表示装置
【課題】複数の単色LEDを用いて白色表示が可能なサイドライト方式のバックライトを有する表示装置の表示領域の面積を大きくする。
【解決手段】赤LED20R、緑LED20G、青LED20Bが並んで配置されたLEDセット20を光源とし、導光板10には凸部が形成され、凸部に対向する部分にLEDセット20が配置される。凸部の先端面には入光溝13が形成され、LEDからの光を広げる。凸部の側面には反射領域15が形成され、反射領域15によって、単色LEDからの単色光が混合され、白色光を形成する。この構成によって、白色光が形成される面積を大きくすることが出来、表示領域の面積を大きくすることが出来る。
【解決手段】赤LED20R、緑LED20G、青LED20Bが並んで配置されたLEDセット20を光源とし、導光板10には凸部が形成され、凸部に対向する部分にLEDセット20が配置される。凸部の先端面には入光溝13が形成され、LEDからの光を広げる。凸部の側面には反射領域15が形成され、反射領域15によって、単色LEDからの単色光が混合され、白色光を形成する。この構成によって、白色光が形成される面積を大きくすることが出来、表示領域の面積を大きくすることが出来る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はバックライトを有する表示装置に係り、特に、サイドライト型で、複数の単色LEDを用いた場合、色むらの生ずる領域を少なくでき、有効表示領域を大きく出来る表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
バックライトを有する表示装置、例えば液晶表示装置では、画素電極および薄膜トランジスタ(TFT)等がマトリクス状に形成されたTFT基板と、TFT基板に対向して、TFT基板の画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された対向基板が設置され、TFT基板と対向基板の間に液晶が挟持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。
【0003】
液晶表示装置は、薄型、軽量に出来ることから色々な分野に使用されている。液晶は自身では発光しないので、液晶表示パネルの背面にバックライトを配置している。小型の液晶表示装置では、光源としてLEDが使用されている。また、小型の液晶表示装置では、全体の厚さを小さくするために、導光板のサイド(入光面)にLEDを配置するいわゆるサイドライト型のバックライトが使用される。
【0004】
LEDは点光源であるが、導光板を出射する光は、面光源である必要がある。しかし、LEDが配置された導光板の付近は光の強度むらが大きく、面光源として用いることは不適である。したがって、面光源として用いることが出来る領域は限られてくる。面光源として使用できる面積を大きくするために、「特許文献1」および「特許文献2」では、導光板のサイドに台形状の突起を形成し、この台形上の突起の上底部分に光源であるLEDを配置して、導光板からの均一な出射光を得る構成が記載されている。「特許文献1」および「特許文献2」に記載のバックライトは光源として白色LEDを使用している。したがって、色むらの問題は生じない。
【0005】
「特許文献3」には、いわゆる直下型のバックライトにおいて、赤発光LED(以後赤LED)、緑発光LED(以後緑LED)、青発光LED(以後青LED)のLEDセットを多数使用して、白色の面光源を得る構成が記載されている。各LEDセットは、凸部を有し、断面がT字型で、凸部と対向部に凹部を有する導光部の凸部に3色のLEDをデルタ型に配置し、導光部において、3色をミキシングする構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2002−169034号公報
【特許文献2】特開2005−63913号公報
【特許文献3】特開2007−200876号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
液晶表示装置におけるカラー表示はカラーフィルタを用いて行うのが一般的である。この場合、バックライトは白色光である。カラーフィルタ方式では、たとえば、赤表示の場合、緑、青等の光はフィルタでブロックされ、バックライトの光のエネルギーの1/3しか使用できないので、エネルギー効率が悪い。緑表示、青表示等も同様である。
【0008】
これに対して、いわゆるフィールドシーケンシャルによる駆動方法は、カラーフィルタを使用しないので、バックライトのエネルギー効率が優れている。図12は、フィールドシーケンシャルの原理を示す模式図である。図12において、赤、緑、青の色を持つ鉢に植えた花500を表示するものとする。最初の一定時間は赤である花501のみを表示する。このときは赤LEDのみ点灯している。次の一定時間は緑である茎および葉502のみ表示する。このときは緑LEDのみ点灯している。さらに他の一定時間は青である鉢503のみ表示する。このときは青LEDのみ点灯している。人間の眼は残像を有しているので、人間の眼には、3色の合成された絵500として認識される。
【0009】
このように、フィールドシーケンシャルでは、カラーフィルタを用いないので、光源からの光を全量、表示に使用することができる。しかし、フィールドシーケンシャルにおいては、原理的に白色光は使用することができず、赤、緑、青の単色のLEDを時間差で点灯させる必要がある。単色のLEDを時間差で動作させても、人間の眼には、これらの光が重複して視認されるので、白表示する場合、3色のLEDは表示領域においては十分にミキシングされていないと色むらとして認識される。
【0010】
図10は従来例におけるフィールドシーケンシャル方式のバックライトの一部の斜視図である。図10において、導光板10の側面に、LED用フレキシブル配線基板120に搭載された複数のLEDセット20が対向して配置されている。導光板10の下面には反射シート30が配置している。LEDセット20とは、図11に示すように、LEDパッケージに赤LED20R、緑LED20G、青LED20Bが組み込まれたものである。
【0011】
図11は、導光板10とLEDセット20の配置を示す平面図である。図11は、導光板10の端部の平面図を記載している。図11において、LED用フレキシブル配線基板120は省略されている。図11において、導光板10に矩形状の凹部12が形成され、この凹部12の中にLEDセット20が配置されている。導光板10の凹部12において、LEDセット20と対向する面には、LEDからの光を広げるための入光溝13が形成されている。入光溝13の構造については、後で説明する。
【0012】
LEDセット20において、導光板10の入光溝13に対向する部分には、赤LED20R、緑LED20G、青LED20Bが配置している。各単色LEDから入光溝13に入射した光は、入光溝13によって広げられ、液晶表示パネルの表示領域400に対応する部分に進む。表示領域400においては、3色の光が十分にミキシングされ、白表示が可能となっている必要がある。しかし、図11に示すように、LEDセット20付近においては、単色領域あるいは2色領域が存在するので、この領域が存在する部分は表示領域400として使用することができない。
【0013】
図11において、入光溝13から出射する光のうち、Rは赤単色の領域であり、Gは緑単色の領域であり。Bは、青単色の領域である。また、Yは、赤とみどりの混合した黄色の領域であり、Cは青と緑の混合したシアンの領域であり、Wは赤、緑、青の3色が混合した白の領域である。ところで、赤および黄色の領域は、導光板の端部で反射して表示領域に向かうが、反射後、青の光とも混合するので、白色光となる。したがって、表示領域400として使用できる領域は、図11における点線の部分よりも上側の領域となる。一方、単色あるいは、2色混合の光が存在する領域は非表示領域450であり、表示領域としては使用できない。
【0014】
表示装置のスペース効率を上げるためには、非表示領域450を小さくする必要があるが、図11に示す従来例においては、非表示領域450を小さくするには限界があった。本発明の課題は、フィールドシーケンシャル方式等、赤LED、緑LED、青LEDの単色のLEDを用いて表示する、バックライトを有する表示装置において、白色光となる領域をできるだけ大きくすることができるバックライトの構成を実現することである。なお、赤LED、緑LED、青LEDを用いる場合は例であって、たとえば、黄色のLEDが加わったような場合においても、課題は同様である。
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明は以上のような課題を解決するものであり、主な手段は次のとおりである。
【0016】
(1)第1の基板と第2の基板を有する表示パネルの背後にバックライトが配置された表示装置であって、前記バックライトは、導光板と前記導光板の入光面に光源を配置したサイドライト型であり、前記光源は、互いに色が異なる複数個のLEDが配置されたLEDセットであり、前記導光板には凸部が形成され、前記凸部は前記LEDセットと対向する先端面と、前記先端面と交差する側面とを有し、前記凸部の前記側面には、反射領域が形成されていることを特徴とする表示装置。
【0017】
(2)前記凸部の前記先端面には、前記LEDセットからの光を広げるための入光溝が形成されていることを特徴とする(1)に記載の表示装置。
【0018】
(3)前記導光板の前記凸部と交差する辺と前記凸部の前記側面とのなす角度は90〜100度であることを特徴とする(2)に記載の表示装置。
【0019】
(4)前記バックライトはフィールドシーケンシャル方式であることを特徴とする(1)から(3)の何れかに記載の表示装置。
【0020】
(5)第1の基板と第2の基板を有する表示パネルの背後にバックライトが配置された表示装置であって、前記バックライトは、導光板と前記導光板の入光面に光源を配置したサイドライト型であり、前記光源は、互いに色が異なる複数個のLEDが配置されたLEDセットであり、前記導光板には凸部が形成され、前記凸部は前記LEDセットと対向する先端面と、前記先端面と交差する側面とを有し、前記導光板と前記LEDセットはモールドに収容され、前記モールドの前記凸部の前記側面に対向する部分には反射領域が形成されていることを特徴とする表示装置。
【0021】
(6)前記凸部の前記先端面には、前記LEDセットからの光を広げるための入光溝が形成されていることを特徴とする(5)に記載の表示装置。
(7)前記導光板の前記凸部と交差する辺と前記凸部の前記側面とのなす角度は90〜100度であることを特徴とする(6)に記載の表示装置。
(8)前記バックライトはフィールドシーケンシャル方式であることを特徴とする(5)から(7)の何れかに記載の表示装置。
(9)前記LEDセットは、赤LEDと緑LEDと青LEDとから成る3個のLEDで構成されていることを特徴とする(1)から(8)の何れかに記載の表示装置。
(10)前記表示パネルは液晶表示パネルであることを特徴とする(1)から(9)の何れかに記載の表示装置。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、複数の単色のLEDを用いて白色表示する液晶表示装置において、外形を同じにした場合の表示領域の面積を大きくすることが出来る。フィールドシーケンシャル方式の表示装置においては、単色のLEDを用いることが必須であるので、特に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】液晶表示装置の断面図である。
【図2】本発明による、モールド内に収容された導光板とLEDセットを示す平面図である。
【図3】LEDを載置したLED用フレキシブル配線基板の平面図である。
【図4】本発明による導光板の凸部とLEDセットの関係を示す平面図である。
【図5】本発明による導光板の凸部とLEDセットの関係を示す拡大平面図である。
【図6】入光溝によってLEDからの光を広げる状態を示す模式図である。
【図7】入光溝の例を示す平面図である。
【図8】入光溝の他の例を示す平面図である。
【図9】実施例2による導光板の凸部とLEDセットの関係を示す平面図である。
【図10】従来例のバックライトにおける導光板とLEDセットの関係を示す斜視図である。
【図11】従来例における導光板とLEDセットの関係を示す平面図である。
【図12】フィールドシーケンシャルの原理を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、本発明の内容を、実施例を用いて詳細に説明する。
【実施例1】
【0025】
図1は本発明が適用される表示装置の断面図である。実施例1においては、バックライトを有する表示装置として、液晶表示装置を例に挙げて説明する。図1において、液晶表示パネル300の背面にバックライトが配置されている。TFTと画素電極がマトリクス状に形成されたTFT基板100(第1の基板)と対向基板200(第2の基板)の間に図示しない液晶層が挟持されている。TFT基板100の下には下偏光板101が配置し、対向基板200の上には上偏光板201が配置している。TFT基板100、対向基板200、下偏光板101、上偏光板201で液晶表示パネル300を構成している。TFT基板100は対向基板200よりも大きく形成され、TFT基板100が1枚となっている部分は端子部150となっている。端子部150には画像信号等を供給するためのフレキシブル配線基板110が接続されている。
【0026】
バックライトは樹脂モールド80内に配置されている。光源は赤LED20R、緑LED20G、青LED20BがセットになったLEDセット20である。LEDセット20は導光板10の側面に配置している。LEDセット20は、LED用フレキシブル配線基板120に載置されている。導光板10のLEDセット20と対向する部分にはLEDからの光を広げるための入光溝13が形成されている。導光板10の下面には反射シート30が配置している。
【0027】
導光板10の上には光学シート群が配置している。図1においては、光学シート群は、下から、下拡散シート40、下プリズムシート50、上プリズムシート60、上拡散シート70である。下拡散シート40は、導光板10によって均一にしきれない点光源に起因する輝度むらを軽減する。下プリズムシート50は、特定方向に広がろうとする光を液晶表示パネル300の方向に向ける働きを有し、上プリズムシート60は、特定方向と直角方向に広がろうとする光を液晶表示パネル300の方向に向ける。上拡散シート70は、液晶表示パネル300の走査線あるいは映像信号線と、下プリズムシート50あるいは上プリズムシート60とによって発生するモアレを低減する。図1における光学シートは例であり、他の組み合わせも存在する。例えば、プリズムシートを使用せずに、複数の拡散シートを用いる場合もある。
【0028】
図2は、モールド80内に導光板10とLEDセット20が配置された平面図である。導光板10は、LEDセット20と対向する部分には矩形状の凸部11が形成されており、凸部11のLEDセット20と対向する部分には入光溝13が形成されている。図2において、導光板10の1辺には6個の凸部11が形成され、対応して6個のLEDセット20が配置している。凸部11のピッチpあるいはLEDセット20のピッチpは例えば、7.6mmである。LEDセット20にはLED用フレキシブル配線基板120から電流等が供給される。図3はLEDセット20がLED用フレキシブル配線基板120に載置されている状態を示す。
【0029】
図4は、図2の詳細図である。図4において、モールド80の内部に導光板10とLEDセット20が収容されている。導光板10には凸部11が存在し、凸部11の先端面には入光溝13が形成されている。凸部11の側面には反射領域15が形成されている。この構成が本発明の特徴である。凸部11の側面の反射領域15はAl、Ag等の蒸着膜等を用いることが出来る。なお、反射領域15はこれらの金属でなくとも、反射率の高い樹脂で形成することも出来る。ただし、導光板10の凸部11側面の全反射を利用する構成だけでは、本発明の目的を達成することが出来ない。入光溝13から出射する全ての光を全反射することは不可能だからである。
【0030】
凸部11の入光溝13に対向してLEDセット20が配置されている、LEDセット20は、赤LED20R、緑LED20G、青LED20Bが並んで配置されている。各LEDから出射した光は入光溝13に入射し、入光溝13において広げられる。
【0031】
入光溝13から出射した光は直後は単色である。この単色光の領域は図4において、R、G、Bと記載されている。また、入光溝13から出射した所定の領域は、2色の光が混合した領域である。図4において、Yと記載されている領域は赤と緑の混合した黄色の領域であり、Cと記載されている領域は緑と青が混合したシアンの領域である。また、図4において、Wと記載されている領域は赤、緑、青の混合した白色領域である。
【0032】
本発明では、矩形状の凸部11の側面に形成された反射領域15において、赤、緑、青の光が反射し、混合するので、白色光となる領域を大きくすることが出来る。したがって、導光板10における表示領域400の面積を従来よりも大きくすることが出来る。図4において、凸部11の側面に形成された反射領域15の影響によって白色領域を大きくとることが出来るので、導光板10の側面によって、影になった領域451を除いて表示領域400として使用することが出来る。
【0033】
図5は図4をさらに詳細に示したものである。図5において、モールド80内に凸部11を有する導光板10と、凸部11に対向してLEDセット20が配置されている。モールド80に収容されているLEDセット20における赤LED20R、緑LED20G、青LED20Bの間隔d1は例えば、1.3mmであり、LEDセット20の幅wは5mmである。
【0034】
導光板10の凸部11の高さhは、3色を混合できる範囲でできるだけ小さいほうがよい。この高さhは、図6に示す入射溝13から出射する光の出射角度φに依存する。出射角度φが大きいほど、導光板10の凸部11の高さhを小さく出来、したがって、表示領域400の面積を大きくすることが出来る。現状では、入光溝13からの出射角度φは140度が限度であり、現状における代表的な出射角度φは120度である。
【0035】
一方、導光板10の凸部11は矩形であることが望ましい。すなわち、図5における導光板10の辺と凸部11の側面のなす角度θは90度であることが望ましい。但し、90度に限らず、90度〜100度の範囲であれば、本発明の効果を達成することが出来る。
【0036】
図7は入光溝13の詳細平面図である。図7において、凸部11の先端面において、平面が台形の凹凸が連続して形成されている。このような平面形状によれば、LEDからの光を屈折し、左右に広げて出射することが出来る。図7において、台形の高さは例えば、70〜80μm、台形のピッチは例えば、100μmである。
【0037】
図8は、入光溝13の他の形状を示す平面図である。図8のような平面形状を有する入光溝の場合も、LEDからの光を屈折し、左右に広げて出射することが出来る。図8は突起部が台形ではなく、楕円状等の曲線にしたものである。高さは例えば、70〜80μm、突起のピッチは例えば、100μmである。
【実施例2】
【0038】
図9は本発明の第2の実施例を示す平面図であり、実施例1の図4に対応するものである。モールド80内に矩形の凸部11を有する導光板10が配置されていること、および、LEDセット20が配置されていることは図4と同様である。実施例1と異なるところは、導光板10の凸部11の側面に反射領域が形成されているのではなく、凸部11の側面に対向するモールド80の内面に反射領域15が形成されていることである。その他の点は図4と同様なので、図9において、各光の光路は省略している。
【0039】
反射領域15は、AlあるいはAgの蒸着膜等が理想的であるが、必ずしも、金属の膜でなくとも、反射率の高い、樹脂等を使用することが出来る。ただし、単にモールド80の材料の反射率に依存するのではなく、モールド材料以上の反射率を有する物質を反射領域に形成しておくことが必要である。
【0040】
図9において、入光溝13の詳細平面形状は図7あるいは図8に示すのと同様である。図9では、赤LED20R、緑LED20G、青LED20B等からの光の経路は省略しているが、各単色光は導光板10の凸部11の側面ではなく、凸部11の側面に対向するモールドの反射領域15で反射するとして、図4と同様に説明することが出来る。
【0041】
以上のように、本発明によれば、フィールドシーケンシャル方式等、単色のLEDを光源に用いた液晶表示装置において、表示領域400を広げることが出来る。また、本発明によれば、光源付近における単色あるいは2色の領域が小さいので、画面を斜め方向から見た場合に、これらの単色あるいは2色の領域が見えて、画質を損なうという現象を防止することが出来る。
【0042】
また、以上の実施例では、光を広げるための入光溝13を導光板10の凸部11に設けたが、LED自体の出射光が広角に出射する性能を有すれば、入光溝13はかならずしも必要ではない。また、LEDセット20において、LEDは赤LED20R、緑LED20G、青LED20Bの3種類としたが、これに黄色等のLEDを加えた4色LED等を使用する場合も以上述べた本発明を適用することが出来る。
【0043】
以上の説明では、本発明をフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置に適用した場合について説明したが、本発明は、液晶表示装置以外のバックライトを有する表示装置に対して適用することができる。
【符号の説明】
【0044】
10…導光板、 11…導光板凸部、 12…導光板凹部、 13…入光溝、 15…反射領域、 20…LEDセット、 20R…赤LED、 20G…緑LED、 20B…青LED、 30…反射シート、 40…下拡散シート、 50…下プリズムシート、 60…上プリズムシート、 70…上拡散シート、 80…モールド、 100…TFT基板、 101…下偏光板、 110…フレキシブル配線基板、 120…LED用フレキシブル配線基板、 150…端子部、 200…対向基板、 201…上偏光板、 300…液晶表示パネル、 400…表示領域、 450…非表示領域
【技術分野】
【0001】
本発明はバックライトを有する表示装置に係り、特に、サイドライト型で、複数の単色LEDを用いた場合、色むらの生ずる領域を少なくでき、有効表示領域を大きく出来る表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
バックライトを有する表示装置、例えば液晶表示装置では、画素電極および薄膜トランジスタ(TFT)等がマトリクス状に形成されたTFT基板と、TFT基板に対向して、TFT基板の画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された対向基板が設置され、TFT基板と対向基板の間に液晶が挟持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。
【0003】
液晶表示装置は、薄型、軽量に出来ることから色々な分野に使用されている。液晶は自身では発光しないので、液晶表示パネルの背面にバックライトを配置している。小型の液晶表示装置では、光源としてLEDが使用されている。また、小型の液晶表示装置では、全体の厚さを小さくするために、導光板のサイド(入光面)にLEDを配置するいわゆるサイドライト型のバックライトが使用される。
【0004】
LEDは点光源であるが、導光板を出射する光は、面光源である必要がある。しかし、LEDが配置された導光板の付近は光の強度むらが大きく、面光源として用いることは不適である。したがって、面光源として用いることが出来る領域は限られてくる。面光源として使用できる面積を大きくするために、「特許文献1」および「特許文献2」では、導光板のサイドに台形状の突起を形成し、この台形上の突起の上底部分に光源であるLEDを配置して、導光板からの均一な出射光を得る構成が記載されている。「特許文献1」および「特許文献2」に記載のバックライトは光源として白色LEDを使用している。したがって、色むらの問題は生じない。
【0005】
「特許文献3」には、いわゆる直下型のバックライトにおいて、赤発光LED(以後赤LED)、緑発光LED(以後緑LED)、青発光LED(以後青LED)のLEDセットを多数使用して、白色の面光源を得る構成が記載されている。各LEDセットは、凸部を有し、断面がT字型で、凸部と対向部に凹部を有する導光部の凸部に3色のLEDをデルタ型に配置し、導光部において、3色をミキシングする構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2002−169034号公報
【特許文献2】特開2005−63913号公報
【特許文献3】特開2007−200876号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
液晶表示装置におけるカラー表示はカラーフィルタを用いて行うのが一般的である。この場合、バックライトは白色光である。カラーフィルタ方式では、たとえば、赤表示の場合、緑、青等の光はフィルタでブロックされ、バックライトの光のエネルギーの1/3しか使用できないので、エネルギー効率が悪い。緑表示、青表示等も同様である。
【0008】
これに対して、いわゆるフィールドシーケンシャルによる駆動方法は、カラーフィルタを使用しないので、バックライトのエネルギー効率が優れている。図12は、フィールドシーケンシャルの原理を示す模式図である。図12において、赤、緑、青の色を持つ鉢に植えた花500を表示するものとする。最初の一定時間は赤である花501のみを表示する。このときは赤LEDのみ点灯している。次の一定時間は緑である茎および葉502のみ表示する。このときは緑LEDのみ点灯している。さらに他の一定時間は青である鉢503のみ表示する。このときは青LEDのみ点灯している。人間の眼は残像を有しているので、人間の眼には、3色の合成された絵500として認識される。
【0009】
このように、フィールドシーケンシャルでは、カラーフィルタを用いないので、光源からの光を全量、表示に使用することができる。しかし、フィールドシーケンシャルにおいては、原理的に白色光は使用することができず、赤、緑、青の単色のLEDを時間差で点灯させる必要がある。単色のLEDを時間差で動作させても、人間の眼には、これらの光が重複して視認されるので、白表示する場合、3色のLEDは表示領域においては十分にミキシングされていないと色むらとして認識される。
【0010】
図10は従来例におけるフィールドシーケンシャル方式のバックライトの一部の斜視図である。図10において、導光板10の側面に、LED用フレキシブル配線基板120に搭載された複数のLEDセット20が対向して配置されている。導光板10の下面には反射シート30が配置している。LEDセット20とは、図11に示すように、LEDパッケージに赤LED20R、緑LED20G、青LED20Bが組み込まれたものである。
【0011】
図11は、導光板10とLEDセット20の配置を示す平面図である。図11は、導光板10の端部の平面図を記載している。図11において、LED用フレキシブル配線基板120は省略されている。図11において、導光板10に矩形状の凹部12が形成され、この凹部12の中にLEDセット20が配置されている。導光板10の凹部12において、LEDセット20と対向する面には、LEDからの光を広げるための入光溝13が形成されている。入光溝13の構造については、後で説明する。
【0012】
LEDセット20において、導光板10の入光溝13に対向する部分には、赤LED20R、緑LED20G、青LED20Bが配置している。各単色LEDから入光溝13に入射した光は、入光溝13によって広げられ、液晶表示パネルの表示領域400に対応する部分に進む。表示領域400においては、3色の光が十分にミキシングされ、白表示が可能となっている必要がある。しかし、図11に示すように、LEDセット20付近においては、単色領域あるいは2色領域が存在するので、この領域が存在する部分は表示領域400として使用することができない。
【0013】
図11において、入光溝13から出射する光のうち、Rは赤単色の領域であり、Gは緑単色の領域であり。Bは、青単色の領域である。また、Yは、赤とみどりの混合した黄色の領域であり、Cは青と緑の混合したシアンの領域であり、Wは赤、緑、青の3色が混合した白の領域である。ところで、赤および黄色の領域は、導光板の端部で反射して表示領域に向かうが、反射後、青の光とも混合するので、白色光となる。したがって、表示領域400として使用できる領域は、図11における点線の部分よりも上側の領域となる。一方、単色あるいは、2色混合の光が存在する領域は非表示領域450であり、表示領域としては使用できない。
【0014】
表示装置のスペース効率を上げるためには、非表示領域450を小さくする必要があるが、図11に示す従来例においては、非表示領域450を小さくするには限界があった。本発明の課題は、フィールドシーケンシャル方式等、赤LED、緑LED、青LEDの単色のLEDを用いて表示する、バックライトを有する表示装置において、白色光となる領域をできるだけ大きくすることができるバックライトの構成を実現することである。なお、赤LED、緑LED、青LEDを用いる場合は例であって、たとえば、黄色のLEDが加わったような場合においても、課題は同様である。
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明は以上のような課題を解決するものであり、主な手段は次のとおりである。
【0016】
(1)第1の基板と第2の基板を有する表示パネルの背後にバックライトが配置された表示装置であって、前記バックライトは、導光板と前記導光板の入光面に光源を配置したサイドライト型であり、前記光源は、互いに色が異なる複数個のLEDが配置されたLEDセットであり、前記導光板には凸部が形成され、前記凸部は前記LEDセットと対向する先端面と、前記先端面と交差する側面とを有し、前記凸部の前記側面には、反射領域が形成されていることを特徴とする表示装置。
【0017】
(2)前記凸部の前記先端面には、前記LEDセットからの光を広げるための入光溝が形成されていることを特徴とする(1)に記載の表示装置。
【0018】
(3)前記導光板の前記凸部と交差する辺と前記凸部の前記側面とのなす角度は90〜100度であることを特徴とする(2)に記載の表示装置。
【0019】
(4)前記バックライトはフィールドシーケンシャル方式であることを特徴とする(1)から(3)の何れかに記載の表示装置。
【0020】
(5)第1の基板と第2の基板を有する表示パネルの背後にバックライトが配置された表示装置であって、前記バックライトは、導光板と前記導光板の入光面に光源を配置したサイドライト型であり、前記光源は、互いに色が異なる複数個のLEDが配置されたLEDセットであり、前記導光板には凸部が形成され、前記凸部は前記LEDセットと対向する先端面と、前記先端面と交差する側面とを有し、前記導光板と前記LEDセットはモールドに収容され、前記モールドの前記凸部の前記側面に対向する部分には反射領域が形成されていることを特徴とする表示装置。
【0021】
(6)前記凸部の前記先端面には、前記LEDセットからの光を広げるための入光溝が形成されていることを特徴とする(5)に記載の表示装置。
(7)前記導光板の前記凸部と交差する辺と前記凸部の前記側面とのなす角度は90〜100度であることを特徴とする(6)に記載の表示装置。
(8)前記バックライトはフィールドシーケンシャル方式であることを特徴とする(5)から(7)の何れかに記載の表示装置。
(9)前記LEDセットは、赤LEDと緑LEDと青LEDとから成る3個のLEDで構成されていることを特徴とする(1)から(8)の何れかに記載の表示装置。
(10)前記表示パネルは液晶表示パネルであることを特徴とする(1)から(9)の何れかに記載の表示装置。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、複数の単色のLEDを用いて白色表示する液晶表示装置において、外形を同じにした場合の表示領域の面積を大きくすることが出来る。フィールドシーケンシャル方式の表示装置においては、単色のLEDを用いることが必須であるので、特に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】液晶表示装置の断面図である。
【図2】本発明による、モールド内に収容された導光板とLEDセットを示す平面図である。
【図3】LEDを載置したLED用フレキシブル配線基板の平面図である。
【図4】本発明による導光板の凸部とLEDセットの関係を示す平面図である。
【図5】本発明による導光板の凸部とLEDセットの関係を示す拡大平面図である。
【図6】入光溝によってLEDからの光を広げる状態を示す模式図である。
【図7】入光溝の例を示す平面図である。
【図8】入光溝の他の例を示す平面図である。
【図9】実施例2による導光板の凸部とLEDセットの関係を示す平面図である。
【図10】従来例のバックライトにおける導光板とLEDセットの関係を示す斜視図である。
【図11】従来例における導光板とLEDセットの関係を示す平面図である。
【図12】フィールドシーケンシャルの原理を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、本発明の内容を、実施例を用いて詳細に説明する。
【実施例1】
【0025】
図1は本発明が適用される表示装置の断面図である。実施例1においては、バックライトを有する表示装置として、液晶表示装置を例に挙げて説明する。図1において、液晶表示パネル300の背面にバックライトが配置されている。TFTと画素電極がマトリクス状に形成されたTFT基板100(第1の基板)と対向基板200(第2の基板)の間に図示しない液晶層が挟持されている。TFT基板100の下には下偏光板101が配置し、対向基板200の上には上偏光板201が配置している。TFT基板100、対向基板200、下偏光板101、上偏光板201で液晶表示パネル300を構成している。TFT基板100は対向基板200よりも大きく形成され、TFT基板100が1枚となっている部分は端子部150となっている。端子部150には画像信号等を供給するためのフレキシブル配線基板110が接続されている。
【0026】
バックライトは樹脂モールド80内に配置されている。光源は赤LED20R、緑LED20G、青LED20BがセットになったLEDセット20である。LEDセット20は導光板10の側面に配置している。LEDセット20は、LED用フレキシブル配線基板120に載置されている。導光板10のLEDセット20と対向する部分にはLEDからの光を広げるための入光溝13が形成されている。導光板10の下面には反射シート30が配置している。
【0027】
導光板10の上には光学シート群が配置している。図1においては、光学シート群は、下から、下拡散シート40、下プリズムシート50、上プリズムシート60、上拡散シート70である。下拡散シート40は、導光板10によって均一にしきれない点光源に起因する輝度むらを軽減する。下プリズムシート50は、特定方向に広がろうとする光を液晶表示パネル300の方向に向ける働きを有し、上プリズムシート60は、特定方向と直角方向に広がろうとする光を液晶表示パネル300の方向に向ける。上拡散シート70は、液晶表示パネル300の走査線あるいは映像信号線と、下プリズムシート50あるいは上プリズムシート60とによって発生するモアレを低減する。図1における光学シートは例であり、他の組み合わせも存在する。例えば、プリズムシートを使用せずに、複数の拡散シートを用いる場合もある。
【0028】
図2は、モールド80内に導光板10とLEDセット20が配置された平面図である。導光板10は、LEDセット20と対向する部分には矩形状の凸部11が形成されており、凸部11のLEDセット20と対向する部分には入光溝13が形成されている。図2において、導光板10の1辺には6個の凸部11が形成され、対応して6個のLEDセット20が配置している。凸部11のピッチpあるいはLEDセット20のピッチpは例えば、7.6mmである。LEDセット20にはLED用フレキシブル配線基板120から電流等が供給される。図3はLEDセット20がLED用フレキシブル配線基板120に載置されている状態を示す。
【0029】
図4は、図2の詳細図である。図4において、モールド80の内部に導光板10とLEDセット20が収容されている。導光板10には凸部11が存在し、凸部11の先端面には入光溝13が形成されている。凸部11の側面には反射領域15が形成されている。この構成が本発明の特徴である。凸部11の側面の反射領域15はAl、Ag等の蒸着膜等を用いることが出来る。なお、反射領域15はこれらの金属でなくとも、反射率の高い樹脂で形成することも出来る。ただし、導光板10の凸部11側面の全反射を利用する構成だけでは、本発明の目的を達成することが出来ない。入光溝13から出射する全ての光を全反射することは不可能だからである。
【0030】
凸部11の入光溝13に対向してLEDセット20が配置されている、LEDセット20は、赤LED20R、緑LED20G、青LED20Bが並んで配置されている。各LEDから出射した光は入光溝13に入射し、入光溝13において広げられる。
【0031】
入光溝13から出射した光は直後は単色である。この単色光の領域は図4において、R、G、Bと記載されている。また、入光溝13から出射した所定の領域は、2色の光が混合した領域である。図4において、Yと記載されている領域は赤と緑の混合した黄色の領域であり、Cと記載されている領域は緑と青が混合したシアンの領域である。また、図4において、Wと記載されている領域は赤、緑、青の混合した白色領域である。
【0032】
本発明では、矩形状の凸部11の側面に形成された反射領域15において、赤、緑、青の光が反射し、混合するので、白色光となる領域を大きくすることが出来る。したがって、導光板10における表示領域400の面積を従来よりも大きくすることが出来る。図4において、凸部11の側面に形成された反射領域15の影響によって白色領域を大きくとることが出来るので、導光板10の側面によって、影になった領域451を除いて表示領域400として使用することが出来る。
【0033】
図5は図4をさらに詳細に示したものである。図5において、モールド80内に凸部11を有する導光板10と、凸部11に対向してLEDセット20が配置されている。モールド80に収容されているLEDセット20における赤LED20R、緑LED20G、青LED20Bの間隔d1は例えば、1.3mmであり、LEDセット20の幅wは5mmである。
【0034】
導光板10の凸部11の高さhは、3色を混合できる範囲でできるだけ小さいほうがよい。この高さhは、図6に示す入射溝13から出射する光の出射角度φに依存する。出射角度φが大きいほど、導光板10の凸部11の高さhを小さく出来、したがって、表示領域400の面積を大きくすることが出来る。現状では、入光溝13からの出射角度φは140度が限度であり、現状における代表的な出射角度φは120度である。
【0035】
一方、導光板10の凸部11は矩形であることが望ましい。すなわち、図5における導光板10の辺と凸部11の側面のなす角度θは90度であることが望ましい。但し、90度に限らず、90度〜100度の範囲であれば、本発明の効果を達成することが出来る。
【0036】
図7は入光溝13の詳細平面図である。図7において、凸部11の先端面において、平面が台形の凹凸が連続して形成されている。このような平面形状によれば、LEDからの光を屈折し、左右に広げて出射することが出来る。図7において、台形の高さは例えば、70〜80μm、台形のピッチは例えば、100μmである。
【0037】
図8は、入光溝13の他の形状を示す平面図である。図8のような平面形状を有する入光溝の場合も、LEDからの光を屈折し、左右に広げて出射することが出来る。図8は突起部が台形ではなく、楕円状等の曲線にしたものである。高さは例えば、70〜80μm、突起のピッチは例えば、100μmである。
【実施例2】
【0038】
図9は本発明の第2の実施例を示す平面図であり、実施例1の図4に対応するものである。モールド80内に矩形の凸部11を有する導光板10が配置されていること、および、LEDセット20が配置されていることは図4と同様である。実施例1と異なるところは、導光板10の凸部11の側面に反射領域が形成されているのではなく、凸部11の側面に対向するモールド80の内面に反射領域15が形成されていることである。その他の点は図4と同様なので、図9において、各光の光路は省略している。
【0039】
反射領域15は、AlあるいはAgの蒸着膜等が理想的であるが、必ずしも、金属の膜でなくとも、反射率の高い、樹脂等を使用することが出来る。ただし、単にモールド80の材料の反射率に依存するのではなく、モールド材料以上の反射率を有する物質を反射領域に形成しておくことが必要である。
【0040】
図9において、入光溝13の詳細平面形状は図7あるいは図8に示すのと同様である。図9では、赤LED20R、緑LED20G、青LED20B等からの光の経路は省略しているが、各単色光は導光板10の凸部11の側面ではなく、凸部11の側面に対向するモールドの反射領域15で反射するとして、図4と同様に説明することが出来る。
【0041】
以上のように、本発明によれば、フィールドシーケンシャル方式等、単色のLEDを光源に用いた液晶表示装置において、表示領域400を広げることが出来る。また、本発明によれば、光源付近における単色あるいは2色の領域が小さいので、画面を斜め方向から見た場合に、これらの単色あるいは2色の領域が見えて、画質を損なうという現象を防止することが出来る。
【0042】
また、以上の実施例では、光を広げるための入光溝13を導光板10の凸部11に設けたが、LED自体の出射光が広角に出射する性能を有すれば、入光溝13はかならずしも必要ではない。また、LEDセット20において、LEDは赤LED20R、緑LED20G、青LED20Bの3種類としたが、これに黄色等のLEDを加えた4色LED等を使用する場合も以上述べた本発明を適用することが出来る。
【0043】
以上の説明では、本発明をフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置に適用した場合について説明したが、本発明は、液晶表示装置以外のバックライトを有する表示装置に対して適用することができる。
【符号の説明】
【0044】
10…導光板、 11…導光板凸部、 12…導光板凹部、 13…入光溝、 15…反射領域、 20…LEDセット、 20R…赤LED、 20G…緑LED、 20B…青LED、 30…反射シート、 40…下拡散シート、 50…下プリズムシート、 60…上プリズムシート、 70…上拡散シート、 80…モールド、 100…TFT基板、 101…下偏光板、 110…フレキシブル配線基板、 120…LED用フレキシブル配線基板、 150…端子部、 200…対向基板、 201…上偏光板、 300…液晶表示パネル、 400…表示領域、 450…非表示領域
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の基板と第2の基板を有する表示パネルの背後にバックライトが配置された表示装置であって、
前記バックライトは、導光板と前記導光板の入光面に光源を配置したサイドライト型であり、
前記光源は、互いに色が異なる複数個のLEDが配置されたLEDセットであり、
前記導光板には凸部が形成され、前記凸部は前記LEDセットと対向する先端面と、前記先端面と交差する側面とを有し、
前記凸部の前記側面には、反射領域が形成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項2】
前記凸部の前記先端面には、前記LEDセットからの光を広げるための入光溝が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
【請求項3】
前記導光板の前記凸部と交差する辺と前記凸部の前記側面とのなす角度は90〜100度であることを特徴とする請求項2に記載の表示装置。
【請求項4】
前記バックライトはフィールドシーケンシャル方式であることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載の表示装置。
【請求項5】
第1の基板と第2の基板を有する表示パネルの背後にバックライトが配置された表示装置であって、
前記バックライトは、導光板と前記導光板の入光面に光源を配置したサイドライト型であり、
前記光源は、互いに色が異なる複数個のLEDが配置されたLEDセットであり、
前記導光板には凸部が形成され、前記凸部は前記LEDセットと対向する先端面と、前記先端面と交差する側面とを有し、
前記導光板と前記LEDセットはモールドに収容され、
前記モールドの前記凸部の前記側面に対向する部分には反射領域が形成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項6】
前記凸部の前記先端面には、前記LEDセットからの光を広げるための入光溝が形成されていることを特徴とする請求項5に記載の表示装置。
【請求項7】
前記導光板の前記凸部と交差する辺と前記凸部の前記側面とのなす角度は90〜100度であることを特徴とする請求項6に記載の表示装置。
【請求項8】
前記バックライトはフィールドシーケンシャル方式であることを特徴とする請求項5から請求項7の何れか1項に記載の表示装置。
【請求項9】
前記LEDセットは、赤LEDと緑LEDと青LEDとから成る3個のLEDで構成されていることを特徴とする請求項1から請求項8の何れか1項に記載の表示装置。
【請求項10】
前記表示パネルは液晶表示パネルであることを特徴とする請求項1から請求項9の何れか1項に記載の表示装置。
【請求項1】
第1の基板と第2の基板を有する表示パネルの背後にバックライトが配置された表示装置であって、
前記バックライトは、導光板と前記導光板の入光面に光源を配置したサイドライト型であり、
前記光源は、互いに色が異なる複数個のLEDが配置されたLEDセットであり、
前記導光板には凸部が形成され、前記凸部は前記LEDセットと対向する先端面と、前記先端面と交差する側面とを有し、
前記凸部の前記側面には、反射領域が形成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項2】
前記凸部の前記先端面には、前記LEDセットからの光を広げるための入光溝が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
【請求項3】
前記導光板の前記凸部と交差する辺と前記凸部の前記側面とのなす角度は90〜100度であることを特徴とする請求項2に記載の表示装置。
【請求項4】
前記バックライトはフィールドシーケンシャル方式であることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載の表示装置。
【請求項5】
第1の基板と第2の基板を有する表示パネルの背後にバックライトが配置された表示装置であって、
前記バックライトは、導光板と前記導光板の入光面に光源を配置したサイドライト型であり、
前記光源は、互いに色が異なる複数個のLEDが配置されたLEDセットであり、
前記導光板には凸部が形成され、前記凸部は前記LEDセットと対向する先端面と、前記先端面と交差する側面とを有し、
前記導光板と前記LEDセットはモールドに収容され、
前記モールドの前記凸部の前記側面に対向する部分には反射領域が形成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項6】
前記凸部の前記先端面には、前記LEDセットからの光を広げるための入光溝が形成されていることを特徴とする請求項5に記載の表示装置。
【請求項7】
前記導光板の前記凸部と交差する辺と前記凸部の前記側面とのなす角度は90〜100度であることを特徴とする請求項6に記載の表示装置。
【請求項8】
前記バックライトはフィールドシーケンシャル方式であることを特徴とする請求項5から請求項7の何れか1項に記載の表示装置。
【請求項9】
前記LEDセットは、赤LEDと緑LEDと青LEDとから成る3個のLEDで構成されていることを特徴とする請求項1から請求項8の何れか1項に記載の表示装置。
【請求項10】
前記表示パネルは液晶表示パネルであることを特徴とする請求項1から請求項9の何れか1項に記載の表示装置。
【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2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2013−89434(P2013−89434A)
【公開日】平成25年5月13日(2013.5.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−228456(P2011−228456)
【出願日】平成23年10月18日(2011.10.18)
【出願人】(502356528)株式会社ジャパンディスプレイイースト (2,552)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年5月13日(2013.5.13)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年10月18日(2011.10.18)
【出願人】(502356528)株式会社ジャパンディスプレイイースト (2,552)
【Fターム(参考)】
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