JP2005310611A - バックライト装置及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 赤，緑，青３色発光の固体発光素子を光源として使用し、光利用効率を向上させ、軽量で、輝度均一性及び色度均一性の高いバックライト装置及び表示装置を提供する。
【解決手段】 光出射面に反対向して光出射面に光反射面を有する主導光板と、この主導光板の背面に設置され、中央部に第１の空気層を介して両端側に第１の副導光板と第２の副導光板とに分割され、第１の空気層内で第１の副導光板と第２の副導光板との対向端面に光入射面を形成する副導光板副導光板の主導光体と対向する前面に設置された第１の光反射板と、副導光体の第１の光反射板と反対向する背面に設置された第２の光反射板と、主導光板及び副導光板の両端面に設置され、主導光板と副導光板とをリフレクタと、副導光板の背面に対向して設置され、且つ第１の空気層内に複数色発光の発光ダイオードを少なくとも一列に配列させて設置された発光ダイオード基板とから構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、バックライト装置及び表示装置に係り、特に表示装置の背面側に設置されて当該表示装置に光源光を照射させる発光ダイオードに代表される固体発光素子（ＬＥＤ）直下型バックライト装置及び当該バックライト装置を用いた表示装置に関するものである。

近年、大型液晶テレビや大型液晶モニタ等に用いられるバックライトとしては、主に冷陰極蛍光ランプが多く使用されている。この冷陰極蛍光ランプを使用したバックライト装置は、導光体の側辺に冷陰極蛍光ランプを配置したサイドエッジ型のバックライト装置と、液晶表示パネルの背面に導光体を配置せずに冷陰極蛍光ランプを複数本併設する直下型のバックライト装置との二つに大別される。

サイドエッジ型のバックライト装置は、比較的コンパクトな構造に構成できる長所がある反面、光利用効率が低いという短所がある。一方、直下型のバックライト装置は、光利用効率が高い反面、バックライト装置の厚みが大きくなってしまう。このような冷陰極蛍光ランプを光源として使用したバックライト装置に代わるものとして、近年、色再現性が高く、且つ応答速度が速く、しかも、環境保全に対応した水銀レスである発光ダイオードに代表される固体発光素子（ＬＥＤ）を光源として使用するバックライト装置が各社で検討され、研究，開発が進められている。

近年、固体発光素子は、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）３色発光の固体発光素子と、白色発光の固体発光素子とが開発されている。バックライト装置の光源として使用する固体発光素子としては、最終的には表示パネルに白色光を照射させたいことから、白色発光の固体発光素子を使用することが考えられるが、この白色光を出射する白色固体発光素子は、青色固体発光素子や紫外光固体発光素子からの発光色を蛍光体により白色にして白色光を得ているので、演色性が悪く、色再現性の範囲が狭くなるという課題がある。

一方、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）３色発光の固体発光素子は、白色固体発光素子に比べて広い色再現性の範囲が得られる点と、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）３色発光の固体発光素子の電流量を可変することにより、バックライトの色度を自在に可変できる点とで優れている。このような観点から、現時点ではＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）３色発光の固体発光素子を使用することが好適である。

Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）３色発光の固体発光素子を光源として使用するバックライト装置の構成としては、表示パネルの背面にＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）３色発光の固体発光素子を配置することが考えられるが、この構成を図１９に要部展開斜視図で示す。図１９に示すように表示パネルとして例えば液晶表示パネルの背面には、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）３色発光の固体発光素子ＬＥＤを搭載した固体発光素子アレイＡＬＬが配置され、その背面にはリフレクタＲＥＦ１０が配置され、その側面側にはサイドリフレクタＲＥＦ１１，ＲＥＦ１２，ＲＥＦ１３，ＲＥＦ１４が配置されている。

また、この固体発光素子アレイＡＬＬの上方には、空気層ＡＲＬを介して光学補償シート積層体ＯＰＳが配置されており、この光学補償シート積層体ＯＰＳは、固体発光素子アレイＡＬＬ側から第１の拡散シートＤＦ１，第１のプリズムシートＰＲＺ１，第２のプリズムシートＰＲＺ２，第２の拡散シートＤＦ２の順で積層されて形成されている。また、この光学補償積層体ＯＰＳと、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）３色発光の固体発光素子ＬＥＤを搭載した固体発光素子ＡＬＬとの間には比較的層厚の大きい空気層ＡＲＬが配置されている。

このように構成されるバックライト装置では、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色発光固体発光素子ＬＥＤ光源から発する光を空気層ＡＲＬ，リフレクタＲＥＦ１０及びサイドリフレクタＲＥＦ１１〜ＲＥＦ１４により、色混合を行い、表示パネルとして例えば液晶表示パネルの背面に照射させる構成である。

このようなバックライト装置の光源として固体発光素子を使用する構成については、下記「特許文献１」に開示されている。また、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色発光の固体発光素子光源を使用して混色させることにより、白色光を液晶表示パネルに照射する構成については下記「非特許文献１」に開示されている。また、導光体の背面側に色混合用のライトガイドを配設する構成については下記「非特許文献２」に開示されている。

なお、導光体に発光素子として発光ダイオードを光源として使用した表示装置は、例えば下記「特許文献１」，「非特許文献１」及び「非特許文献２」を挙げることができる。

特開２００３−１０９４２１号公報 SID 02 DIGEST "40.5L:Late-News Paper:18.1-inch XGA TFT-LCD with Wide Color Reproduction using High Power LED-Backlighting" 平成１５年度照明学会第３６回全国大会"Ｓ−１２．高色再現性ＬＣＤバックライト光源"

しかしながら、このように構成されたバックライト装置では、良好に色混色を行うためには、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）３色発光の固体発光素子ＬＥＤ光源と、光学補償シート積層体ＯＰＳとの間に形成する空気層ＡＲＬの厚さを大きくする必要がある。つまり、厚さの大きい隙間を設ける必要があり、その分バックライト部の厚さが大きく形成され、形状等も大きく構成されてしまうという課題があった。

したがって、本発明は、前述した従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）３色発光の固体発光素子を光源として使用するバックライト装置について当該バックライト部を薄く構成することによって、良好な色混合を行うことができ、これによって光利用効率を向上させ、輝度均一性及び色度均一性の高い光源光が得られ、しかも軽量化させることができるバックライト装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、輝度均一性及び色度均一性の高い光源光が得られるバックライト装置を用いて色再現性の高い、しかも応答度が速い高輝度の表示画像が得られる固体発光素子直下型バックライト装置を有する表示装置を提供することにある。

このような目的を達成するために本発明によるバックライト装置は、前面に光を面状に展開して出射する光出射面を有し、且つこの光出射面に反対向してこの光出射面に光を反射させる光反射面を有する主導光体と、この主導光体の背面に設置され、且つ中央部に第１の空気層を介して両端側に第１の副導光体と第２の副導光体とに分割されて当該第１の空気層内で当該第１の副導光体と当該第２の副導光体との対向端面に光入射面を形成する副導光体と、この副導光体の主導光体と対向する前面に設置された第１の光反射板と、副導光体の第１の光反射板と反対向する背面に設置された第２の光反射板と、主導光体及び副導光体の両端面に設置され、且つ当該主導光体と副導光体とを光学的に結合させるリフレクタと、副導光体の背面に対向し、且つ第１の空気層内に複数色発光の固体発光素子を少なくとも一列に配列させて設置された固体発光素子基板とで構成することにより、高輝度及び長い光路長が得られ、バックライト部が薄く構成できるので、背景技術の課題を解決することができる。

また、本発明によるバックライト装置は、好ましくは、上記構成において、固体発光素子をサイドエミッタタイプの固体発光素子とすることにより、高輝度及び長い光路長が得られるので、背景技術の課題を解決することができる。

また、本発明によるバックライト装置は、好ましくは、上記構成において、固体発光素子基板は、複数色発光の固体発光素子を第１の空気層内に対向配列させて第１の空気層の表裏面に設置することにより、高輝度及び長い光路長が得られるので、背景技術の課題を解決することができる。

また、本発明によるバックライト装置は、好ましくは、上記構成において、第１の副導光体及び第２の副導光体を透光性容器内に透光性液体を封入して構成することにより、副導光体の重量が軽量化されるので、背景技術の課題を解決することができる。

また、本発明によるバックライト装置は、好ましくは、上記構成において、第１の副導光体及び前記第２の副導光体内にそれぞれ少なくとも一層の第２の空気層を設けることにより、副導光板の重量を軽量化されるので、背景技術の課題を解決ることができる。

また、本発明によるバックライト装置は、好ましくは、上記構成において、第１の副導光体および第２の導光体の光入射面に複数色発光の固体発光素子から出射する光を入光させる入射角を持たせたことにより、複数色発光の固体発光素子から出射する光を光利用効率を向上させることができるので、背景技術の課題を解決することができる。

また、本発明による表示装置は、内面に画素形成用の電極を有する一対の透明基板の間に液晶層を挟持して構成された液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面に設置された光学補償シート積層体と、この光学シート積層体の背面に設置された上記構成によるバックライト装置とで構成することにより、輝度及び色度の均一性が向上され、高品位の画像表示が得られるので、背景技術の課題を解決することができる。

なお、本発明は上記構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく、種々の変更が可能である。

本発明によるバックライト装置によれば、固体発光素子背面直下型バックライト部の厚さを薄く構成して実効光路長を長くとることができるので、輝度均一性及び色度均一性の高い光源光が得られ、輝度／消費電力を向上させ、固体発光素子の数量及び光学部材の低減ができるなどの極めて優れた効果を有する。

また、本発明によるバックライト装置によれば、副導光体の材質を透光性液体とすることにより、バックライト部を軽量化することができる。また、副導光体を少なくとも一層の空気層を介して複数分割して構成することにより、さらに軽量化が可能となるとともに、光路長を長くとることができ、さらにサイドエミッタタイプの固体発光素子を用いることにより、光利用効率をさらに向上させ、高輝度が得られるなどの極めて優れた効果を有する。

また、本発明によるバックライト装置によれば、水銀を使用した冷陰極蛍光ランプと比較して略同等以上の輝度均一性及び色度均一性の高い光源光が得られ、しかも環境に対応した水銀レスの大型表示装置用の固体発光素子背面直下型バックライトが実現可能となるなどの極めて優れた効果が得られる。

また、本発明による表示装置によれば、固体発光素子の背面直下型バックライト装置から輝度均一性及び色度均一性の高い光源光が得られるので、色再現性の高い、しかも応答度が速い高輝度の表示画像が得られるなどの極めて優れた効果を有する。

以下、本発明の具体的な実施の形態について、各実施例の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明によるバックライト装置及びこのバックライト装置を有する表示装置として液晶表示装置の実施例１による構成を説明する要部断面図である。図１において、参照符号ＰＮＬは表示パネルとしての液晶表示パネルであり、この液晶表示パネルＰＮＬは第１の基板ＳＵＢ１と第２の基板ＳＵＢ２との間に液晶層を挟持してなり、ガラス製の第１の基板ＳＵＢ１と第２の基板ＳＵＢ２との双方または一方の内面に画素形成用に電極またはアクティブ素子などを有している。なお、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などのアクティブ素子を形成した第１の基板ＳＵＢ１をアクティブ・マトリクス基板、薄膜トランジスタを用いたものをＴＦＴ基板とも称する。

また、第１の主面（バックライト装置側）には第１の偏光板ＰＯＬ１が、第２の主面（表示面側）には第２の偏光板ＰＯＬ２がそれぞれ貼り付けなどにより積層されて設置されている。さらに、この液晶表示パネルＰＮＬの背面側には、光学補償シート積層体ＯＰＳが設置されており、この光学補償シート積層体ＯＰＳは、後述するバックライト装置の主導光板と対面する側から第１の拡散シート，第１のプリズムシート，第２のプリズムシート，第２の拡散シートの順で貼り付けなどにより積層されて構成されている。

また、この光学補償シート積層体ＯＰＳの背面側には、本発明によるバックライト装置ＢＬが設置されている。このバックライト装置ＢＬは、光学補償シート積層体ＯＰＳ側に光を面状に展開して出射する光出射面を有し、その反対向面に光を上記光出射面に反射させる光反射面を有する主導光板ＧＬＢＭの背面側にそのほぼ中央部分に長さ方向に沿って光導入口となる第１の空気層ＡＲＬ１が設けられ、この第１の空気層ＡＲＬ１を中心としてその両側には第１の副導光体ＧＬＢＳ１と当該第２の副導光体ＧＬＢＳ２とに２分割されて形成された副導光板ＧＬＢＳとが設置されている。

さらにこの副導光板ＧＬＢＳの表裏面には、それぞれ光反射板ＲＥＦ１及び光反射板ＲＥＦ２が貼り付けなどにより設置されている。なお、これらの主導光板ＧＬＢＭ及び副導光板ＧＬＢＳ（副導光板ＧＬＢＳ１及び副導光板ＧＬＢＳ２）は透明アクリル樹脂板材などにより形成されている。また、この第１の空気層ＡＲＬ１を介して両側に設置された第１の副導光体ＧＬＢＳ１と第２の副導光体ＧＬＢＳ２との対向端には、これらの第１の副導光板ＧＬＢＳ１及び第２の副導光板ＧＬＢＳ２内にそれぞれ光を導入させる光導入口としての光入射面ＧＬＢＳＩ１及び光入射面ＧＬＢＳＩ２が形成されている。

また、積層された主導光板ＧＬＢＭ及び副導光板ＧＬＢＳの四辺の両端面には光学的に結合させる断面略Ｕ字状の光反射板ＲＥＦが貼り付けなどにより設置され、さらにこの副導光板ＧＬＢＳの背面には、図２に要部斜視図で示すように第１の空気層ＡＲＬ内にＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色発光のサイドエミッタタイプの固体発光素子（以下、発光ダイオードと称する）ＬＥＤを一列方向に配列させた発光ダイオード基板ＬＥＤＰが設置されて構成されている。なお、これらの３色発光の複数色発光の発光ダイオードＬＥＤは、例えばＲ（赤），Ｇ（緑），Ｇ（緑），Ｂ（青）に順に配列され、第１の空気層ＡＲＬ内に完全の収容されるように設置される。

このように構成されたバックライト装置ＢＬは、図１に示すように３色発光の発光ダイオードＬＥＤから出射された光が矢印Ａで示す方向に第１の空気層ＡＲＬ１内に形成された両光入射面ＧＬＢＳＩ１及び光入射面ＧＬＢＳＩ２からそれぞれ第１の副導光体ＧＬＢＳ１と第２の副導光体ＧＬＢＳ２内に入射され、表裏面の光反射板ＲＥＦ１，ＲＥＦ２により反射及び拡散されてながら混色されて副導光板ＧＬＢＳ内を伝搬し、両端面の光反射板ＲＥＦにより反射され、主導光板ＧＬＢＭ内に導入される。主導光板ＧＬＢＭに導入された光はその背面に形成されている光反射面により反射されてその前面に形成されている光出射面から出射し、光学補償シート積層体ＯＰＳを透過して液晶表示パネルＰＮＬの背面に向けて出射される。

ここで、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色発光の発光ダイオードＬＥＤは、各種の放射特性のものを使用することが可能である。例えば、発光ダイオードＬＥＤからの出射光Ｌの出射角度θと光強度との関係が図３に示すドームエミッタタイプ発光ダイオードＬＥＤのランバシアン放射パターンのものを用いても良い。なお、このランバシアン放射パターンとは、出射角度θが２０°〜４０°及び−２０°〜−４０°で光強度がピークとなり、固体発光素子ＬＣＤの真上の光強度はやや低く、６０°〜８０°以上または−６０°〜−８０°以下ではピークの半分以下に減衰する特性のパターンである。

また、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色発光の発光ダイオードＬＥＤには、上述したランバシアン放射パターンの他にサイドエミッタタイプのものがある。サイドエミッタタイプ発光ダイオードＬＥＤの放射パターンは、図４に示すように出射角度θが６０°〜１００°及び−６０°〜−１００°をピークとして急激に光強度が減衰している特性を有している。つまり、出射光の殆どが発光ダイオードＬＥＤの真横に出射するという放射パターンである。本発明の構成では、このようなサイドエミッタタイプの発光ダイオードＬＥＤの光源を使用すれば、効率良く副導光体ＧＬＢＳ内に光を入射させることができるので、極めて有効である。つまり、副導光板ＧＬＢＳに対して直接光を入射させることが高効率で実現できる。

図５は、本発明によるバックライト装置の他の構成例を説明する要部断面図であり、前述した図と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図５において、図２と異なる点は、第１の副導光板ＧＬＢＳ１と第２の副導光板ＧＬＢＳ２との間に形成された光導入口となる第１の空気層ＡＲＬ１内には、図６に要部斜視図で示すようにＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色発光の発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２を２列に配列して搭載させた発光ダイオード基板ＬＥＤＰが配設されている。なお、この場合、第１の空気層ＡＲＬ１の面方向の幅を広げる必要がある。また、図示しないが、図６に示す発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２を互い違いにずらせて配置することにより、さらに光を有効に利用する構成も可能である。

図７は、本発明によるバックライト装置のさらに他の構成例を説明する要部断面図であり、前述した図２と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図６において、図２と異なる点は、第１の副導光板ＧＬＢＳ１と第２の副導光板ＧＬＢＳ２との間に形成された第１の空気層ＡＲＬ１内にはその上下方向（板厚方向）からそれぞれＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色発光の発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２を配列されて形成された発光ダイオード基板ＬＥＤＰ１，ＬＥＤＰ２がそれぞれ対向させて設置されている。

図８は、本発明によるバックライト装置の他の構成例を説明する要部断面図であり、前述した図２と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図６において、図２と異なる点は、第１の副導光板ＧＬＢＳ１と第２の副導光板ＧＬＢＳ２との間に形成された第１の空気層ＡＲＬ１内にはその上下方向（板厚方向）からそれぞれ２組のＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色発光の発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２を二列に配列されて形成された発光ダイオード基板ＬＥＤＰ１，ＬＥＤＰ２がそれぞれ対向させて設置されている。

このような構成においては、第１の空気層ＡＲＬ１内にＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色発光の発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２を２列に配列して配置することにより、副導光板ＧＬＢＳ（第１の副導光板ＧＬＢＳ１及び第２の副導光板ＧＬＢＳ２）内に入射する光量が増大させることができるので、輝度の向上効果が得られ、発光ダイオードＬＥＤ１及び発光ダイオードＬＥＤ２の数量を制御することで、所望の輝度を得ることができる。また、第１の副導光板ＧＬＢＳ１と第２の副導光板ＧＬＢＳ２とに同一波長の光が同時に且つ大量に出射し、両者にバランス良く光入射されて色混合されるので、輝度均一性及び色度均一性の高い光源光が得られる。

発光ダイオードＬＥＤ（発光ダイオードＬＥＤ１及び発光ダイオードＬＥＤ２）からの出射光を入射させる副導光板ＧＬＢＳ（第１の副導光板ＧＬＢＳ１及び第２の副導光板ＧＬＢＳ２）の各光入射面ＧＬＢＳＩ１及び光入射面ＧＬＢＳＩ２の形状は、副導光板ＧＬＢＳ内を伝搬する光の光路長を左右する重要な要素である。発光ダイオードＬＥＤの光放射パターンが中心部で約８０°であり、光度が半分となる半値幅が±約２０°であるということから、中心部の光線が入射角０°、つまり空気層−導光板境界面で屈折しないようにすると、図９に要部拡大断面図で示すように光入射面ＧＬＢＳＩ１及び光入射面ＧＬＢＳＩ２の傾斜角αを約１０°に設定する。本実施例において、傾斜角αが約１０°とは、最大の効果が期待でき、例えば５°〜１５°の範囲の場合でも効果が期待できるということを示すものである。

図１０は、第２の副導光板ＧＬＢＳ２の光入射面ＧＬＢＳＩ２の傾斜角αを約１０°に設定した場合における光路長ＬＲの概念を示す断面図であり、図１１は光入射面ＧＬＢＳＩ２に傾斜角がない（傾斜角α＝０°）場合における従来構成の光路長ＬＲの概念を示す断面図である。なお、βは発光ダイオードＬＥＤからの発光光の入射角である。

図１０から明らかなように光入射面ＧＬＢＳＩ２の傾斜角αを約１０°に設定した場合の方が傾斜角αがない図１１と比較して下記表１に示すように光路長ＬＲを長くすることができる。これによって発光ダイオードＬＥＤから出射する出射光の光利用効率を大幅に向上させることができる。なお、本実施例では、第２の副導光板ＧＬＢＳ２について説明したが、第１の副導光板ＧＬＢＳ１においても全く同様の効果が得られる。

現在、主導光板及び副導光板は、アクリル系またはポリカボネート系などの透光性樹脂材により製作されているが、これらの透光性樹脂材の密度は約１．１０ｇ／ｃｍ³程度であり、製品化されている冷陰極蛍光ランプを光源としている２０インチ型クラスの液晶テレビでは、主導光板１枚のみを使用しているが、この主導光板の重量は、約１Ｋｇ以上と極めて重い。また、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色発光の発光ダイオードを光源とする同型の液晶テレビでは主導光板と副導光板とを合わせて約２Ｋｇ程度になる。

そこで、軽量化するための手段として前述した副導光板ＧＬＢＳをアクリル系またはポリカボネート系などの透光性樹脂材よりも重量が軽く、しかも屈折率が大きく変化しない例えば水などのような透光性の液体を用い、この液体をアクリル系樹脂材などから形成する容器に封入して構成する。一例として１００ｍｍ×５００ｍｍ×１０ｍｍの副導光板の材質違いによる重量を比較すると、約１２％程度軽量化することができ、１台当り約１５０ｇ程度軽量化することができる。

図１２は、現行のアクリル樹脂材から形成された副導光板ＧＬＢＳ（アクリル導光板）にSnellの法則を考慮した光路長の概念を示す断面図を、図１３は透光性アクリル樹脂材などからなる容器ＣＯＮ内に透光性液体として例えば水ＷＡＴを封入して形成された副導光板ＧＬＢＳＣ（水導光板）にSnellの法則を考慮した光路長の概念を示す断面図をそれぞれ示したものである。なお、透光性アクリル樹脂材の屈折率は約１．４９であり、水の屈折率は約１．３３である。また、発光ダイオードから出射する発光光の入射角をβとし、導光板長さと光路長との関係を計算により求め、その結果を下記表２に示す。

表２から明らかなように図１３に示す導光板材質を水ＷＡＴとした導光板ＧＬＢＳＣ（水導光板）の場合、水ＷＡＴの屈折率はアクリル樹脂材よりも若干小さくなるが、アクリル容器ＣＯＮを用いることにより、光路長ＬＲは、図１２に示す現行の副導光板ＧＬＢＳ（アクリル導光板）より、寧ろ長くすることができる。この効果により、光源とするＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色発光の発光ダイオードの色混合が促進され、照光面内の色均一性を高くすることができる。また、色均一性が副導光板ＧＬＢＳ（アクリル導光板）で充分な場合は、副導光板ＧＬＢＳ（アクリル導光板の場合）の光路長ＬＲに導光板ＧＬＢＳＣ（水導光板）の光路長ＬＲを合わせることができるということであり、導光板長さを短くすることができるので、さらなる軽量化が可能となる。

図１４は、本発明によるバックライト装置の実施例４の構成を説明する副導光板の要部拡大断面図であり、前述した図と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図１４において、副導光板ＧＬＢＳ（第１の副導光板ＧＬＢＳ１及び第２の副導光板ＧＬＢＳ２）を第３の副導光板ＧＬＢＳ３と第４の副導光板ＧＬＢＳ４とに２分割して構成され、その中間部分に内部に空気のみが存在する第２の空気層ＡＲＬ２が設けられて構成されている。なお、本実施例では、第２の副導光板ＧＬＢＳ２を２分割した場合について説明したが、図示しないが、前述した第１の副導光板ＧＬＢＳ１ついても同一構成で２分割して形成されている。

このような構成によれば、副導光板ＧＬＢＳの体積が第２の空気層ＡＲＬ２の体積と略等しい２分割とすることにより、副導光板ＧＬＢＳの重量を約２／３に軽量化することができる。

図１５は、図１４に説明した副導光板ＧＬＢＳの長さＬ＝１００ｍｍとし、板厚をＴ＝６ｍｍ、第３の副導光板ＧＬＢＳ３及び第４の副導光板ＢＬＢ４の長さをＬ１＝３５ｍｍとし、第２の空気層ＡＲＬ２の長さをＬ２＝３０ｍｍで２分割した場合における光路長の概念を示す断面図である。本実施例においては、副導光板ＧＬＢＳの重量が連続した副導光板に対して約７０％と軽量化することができた。また、発光ダイオードからの発光光の入射角βに対して光路長を計算すると、下記表３に示すように入射角βが大きくなるのに伴って分割した第３の副導光板ＧＬＢＳ３及び第４の副導光板ＧＬＢＳ４の方が光路長を大きくすることができる。

図１６は、本発明によるバックライト装置の実施例５の構成を説明する副導光板の要部拡大断面図であり、前述した図と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図１６において、副導光板ＧＬＢＳ２が第３の導光板ＧＬＢＳ３と第４の導光板ＧＬＢＳ４と第５の導光板ＧＬＢＳ５とに３分割して構成され、その中間部に第３の空気層ＡＲＬ３と第４の空気層ＡＲＬ４とが設けられて構成されている。この場合も、第２の副導光板ＧＬＢＳ２を３分割した場合について説明したが、図示しないが前述した第１の副導光板ＧＬＢＳ１についても同一構成で３分割して形成されている。

このような構成によれば、副導光板ＧＬＢＳの体積が第３の空気層ＡＲＬ３及び第４の空気層ＡＲＬ４の体積と略等しい３分割とすることにより、副導光板ＧＬＢＳの重量を約３／５に軽量化することができる。この場合、副導光板ＧＬＢＳを３分割することにより、さらに軽量化できるとともに、光路長をさらに大きくすることができる。

図１７は、本発明による表示装置の全体構成例を説明する展開斜視図である。図１７において、液晶表示パネルＰＮＬは、液晶表示セルの周囲（ここでは上辺と左辺）に駆動回路を搭載し、これらの駆動回路に信号を供給するプリント基板ＰＣＢを備えている。また、この液晶表示セルの表裏面にはそれぞれ偏光板ＰＯＬ１，ＰＯＬ２が積層されている。この液晶表示パネルＰＮＬの背面に設置されるバックライト装置ＢＬは、導光板ＧＬＢ（主導光板及び副導光板），発光ダイオードを搭載した発光ダイオード基板及び光反射板などを収納したモールドフレームＭＤＬを有し、このモールドフレームＭＤＬにより支持されている。また、導光板ＧＬＢの上方にはそれぞれ二組のプリズムシート及び拡散シートからなる光学補償シートＯＰＳが載置されている。

この構成例では、前述した各実施例のバックライト装置ＢＬはモールドＭＤＬの内縁部に配置された形状弾性部材ＧＳにより設置されている。この形状弾性部材ＧＳを介在して液晶表示パネルＰＮＬが載置され、その上方から上フレームＳＨＤを被せて下フレームＭＦＬと接続することで一体化されている。

このように構成とした表示装置において、液晶表示パネルＰＮＬは、前述した各実施例で説明した導光板ＧＬＢ（主導光板及び副導光板），発光ダイオードを搭載した発光ダイオード基板及び光反射板などにより構成されたバックライト装置ＢＬからの光で照射され、当該液晶表パネルＰＮＬに形成された電子潜像が可視化される。

図１８は、本発明の表示装置として液晶表示モジュールを実装した電子機器の一例であるテレビ受像機の外観図である。図１８において、このテレビ受像機は表示部ＤＳＰとスタンド部ＳＴＤとで構成され、比較的大きいサイズの画面を有する液晶表示パネルＰＮＬを有する液晶表示装置が表示部ＤＳＰに実装される。液晶表示装置の画面となる液晶表示パネルＰＮＬの有効表示領域は表示部ＤＳＰに露呈されている。このテレビ受像機の表示部ＤＳＰに本発明に係る液晶表示装置を実装することにより、色再現性の高い高品質，高信頼性の画像表示装置が実現できる。

なお、上述した実施例において、固体発光素子バックライト装置を有する液晶表示装置を用いた液晶表示モジュールを実装した大型液晶テレビ受像機に適用した場合について説明したが、この液晶表示パネルを用いた大型液晶モニタ，車載用液晶ディスプレイ（液晶カーナビゲーション），携帯電話用ディスプレイ，ゲーム機用液晶ディスプレイ，医療用液晶モニタ，印刷／デザイン用液晶モニタなどの表示装置に適用しても前述と同様の効果が得られる。

本発明による表示装置として固体発光素子背面直下型バックライト装置を有する液晶表示装置の実施例１による構成を示す要部断面図である。 図１に示すバックライト装置の構成を示す要部斜視図である。 ドームエミッタタイプの発光ダイオードからの出射光の出射角度と光強度の関係を示す図である。 サイドエミッタタイプの発光ダイオードからの出射光の出射角度と光強度の関係を示す図である。 本発明によるバックライト装置の他の実施例の構成例を示す要部拡大断面図である。 図５に示す発光ダイオードの配列を示す要部斜視図である。 本発明によるバックライト装置のさらに他の実施例の構成例を示す要部拡大断面図である。 本発明によるバックライト装置の他の実施例の構成例を示す要部拡大断面図である。 第２の副導光板の光入射面の傾斜角αを示す要部拡大断面図である。 第２の副導光板の光入射面の傾斜角αを約１０°に設定した場合における光路長の概念を示す断面図である。 第２の副導光板の光入射面の傾斜角αを０°に設定した場合における光路長の概念を示す断面図である。 副導光板ＧＬＢＳ（アクリル導光板）にSnellの法則を考慮した光路長の概念を示す断面図である。 透光性アクリル樹脂性容器内に水を封入して形成された副導光板にSnellの法則を考慮した光路長の概念を示す断面図である。 本発明によるバックライト装置の他の実施例による構成を示す副導光板の拡大断面図である。 図１４に示す副導光板の光路長の概念を示す断面図である。 本発明によるバックライト装置のさらに他の実施例による構成を示す副導光板の拡大断面図である。 本発明による表示装置の全体構成の一例を説明する要部展開斜視図である。 本発明による表示装置として液晶表示装置を用いた液晶表示モジュールを実装した電子機器の一例であるテレビ受像機の外観図である。 ３色発光の固体発光素子を光源として使用するバックライト装置の構成を示す要部展開斜視図である。

符号の説明

ＰＮＬ・・・液晶表示パネル、ＳＵＢ１・・・第１の基板、ＳＵＢ２・・・第２の基板、ＰＯＬ１・・・第１の偏光板、ＰＯＬ２・・・第２の偏光板、ＯＰＳ・・・光学補償シート積層体、ＰＣＢ・・・プリント基板、ＭＤＬ・・・モールドフレーム、ＧＳ・・・形状弾性部材、ＳＨＩ・・・上フレーム、ＭＦＬ・・・下フレーム、ＧＬＢＭ・・・主導光板、ＧＬＢＳ・・・副導光板、ＧＬＢＳ１・・・第１の副導光板、ＧＬＢＳ２・・・第２の副導光板、ＧＬＢＳ３・・・第３の副導光板、ＧＬＢＳ４・・・第４の副導光板、ＡＲＬ１・・・第１空気層、ＡＲＬ２・・・第２の空気層、ＡＲＬ３・・・第３の空気層、ＡＲＬ４・・・第４の空気層、ＧＬＢＳＩ１・・・光入射面、ＧＬＢＳＩ２・・・光入射面、ＬＥＤ１・・・発光ダイオード（固体発光素子）、ＬＥＤ２・・・発光ダイオード、ＬＥＤＰ・・・発光ダイオード基板、ＬＥＤＰ１・・・発光ダイオード基板、ＬＥＤＰ２・・・発光ダイオード基板、ＲＥＦ・・・光反射板、ＲＥＦ１・・・光反射板、ＲＥＦ２・・・光反射板、ＢＬ・・・バックライト装置、ＳＴＤ・・・スタンド部、ＤＰＳ・・・表示部。

Claims (16)

1. 前面に光を面状に展開して出射する光出射面を有し、且つ前記光出射面に反対向して当該光出射面に光を反射させる光反射面を有する主導光体と、
   前記主導光体の背面に設置され、且つ中央部に第１の空気層を介して両端側に第１の副導光体と第２の副導光体とに分割されて当該第１の空気層内で当該第１の副導光体と当該第２の副導光体との対向端面に光入射面を形成する副導光体と、
   前記副導光体の前記主導光体と対向する前面に設置された第１の光反射板と、
   前記副導光体の前記第１の光反射板と反対向する背面に設置された第２の光反射板と、
   前記主導光体及び前記副導光体の両端面に設置され、且つ当該主導光体と副導光体とを光学的に結合させるリフレクタと、
   前記副導光体の背面に対向し、且つ前記第１の空気層内に複数色発光の固体発光素子を少なくとも一列に配列させて設置された固体発光素子基板と、
   を備えたことを特徴とするバックライト装置。
2. 前記固体発光素子は、サイドエミッタタイプの固体発光素子とすることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
3. 前記固体発光素子基板は、前記複数色発光の固体発光素子を前記第１の空気層内に対向配列させて前記第１の空気層の表裏面に設置することを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
4. 前記第１の副導光体及び当該第２の副導光体は、透光性容器内に透光性液体を封入して構成されることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
5. 前記第１の副導光体及び前記第２の副導光体内は、少なくとも一層の第２の空気層を介在させて複数分割させて構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のバックライト装置。
6. 前記第１の副導光体および前記第２の導光体の光入射面に前記複数色発光の固体発光素子から出射する光を入光させる入射角を持たせたことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載のバックライト装置。
7. 内面に画素形成用の電極を有する一対の透明基板の間に液晶層を挟持して構成された液晶表示パネルと、
   前記液晶表示パネルの背面に設置された光学補償シート積層体と、
   前記光学シート積層体の背面に設置された前記請求項１乃至請求項６の何れかに記載のバックライト装置と、
   を備えたことを特徴とする表示装置。
8. 画像表示を行う表示パネルと、前記表示パネルの背面に配置したバックライト装置とを有する表示装置において、
   前記バックライト装置は、前記表示パネル側に光を出射する光出射面を有する主導光体と、
   前記主導光体の背面に配置され中央部分を第１の空気層により分割して構成され、前記主導光体と光学的に結合されている副導光体と、
   出射した光が前記副導光体に直接入射するように前記第１の空気層内に配置された複数の固体発光素子と、
   を有すること特徴とする表示装置。
9. 前記固体発光素子は、サイドエミッタタイプの固体発光素子とすることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
10. 前記主導光体と前記副導光体とは、リフレクタにより光学的に結合されていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の表示装置。
11. 前記副導光体は、前記中央部分とは異なる第２の空気層により複数に分割されて構成されていることを特徴とする請求項８乃至請求項１０の何れかに記載の表示装置。
12. 前記副導光体の前記固体発光素子に対する光入射面は、垂直方向に対して約１０°傾いて構成されていることを特徴とする請求項８乃至請求項１１の何れかに記載の表示装置。
13. 前記複数の固体発光素子は、少なくとも一列に配列されて配置されていることを特徴とする請求項８乃至請求項１２の何れかに記載の表示装置。
14. 前記複数の固体発光素子は、前記第１の空気層の上下に対向させて配置されていることを特徴とする請求項８乃至請求項１３の何れかに記載の表示装置。
15. 前記主導光体は、前記光出射面とは反対の面に光反射面を有することを特徴とする請求項８乃至請求項１４の何れかに記載の表示装置。
16. 前記副導光体は、当該副導光体の上下の面に反射面を有して構成されていることを特徴とする請求項８乃至請求項１５の何れかに記載の表示装置。
    

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