JP4679466B2 - バックライト装置 - Google Patents

Description

本発明は、バックライト装置に関し、更に詳しくは、エッジライト型のバックライト装置に関する。

バックライト装置は、液晶表示装置等の光源として利用される。液晶表示装置では、バックライト装置の発光面上に配置された液晶表示パネルが、マトリクス状に配列された画素ごとに光スイッチングを行うことによって、画像の表示を行っている。バックライト装置には、発光面の直下に光源を配設し、光源から出射した光が発光面の背面を直接に照射する直下型と、発光面の直下に導光板を、導光板の縁部に光源をそれぞれ配設し、光源から出射した光を導光板によって発光面に導くエッジライト型とがある。

エッジライト型のバックライト装置は、光源をバックライト装置の側縁部に配設できるので、薄型化に有利である。エッジライト型のバックライト装置の光源としては、線状の冷陰極蛍光ランプやチップ型の発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）があるが、小型で寿命が長いチップ型のＬＥＤが近年の主流になりつつある。

図６は、そのようなチップ型のＬＥＤを光源に用いたエッジライト型のバックライト装置の構成を示す断面図である。バックライト装置１００において、ＬＥＤの発光部２１ａから出射した光は、矢印１０１に示すように、第１リフレクタ３１、光混合用導光板３２、第２リフレクタ３３、主導光板３４、及び、光学シート３５を通過し、発光面１０ａである光学シート３５の表面から出射する。

ところで、ＬＥＤを光源に用いたバックライト装置では、発光面１０ａを白色で発光させるために、高い輝度が得られる赤、緑、及び、青の３色のＬＥＤを用いている。バックライト装置１００では、ＬＥＤ２１から出射した３色の光を光混合用導光板３２で混合して白色光とし、発光面１０ａに導いている。

バックライト装置１００の構成は、例えば特許文献１に記載されている。
特開２００４−１９９９６７号公報（図２）

ところで、液晶表示装置の表示品質への要求の高まりに従い、バックライト装置の発光面内における色度をより均一にして、液晶表示装置の表示面における色ズレを抑えることが求められている。バックライト装置では、発光面内で輝度及び色度が均一になるように設計されているものの、ＬＥＤの個体間の製造ばらつき等によって、発光面における色度の面内ばらつきが生じることがあった。

発光面における色度の面内ばらつきを抑えるために、ＬＥＤ実装基板に実装された個々のＬＥＤの輝度を調節することが考えられる。ところが、ＬＥＤ実装基板では一般に、各色ごとに一括して輝度を調節できるように、ＬＥＤは各色ごとに直列に接続されている。このため、個々のＬＥＤの駆動電圧を制御することが難しく、ＬＥＤの駆動電圧を制御することなく、色度の面内ばらつきを抑制できる手段が望まれる。

また、従来のバックライト装置では、ＬＥＤ実装基板を導光ユニットに取り付けた後に、個々のＬＥＤの輝度を調節する手段がなかった。従って、ＬＥＤ実装基板を導光ユニットに取り付けた後に、発光面における色度の面内ばらつきが確認された場合には、ＬＥＤ実装基板を導光ユニットから一旦取り外して調節する必要があり、多くの手間が必要であった。従って、ＬＥＤ実装基板を導光ユニットに取り付けた後に、発光面における色度の面内ばらつきを容易に抑制できる手段が望まれる。

本発明は、上記に鑑み、エッジライト型のバックライト装置であって、バックライト装置を分解することなく、発光面における色度の面内ばらつきを容易に抑制できるバックライト装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のバックライト装置は、複数の光源と、入射端面及び発光面を有し該入射端面から前記複数の光源の光を入射して前記発光面から出射する導光板とを備えるバックライト装置において、
前記複数の光源のそれぞれと前記入射端面との間に進出自在に配設され、前記光源から前記導光板に入射する光の光量を制御する遮光板を備え、
前記導光板は、前記入射端面に隣接して配設され、前記光源を内部に収容して該光源からの光を前記入射端面に向けて反射するリフレクタを有し、前記遮光板は該リフレクタの内部に進出自在に配設され、
前記遮光板は、前記リフレクタに対して進出自在に配設されるボルトの先端部分に、該ボルトの回転方向に回転自在に且つ軸方向に一体的に結合しており、
前記遮光板が前記導光板の入射端面に平行に移動するように、前記遮光板は前記リフレクタに形成された前記遮光板の底面形状に対応した形状の切欠き内に挿通されていると共に、前記ボルトは前記光源が実装されている基板に形成されたネジ孔に螺合されていることを特徴とする。

本発明によれば、複数の光源のそれぞれに対応する遮光板の進出量をそれぞれ調節することによって、複数の光源のそれぞれから導光板に入射する光の光量を個別に制御できる。これによって、発光面における輝度や色度の面内ばらつきを容易に抑制できる。

本発明では、前記導光板は、前記入射端面に隣接して配設され、前記光源を内部に収容して該光源からの光を前記入射端面に向けて反射するリフレクタを有し、前記遮光板は該リフレクタの内部に進出自在に配設されてもよい。

本発明の好適な態様では、前記遮光板は、前記リフレクタに対して進出自在に配設されるボルトの先端部分に、該ボルトの回転方向に回転自在に且つ軸方向に一体的に結合している。ボルトの回転を調節することによって、遮光板の進出量を細かく調節できる。

本発明では、前記複数の光源は、互いに異なる波長で発光する光源を含んでもよい。発光面の色度を容易に調節できる。

本発明では、前記導光板は、前記発光面を有し液晶表示パネルの背面に配設される主導光板と、前記入射端面を有し、前記主導光板の背面に配設され、該主導光板とリフレクタによって光学的に結合される光混合用導光板とを備えてもよい。小型のバックライト装置を実現できる。

以下に、添付図面を参照し、本発明の実施形態を更に詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るバックライト装置の構成を示す断面図である。バックライト装置１０は、エッジライト型のバックライト装置であって、第１リフレクタ３１付近の構成が異なることを除いては、図６のバックライト装置１００と同様の構成を有している。

バックライト装置１０は、紙面の垂直方向に整列して並ぶ多数のＬＥＤ２１を備えるＬＥＤ実装基板１１と、ＬＥＤ２１から出射した光を発光面１０ａに導く導光ユニット１２とを有する。ＬＥＤ２１は、赤色、緑色、又は、青色で発光する発光部２１ａを有し、ＬＥＤ２１に電源を供給する回路を有する基板本体２２上に実装されている。ＬＥＤ２１に電源を供給する回路は、各色ごとに直列に配線されている。

導光ユニット１２は、ＬＥＤの発光部２１ａの前面に配設され、発光部２１ａから出射した光を反射してその進行方向を９０°変える第１リフレクタ３１と、第１リフレクタ３１からの光を入射端面に入射させ、混合した後、出射端面から出射させる矩形状の光混合用導光板３２を備える。また、光混合用導光板３２の出射端面から出射した光を反射してその進行方向を１８０°変える、半円筒形の第２リフレクタ３３と、光混合用導光板３２の前面側に配設され、第２リフレクタ３３からの光を入射端面から入射させると共に、発光面１０ａから出射させる矩形状の主導光板３４とを備える。

主導光板３４の背面には図示しない反射シートが配設されている。反射シートは、主導光板３４の背面側に向かう光を、主導光板３４の前面側に反射する。主導光板３４の前面側には、複数の光学シート３５が配設されている。光学シート３５は、主導光板３４から入射した光を拡散し、発光面１０ａでの輝度や輝度の均一性を向上させる。

図２は、図１のＬＥＤ実装基板１１を含む部分IIの一部を拡大して示す断面図である。第１リフレクタ３１は、ＬＥＤの発光部２１ａに対向して配設された断面が円弧状の第１部分３１ａと、光混合用導光板３２の背面の延長上に配設された板状の第２部分３１ｂとを有する。第２部分３１ｂには、略半球形のＬＥＤの発光部２１ａを第１リフレクタ３１内に収容するための、円形の切欠きが形成されている。

基板本体２２には、各ＬＥＤ２１と光混合用導光板３２との間には、ネジ２３によって突出位置が調節される、略長方形状の遮光板２４が配設されている。各遮光板２４は、光混合用導光板３２の入射端面に平行に配設されている。また、その一部が基板本体２２の前面側に形成された遮光板収容孔２６に収容されている。ネジ２３は、その一部が、遮光板収容孔２６に連続して基板本体２２の背面側に形成されたネジ孔２５に螺合している。ネジ２３と遮光板２４とは、ネジ２３の回転方向に回転自在に、且つ、ネジ２３の軸方向に一体的に結合している。第１リフレクタの第２部分３１ｂには、遮光板２４の底面形状に対応した長方形状の切欠きが形成されている。

図３（ａ）、（ｂ）は、図１におけるＬＥＤ実装基板１１を前面側及び背面側から見た構成をそれぞれ示す平面図である。ＬＥＤ実装基板１１の前面では、複数のＬＥＤ２１が等間隔に並び、これら複数のＬＥＤ２１に対応して遮光板２４が並んでいる。ＬＥＤ２１の配列では、赤、緑、及び、青のＬＥＤ２１が順次に且つ繰り返し並んでいる。ＬＥＤ実装基板１１の背面では、ＬＥＤ実装基板１１の前面に並んだ複数の遮光板２４に対応してネジ２３が並んでいる。図４は、図１における導光ユニット１２を背面側から見た構成を示す平面図である。導光ユニット１２では、複数のＬＥＤ２１及び遮光板２４のそれぞれに対応して、複数の切欠き３６及び切欠き３７が配設されている。

図２の使用状態では、遮光板２４の前縁が第２部分３１ｂよりも後部にある。この使用状態では、遮光板２４は、ＬＥＤ２１から出射された光を遮らない。

図５は、バックライト装置１０の別の使用状態を、図２に対応する断面で示す断面図である。ドライバ等を用いてネジ２３を回転させ、ネジ２３を前進させることによって、遮光板２４を第１リフレクタ３１の内部に突出させることが出来る。遮光板２４が第１リフレクタ３１の内部に突出する際には、第１リフレクタ３１に形成された切欠き３７が遮光板２４の向きを光混合用導光板３２の入射端面に平行な方向に規制する。第１リフレクタ３１の内部に突出した遮光板２４は、ＬＥＤの発光部２１ａから出射された光の一部を遮る。

ネジ２３を反対の方向に回転させると、ネジ２３が後退することによって、遮光板２４を第１リフレクタ３１の外側へ移動させることが出来る。ネジ２３の回転を調節することによって、遮光板２４の第１リフレクタ３１内への突出量を調節し、遮光量を細かく制御できる。

本実施形態のバックライト装置１０によれば、ネジ２３を用いて各遮光板２４の第１リフレクタ３１内への突出量を調節することによって、各ＬＥＤ２１から出射され光混合用導光板３２に入射する光の光量を任意に且つ互いに独立して制御できる。これによって、バックライト装置１０を分解することなく、各ＬＥＤ２１の光量を調節し、発光面１０ａにおける面内ばらつきを抑制できる。また、バックライト装置１０に組み立てた状態で、各ＬＥＤ２１の光量を調節できるので、バックライト装置１０の設計条件を緩めることができる。

各ＬＥＤ２１の光量の調節に際しては、発光面１０ａを所定の測定装置又は目視で観察しつつその場で行えるので、容易に且つ高い精度で行うことが出来る。また、液晶表示パネルと一体化して液晶表示装置に組み立てた状態で調節を行うこともできるので、液晶表示装置の表示面内の輝度や色度の均一性を容易に向上させることが出来る。

なお、上記実施形態では、遮光板２４はネジ２３と結合されているものとしたが、基板本体２２の面と直交方向に移動できると共に、所定位置で係止できる部材であれば、ネジ２３以外の部材に結合されてもよい。また、遮光板２４の配設位置は上記に限定されず、例えば第１リフレクタ３１と光混合用導光板３２との間に空間を設け、その空間内に突出する構成としてもよい。

更に、上記実施形態では、光混合用導光板３２が主導光板３４の背面側に配設されたバックライト装置の例を示したが、主導光板３４の延長上に光混合用導光板３２が一体的に配設されたバックライト装置にも同様に適用できる。ＬＥＤ実装基板１１の背面には、グリース等を介してヒートシンクを配設してもよい。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明に係るバックライト装置は、上記実施形態の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したバックライト装置も、本発明の範囲に含まれる。

本発明の一実施形態に係るバックライト装置の構成を示す断面図である。 図１の部分IIの一部を拡大して示す断面図である。 図３（ａ）、（ｂ）は、図１のＬＥＤ実装基板を前面側及び背面側から見た構成をそれぞれ示す平面図である。 図１の導光ユニットを背面側から見た構成を示す平面図である。 図１のバックライト装置の別の使用状態を、図２に対応する断面で示す断面図である。 従来のバックライト装置の構成を示す断面図である。

符号の説明

１０：バックライト装置
１０ａ：発光面
１１：ＬＥＤ実装基板
１２：導光ユニット
２１：ＬＥＤ
２１ａ：（ＬＥＤの）発光部
２２：基板本体
２３：ネジ
２４：遮光板
２５：ネジ孔
２６：遮光板収容孔
３１：第１リフレクタ
３１ａ：第１リフレクタの第１部分
３１ｂ：第１リフレクタの第２部分
３２：光混合用導光板
３３：第２リフレクタ
３４：主導光板
３５：光学シート
３６：切欠き
３７：切欠き

Claims (3)

1. 複数の光源と、入射端面及び発光面を有し該入射端面から前記複数の光源の光を入射して前記発光面から出射する導光板とを備えるバックライト装置において、
   前記複数の光源のそれぞれと前記入射端面との間に進出自在に配設され、前記光源から前記導光板に入射する光の光量を制御する遮光板を備え、
   前記導光板は、前記入射端面に隣接して配設され、前記光源を内部に収容して該光源からの光を前記入射端面に向けて反射するリフレクタを有し、前記遮光板は該リフレクタの内部に進出自在に配設され、
   前記遮光板は、前記リフレクタに対して進出自在に配設されるボルトの先端部分に、該ボルトの回転方向に回転自在に且つ軸方向に一体的に結合しており、
   前記遮光板が前記導光板の入射端面に平行に移動するように、前記遮光板は前記リフレクタに形成された前記遮光板の底面形状に対応した形状の切欠き内に挿通されていると共に、前記ボルトは前記光源が実装されている基板に形成されたネジ孔に螺合されていることを特徴とするバックライト装置。
2. 前記複数の光源は、互いに異なる波長で発光する光源を含む、請求項１に記載のバックライト装置。
3. 前記導光板は、前記発光面を有し液晶表示パネルの背面に配設される主導光板と、前記入射端面を有し、前記主導光板の背面に配設され、該主導光板とリフレクタによって光学的に結合される光混合用導光板とを備える、請求項２に記載のバックライト装置。

Images