよい。しかしながら、遮光部材１８を光を吸収するようなもの、例えば黒色の部材としてもよく、その場合には、発光ダイオード１７ａ及び発光ダイオード１７ｉの外側にはかならずしも必要ではない。もちろん、遮光部材１８の形状や配置はここで示したものに限定されず、ある発光ダイオード１７ａ〜１７ｉからの光が隣接する他の入射面１６ａ〜１６ｉに入光するのを妨げるものであればどのようなものであってもよい。
【００３１】
図５は、導光シート１５ｃの形状を示す平面図である。なお、図４で説明した導光シート１５ａ〜１５ｉは、それぞれ形状に相違はあるものの基本的な構造自体は同じであるため、導光シート１５ｃを代表として説明する。導光シート１５ｃは、液晶パネル３の区分された区画に対応する形状の照射部１８ｃと、導光部１９ｃを有しており、照射部１８ｃは導光部１９ｃに連続している。そして、導光部１９ｃの端部が入射面１６ｃとなっている。なお、照射部１８ｃ及び導光部１９ｃの符号に付した添字は、導光シート１５ｃの添字ｃと対応させたものである。入射面１６ｃから入光した光線は、導光部１９ｃ内で全反射を繰り返しながら照射部１８ｃに向かい、照射部１８ｃ内で拡散する。照射部１８ｃの前面または背面あるいはその両方の面には、導光シート１５ｃ内の全反射条件を乱すための散乱構造が形成されており、それにより導光シート１５ｃ内を伝播してきた光は、照射部１８ｃの前面から液晶パネル３に向かい出射する。このような散乱構造としては、公知のいかなるものを用いてもよく、例えば散乱インクを所定のパターンで表面に印刷したものであっても、微小な溝あるいはディンプルをその表面に形成したものであってもよい。図中ハッチングで示した部分が照射部１８ｃであり、前記した散乱構造が形成されている部分である。また、導光シート１５ｃは可撓性を有する程度に十分薄いシートにより形成されているため、導光部１９ｃは屈曲することが可能である。導光シート１５ａ〜１５ｉは、好ましくは、ＰＭＭＡ等の樹脂シートを切りぬくことにより簡便かつ低コストで得られる。この場合、導光シート１５ｃの導光部１９ｃと照射部１８ｃの厚さは、一定厚さのシートを切り抜いた部分であるから、略等しいことになる。
【００３２】
また、導光部１９ｃの幅ｔ１９は、照射部１８ｃの幅ｔ１８より狭くなっている。本実施形態では、幅ｔ１９は幅ｔ１８のおよそ１／３である。これは、図４に示すように、本実施形態では、画像表示領域が縦方向、すなわち、発光ダイオード１７ａ〜１７ｉからの光の照射方向に３つに区分されているため、幅ｔ１９を幅ｔ１８の１／３以下とすれば入射面１６ａ〜１６ｉを厚さ方向に重ねることなく配置できるからである。すなわち、導光部１９ａ〜１９ｉの幅を、照射部１８ａ〜１８ｉの幅を発光ダイオード１７ａ〜１７ｉからの光の照射方向における画像表示領域の区画数で除した長さ以下とすれば、入射面１６ａ〜１６ｉを、導光シート１５ａ〜１５ｉの厚さ方向に重ねることなく配置できることになる。これにより、各入射面１６ａ乃至１６ｉに対応する発光ダイオード１７ａ〜１７ｉが直線状に配置され、画像表示装置の厚さ方向に重ねる必要がないため、画像表示装置全体の厚さを薄くすることができる。また、発光ダイオード１７ａ〜１７ｉを集中的に配置できるため、電源の供給回路や放熱部材を小型化することができる。
【００３３】
再度図４を見ると、導光シート１５ａ〜１５ｉの照射部は、液晶パネル３の画像形成領域全域を覆っており、画像形成領域の全てを照射するものである。また、各照射部は、その前面が略面一となるように配置される。すなわち、導光シート１５ａ〜１５ｉの導光部が、その可撓性により屈曲し、他の導光シート１５ａ〜１５ｉの照射部と重なっている位置において背面側に逃げるのである。これにより、導光シート１５ａ〜１５ｉの照射部を略面一とし、且つ、互いに重ね合わせることができる。また、本実施形態では、同様に導光シート１５ａ〜１５ｉの導光部の可撓性により、各入射面１６ａ〜１６ｉがその長手方向に直線状に並んで配置される。
【００３４】
図６は、図５に示した導光シート１５ｃの変形例の形状を示す平面図である。本変形例は、図５の導光シート１５ｃにおいて、その形状によって、導光部１９ｃを経由して照射部１８ｃに導入された光が、照射部１８ｃ全体に行き渡らない場合、特に、図５の破線Ｃで示した部分に光が十分に行き渡らず輝度のむらを生じないようにするためのものである。
【００３５】
図６に示すように、本変形例では、導光シート１５ｃの導光部１９ｃに、入射面１６ｃから照射部１８ｃに向かうに従いその幅が増加する拡幅部２０が設けられている。すなわち、導光部１９ｃにおいて、入射面１６ｃから照射部１８ｃに向かう途中で、導光部１９ｃは徐々にその幅が増加する方向に変化し始め、照射部１８ｃの幅と等しくなった時点で照射部１８ｃと連結している。この幅が変化している部分が拡幅部２０である。これにより、導光部１９ｃ中を照射部１８ｃに向かい伝播する光は、拡幅部２０においてその幅方向に広がり、照射部１８ｃの全域に行き渡ることになる。なお、拡幅部２０の配置は特に限定されず、導光部１９ｃの全長にわたり拡幅部２０が設けられていても、途中の一部に設けられていてもよい。また、一の導光部１９ｃにおいて拡幅部２０を複数設け、例えば、２段階で光線を幅方向に広げるようにしてもよい。また、拡幅部２０の最大幅は照射部１８ｃの幅と等しくなくともよく、例えば、照射部１８ｃの幅の５０％としたり、８０％としたりしてもよい。
【００３６】
図７は、図４のＡ−Ａ線による画像表示装置１の拡大断面図である。以下詳細に説明する。
【００３７】
発光ダイオード基板１０上に示された発光ダイオード１７ａは、一般に発光ダイオードパッケージと呼ばれるものであって、発光ダイオード素子を基板上に実装し、封止樹脂等により封止したものである。発光ダイオード１７ａは発光ダイオード基板１０に直接実装されていてもよい。また、発光ダイオード１７ａの形態は特に問わないが、ここで示した発光ダイオード１７ａは、発光ダイオード素子の前面に光線の拡散範囲を制御するレンズを備えている。発光ダイオード基板１０の材質は特に限定されないが、本実施形態では、発光ダイオード１７ａ〜１７ｉが発生する熱の放熱性を考慮して、アルミニウム表面に絶縁性の被覆を施したものを使用している。なお、本実施形態では、バックライトユニット５（図３参照）の光源に発光ダイオードを使用しているが、これは、局所的に光線を発生する光源であって、光量の制御ができるものとして採用したものであり、必ずしも発光ダイオードを用いなければならないわけではない。
【００３８】
発光ダイオード基板１０は、段差補償部材１４の端部に設けられた基板取付部２１に固定されているが、これは一例であり、発光ダイオード基板１０をどのように固定するかは任意に定めてよい。しかしながら、段差補償部材１４が金属など伝熱に優れた材料である場合には、放熱の点で有利である。なお、発光ダイオード１７ａ〜１７ｉによる発熱の程度によっては、発光ダイオード基板１０及び段差補償部材１４の材質に必ずしも熱伝導率の高い材質を用いずともよい。
【００３９】
導光シート１５ａ（すなわち、導光部材１２）及び背面反射シート１１は、段差補償部材１４上に載せられる。そして、それら部材の端部を覆うように中間枠９が配置される。中間枠９は、バックライトユニット５（図３参照）及び液晶パネル３を隔てて支持する部材である。
【００４０】
中間枠９の断面は図示の通りＬ字状であり、導光シート１５ａの入射面１６ａ近傍の導光部１９ａの前面に接触する突出部９ａが形成されている。この突出部９ａと段差補償部材１４とで挟み込むことにより、入射面１６ａの位置決めがされ、また、発光ダイオード基板１０は段差補償部材１４に取り付けられているため、発光ダイオード１７ａと入射面１６ａとの相対的な位置決めがなされる。光学シート１３は、図示の通り、その端部が導光シート１５ａの入射面１６ａより光の入射方向側に位置するよう形成されており、突出部９ａは、光学シート１３を介することなく導光シート１５ａの前面に正対する。このことにより、導光シート１５ａの厚さ方向の位置が正確に定められるため、発光ダイオード１０ａの光軸中心と入射面１６ａの厚さ方向の中心の位置が精度よく一致させられる。なお、突出部９ａと導光シート１５ａの前面とは常に接触している必要はなく、多少の隙間を設けておいてもよい。その場合、振動などにより導光シート１５ａが揺れ動いたときに、突出部９ａと導光シート１５ａの前面が接触することになる。
【００４１】
さらに、中間枠９は突出部９ａから光の入射方向に延びる延出部９ｂを有しており、延出部９ｂの上下両面にはそれぞれ緩衝材９ｃ及び９ｄが設けられる。緩衝剤９ｃは、振動などにより導光シート１５ａや光学シート１３が揺れ動いたときに、その位置を支え、衝撃を緩和するものであり、緩衝材９ｄは、液晶パネル３を支え、振動等による衝撃を吸収するものである。緩衝材９ｃ及び９ｄには、適宜のゴムや樹脂、スポンジ等が用いられる。なお、ここで示した中間枠９の構造は一例であり、液晶パネル３やバックライトユニット５（図３参照）を適正に支持するものであればどのようなものであってもよい。
【００４２】
中間枠９の材質もまた特に限定はないが、成形の容易さ及びコストの面から、合成樹脂を用いることが好ましい。本実施形態では、強度の点からポリカーボネートを用いているが、必ずしもこれに限られない。ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｒａｓｔｉｃ）のように、合成樹脂に強化材を混入してもよい。また、中間枠９は遮光性を有することが好ましく、そのため、黒色あるいは濃色であることが好ましい。中間枠９の着色は、その材料自体が黒色あるいは濃色のものを用いてもよいし、中間枠９の表面を塗装してもよい。本実施形態では、黒色あるいは濃色に着色されたポリカーボネートを成形して中間枠９を得ている。
【００４３】
下枠７及び上枠８は、軽量でかつ剛性の高い材料で形成することが好ましく、鋼板、アルミニウム合金、マグネシウム合金などの金属や、ＦＲＰや各種合成樹脂を用いてよい。特に、下枠７は段差補償部材１４を介して伝導される発光ダイオード１７ａ〜１７ｉからの熱を効率よく放散するため熱伝導率の高い材料であることが好ましく、本実施形態では、鋼板を用いている。なお、下枠７を段差補償部材１４と一体とし、両者の機能を兼ね備えたものとしてもよいことは、すでに述べたとおりである。上枠８の材質は、下枠７と同じであっても、異なっていてもよく、画像表示装置１のサイズ、用途、外観、重量等の要素を考慮して適宜決定してよい。上枠８の液晶パネル３に面する側の面には、緩衝材８ａが設けられ、振動などにより液晶パネル３が揺れ動き、上枠８と接触する際の衝撃を緩和するようになっている。緩衝材８ａには、適宜のゴムや樹脂、スポンジ等が用いられる。もちろん、ここで示した液晶パネル３の支持及び緩衝構造は一例である。
【００４４】
図８は、図４のＢ−Ｂ線による画像表示装置１の拡大断面図である。同図には、導光シート１５ａと導光シート１５ｂの重ね合わせの様子が示されている。図中示すように、導光シート１５ａの照射部１８ａの背面側に、導光部１９ｂが重ねあわされている。そして、導光部１９ｂが撓むことにより、導光シート１５ｂの入射面１６ｂの厚さ方向の位置は、導光シート１５ａの入射面１６ａと等しく（図７参照）、発光ダイオード１７ｂの光軸中心に合わせられる。
【００４５】
段差補償部材１４は、導光シート１５ａ〜１５ｉの照射部１８ａ〜１８ｉ及び導光部１９ａ〜１９ｉが重ね合わせられ（図４参照）、その合計厚さが部分的に変化して生じる段差を補償するため、重ね合わせられた導光シート１５ａ〜１５ｉの合計厚さに応じた段差を有している。例えば、図８に示すように、導光シート１５ａ及び導光シート１５ｂが重ね合わされている部分では、導光シート１５ｂの厚さに等しい高さだけ背面側に窪むように段差が設けられる。このことにより、全ての導光シート１５ａ〜１５ｉの照射部１８ａ〜１８ｉの前面が、略面一となり、液晶パネル３までの距離が画像形成領域内で実質的に等しくなる。段差補償部材１４は任意の材料、任意の方法により作成してよいが、本実施形態では、鋼板やアルミ板などの金属板にプレス加工を施すことにより段差補償部材１４を得ている。
【００４６】
背面反射シート１１は、本実施形態では全ての照射部１８ａ〜１８ｉ及び導光部１９ａ〜１９ｉの背面に配置される。そのため、段差補償部材１４の段差に応じて、背面反射シート１１も屈曲している。なお、背面反射シート１１に換えて、段差補償部材１４の前面を光を反射する面としてもよい。その場合には、背面反射シート１１は不要である。段差補償部材１４の前面を光を反射する面とするためには、段差補償部材１４自体を背面反射シート１１と同じ材質で作成するか、段差補償部材１４の前面に光を反射するコーティングを施せばよい。
【００４７】
ところで、本実施形態において、導光シート１５ａ〜１５ｉの厚みは前述したとおり好ましくは５００μｍ以下、より好ましくは２００μｍ以下と薄いため、発光ダイオード１７ａ〜１７ｉからの光を入射面１６ａ〜１６ｉに効率よく入光するのは単純には困難である。そのため、発光ダイオード１７ａ〜１７ｉからの光を入射面１６ａ〜１６ｉに導入するための光導入構造を有することが好ましい。
【００４８】
図９は、図７における発光ダイオード１７ａと入射面１６ａの関係を示す拡大図である。前述の通り、本実施形態では、発光ダイオード１７ａは、その前面にレンズ２２を有している。このレンズ２２により、発光ダイオード１７ａから出射した光は、図９中に示した矢印のごとく屈折して進み、入射面１６ａに入光し、導光部１９ａに導入される。すなわち、本実施形態では、レンズ２２が光導入構造に該当する。しかしながら、光導入構造は、レンズ２２のみに限定されるものではない。
【００４９】
図１０は、光導入構造として、テーパ部２３を用いた変形例を示す図である。同図は、図９に対応する断面を示している。本変形例では、導光シート１５ａの導光部１９ａの端部に、入射面１６ａにおいて厚さが厚く、導光部１９ａに向かい厚さが薄くなるテーパ部２３が形成されている。これにより、図示する矢印のごとく、発光ダイオード１７ａから出射した光は入射面１６ａに入射したのち、テーパ部２３の内面で全反射することにより導光部１９ａに導入される。すなわち、本変形例では、テーパ部２３が光導入構造に該当する。また、テーパ部２３はいかなる方法により作製してもよいが、例えば、可塑性のシート材を加熱し、その端部を型などを用いて塑性流動させ変形することにより作成してもよいし、シート材と同じ材料からなる楔状の部材を熱接着等の方法により溶着するなどしてもよい。
【００５０】
図１１は、光導入構造として、一対の反射シート２４を用いた別の変形例を示す図である。同図もまた、図９に対応する断面を示している。本変形例では、導光シート１５ａの導光部１９ａの端部に、光源である発光ダイオード１７ａと入射面１６ａを挟むように配置される一対の反射シート２４が設けられている。これにより、図示する矢印のごとく、発光ダイオード１７ａから出射した光は一対の反射シート２４の表面で反射され、入射面１６ａへと導かれ、導光部１９ａに導入される。すなわち、本変形例では、一対の反射シート２４が光導入構造に該当する。一対の反射シート２４は、導光部１９ａの端部の前面及び背面に貼り付けられる。また、一対の反射シート２４は好適には白色の反射シートであるが、鏡面反射シートであってもよい。さらに、一対の反射シート２４のうち、導光部１９ａの背面側に配置されるものは、背面反射シート１１（図７参照）が兼ねるものとしてもよい。
【００５１】
以上図９乃至図１１を参照して説明した光導入構造は、それぞれ単独で用いてもよいし、複数を組み合わせて用いてもよい。例えば、レンズ２２（図９参照）とテーパ部２３（図１０参照）を同時に用いたり、レンズ２２（図９参照）、テーパ部２３（図１０参照）及び一対の反射シート２４（図１１参照）の全てを同時に用いるようにしたりしてもよい。
【００５２】
また、本実施形態では、段差補償部材１４を段差を有する部材として示したが、これに限定されない。これ以外にも、例えば、段差に応じて配置されるスペーサシートを用いてもよい。図１２は、スペーサシート２５を示す平面図である。同図に示すスペーサシート２５は、図４の導光シート１５ａ〜１５ｉと同じ厚みを有しており、また同図において、導光シート１５ａ〜１５ｉが重なっていない部分に対応する形状となっている。このスペーサシート２５を導光シート１５ａ〜１５ｉの背面側に配置することにより段差は補償され、導光シート１５ａ〜１５ｉの照射面は略面一となる。なお、スペーサシート２５の枚数は限定されない。複数のスペーサシート２５を並べて配置してもよい。また、導光シート１５ａ〜１５ｉの形状により、２段以上の段差が生じる場合には、２枚以上のスペーサシート２５を重ねて使用してもよい。スペーサシート２５の材質は特に限定されないが、好ましくは、導光シート１５ａ〜１５ｉと同一の材質とすると良い。
【００５３】
さらに、本実施形態では、図８に示すように、背面反射シート１１を導光シート１５ａ〜１５ｉの照射部１８ａ〜１８ｉ及び導光部１９ａ〜１９ｉの背面に配置するものとした。このようにすると、背面反射シート１１として、画像表示領域全面を覆う単一のシートを用いることができるので、低コスト化が図れる。しかしながらこれに限定されるものではなく、例えば、背面反射シート１１の材質や厚さにより十分な可撓性が得られない場合や、照射部１８ａ〜１８ｉの背面に直接背面反射シート１１が配置される領域と、導光部１９ａ〜１９ｉを介して照射部１８ａ〜１８ｉの背面に背面反射シート１１が配置される領域とで輝度に差が生じる場合には、背面反射シート１１を照射部１８ａ〜１８ｉと導光部１９ａ〜１９ｉの間に配置するようにするとよい。
【００５４】
図１３は、背面反射シート１１を照射部１８ａ〜１８ｉと導光部１９ａ〜１９ｉの間に配置する変形例における背面反射シート１１を示す平面図である。なお、同図は、図４に対応するものとしてその形状を示したので、以降の説明は図４を併せて参照するものとする。図１３に示すように、本変形例の背面反射シート１１は、図中の縦方向、すなわち、発光ダイオード１７ａ乃至１７ｉからの光の照射方向に関し、３つの部分に分割されている。これにより、背面反射シート１１を屈曲させることなく照射部１８ａ〜１８ｉと導光部１９ａ〜１９ｉの間に配置することができる。図１４は、本変形例の背面反射シート１１を屈曲させることなく照射部１８ａ〜１８ｉと導光部１９ａ〜１９ｉの間に配置した場合における、図４のＣ−Ｃ線による断面図である。なお、図１４では、各部材の位置関係及び変形の様子の理解を容易にするため、各部材の位置関係及び変形の様子を誇張して表現している。同図に示すように、分割された背面反射シート１１はそれぞれ導光シート１５ｉの照射部１８ｉ、導光シート１５ｈの照射部１８ｈ及び導光シート１５ｇの照射部１８ｇの背面側に直接配置される。そして、導光部、例えば、導光シート１５ｉの導光部１９ｉは、その可撓性により屈曲し、照射部１８ｈ及び照射部１８ｇとその背面に配置された背面反射シート１１のさらに背面をとおり、入射面１６ｉまで伸びる。このことから理解されるように、背面反射シート１１は画像表示領域の全ての区画において照射部１８ａ〜１８ｉの背面に直接配置され、その厚み方向の位置が等しくなるため、屈曲するなど変形することがない。また、照射部１８ａ〜１８ｉと背面反射シート１１の間に挿入される部材がないため、画像表示領域の全ての区画において均一な輝度の照明が得られる。
【００５５】
なお、本変形例では背面反射シート１１を３つに分割したが、これは、本実施形態において、画像表示領域を発光ダイオード１７ａ乃至１７ｉからの光の照射方向に３つに区分したからである。画像表示領域の区分の仕方が変われば背面反射シートの分割の仕方も当然変化する。また、背面反射シート１１の分割は、本変形例で示した方法以外にも、区画毎に分割しても、あるいは、背面反射シート１１は単一のシートとして、導光部１９ａ〜１９ｉが通過する適宜のスリットや穴を設けるようにしてもよい。
【００５６】
続いて、本発明の第２の実施形態に係る画像表示装置を説明する。本実施形態の画像表示装置は、先の第１の実施形態とは、導光部１２の形状及び発光ダイオード１７ａ〜１７ｉの配置が異なっている。その他の基本的な部分については、先の実施形態の画像表示装置と同一であるから、共通する部分についてはその説明を省略し、以下では、両者において異なっている部分について説明することとする。また、両者において共通する部分及び用語については、同符号を付す。
【００５７】
図１５は、本実施形態に係る画像表示装置１における、導光部材１２及び発光ダイオード基板１０ａ，１０ｂの構成及び位置関係を示す平面図である。同図は、第１の実施形態における図４に対応する図である。
【００５８】
図示のように、本実施形態では、２つの発光ダイオード基板１０ａ及び１０ｂが設けられる。それぞれの発光ダイオード基板１０ａ及び１０ｂは、画像形成領域の異なる二辺、本実施形態では、対向する二辺に対応して設けられる。図中では上側と下側の辺である。そして、それぞれの発光ダイオード基板１０ａ及び１０ｂ上に設けられた発光ダイオード１７ａ〜１７ｉに向かい合うように導光部１２の入射面１６ａ〜１６ｉが配置される。なお、発光ダイオード基板１０ａ，１０ｂが設けられる画像形成領域の辺は、少なくとも異なる二辺であればよい。すなわち、入射面１６ａ〜１６ｉもまた、画像形成領域の少なくとも異なる二辺に対応して配置されることになる。
【００５９】
本実施形態に即してより詳しく説明すると、９つに区分された画像形成領域の区画のうち、図中左側に位置する３つに対応する導光シート１５ａ、１５ｂ及び１５ｃについて、下側の辺に隣接する照射部１８ａを有する導光シート１５ａの入射面１６ａは、下側の辺に隣接せず、上側の辺に隣接するように配置される。また、導光シート１５ａに対応する発光ダイオード１７ａは、上側の辺に対応して配置される発光ダイオード基板１０ｂ上に配置される。これに対し、下側の辺に隣接しない照射部１８ｂ、１８ｃをそれぞれ有する導光シート１５ｂ，１５ｃの入射面１６ｂ，１６ｃは下側の辺に隣接するように配置され、対応する発光ダイオード１７ｂ，１７ｃは下側の辺に対応して配置される発光ダイオード基板１０ａ上に配置される。特に、導光シート１５ｃについていえば、照射部１５ｃが隣接する上側の辺に対応する位置には入射面１６ｃは設けられず、下側の辺に対応するように設けられる。すなわち、画像形成領域の一の辺に対応して配置された入射面１６ａ，１６ｃを有する導光シート１５ａ，１５ｃの照射部１８ａ，１８ｃは、当該一の辺に隣接しないように配置される。このようにすれば、各導光シート１５ａ〜１５ｉの導光部１９ａ〜１９ｉが必ず他の導光シート１５ａ〜１５ｉの照射部１８ａ〜１８ｉの背面を通過することになり、その長さが十分長いものとなる。そのため、発光ダイオード１７ａ〜１７ｉから導光シート１５ａ〜１５ｉに入射した光は、導光部１９ａ〜１９ｉを伝播する過程で幅方向に拡散し、照射部１８ａ〜１８ｉの全面に十分に行き渡る。
【００６０】
さらに上記構造は、導光シート１５ａと１５ｃの照射部１８ａ，１８ｃへの導光部１９ａ，１９ｃの長さを等しくでき、光路長を等しくできる。これにより、上下対称にあるバックライト構造で、輝度ムラ、色ムラを小さくできるとともに、信号処理等で補正しやすくなる。
【００６１】
なお、以上説明した各実施形態は、本発明の説明のために示した具体例であって、これらの各実施形態に本発明を限定するものではない。例えば、以上の各実施形態において図示した各部材の断面を含む形状は、当該部材が有すべき機能を満足するものであれば、必要に応じ適宜設計乃至は最適化するべきものである。
【符号の説明】
【００６２】
１ 画像表示装置、２ 制御装置、３ 液晶パネル、４ 液晶パネル駆動回路、４ａ 走査線駆動回路、４ｂ 映像線駆動回路、５ バックライトユニット、６ バックライト駆動回路、７ 下枠、８ 上枠、９ 中間枠、９ａ 突出部、９ｂ 延出部、９ｃ，９ｄ 緩衝材、１０，１０ａ，１０ｂ 発光ダイオード基板、１１ 背面反射シート、１２ 導光部材、１３ 光学シート、１４ 段差補償部材、１５ａ〜１５ｉ 導光シート、１６ａ〜１６ｉ 入射面、１７ａ〜１７ｉ 発光ダイオード、１８ａ〜１８ｉ 照射部、１９ａ〜１９ｉ 導光部、２０ 拡幅部、２１ 基板取付部、２２ レンズ、２３ テーパ部、２４ 一対の反射シート、２５ スペーサシート。
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像表示装置、特に液晶ディスプレイに代表される非自発光型の画像表示装置には、画像を形成する液晶パネル等の光スイッチング部材の背後にバックライトと呼ばれる平面光源が配置されるものが多い。そして、近年このバックライトを複数の領域に分割し、表示する画像に応じてそれぞれの領域ごとの照明の輝度を変化させる制御をすることにより、画像のコントラスト比を向上させると同時に消費電力の低減を図ることが行われている。この手法は、ローカルディミングと呼ばれている。
【０００３】
このローカルディミングを行うバックライトとして、複数の発光ダイオードをアレイ状に配置したものを光源として用いるものが知られている。このとき、発光ダイオードを、その光軸を液晶パネルに向くように配置すると、均一な輝度の照明を得るために光線を拡散しなければならないため、発光ダイオードと液晶パネル間にある程度の距離が必要となる。そのため、液晶表示装置全体の薄型化がむつかしい。
【０００４】
そこで、発光ダイオードからの光線を導光板を用いて部分的に拡散する提案がなされている。
【０００５】
下記特許文献１には、段差を有する導光板を重ねて組み合わせ、面一の光出射面を形成し、各導光板の端部から発光ダイオードによる光線を入射するバックライトユニットが記載されている。同文献記載のバックライトユニットでは、段差を形成した複数種の導光板を用意しなければならないほか、発光ダイオードをバックライトの幅方向に二段以上重ねて配置する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１７０８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、低コストかつ極めて薄型でローカルディミングを可能とするバックライトユニットを備えた画像表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本出願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
（１）光線の透過率を制御して画像を形成する画像形成領域を有する光スイッチング部材と、可撓性であり、前記光スイッチング部材の背面に配置され、端部に入射面を有する導光部と、前記導光部に連続する照射部を有する複数の導光シートと、前記入射面から光を前記導光シートに導入する複数の光源と、を有し、前記照射部は前記画像形成領域を覆い、その前面が略面一となるように配置され、少なくとも一の前記導光シートの前記導光部は、他の前記導光シートの前記照射部の背面に重ね合わせて配置される画像表示装置。
（２）（１）において、前記導光部と、前記照射部の厚みは略等しい画像表示装置。
（３）（１）又は（２）において、前記導光部の幅は、前記照射部の幅より狭く、前記入射面は直線状に配置される画像表示装置。
（４）（３）において、前記光源は前記入射面毎に対応して設けられ、一の前記入射面に対応する光源からの光が、隣接する他の前記入射面に入光するのを妨げる遮光部材を有する画像表示装置。
（５）（１）乃至（４）のいずれかにおいて、前記光源からの光を前記入射面に導入するための光導入構造を有する画像表示装置。
（６）（５）において、前記光導入構造は、前記光源の前面に配置されたレンズ、前記導光部に形成され、前記入射面において厚さが厚く、前記導光部に向かい厚さが薄くなるテーパ部、前記光源と前記入射面を挟むように配置される一対の反射シートの少なくともいずれかである画像表示装置。
（７）（１）乃至（６）のいずれかにおいて、さらに前記照射部の背面に配置される背面反射シートを有し、前記背面反射シートは、前記照射部と、前記導光部の間に配置される画像表示装置。
（８）（１）乃至（６）のいずれかにおいて、さらに前記照射部及び前記導光部の背面に配置される背面反射シートを有する画像表示装置。
（９）（１）乃至（８）のいずれかにおいて、さらに前記照射部及び前記導光部の背面に、前記照射部及び前記導光部が重ね合わせて配置されることにより生じる段差を補償する段差補償部材を有する画像表示装置。
（１０）（９）において、前記段差補償部材は、段差を有する部材、前記段差に応じて配置されるスペーサシートの少なくともいずれかである画像表示装置。
（１１）（１）乃至（１０）のいずれかにおいて、前記導光部は、前記入射面から前記照射部に向かうに従いその幅が増加する拡幅部を有する画像表示装置。
（１２）（１）乃至（１１）のいずれかにおいて、前記入射面は、前記画像形成領域の少なくとも異なる二辺に対応して配置され、前記画像形成領域の一の辺に対応して配置された前記入射面を有する前記導光シートの前記照射部は、前記一の辺に隣接しない画像表示装置。
【発明の効果】
【０００９】
以上の本出願において開示される発明によれば、低コストかつ極めて薄型でローカルディミングを可能とするバックライトユニットを備えた画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置の構成を示す図である。
【図２】液晶パネルに形成される画素の一つを回路図により示したものである。
【図３】画像表示装置の分解斜視図である。
【図４】導光部材及び発光ダイオード基板の構成及び位置関係を示す平面図である。
【図５】導光シートの形状を示す平面図である。
【図６】図５に示した導光シートの変形例の形状を示す平面図である。
【図７】図４のＡ−Ａ線による画像表示装置１の拡大断面図である。
【図８】図４のＢ−Ｂ線による画像表示装置１の拡大断面図である。
【図９】図７における発光ダイオードと入射面の関係を示す拡大図である。
【図１０】光導入構造として、テーパ部を用いた変形例を示す図である。
【図１１】光導入構造として、一対の反射シートを用いた別の変形例を示す図である。
【図１２】スペーサシートを示す平面図である。
【図１３】背面反射シートを照射部と導光部の間に配置する変形例における背面反射シートを示す平面図である。
【図１４】背面反射シートを屈曲させることなく照射部と導光部の間に配置した場合における、図４のＤ−Ｄ線による断面図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係る画像表示装置における、導光部材及び発光ダイオード基板の構成及び位置関係を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の第１の実施形態について図１乃至図１４を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置１の構成を表す図である。同図に示すように、画像表示装置１は、制御装置２と、光スイッチング部材である液晶パネル３と、液晶パネル駆動回路４とを含んでいる。液晶パネル駆動回路４は走査線駆動回路４ａと映像線駆動回路４ｂとを含んでいる。また、画像表示装置１は、バックライトユニット５と、バックライト駆動回路６とを有している。
【００１３】
液晶パネル３は矩形であり、その左右方向及び上下方向の長さは、当該画像表示装置１の用途に応じて定められる。また、液晶パネル３は縦長形状（左右方向の長さが上下方向の長さより長い）であっても横長形状（左右方向の長さが上下方向の長さより短い）であっても、左右方向と上下方向の長さが等しくともよい。本実施形態では、画像表示装置１はテレビジョン受像機に用いられることを想定しているので、液晶パネル３は横長形状である。
【００１４】
液晶パネル３は一対の透明基板を有している。透明基板の一方の基板であるＴＦＴ基板には複数の映像信号線Ｙと複数の走査信号線Ｘとが形成されている。映像信号線Ｙと走査信号線Ｘは互いに直交しており、格子状に形成されている。そして隣接する２つの映像信号線Ｙと隣接する２つの走査信号線Ｘとによって囲まれた領域が１つの画素となっている。
【００１５】
図２は、液晶パネル３に形成される画素の一つを回路図により示したものである。図中に示した映像信号線Ｙｎ及びＹｎ＋１、並びに走査信号線Ｘｎ及びＸｎ＋１に囲まれた領域が一つの画素となっている。ここで注目する画素は、映像信号線Ｙｎ及び走査信号線Ｘｎにより駆動されるものとする。各画素のＴＦＴ基板側には、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）３ａが設けられている。ＴＦＴ３ａは走査信号線Ｘｎから入力される走査信号によってオン状態となる。映像信号線Ｙｎは当該画素の画素電極３ｂに、オン状態のＴＦＴ３ａを介して電圧（各画素の階調値を表す信号）を加える。
【００１６】
一方、透明基板の他方の基板であるカラーフィルタ基板にはカラーフィルタが形成されており、ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板の間に液晶３ｃが封入されている。そして、画素電極３ｂと液晶３ｃを介して容量を形成するように共通電極３ｄが形成されている。共通電極３ｄは、共通電位に電気的に接続される。そのため、画素電極３ｂに印加された電圧に応じて、画素電極３ｂと共通電極３ｄの間の電界が変化し、それにより液晶３ｃの配向状態が変化し、液晶パネル３を透過する光線の偏光状態を制御する。そして、液晶パネル３の表示面と表示面とは反対側の面である裏面には偏光フィルタが貼り付けられている。これにより、液晶パネル３に形成された各画素は、光の透過率を制御する光スイッチング素子として機能する。そして、各画素の光の透過率を入力された画像データに応じて制御することにより画像が形成される。従って、液晶パネル３において、画素が形成されている領域が画像形成領域となる。
【００１７】
なお、共通電極３ｄはＴＦＴ基板及びカラーフィルタ基板のいずれに設けてもよい。共通電極３ｄの配置は液晶の駆動方式に依存する。例えば、ＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式であれば共通電極３ｄはＴＦＴ基板上に設けられる。ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式やＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）方式であれば、共通電極はカラーフィルタ基板上に設けられる。本実施形態では、ＩＰＳ方式を用いているため、共通電極３ｄはＴＦＴ基板上に設けられている。また、透明基板は本実施形態ではガラスであるが、樹脂など他の材質を用いてもよい。
【００１８】
なお、本明細書では、光スイッチング部材という語を、光の透過率を制御することにより画像を形成する部材を指すものとして使用する。ここで示した液晶パネル３は、光スイッチング部材の好適な一例であり、これに限定するものではない。他にも、電気泳動を用いたものや、色素の化学的な色変化を利用したもの等、光の透過率を制御することにより画像を形成できる部材であればいかなるものを光スイッチング部材として用いてもよい。
【００１９】
制御装置２には、不図示のチューナやアンテナで受信した映像データや、映像再生装置など別の装置が生成した映像データが入力される。制御装置２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄａｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｌｙ）などのメモリとを備えたマイクロコンピュータであってよい。制御装置２は入力された映像データに対して色調整などの各種画像処理を行い、各画素の階調値を示す映像信号を生成する。制御装置２は生成した映像信号を映像線駆動回路４ｂに出力する。また、制御装置２は入力された映像データに基づいて、映像線駆動回路４ｂ、走査線駆動回路４ａ、バックライト駆動回路６が同期を取るためのタイミング信号を生成し、各駆動回路に向けて出力する。ただし、本実施形態は制御装置２の形態を特に限定するものではない。例えば、制御装置２は複数のＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）から構成されてもよいし、単体であってもよい。また、バックライト駆動回路６とその他の回路との同期を取らないものとしてもよい。
【００２０】
また、後述するように本実施形態では、バックライトユニット５の光源として複数の発光ダイオードを用いており、バックライト駆動回路６は、かかる複数の発光ダイオードに必要な電流を供給する回路である。本実施形態では、制御装置２は入力される映像データに基づいて発光ダイオードの輝度を制御するための信号を生成し、バックライト駆動回路６に向けて出力する。そして、バックライト駆動回路６は、当該生成された信号に応じて発光ダイオードに流れる電流の量を制御し、発光ダイオードの輝度を調節する。発光ダイオードの輝度は、各発光ダイオード毎に調節してもよいし、複数の発光ダイオードをいくつかのグループに分け、グループ毎に調節するものとしてもよい。
【００２１】
なお、発光ダイオードの輝度を制御する方法として、電流量を一定として、発光期間で明るさを制御するＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式としても良い。
【００２２】
走査線駆動回路４ａはＴＦＴ基板に形成された走査信号線Ｘに接続されている。走査線駆動回路４ａは制御装置２から入力されるタイミング信号に応じて走査信号線Ｘを順番に選択し、選択した走査信号線Ｘに電圧を印加する。走査信号線Ｘに電圧が印加されると、当該走査信号線Ｘに接続されたＴＦＴがオン状態となる。
【００２３】
映像線駆動回路４ｂはＴＦＴ基板に形成された映像信号線Ｙに接続されている。映像線駆動回路４ｂは走査線駆動回路４ａによる走査信号線Ｘの選択に合わせて、当該選択された走査信号線Ｘに設けられるＴＦＴのそれぞれに、各画素の階調値を表す映像信号に応じた電圧を印加する。
【００２４】
バックライトユニット５は液晶パネル３の背面側に配置されている。バックライトユニット５も矩形であり、その大きさ及び形状は液晶パネル３に相応している。
【００２５】
図３は、画像表示装置１の分解斜視図である。同図に示すように、画像表示装置１は、液晶パネル３及びバックライトユニット５を下枠７及び上枠８からなる外枠に収容した構造となっている。そして、液晶パネル３とバックライトユニット５の間には中間枠９が設けられ、液晶パネル３とバックライトユニット５は個別に保持される。同図において上側が、ユーザが画像を観察する側であり、下側は背面となる。以降、画像表示装置においてユーザが画像を観察する側の方向を前側、また前側を向く面を前面と呼び、その逆方向を背面側、背面側を向く面を背面と呼ぶこととする。
【００２６】
バックライトユニット５は、発光ダイオード基板１０、背面反射シート１１、導光部材１２、光学シート１３及び段差補償部材１４から構成される。発光ダイオード基板１０は、本実施形態では、複数の発光ダイオードを直線状に実装した細長い基板であり、画像表示装置１の図中手前側の辺に、その長手方向が当該辺の向きと一致するように設けられている。また、本実施形態では、発光ダイオード基板１０は後述する段差補償部材１４に取り付けられる。背面反射シート１１は、導光部材１２の背面に出射した光を反射し導光部材１２に再入射させることにより、光の利用効率を高めるための部材である。背面反射シート１１としては、ＰＥＴ樹脂等を用いた白色の反射シートを用いてもよいし、鏡面反射シート等を用いてもよい。導光部材１２は、その少なくとも一側面である入射面（本実施形態の場合、図中手前側に向く面）から入射された発光ダイオード基板１０からの光をその前面に均等に出射することにより、バックライトユニット５を面光源として機能させる部材である。本実施形態では、導光部材１２は複数の部材からなっており、可撓性のあるフィルムあるいはシート状の部材が用いられる。導光部材１２の材質は特に限定されないが、屈折率が高く光の透過損失の少ない材料が好ましく、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等の樹脂が好適である。また、その厚さは材質に依存するが、後述する導光部材１２の構造が実現される程度の可撓性が生じる程度の厚さとしなければならず、材質がＰＭＭＡである場合には好ましくは５００μｍ以下、より好ましくは２００μｍ以下とする。導光部材１２の詳細な構成については後述する。光学シート１３は、１枚あるいは複数枚のシートからなり、導光部材１２から出射した光の角度分布等を制御する光学部材である。光学シート１３には、拡散シートや、プリズムシートが含まれてよい。段差補償部材１４は、後述するように導光部材１２の厚みが場所により異なるため、そのために生じる段差を補償するための部材である。本実施形態では、段差補償部材１４と下枠７は別個の部材として示したが、下枠７を段差補償部材１４を兼ねるものとしてもよい。
【００２７】
なお、図３では、図２に示した制御装置２等を搭載した基板の図示は省略している。また、本実施形態では、発光ダイオード基板１０を導光部材１２の長辺にあたる一辺にのみ配置する構造としたが、特にこれに限定されない。導光部材１２の短辺にあたる一辺にのみ配置しても、長辺又は短辺の対向する二辺にそれぞれ配置しても、任意の三辺あるいは四辺全てに配置してもよい。
【００２８】
図４は、導光部材１２及び発光ダイオード基板１０の構成及び位置関係を示す平面図である。本実施形態では、液晶パネル３（図３参照）の画像表示領域を縦横それぞれ３等分し、９つの区画に区分するとともに、各区画にそれぞれ対応した９枚の導光シート１５ａ〜１５ｉが配置される。なお、各導光シート１５ａ〜１５ｉは、他の導光シート１５ａ〜１５ｉと重ね合わせて配置されるため、図４では、重ね合わせられて本来見えない部分を破線で示している。すなわち、少なくとも一の導光シートの導光部は、他の導光シートの照射部の背面に重ね合わせて配置される。なお、画像表示領域をどのように区画するかは任意である。区画数はもちろん、その配置も本実施形態で示したような格子状でなくともよい。
【００２９】
導光シート１５ａ〜１５ｉは、それぞれ端部に入射面１６ａ〜１６ｉを有しており、各入射面１６ａ〜１６ｉに対応して向き合うように発光ダイオード基板１０上に設けられた発光ダイオード１７ａ〜１７ｉからの光が導光シート１５ａ〜１５ｉ内に入射する。なお、本実施形態では、一の入射面１６ａ〜１６ｉに一の発光ダイオード１７ａ〜１７ｉが対応するものとして図示しているが、一の入射面１６ａ〜１６ｉに複数の発光ダイオードが対応するようにしてもよい。
【００３０】
遮光部材１８は、各入射面１６ａ〜１６ｉに対応する発光ダイオード１７ａ〜１７ｉからの光が、隣接する他の入射面１６ａ〜１６ｉに入光するのを妨げるためのものであり、本実施形態では、発光ダイオード基板１０上に設けられた壁状の部材である。遮光部材１８は、光線を遮蔽すると同時に反射し、発光ダイオード１７ａ〜１７ｉからの光をより多く対応する入射面１６ａ〜１６ｉに入射させるものであることが、光線の利用効率を高める上で好ましい。その場合には、図４に示すように、最も外側に位置する発光ダイオード（この場合は、発光ダイオード１７ａ及び発光ダイオード１７ｉ）の外側にも遮光部材１８を設けるとよい。しかしながら、遮光部材１８を光を吸収するようなもの、例えば黒色の部材としてもよく、その場合には、発光ダイオード１７ａ及び発光ダイオード１７ｉの外側にはかならずしも必要ではない。もちろん、遮光部材１８の形状や配置はここで示したものに限定されず、ある発光ダイオード１７ａ〜１７ｉからの光が隣接する他の入射面１６ａ〜１６ｉに入光するのを妨げるものであればどのようなものであってもよい。
【００３１】
図５は、導光シート１５ｃの形状を示す平面図である。なお、図４で説明した導光シート１５ａ〜１５ｉは、それぞれ形状に相違はあるものの基本的な構造自体は同じであるため、導光シート１５ｃを代表として説明する。導光シート１５ｃは、液晶パネル３の区分された区画に対応する形状の照射部１８ｃと、導光部１９ｃを有しており、照射部１８ｃは導光部１９ｃに連続している。そして、導光部１９ｃの端部が入射面１６ｃとなっている。なお、照射部１８ｃ及び導光部１９ｃの符号に付した添字は、導光シート１５ｃの添字ｃと対応させたものである。入射面１６ｃから入光した光線は、導光部１９ｃ内で全反射を繰り返しながら照射部１８ｃに向かい、照射部１８ｃ内で拡散する。照射部１８ｃの前面または背面あるいはその両方の面には、導光シート１５ｃ内の全反射条件を乱すための散乱構造が形成されており、それにより導光シート１５ｃ内を伝播してきた光は、照射部１８ｃの前面から液晶パネル３に向かい出射する。このような散乱構造としては、公知のいかなるものを用いてもよく、例えば散乱インクを所定のパターンで表面に印刷したものであっても、微小な溝あるいはディンプルをその表面に形成したものであってもよい。図中ハッチングで示した部分が照射部１８ｃであり、前記した散乱構造が形成されている部分である。また、導光シート１５ｃは可撓性を有する程度に十分薄いシートにより形成されているため、導光部１９ｃは屈曲することが可能である。導光シート１５ａ〜１５ｉは、好ましくは、ＰＭＭＡ等の樹脂シートを切りぬくことにより簡便かつ低コストで得られる。この場合、導光シート１５ｃの導光部１９ｃと照射部１８ｃの厚さは、一定厚さのシートを切り抜いた部分であるから、略等しいことになる。
【００３２】
また、導光部１９ｃの幅ｔ１９は、照射部１８ｃの幅ｔ１８より狭くなっている。本実施形態では、幅ｔ１９は幅ｔ１８のおよそ１／３である。これは、図４に示すように、本実施形態では、画像表示領域が縦方向、すなわち、発光ダイオード１７ａ〜１７ｉからの光の照射方向に３つに区分されているため、幅ｔ１９を幅ｔ１８の１／３以下とすれば入射面１６ａ〜１６ｉを厚さ方向に重ねることなく配置できるからである。すなわち、導光部１９ａ〜１９ｉの幅を、照射部１８ａ〜１８ｉの幅を発光ダイオード１７ａ〜１７ｉからの光の照射方向における画像表示領域の区画数で除した長さ以下とすれば、入射面１６ａ〜１６ｉを、導光シート１５ａ〜１５ｉの厚さ方向に重ねることなく配置できることになる。これにより、各入射面１６ａ乃至１６ｉに対応する発光ダイオード１７ａ〜１７ｉが直線状に配置され、画像表示装置の厚さ方向に重ねる必要がないため、画像表示装置全体の厚さを薄くすることができる。また、発光ダイオード１７ａ〜１７ｉを集中的に配置できるため、電源の供給回路や放熱部材を小型化することができる。
【００３３】
再度図４を見ると、導光シート１５ａ〜１５ｉの照射部は、液晶パネル３の画像形成領域全域を覆っており、画像形成領域の全てを照射するものである。また、各照射部は、その前面が略面一となるように配置される。すなわち、導光シート１５ａ〜１５ｉの導光部が、その可撓性により屈曲し、他の導光シート１５ａ〜１５ｉの照射部と重なっている位置において背面側に逃げるのである。これにより、導光シート１５ａ〜１５ｉの照射部を略面一とし、且つ、互いに重ね合わせることができる。また、本実施形態では、同様に導光シート１５ａ〜１５ｉの導光部の可撓性により、各入射面１６ａ〜１６ｉがその長手方向に直線状に並んで配置される。
【００３４】
図６は、図５に示した導光シート１５ｃの変形例の形状を示す平面図である。本変形例は、図５の導光シート１５ｃにおいて、その形状によって、導光部１９ｃを経由して照射部１８ｃに導入された光が、照射部１８ｃ全体に行き渡らない場合、特に、図５の破線Ｃで示した部分に光が十分に行き渡らず輝度のむらを生じないようにするためのものである。
【００３５】
図６に示すように、本変形例では、導光シート１５ｃの導光部１９ｃに、入射面１６ｃから照射部１８ｃに向かうに従いその幅が増加する拡幅部２０が設けられている。すなわち、導光部１９ｃにおいて、入射面１６ｃから照射部１８ｃに向かう途中で、導光部１９ｃは徐々にその幅が増加する方向に変化し始め、照射部１８ｃの幅と等しくなった時点で照射部１８ｃと連結している。この幅が変化している部分が拡幅部２０である。これにより、導光部１９ｃ中を照射部１８ｃに向かい伝播する光は、拡幅部２０においてその幅方向に広がり、照射部１８ｃの全域に行き渡ることになる。なお、拡幅部２０の配置は特に限定されず、導光部１９ｃの全長にわたり拡幅部２０が設けられていても、途中の一部に設けられていてもよい。また、一の導光部１９ｃにおいて拡幅部２０を複数設け、例えば、２段階で光線を幅方向に広げるようにしてもよい。また、拡幅部２０の最大幅は照射部１８ｃの幅と等しくなくともよく、例えば、照射部１８ｃの幅の５０％としたり、８０％としたりしてもよい。
【００３６】
図７は、図４のＡ−Ａ線による画像表示装置１の拡大断面図である。以下詳細に説明する。
【００３７】
発光ダイオード基板１０上に示された発光ダイオード１７ａは、一般に発光ダイオードパッケージと呼ばれるものであって、発光ダイオード素子を基板上に実装し、封止樹脂等により封止したものである。発光ダイオード１７ａは発光ダイオード基板１０に直接実装されていてもよい。また、発光ダイオード１７ａの形態は特に問わないが、ここで示した発光ダイオード１７ａは、発光ダイオード素子の前面に光線の拡散範囲を制御するレンズを備えている。発光ダイオード基板１０の材質は特に限定されないが、本実施形態では、発光ダイオード１７ａ〜１７ｉが発生する熱の放熱性を考慮して、アルミニウム表面に絶縁性の被覆を施したものを使用している。なお、本実施形態では、バックライトユニット５（図３参照）の光源に発光ダイオードを使用しているが、これは、局所的に光線を発生する光源であって、光量の制御ができるものとして採用したものであり、必ずしも発光ダイオードを用いなければならないわけではない。
【００３８】
発光ダイオード基板１０は、段差補償部材１４の端部に設けられた基板取付部２１に固定されているが、これは一例であり、発光ダイオード基板１０をどのように固定するかは任意に定めてよい。しかしながら、段差補償部材１４が金属など伝熱に優れた材料である場合には、放熱の点で有利である。なお、発光ダイオード１７ａ〜１７ｉによる発熱の程度によっては、発光ダイオード基板１０及び段差補償部材１４の材質に必ずしも熱伝導率の高い材質を用いずともよい。
【００３９】
導光シート１５ａ（すなわち、導光部材１２）及び背面反射シート１１は、段差補償部材１４上に載せられる。そして、それら部材の端部を覆うように中間枠９が配置される。中間枠９は、バックライトユニット５（図３参照）及び液晶パネル３を隔てて支持する部材である。
【００４０】
中間枠９の断面は図示の通りＬ字状であり、導光シート１５ａの入射面１６ａ近傍の導光部１９ａの前面に接触する突出部９ａが形成されている。この突出部９ａと段差補償部材１４とで挟み込むことにより、入射面１６ａの位置決めがされ、また、発光ダイオード基板１０は段差補償部材１４に取り付けられているため、発光ダイオード１７ａと入射面１６ａとの相対的な位置決めがなされる。光学シート１３は、図示の通り、その端部が導光シート１５ａの入射面１６ａより光の入射方向側に位置するよう形成されており、突出部９ａは、光学シート１３を介することなく導光シート１５ａの前面に正対する。このことにより、導光シート１５ａの厚さ方向の位置が正確に定められるため、発光ダイオード１０ａの光軸中心と入射面１６ａの厚さ方向の中心の位置が精度よく一致させられる。なお、突出部９ａと導光シート１５ａの前面とは常に接触している必要はなく、多少の隙間を設けておいてもよい。その場合、振動などにより導光シート１５ａが揺れ動いたときに、突出部９ａと導光シート１５ａの前面が接触することになる。
【００４１】
さらに、中間枠９は突出部９ａから光の入射方向に延びる延出部９ｂを有しており、延出部９ｂの上下両面にはそれぞれ緩衝材９ｃ及び９ｄが設けられる。緩衝剤９ｃは、振動などにより導光シート１５ａや光学シート１３が揺れ動いたときに、その位置を支え、衝撃を緩和するものであり、緩衝材９ｄは、液晶パネル３を支え、振動等による衝撃を吸収するものである。緩衝材９ｃ及び９ｄには、適宜のゴムや樹脂、スポンジ等が用いられる。なお、ここで示した中間枠９の構造は一例であり、液晶パネル３やバックライトユニット５（図３参照）を適正に支持するものであればどのようなものであってもよい。
【００４２】
中間枠９の材質もまた特に限定はないが、成形の容易さ及びコストの面から、合成樹脂を用いることが好ましい。本実施形態では、強度の点からポリカーボネートを用いているが、必ずしもこれに限られない。ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｒａｓｔｉｃ）のように、合成樹脂に強化材を混入してもよい。また、中間枠９は遮光性を有することが好ましく、そのため、黒色あるいは濃色であることが好ましい。中間枠９の着色は、その材料自体が黒色あるいは濃色のものを用いてもよいし、中間枠９の表面を塗装してもよい。本実施形態では、黒色あるいは濃色に着色されたポリカーボネートを成形して中間枠９を得ている。
【００４３】
下枠７及び上枠８は、軽量でかつ剛性の高い材料で形成することが好ましく、鋼板、アルミニウム合金、マグネシウム合金などの金属や、ＦＲＰや各種合成樹脂を用いてよい。特に、下枠７は段差補償部材１４を介して伝導される発光ダイオード１７ａ〜１７ｉからの熱を効率よく放散するため熱伝導率の高い材料であることが好ましく、本実施形態では、鋼板を用いている。なお、下枠７を段差補償部材１４と一体とし、両者の機能を兼ね備えたものとしてもよいことは、すでに述べたとおりである。上枠８の材質は、下枠７と同じであっても、異なっていてもよく、画像表示装置１のサイズ、用途、外観、重量等の要素を考慮して適宜決定してよい。上枠８の液晶パネル３に面する側の面には、緩衝材８ａが設けられ、振動などにより液晶パネル３が揺れ動き、上枠８と接触する際の衝撃を緩和するようになっている。緩衝材８ａには、適宜のゴムや樹脂、スポンジ等が用いられる。もちろん、ここで示した液晶パネル３の支持及び緩衝構造は一例である。
【００４４】
図８は、図４のＢ−Ｂ線による画像表示装置１の拡大断面図である。同図には、導光シート１５ａと導光シート１５ｂの重ね合わせの様子が示されている。図中示すように、導光シート１５ａの照射部１８ａの背面側に、導光部１９ｂが重ねあわされている。そして、導光部１９ｂが撓むことにより、導光シート１５ｂの入射面１６ｂの厚さ方向の位置は、導光シート１５ａの入射面１６ａと等しく（図７参照）、発光ダイオード１７ｂの光軸中心に合わせられる。
【００４５】
段差補償部材１４は、導光シート１５ａ〜１５ｉの照射部１８ａ〜１８ｉ及び導光部１９ａ〜１９ｉが重ね合わせられ（図４参照）、その合計厚さが部分的に変化して生じる段差を補償するため、重ね合わせられた導光シート１５ａ〜１５ｉの合計厚さに応じた段差を有している。例えば、図８に示すように、導光シート１５ａ及び導光シート１５ｂが重ね合わされている部分では、導光シート１５ｂの厚さに等しい高さだけ背面側に窪むように段差が設けられる。このことにより、全ての導光シート１５ａ〜１５ｉの照射部１８ａ〜１８ｉの前面が、略面一となり、液晶パネル３までの距離が画像形成領域内で実質的に等しくなる。段差補償部材１４は任意の材料、任意の方法により作成してよいが、本実施形態では、鋼板やアルミ板などの金属板にプレス加工を施すことにより段差補償部材１４を得ている。
【００４６】
背面反射シート１１は、本実施形態では全ての照射部１８ａ〜１８ｉ及び導光部１９ａ〜１９ｉの背面に配置される。そのため、段差補償部材１４の段差に応じて、背面反射シート１１も屈曲している。なお、背面反射シート１１に換えて、段差補償部材１４の前面を光を反射する面としてもよい。その場合には、背面反射シート１１は不要である。段差補償部材１４の前面を光を反射する面とするためには、段差補償部材１４自体を背面反射シート１１と同じ材質で作成するか、段差補償部材１４の前面に光を反射するコーティングを施せばよい。
【００４７】
ところで、本実施形態において、導光シート１５ａ〜１５ｉの厚みは前述したとおり好ましくは５００μｍ以下、より好ましくは２００μｍ以下と薄いため、発光ダイオード１７ａ〜１７ｉからの光を入射面１６ａ〜１６ｉに効率よく入光するのは単純には困難である。そのため、発光ダイオード１７ａ〜１７ｉからの光を入射面１６ａ〜１６ｉに導入するための光導入構造を有することが好ましい。
【００４８】
図９は、図７における発光ダイオード１７ａと入射面１６ａの関係を示す拡大図である。前述の通り、本実施形態では、発光ダイオード１７ａは、その前面にレンズ２２を有している。このレンズ２２により、発光ダイオード１７ａから出射した光は、図９中に示した矢印のごとく屈折して進み、入射面１６ａに入光し、導光部１９ａに導入される。すなわち、本実施形態では、レンズ２２が光導入構造に該当する。しかしながら、光導入構造は、レンズ２２のみに限定されるものではない。
【００４９】
図１０は、光導入構造として、テーパ部２３を用いた変形例を示す図である。同図は、図９に対応する断面を示している。本変形例では、導光シート１５ａの導光部１９ａの端部に、入射面１６ａにおいて厚さが厚く、導光部１９ａに向かい厚さが薄くなるテーパ部２３が形成されている。これにより、図示する矢印のごとく、発光ダイオード１７ａから出射した光は入射面１６ａに入射したのち、テーパ部２３の内面で全反射することにより導光部１９ａに導入される。すなわち、本変形例では、テーパ部２３が光導入構造に該当する。また、テーパ部２３はいかなる方法により作製してもよいが、例えば、可塑性のシート材を加熱し、その端部を型などを用いて塑性流動させ変形することにより作成してもよいし、シート材と同じ材料からなる楔状の部材を熱接着等の方法により溶着するなどしてもよい。
【００５０】
図１１は、光導入構造として、一対の反射シート２４を用いた別の変形例を示す図である。同図もまた、図９に対応する断面を示している。本変形例では、導光シート１５ａの導光部１９ａの端部に、光源である発光ダイオード１７ａと入射面１６ａを挟むように配置される一対の反射シート２４が設けられている。これにより、図示する矢印のごとく、発光ダイオード１７ａから出射した光は一対の反射シート２４の表面で反射され、入射面１６ａへと導かれ、導光部１９ａに導入される。すなわち、本変形例では、一対の反射シート２４が光導入構造に該当する。一対の反射シート２４は、導光部１９ａの端部の前面及び背面に貼り付けられる。また、一対の反射シート２４は好適には白色の反射シートであるが、鏡面反射シートであってもよい。さらに、一対の反射シート２４のうち、導光部１９ａの背面側に配置されるものは、背面反射シート１１（図７参照）が兼ねるものとしてもよい。
【００５１】
以上図９乃至図１１を参照して説明した光導入構造は、それぞれ単独で用いてもよいし、複数を組み合わせて用いてもよい。例えば、レンズ２２（図９参照）とテーパ部２３（図１０参照）を同時に用いたり、レンズ２２（図９参照）、テーパ部２３（図１０参照）及び一対の反射シート２４（図１１参照）の全てを同時に用いるようにしたりしてもよい。
【００５２】
また、本実施形態では、段差補償部材１４を段差を有する部材として示したが、これに限定されない。これ以外にも、例えば、段差に応じて配置されるスペーサシートを用いてもよい。図１２は、スペーサシート２５を示す平面図である。同図に示すスペーサシート２５は、図４の導光シート１５ａ〜１５ｉと同じ厚みを有しており、また同図において、導光シート１５ａ〜１５ｉが重なっていない部分に対応する形状となっている。このスペーサシート２５を導光シート１５ａ〜１５ｉの背面側に配置することにより段差は補償され、導光シート１５ａ〜１５ｉの照射面は略面一となる。なお、スペーサシート２５の枚数は限定されない。複数のスペーサシート２５を並べて配置してもよい。また、導光シート１５ａ〜１５ｉの形状により、２段以上の段差が生じる場合には、２枚以上のスペーサシート２５を重ねて使用してもよい。スペーサシート２５の材質は特に限定されないが、好ましくは、導光シート１５ａ〜１５ｉと同一の材質とすると良い。
【００５３】
さらに、本実施形態では、図８に示すように、背面反射シート１１を導光シート１５ａ〜１５ｉの照射部１８ａ〜１８ｉ及び導光部１９ａ〜１９ｉの背面に配置するものとした。このようにすると、背面反射シート１１として、画像表示領域全面を覆う単一のシートを用いることができるので、低コスト化が図れる。しかしながらこれに限定されるものではなく、例えば、背面反射シート１１の材質や厚さにより十分な可撓性が得られない場合や、照射部１８ａ〜１８ｉの背面に直接背面反射シート１１が配置される領域と、導光部１９ａ〜１９ｉを介して照射部１８ａ〜１８ｉの背面に背面反射シート１１が配置される領域とで輝度に差が生じる場合には、背面反射シート１１を照射部１８ａ〜１８ｉと導光部１９ａ〜１９ｉの間に配置するようにするとよい。
【００５４】
図１３は、背面反射シート１１を照射部１８ａ〜１８ｉと導光部１９ａ〜１９ｉの間に配置する変形例における背面反射シート１１を示す平面図である。なお、同図は、図４に対応するものとしてその形状を示したので、以降の説明は図４を併せて参照するものとする。図１３に示すように、本変形例の背面反射シート１１は、図中の縦方向、すなわち、発光ダイオード１７ａ乃至１７ｉからの光の照射方向に関し、３つの部分に分割されている。これにより、背面反射シート１１を屈曲させることなく照射部１８ａ〜１８ｉと導光部１９ａ〜１９ｉの間に配置することができる。図１４は、本変形例の背面反射シート１１を屈曲させることなく照射部１８ａ〜１８ｉと導光部１９ａ〜１９ｉの間に配置した場合における、図４のＣ−Ｃ線による断面図である。なお、図１４では、各部材の位置関係及び変形の様子の理解を容易にするため、各部材の位置関係及び変形の様子を誇張して表現している。同図に示すように、分割された背面反射シート１１はそれぞれ導光シート１５ｉの照射部１８ｉ、導光シート１５ｈの照射部１８ｈ及び導光シート１５ｇの照射部１８ｇの背面側に直接配置される。そして、導光部、例えば、導光シート１５ｉの導光部１９ｉは、その可撓性により屈曲し、照射部１８ｈ及び照射部１８ｇとその背面に配置された背面反射シート１１のさらに背面をとおり、入射面１６ｉまで伸びる。このことから理解されるように、背面反射シート１１は画像表示領域の全ての区画において照射部１８ａ〜１８ｉの背面に直接配置され、その厚み方向の位置が等しくなるため、屈曲するなど変形することがない。また、照射部１８ａ〜１８ｉと背面反射シート１１の間に挿入される部材がないため、画像表示領域の全ての区画において均一な輝度の照明が得られる。
【００５５】
なお、本変形例では背面反射シート１１を３つに分割したが、これは、本実施形態において、画像表示領域を発光ダイオード１７ａ乃至１７ｉからの光の照射方向に３つに区分したからである。画像表示領域の区分の仕方が変われば背面反射シートの分割の仕方も当然変化する。また、背面反射シート１１の分割は、本変形例で示した方法以外にも、区画毎に分割しても、あるいは、背面反射シート１１は単一のシートとして、導光部１９ａ〜１９ｉが通過する適宜のスリットや穴を設けるようにしてもよい。
【００５６】
続いて、本発明の第２の実施形態に係る画像表示装置を説明する。本実施形態の画像表示装置は、先の第１の実施形態とは、導光部１２の形状及び発光ダイオード１７ａ〜１７ｉの配置が異なっている。その他の基本的な部分については、先の実施形態の画像表示装置と同一であるから、共通する部分についてはその説明を省略し、以下では、両者において異なっている部分について説明することとする。また、両者において共通する部分及び用語については、同符号を付す。
【００５７】
図１５は、本実施形態に係る画像表示装置１における、導光部材１２及び発光ダイオード基板１０ａ，１０ｂの構成及び位置関係を示す平面図である。同図は、第１の実施形態における図４に対応する図である。
【００５８】
図示のように、本実施形態では、２つの発光ダイオード基板１０ａ及び１０ｂが設けられる。それぞれの発光ダイオード基板１０ａ及び１０ｂは、画像形成領域の異なる二辺、本実施形態では、対向する二辺に対応して設けられる。図中では上側と下側の辺である。そして、それぞれの発光ダイオード基板１０ａ及び１０ｂ上に設けられた発光ダイオード１７ａ〜１７ｉに向かい合うように導光部１２の入射面１６ａ〜１６ｉが配置される。なお、発光ダイオード基板１０ａ，１０ｂが設けられる画像形成領域の辺は、少なくとも異なる二辺であればよい。すなわち、入射面１６ａ〜１６ｉもまた、画像形成領域の少なくとも異なる二辺に対応して配置されることになる。
【００５９】
本実施形態に即してより詳しく説明すると、９つに区分された画像形成領域の区画のうち、図中左側に位置する３つに対応する導光シート１５ａ、１５ｂ及び１５ｃについて、下側の辺に隣接する照射部１８ａを有する導光シート１５ａの入射面１６ａは、下側の辺に隣接せず、上側の辺に隣接するように配置される。また、導光シート１５ａに対応する発光ダイオード１７ａは、上側の辺に対応して配置される発光ダイオード基板１０ｂ上に配置される。これに対し、下側の辺に隣接しない照射部１８ｂ、１８ｃをそれぞれ有する導光シート１５ｂ，１５ｃの入射面１６ｂ，１６ｃは下側の辺に隣接するように配置され、対応する発光ダイオード１７ｂ，１７ｃは下側の辺に対応して配置される発光ダイオード基板１０ａ上に配置される。特に、導光シート１５ｃについていえば、照射部１５ｃが隣接する上側の辺に対応する位置には入射面１６ｃは設けられず、下側の辺に対応するように設けられる。すなわち、画像形成領域の一の辺に対応して配置された入射面１６ａ，１６ｃを有する導光シート１５ａ，１５ｃの照射部１８ａ，１８ｃは、当該一の辺に隣接しないように配置される。このようにすれば、各導光シート１５ａ〜１５ｉの導光部１９ａ〜１９ｉが必ず他の導光シート１５ａ〜１５ｉの照射部１８ａ〜１８ｉの背面を通過することになり、その長さが十分長いものとなる。そのため、発光ダイオード１７ａ〜１７ｉから導光シート１５ａ〜１５ｉに入射した光は、導光部１９ａ〜１９ｉを伝播する過程で幅方向に拡散し、照射部１８ａ〜１８ｉの全面に十分に行き渡る。
【００６０】
さらに上記構造は、導光シート１５ａと１５ｃの照射部１８ａ，１８ｃへの導光部１９ａ，１９ｃの長さを等しくでき、光路長を等しくできる。これにより、上下対称にあるバックライト構造で、輝度ムラ、色ムラを小さくできるとともに、信号処理等で補正しやすくなる。
【００６１】
なお、以上説明した各実施形態は、本発明の説明のために示した具体例であって、これらの各実施形態に本発明を限定するものではない。例えば、以上の各実施形態において図示した各部材の断面を含む形状は、当該部材が有すべき機能を満足するものであれば、必要に応じ適宜設計乃至は最適化するべきものである。
【符号の説明】
【００６２】
１ 画像表示装置、２ 制御装置、３ 液晶パネル、４ 液晶パネル駆動回路、４ａ 走査線駆動回路、４ｂ 映像線駆動回路、５ バックライトユニット、６ バックライト駆動回路、７ 下枠、８ 上枠、９ 中間枠、９ａ 突出部、９ｂ 延出部、９ｃ，９ｄ 緩衝材、１０，１０ａ，１０ｂ 発光ダイオード基板、１１ 背面反射シート、１２ 導光部材、１３ 光学シート、１４ 段差補償部材、１５ａ〜１５ｉ 導光シート、１６ａ〜１６ｉ 入射面、１７ａ〜１７ｉ 発光ダイオード、１８ａ〜１８ｉ 照射部、１９ａ〜１９ｉ 導光部、２０ 拡幅部、２１ 基板取付部、２２ レンズ、２３ テーパ部、２４ 一対の反射シート、２５ スペーサシート。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光線の透過率を制御して画像を形成する画像形成領域を有する光スイッチング部材と、
可撓性であり、前記光スイッチング部材の背面に配置され、端部に入射面を有する導光部と、前記導光部に連続する照射部を有する複数の導光シートと、
前記入射面から光を前記導光シートに導入する複数の光源と、
を有し、
前記照射部は前記画像形成領域を覆い、その前面が略面一となるように配置され、
少なくとも一の前記導光シートの前記導光部は、他の前記導光シートの前記照射部の背面に重ね合わせて配置される
画像表示装置。
【請求項２】
前記導光部と、前記照射部の厚みは略等しい請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記導光部の幅は、前記照射部の幅より狭く、前記入射面は直線状に配置される請求項１記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記光源は前記入射面毎に対応して設けられ、一の前記入射面に対応する光源からの光が、隣接する他の前記入射面に入光するのを妨げる遮光部材を有する請求項３記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記光源からの光を前記導光部に導入するための光導入構造を有する請求項１記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記光導入構造は、前記光源の前面に配置されたレンズ、前記導光部に形成され、前記入射面において厚さが厚く、前記導光部に向かい厚さが薄くなるテーパ部、前記光源と前記入射面を挟むように配置される一対の反射シートの少なくともいずれかである
請求項５記載の画像表示装置。
【請求項７】
さらに前記照射部の背面に配置される背面反射シートを有し、
前記背面反射シートは、前記照射部と、前記導光部の間に配置される
請求項１記載の画像表示装置。
【請求項８】
さらに前記照射部及び前記導光部の背面に配置される背面反射シートを有する請求項１記載の画像表示装置。
【請求項９】
さらに前記照射部及び前記導光部の背面に、前記照射部及び前記導光部が重ね合わせて配置されることにより生じる段差を補償する段差補償部材を有する請求項１記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記段差補償部材は、段差を有する部材、前記段差に応じて配置されるスペーサシートの少なくともいずれかである請求項９記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記導光部は、前記入射面から前記照射部に向かうに従いその幅が増加する拡幅部を有する請求項１記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記入射面は、前記画像形成領域の少なくとも異なる二辺に対応して配置され、前記画像形成領域の一の辺に対応して配置された前記入射面を有する前記導光シートの前記照射部は、前記一の辺に隣接しない請求項１記載の画像表示装置。
【請求項１】
光線の透過率を制御して画像を形成する画像形成領域を有する光スイッチング部材と、
可撓性であり、前記光スイッチング部材の背面に配置され、端部に入射面を有する導光部と、前記導光部に連続する照射部を有する複数の導光シートと、
前記入射面から光を前記導光シートに導入する複数の光源と、
を有し、
前記照射部は前記画像形成領域を覆い、その前面が略面一となるように配置され、
少なくとも一の前記導光シートの前記導光部は、他の前記導光シートの前記照射部の背面に重ね合わせて配置される
画像表示装置。
【請求項２】
前記導光部と、前記照射部の厚みは略等しい請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記導光部の幅は、前記照射部の幅より狭く、前記入射面は直線状に配置される請求項１記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記光源は前記入射面毎に対応して設けられ、一の前記入射面に対応する光源からの光が、隣接する他の前記入射面に入光するのを妨げる遮光部材を有する請求項３記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記光源からの光を前記導光部に導入するための光導入構造を有する請求項１記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記光導入構造は、前記光源の前面に配置されたレンズ、前記導光部に形成され、前記入射面において厚さが厚く、前記導光部に向かい厚さが薄くなるテーパ部、前記光源と前記入射面を挟むように配置される一対の反射シートの少なくともいずれかである
請求項５記載の画像表示装置。
【請求項７】
さらに前記照射部の背面に配置される背面反射シートを有し、
前記背面反射シートは、前記照射部と、前記導光部の間に配置される
請求項１記載の画像表示装置。
【請求項８】
さらに前記照射部及び前記導光部の背面に配置される背面反射シートを有する請求項１記載の画像表示装置。
【請求項９】
さらに前記照射部及び前記導光部の背面に、前記照射部及び前記導光部が重ね合わせて配置されることにより生じる段差を補償する段差補償部材を有する請求項１記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記段差補償部材は、段差を有する部材、前記段差に応じて配置されるスペーサシートの少なくともいずれかである請求項９記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記導光部は、前記入射面から前記照射部に向かうに従いその幅が増加する拡幅部を有する請求項１記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記入射面は、前記画像形成領域の少なくとも異なる二辺に対応して配置され、前記画像形成領域の一の辺に対応して配置された前記入射面を有する前記導光シートの前記照射部は、前記一の辺に隣接しない請求項１記載の画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１４２１８３（Ｐ２０１２−１４２１８３Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９３９４０（Ｐ２０１０−２９３９４０）
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（５０６０８７８１９）パナソニック液晶ディスプレイ株式会社 (443)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（５０６０８７８１９）パナソニック液晶ディスプレイ株式会社 (443)
【Ｆターム（参考）】
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