JP4012194B2 - フラットディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は、フラットディスプレイに関し、特に、バックライトの発光ダイオードの色混合が改善されたフラットディスプレイに関するものである。

現在のコンピュータ市場においては、ノート型パソコン又はデスクトップ型パソコンに対して、薄型化した液晶ディスプレイが、デザインを決定付ける傾向になっている。また、ノート型パソコンの需要量は、既にデスクトップ型パソコンの需要量を超えている。そして、液晶ディスプレイは、従来の陰極線管（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ、ＣＲＴ）のディスプレイに、取って代わって普及しており、デスクトップ型パソコンのディスプレイの主流になっている。液晶ディスプレイが広く用いられる主な原因は、軽量、薄型、低消費電力などの特性を有すると共に、ノート型パソコンのデザイン上の各種の需要に適うからである。これらの特性は、ＣＲＴディスプレイに明らかに優れている。

今日、使用されている大部分のフラットディスプレイ（固体ディスプレイ；ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｄｉｓｐｌａｙ）では、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の個々の発光素子から発光する光が、拡散板で混合される。この拡散板は、十分な厚さを備えていなければならず、これによって均等な色混合の効果を達成することができる。

図１は、発光素子によるバックライトを備える薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ（ＴＦＴ−ＬＣＤ）である従来のフラットディスプレイ１００を示している。ディスプレイ１００は、基板１１０と複数の発光素子１２０、１２４、１２８を含む。発光素子は、発光ダイオードであり、均等に基板１１０の上に設置されている。これらの発光素子１２０、１２４、１２８は、色々な異なる色の光線を放射することができる。本実施例では、発光素子１２０、１２４、１２８は、それぞれ、青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）の色、又は波長に対応する光線を放射する。但し、発光素子１２０、１２４、１２８はまた、その他の色であることもできる。

拡散板１４０は、基板１１０に相対する一つの層の構造であり、既定の厚さ１４２を有する。拡散板１４０は、光学拡散板であり、各発光素子が発した光線を互いに混合させることができる。拡散板１４０は、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）又は酸化チタン（ＴｉＯ_２）からよりなる。当業者であれば、拡散板１４０が発光素子１２０、１２４、１２８の表面と既定の距離ｈを維持しなければならないことは理解できる。間隙距離ｈは、スペーサ（未表示）によって距離を保持することもできる。

光経路１２５、１２６は、緑色発光素子１２４から放射した光線が拡散板１４０の既定領域を照射し、この既定領域は、距離ｈと角度α_２によって決められる。同様に、光経路１２９、１３０は、赤色発光素子１２８から放射した光線が拡散板１４０の領域を照射したもので、この領域は、距離ｈと角度α_３によって決められる。光経路１２１、１２２は、青発光素子１２０から放射した光線が拡散板１４０の領域を照射したもので、この領域は、距離ｈと角度α_１によって決められる。各発光素子が作った光経路は、拡散板１４０で混合し、図１を例にすると、領域１７０で、所望の混合光線、又は色効果を作ることができる。従来のディスプレイでは、拡散板１４０は、約２ミリの厚さで適当な色混合を提供する。

上記のように、拡散板のほとんどがガラス（酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化チタン（ＴｉＯ_２））よりなることから、拡散板を厚くすると、ディスプレイの重量を大幅に増加させることとなる。一方、ディスプレイの拡散板の重量を減量したいために、拡散板の厚さを減少させた場合、色混合が不均一になる問題を引き起こす。よって、拡散板の厚さを変えることによっては、色混合の不均一な問題を解決することはできない。

また、重量の問題に加えて、デザイン上の観点等からも、今後、薄型のディスプレイが求められている。従って、拡散板の厚さを低減しつつ、より均一性良好に色混合を行なうことができる方法も求められている。本発明は、以上を鑑みたものであり、拡散層を薄くしつつも色混合が改良されたフラットディスプレイを提供するものである。

本発明は、フラットディスプレイ及びその色混合面積を増加する方法を提供する。フラットディスプレイのバックライトモジュールは、基板、複数の発光素子、少なくとも１つの第一反射ユニット、拡散板と少なくとも１つの第二反射ユニットを含む。発光素子は、基板の上に設置される。第一反射ユニットは、基板の上表面に位置され、且つ、発光素子の間に設置される。拡散板は、基板の上にほぼ平行設置され、且つ、拡散板の下表面と基板の上表面は相対する。第二反射ユニットは、拡散板の下表面に設置され、且つ、発光素子の出光面にそれぞれ対応する。光線が拡散板から戻ってきたとき、この戻ってきた光線の第一反射ユニットでの反射角度は、発光素子から放射された光放射角度より大きくなっている。

本発明のフラットディスプレイ及びその色混合面積を増加する方法によれば、拡散板の厚さを低減することができ、より良い色混合の均一性を提供することができる。

本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。

図２は、本発明のフラットディスプレイ（ＴＦＴ−ＬＣＤ ＬＥＤ）２００の第一実施例の概略図を示している。フラットディスプレイ２００は、基板１１０と、その上に設置された発光素子１２０、１２４、１２８を含む。また、第一反射ユニット（ここでは反射面とする）２２０と発光素子１２０、１２４と１２８は、基板の上に交互に設置されている。第一反射ユニット２２０は、それに当たった光線を反射させるようになっている。第一反射ユニットは、アルミニウム、金、スズ、銅のいずれかよりなるものが好ましい。従来技術と同様に、基板１１０に相対した面は、拡散板１４０である。第二反射ユニット（ここでは半透過反射面とする）２１０は、拡散板１４０に設置、又はプリントされており、対応する発光素子に向かい合っている。第二反射ユニット２１０の材料は、光線を透過させ、反射率が１０−９０％の間の特性を有する。よって、第二反射ユニット２１０は、高反射率、低透過率の特性を有する。

発光素子１２８から放射した光経路１２９と１３０は、第二反射ユニット２１０を照射し、放射経路線２２９と２３０に示されたように、第二反射ユニット２１０は、反射率に応じて光線を反射し、光線を放射光の発光素子に隣接する第一反射ユニット２２０に戻す。反射した光線は、第一反射ユニット２２０に反射され、光放射経路線２２９と２３０が形成する発光角度βに示されたように拡散板１４０を透過する。第二反射ユニット２１０と第一反射ユニット２２０の使用は、効果的に各発光素子の光放射の幅を、幅１６０から幅１６５に増加することができる。よって、ディスプレイ２００は、拡散板１４０において、より大きい色混合領域を形成することができる。第二反射ユニット２１０と第一反射ユニット２２０からの反射光の量は、スネル（Ｓｎｅｌｌ）の屈折法則に基づいて算出することができる。

図３ａは、従来のディスプレイにおいて、色混合面積Ａを決める方法の概略図を示している。ｈは、拡散板１４０と発光素子１２０、１２４、１２８との間の距離である。また、θは、発光素子１２０、１２４、１２８の放射角度α_１、α_３、α_３の二分の一を定義する。既知の方法に基づくと、公式Ａ＝π・（ｈ・ｔａｎθ）^２を用いて色混合面積Ａを算出することができる。

図３ｂは、本発明の実施例に係るディスプレイの色混合面積Ａ’を決める方法の概略図を示している。面積Ａ’は、拡散板１４０の照射領域を定義し、ｈは、拡散板１４０と発光素子１２８の間の距離を定義する。また、θは、発光素子１２８の放射角度α_３の二分の一を定義し、ｒは、第二反射ユニット２１０の長さ、又は、半径を定義する。当業者であれば理解できるように、第二反射ユニット２１０は、拡散板１４０に印刷、又は設置することができ、第二反射ユニット２１０の形状は、正方形、長方形、円錐形、三角形、半球形、楕円形とすることができる。この実施例では、第二反射ユニット２１０は、半径ｒを有する円形である。この例では、半径ｒは、距離ｈより小さい。公式Ａ’＝π・（３・ｒ）^２によって色混合面積Ａを計算することができる。

図３ｃは、本発明の他の実施例の色混合面積Ａ’を決める方法の概略図を示している。この場合、長さ、又は、半径ｒは、ｈとｔａｎθの積に等しい。この例では、Ａ”＝π・（３・ｈ・ｔａｎθ）^２によって色混合面積Ａを計算することができる。

実施例に関する説明では、光の進行経路がわかり易くなるように、発光素子１２８の中心位置を例として選び、その位置からの光の進行経路のみを示している。隣接する発光素子からの光の進行経路（図１でいえば、１２１、１２２、１２５、１２６）を示すと、それらの光の進行経路が互いに交叉することとなり図面の説明に影響するからである。但し、その他の発光素子、例えば、緑色の発光ダイオード１２０や青色の発光ダイオード１２４が放射した光は、同様に、似たような光反射作用を有することは理解できる。

図４は、本発明の第２実施例のフラットディスプレイの概略図を示している。この実施例では、第二反射ユニット４１０の形状が、球状形、又は、半球形となっている。光放射経路４２９と４３０との間の夾角度γは、明らかに角度α_３より大きく、色混合面積は、上述の公式２又は３によって得ることができる。

図５は、本発明の第３実施例のフラットディスプレイの概略図を示している。この実施例では、第二反射ユニット５１０の形状は、円錐形、又は、三角形である。光放射経路５２９と５３０の間の夾角度δは、明らかに角度α_３より大きい。

第二反射ユニット、又は半透過反射面の形状は、正方形、長方形、円形、三角形、又は、楕円形であることができる。当業者ならば理解できるように、拡散板１４０の第二反射ユニットの形状を変えることによって、反射形態もそれに伴って変わり、これにより、拡散板１４０の色混合面積Ａ’を調整することができる。

図６は、本発明の実施例のフラットディスプレイ６００の上面図を示している。実施例では、第一反射ユニット２２０は、各発光素子の側面に平行し、第二反射ユニット２１０から反射された光線を更に反射させる。第一反射ユニット２２０は、各発光素子図と連結する。図では、第一反射ユニット２２０が各発光素子の列の間に隣接して設置されているのが示されているが、第一反射ユニット２２０は発光素子の間の縦列に隣接して設置することもできる。

図７は、本発明のもう一つの実施例のフラットディスプレイ７００の上面図を示している。第一反射ユニット２２０は、発光素子の列に沿って横向きに配置され、そして、もう一つの第一反射ユニット２２０’が、発光素子の縦列に沿って横向きに配置されている。即ち、第一反射ユニット２２０は、発光素子の列に平行し、もう一つの第一反射ユニット２２０’は、発光素子の列に直交している。このような第一反射ユニットの配列組合せによっても、色混合面積を増加することができ、反射光線を基板１４０に反射させる。

従来のフラットディスプレイを示している。 本発明の第一実施例のフラットディスプレイ（ＴＦＴ−ＬＣＤ ＬＥＤ）の概略図を示している。 本発明のフラットディスプレイの色混合面積を決める概略図を示している。 本発明の第二実施例のディスプレイの概略図を示している。 本発明の第三実施例のフラットディスプレイの概略図を示している。 本発明の実施例のフラットディスプレイの上面図を示している。 本発明のもう一つの実施例のフラットディスプレイの上面図を示している。

符号の説明

１００ フラットディスプレイ
１１０ 基板
１２０、１２４、１２８（Ｒ、Ｇ、Ｂ）発光素子（発光ダイオード）
１２１、１２２、１２５、１２６、１２９、１３０ 光放射経路
１４０ 拡散板
１４２ 拡散板の厚さ
１６０ 発光素子の幅
１６５ 幅
１７０ 領域
２１０ 第二反射ユニット（半透過反射面）
２２０ 第一反射ユニット（反射面）
２２０’ 第一反射ユニット（反射面）
２２９ 光放射経路
２３０ 光放射経路
４１０ 第二反射ユニット（半透過反射面）
５１０ 第二反射ユニット（半透過反射面）
５２９、５３０ 光放射経路
６００ フラットディスプレイ
６１０ 点線
Ａ、Ａ’、Ａ” 色混合面積
ｈ 距離
α_１、α_２、α_３ 角度
β 発光角度
θ 放射角度α_３の二分の一
γ 角度
δ 角度

Claims (8)

1. 基板、
   前記基板の上表面に設置され、光線を発射する複数の発光素子、
   前記基板の上表面に位置され、且つ、前記発光素子の間に設置される複数の第一反射ユニット、
   前記基板の上方にほぼ平行して配置され、その下表面と前記基板の上表面とが相対する拡散板、及び、
   前記複数の発光素子毎の発光面に対向するように前記拡散板の下表面に複数設置され、発光素子からの光線を反射する第二反射ユニット、を含み、
   前記第一反射ユニットと前記複数の第二反射ユニットに反射された光線、及び、前記発光素子から発射された光線が、前記拡散板と前記基板とからなる空間を通して拡散板に伝播し、拡散板の上表面より射出されるフラットディスプレイ。
2. 発光素子は、発光ダイオードである請求項１に記載のフラットディスプレイ。
3. 第二反射ユニットは、反射率と透過特性を同時に有する半透過反射ユニットである請求項１又は請求項２記載のフラットディスプレイ。
4. 第二反射ユニットの断面形状は、正方形、長方形、円錐形、三角形、半球形、又は楕円形である請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のフラットディスプレイ。
5. 基板の上に設置された第一反射ユニットは、アルミニウム、金、スズ、銅のいずれかである請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のフラットディスプレイ。
6. 第二反射ユニットは、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）いずれかである請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のフラットディスプレイ。
7. 第二反射ユニットの反射率は、１０〜９０％である請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のフラットディスプレイ。
8. 基板の上表面に、発光素子と第一反射ユニットが交互に設置された請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のフラットディスプレイ。

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