JP4040027B2 - 背面光源装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に使用する背面光源装置に関するものである。

液晶表示装置に使用される背面光源装置において、従来、半導体発光素子を１列に並べて、これらの半導体発光素子から出射される光を導光板で、導光板拡散板へ導光していた。

例えば、特許文献１（特許第２９１７８６６号）に開示された背面光源装置では、ＬＥＤが支持体を介して固定されている。このように支持体に埋め込まれたＬＥＤを光源とする場合、支持体は透明な材料を選択し、ＬＥＤが装着された透明な支持体の端面と、導光板の端面とを密着、あるいは接着剤を介して接着することにより面光源が完成される。

特許第２９１７８６６号公報（コラム７、４−５行、１２−１４行）

上記特許文献１に記載された従来の背面光源装置では、導光板の側面の幅に対向して並べられる半導体発光素子の数が限られているので、導光板へ注入できる光の総量には限界がある。したがって、半導体発光素子を使用する背面光源装置の輝度向上には問題があった。

また、半導体発光素子が点光源であることに起因する明るさのむらが生じたり、赤、緑及び青の３原色を混合して使用する場合は、各原色光の到達量の差から、色むらが生じる不都合があった。

本発明は、上述のような課題を解消するためになされたもので、高輝度で、むらの無い背面光源装置を実現しようとするものである。

本発明は、半導体発光素子を光源とし、この光源からの出射光を一つの導光拡散板で拡散する背面光源装置において、
複数列の半導体発光素子と、
各々が、前記複数列の半導体発光素子の各列に対応する複数の導光板であり、対応する列の半導体発光素子から出射された光のみを前記導光拡散板へ導く前記複数の導光板とを有し、
前記複数列の半導体発光素子の隣接する２つの列において、第１の列中で隣接する発光素子間に、第２の列中の発光素子が配列されることを特徴とする。

本発明は、複数列の半導体発光素子から出射された光を、各々の列に対応する導光板により、1つの導光拡散板へ入射して合成するので、高輝度で、明るさにむらのない背面光源装置が実現できる。

以下、本発明を、実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係わる背面光源装置の側面を示すものである。同図において、各半導体発光素子列１、３中の半導体発光素子は、紙面に垂直な方向に整列している。半導体発光素子列１から出射された光が導光板２へ入射し、更に導光拡散板５で導光及び拡散される。一方、半導体発光素子列３から出射された光は、導光板４で導光され、更に導光拡散板５で導光及び拡散される。導光拡散板５で導光及び拡散された光は、導光拡散板５の表面に対して垂直な方向（図中下向き）へ光が出射される。

上記構成により、２列の半導体発光素子から出射された光が、導光拡散板５で混合されることで、光の量が増し、高輝度の背面光源装置が実現される。また、この構成では２列の半導体発光素子としたが、２列以上の半導体発光素子列とこれに対応して２枚以上の導光板にて構成しても、同様の効果が得られる。

実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２に係わる背面光源装置を示す。実施の形態２では、導光板２に比較して、導光板６は薄い構造となっている。このような構成では、２つの半導体発光素子列１、３から出射される光が、各列に対応する導光板へ入射するが、厚い導光板２では入射量が多く、薄い導光板６では入射量が少なくなる。このため、厚い導光板２に対応する半導体発光素子の発光が少なくても、導光拡散板５への入射光が均一の光となり、明るさにむらの少ない背面光源装置を実現できる。

実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３に係わる背面光源装置を示す。実施の形態３では、導光板２に比較して導光板７が長い構造となっている。上記構成で、２つの半導体発光素子列から出射される光が、対応する導光板へ入射する。長い方の導光板７では光路長が長く、短い方の導光板２では光路長が短くなる。光路長が長いと、光強度は均一になるが暗くなる。明るい発光をする半導体発光素子列を長い方の導光板の方へ配置することで、導光拡散板への入射光が均一となり、明るさにむらの少ない背面光源装置を実現できる。

実施の形態４．
図４は、本発明の実施の形態４に係わる背面光源装置を示す。実施の形態４では、導光板２ａに比較して、導光板８は長くて厚いものとなっている。このような構成で、２列の半導体発光素子から出射された光が、各列に対応する導光板へ入射する。長くて厚い方の導光板８では、光路長は長いが入射光量が多く、短くて薄い方の導光板２ａでは光路長が短いが、入射光量が少ない。このため、導光拡散板への入射光が双方で均一の光となり、明るさにむらの少ない背面光源装置を実現できる。

実施の形態５．
図５は、この発明の実施の形態５に係わる背面光源装置を示す。図５によれば、半導体発光素子列１と、半導体発光素子列３は隣り同士の列である。実施の形態５では、隣接する２つの列中の半導体発光素子において、第１の列中で隣接する半導体発光素子の間に、第２の列中の半導体発光素子が配置されている。例えば、半導体発光素子列１中にある半導体発光素子９は、半導体素子列３中にある隣り同士の半導体発光素子１１と１２の間に配置される。また、半導体発光素子列１中にある半導体発光素子１０は、半導体発光素子列３中にある半導体発光素子１２と１３の間にあるように配置される。

上記構成では、隣接する２つ列１、３の半導体発光素子から出射された光が、各列に対応する導光板を介して、導光拡散板５へ入力する際、一方の列中の隣接する半導体発光素子から出射される光線の間に、他方の列の半導体発光素子からの光線が位置する。したがって、明るさにむらの少ない背面光源装置を実現できる。

実施の形態６．
図６は、この発明の実施の形態６に係わる背面光源装置を示す。実施の形態６では、隣接する２つの発光素子の列が設けられ、列１中の隣接する発光素子は、それぞれ第１の原色の光と第２の原色の光を出射し、列１中で隣接する発光素子の間に配置される列３中の発光素子は、第３の原色の光を出射する。例えば、列１では、緑色１５、赤色１７、青色１９の半導体発光素子が順に並ぶ。列３では、赤色１４、青色１６、緑色１８の半導体発光素子が順に並ぶ。例えば、列１中にある緑色１５は、列３中にある隣り同士の赤色１４と青色１６の間に配置される。また、列１中にある赤色１７は、列３中にある隣り同士の青色１６と緑色１８の間に配置される。これらの複数の異なる原色光が合成されて、全体として白色となるように配列されている。

上記構成で、２列の半導体発光素子１、３から出射された各原色光が、各列に対応する導光板へ入射し、更に導光拡散板へ入射されて、全体として白色となるので、色のむらの少ない背面光源を実現できる。

実施の形態７．
図７は、この発明の実施の形態７に係わる背面光源装置を示す。導光板２、４と導光拡散板５が、重ねられて配置される。導光板２、４の光出力部と、導光拡散板５の光入力部とに、対向するように、反射鏡２０が設けられている。

半導体発光素子の列１から出射した光は、導光板２を透過し、反射鏡２０により反射されて、導光拡散板５へ入射する。半導体発光素子の列３から出射した光は、導光板４を透過し、反射鏡２０により反射されて、導光拡散板５へ入射する。導光拡散板５へ入射した光は、導光拡散板５にて均一に拡散するので、小型で、明るさにむらの無い背面光源装置を実現できる。

実施の形態８．
図８は、この発明の実施の形態８に係わる背面光源装置を示す。実施の形態８では、導光拡散板５が、２つの光入力部２２、２３を有し、導光拡散板５を挟むようにして、光入力部２２、２３に対向する反射鏡２１、２０を設ける。反射鏡２０、２１は円柱状の凹面を有する。

半導体発光素子の列１Ａから出射した光は、曲面を有する反射フィルム２８により反射されて導光板２４へ入射し、導光板２４を透過し、反射鏡２０により反射されて、光入力部２２へ入射する。半導体発光素子の列３Ａから出射した光は、曲面を有する反射フィルム２９により反射されて導光板２５へ入射し、導光板２５を透過し、反射鏡２０により反射されて、光入力部２２へ入射する。

半導体発光素子の列１Ｂから出射した光は、曲面を有する反射フィルム３１により反射されて導光板２７へ入射し、導光板２７を透過し、反射鏡２１により反射されて、光入力部２３へ入射する。半導体発光素子の列３Ｂから出射した光は、曲面を有する反射フィルム３０により反射されて導光板２６へ入射し、導光板２６を透過し、反射鏡２１により反射されて、光入力部２３へ入射する。半導体発光素子の列１Ａ、１Ｂ、３Ａ、３Ｂを、図７に示すように、導光板２４、２５、２６、２７の光入力部に直接対向するように配置してもよい。複数入力部から導光拡散板５に入射した光が均一に拡散するので、小型で、高輝度のむらの無い背面光源装置を実現できる。

以上、実施の形態１から８を説明したが、これらの実施の形態を更に組み合わせて背面光源装置を構成することも可能である。

本発明の実施の形態１を示す側面図である。 本発明の実施の形態２を示す側面図である。 本発明の実施の形態３を示す側面図である。 本発明の実施の形態４を示す側面図である。 本発明の実施の形態５を示す配置図である。 本発明の実施の形態６を示す配置図である。 本発明の実施の形態７を示す側面図である。 本発明の実施の形態８を示す斜視図である。

符号の説明

１、３ 半導体発光素子列、 ２、４、６、７、８ 導光板、 ５ 導光拡散板、 ９、１０、１１、１２、１３、１４ 導体発光素子、 １５、１６、１７、１８、１９ 半導体発光素子、 ２０、２１ 反射鏡、 ２２、２３ 光入力部。

Claims (3)

1. 半導体発光素子を光源とし、この光源からの出射光を一つの導光拡散板で拡散する背面光源装置において、
   複数列の半導体発光素子と、
   各々が、前記複数列の半導体発光素子の各列に対応する複数の導光板であり、対応する列の半導体発光素子から出射された光のみを前記導光拡散板へ導く前記複数の導光板とを有し、
   前記複数列の半導体発光素子の隣接する２つの列において、第１の列中で隣接する発光素子間に、第２の列中の発光素子が配列されることを特徴とする背面光源装置。
2. 前記第１の列中の隣接する発光素子は、それぞれ第１の原色の光と第２の原色の光を出射し、第１の列中で隣接する発光素子の間に配置される前記第２の列中の発光素子は、第３の原色の光を出射することを特徴とする請求項１に記載の背面光源装置。
3. 前記第１の列は、第１の原色の光を出射する第1の発光素子と、第２の原色の光を出射する第２の発光素子と、第３の原色の光を出射する第３の発光素子とがこの順序で整列する複数の素子列を直列接続してなり、前後に隣接する２つの素子列のうち、後の素子列の第1の発光素子が、前の素子列の第３の発光素子に隣接するように構成され、
   前記第２の列は、第１の原色の光を出射する第1の発光素子と、第２の原色の光を出射する第２の発光素子と、第３の原色の光を出射する第３の発光素子とがこの順序で整列する複数の素子列を直列接続してなり、前後に隣接する２つの素子列のうち、後の素子列の第1の発光素子が、前の素子列の第３の発光素子に隣接するように構成され、
   前記第１の列中の隣接する２つの発光素子の間に位置する前記第２の列中の発光素子は、前記第１の列中の隣接する２つの発光素子が出射する光とは異なる原色の光を出射することを特徴とする請求項１に記載の背面光源装置。

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