| 【発明の名称】 |
バックライトユニット |
| 【発明者】 |
【氏名】千崎 茂
【住所又は居所】愛媛県今治市旭町五丁目２番地の１ ハリソン東芝ライティング株式会社内
【氏名】我妻 祐二
【住所又は居所】愛媛県今治市旭町五丁目２番地の１ ハリソン東芝ライティング株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】表示面部の均斉度を向上させることができると共に、表示面部を見る角度方向に対して適切に光を出射できるバックライトユニットを提供することである。
【解決手段】基板１２には、所望個数の単色または複数色の発光ダイオード１３が所定の均斉度を保つようにマトリクス状に配置される。基板１２の発光ダイオード１３からの光は、１枚または複数枚の拡散板１４で拡散され、表示面部の背後から照射されて表示面部を所定の均斉度に保つ。さらに、必要に応じて偏光シート１８を拡散板１４に設けて表示面部を見る角度方向に対して適切に光を出射する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 表示面部の背後から光を照射する単色または複数色の発光ダイオードが前記表示面部を所定の均斉度に保つように実装された基板と；所望個数の前記発光ダイオードがマトリクス状に配置できるように前記基板に形成され、前記表示面部を所定の均斉度に保つように前記発光ダイオードに電流を供給する配線パターンと；前記基板と所定の間隔を保って前記表示面部の背面に配置され前記発光ダイオードの光を拡散させる１枚または複数枚の拡散板と；前記基板を収納すると共に拡散板を保持する筐体と；を具備したことを特徴とするバックライトユニット。
【請求項２】 前記拡散板を通した前記発光ダイオードからの光の指向角を設定するための偏光シートを具備したことを特徴とする請求項１記載のバックライトユニット。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表示面部を背後から照明するバックライトユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、携帯電話や携帯情報端末（ＰＤＡ）等の液晶画像が表示される表示面部の明るさが足りない場合には、背後からバックライトユニットにより照明して画像を鮮明に表示するようにしている。このバックライトユニット用の光源としては発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用するものが開発されている。
【０００３】例えば、特公平７−６９５４２号公報に示される液晶表示装置では、バックライトユニット用の光源としてＬＥＤが用いられ、プリント基板に複数個のＬＥＤを実装してバックライトユニットを形成している。また、ＬＥＤの取付面は白色に印刷し、実装される部品名は抜き文字にしている。これにより、表示面部の照明効果を高めている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＬＥＤが実装されるプリント基板には、実装される部品名が予め抜き文字で印刷されており、実装されるダイオード型ＬＥＤの個数は予め決められている。従って、表示面部が異なる場合には、その表示面部が要求する照明の明るさに応じたプリント基板を用意する必要がある。従って、異なる仕様毎に異なるプリント基板を製作しなければならないため全体としてコスト高となってしまう。
【０００５】また、携帯電話や携帯情報端末（ＰＤＡ）等の表示画面部に比べ、大きな表示画面部の場合には、表示画面部の均斉度を向上させることが必要となる。さらに、表示面部を見る角度方向に対して適切に光を出射できるようにすることも必要である。
【０００６】本発明の目的は、表示面部の均斉度を向上させることができると共に、表示面部を見る角度方向に対して適切に光を出射できるバックライトユニットを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るバックライトユニットは、表示面部の背後から光を照射する単色または複数色の発光ダイオードが前記表示面部を所定の均斉度に保つように実装された基板と；所望個数の前記発光ダイオードがマトリクス状に配置できるように前記基板に形成され、前記表示面部を所定の均斉度に保つように前記発光ダイオードに電流を供給する配線パターンと；前記基板と所定の間隔を保って前記表示面部の背面に配置され前記発光ダイオードの光を拡散させる１枚または複数枚の拡散板と；前記基板を収納すると共に拡散板を保持する筐体と；を具備したことを特徴とする。
【０００８】本発明および以下の発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は以下による。
【０００９】表示面部は、例えば液晶表示素子（ＬＣＤ）で形成される。表示面部には画像が形成され、発光ダイオードからの光により画像を鮮明に表示する。発光ダイオード（ＬＥＤ）は単色、例えば白色のもの、もしくは表示面部の特性に応じて、複数色、例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のものを組み合わせて表示面部を適切に照明する。
【００１０】基板は、リジット基板もしくはＦＰＣ(flexible printed circuit)のいずれでも良い。ＦＰＣを使用した場合は薄型化や屈曲配線が可能になる。また基板の表面には配線パターンが形成され基板に実装される発光ダイオードに点灯電力を供給する。基板には、複数個の発光ダイオードが表示面部を所定の均斉度に保つように実装される。
【００１１】例えば、基板上での発光ダイオードの配置は、均一に発光ダイオードを配置した場合に相対的に明るくなる基板の中央部付近を疎とし、相対的に暗くなる基板の端部付近を密として配置する。また、基板の中央部付近は均一に発光ダイオードを配置し、基板の端部付近の発光ダイオードの個数を増やして配置する。さらに、基板には所定の配置ピッチで均一に発光ダイオードを配置し、基板の最端部と基板の端部に取り付けられる発光ダイオードとの配置ピッチを発光ダイオードの配置ピッチより狭くして配置する。
【００１２】また、基板の背面には必要に応じて金属板を張り付けて、発光ダイオードの発熱の放熱面積を大きくする。これにより、発光ダイオードからの熱を容易に放熱できるようにする。
【００１３】配線パターンは、所望個数の発光ダイオードがマトリクス状に配置できるように基板に形成され、表示面部を所定の均斉度に保つように発光ダイオードに電流を供給する。例えば、一つまたは数個の発光ダイオードを単位として発光ダイオードへの供給電流を調節可能とするための配線パターンとする。具体的には、供給電流の調節用の抵抗が接続できる配線パターンとする。
【００１４】これにより、例えば、基板に均一に配置された発光ダイオードに対し、基板の端部付近の発光ダイオードには基板中央部の発光ダイオードより、相対的に大きな電流を供給して明るさを増すようにし、全体として表示面部を所定の均斉度に保つ。
【００１５】また、配線パターンを形成する導体部分の面積を大きくし、発光ダイオードの発熱の放熱面積を大きくする。これにより、発光ダイオードからの熱を容易に放熱できるようにする。
【００１６】拡散板はガラス板または樹脂板で形成され、発光ダイオードからの光を拡散して表示面部に均等に光が照射されるようにする。拡散板は基板と所定の間隔を保って表示面部の背面に１枚または複数枚配置される。例えば、１枚の拡散板を配置する場合には、所定の間隔は、基板上の発光ダイオードの配置ピッチと同寸法もしくは大きい寸法とする。これにより、表示面部を所定の均斉度に保つ。
【００１７】また、複数枚の拡散板を配置する場合には、所定の間隔は、基板上の発光ダイオードの配置ピッチと同寸法もしくは小さい寸法の間隔とし、その間に複数枚の拡散板を配置する。これにより、薄型を図り表示面部の均斉度を所定の均斉度に保つ。
【００１８】筐体は、基板を収納すると共に拡散板を保持する。基板は筐体に収納される。拡散板は、例えば、筐体の内部側面に設けられた係止部または筐体の内部側面に配置されるスペーサにより保持され、基板と所定の間隔を保つ。また、筐体は拡散板の前面に配置される表示面部も保持する。
【００１９】本発明によれば、表示面部の端部付近の輝度向上が図れるので、均斉度が改善され均一な面発光が得られる。また、放熱効果を向上させることができるので、発光ダイオードの発光効率を向上させることができる。さらに、複数色の発光ダイオードを用いることで表示面部の色度の調整が可能になり、液晶とのマッチングが図れる。
【００２０】請求項２の発明に係るバックライトユニットは、請求項１の発明において、前記拡散板を通した前記発光ダイオードからの光の指向角を設定するための偏光シートを具備したことを特徴とする。
【００２１】本発明は、請求項１の発明に対し、拡散板の表面に偏光シートを張り付けて光の出射方向を設定できるようにしたものである。本発明によれば、光の指向性の設定が図れるので、斜め方向から見る機会の多い応用製品に寄与できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係るバックライトユニットの説明図であり、図１（ａ）は側面図、図１（ｂ）は発光ダイオードを実装した基板の平面図である。
【００２３】図１（ａ）に示すように、筐体１１の内部に基板１２が収納されている。基板１２には発光ダイオード１３が実装されており、この発光ダイオード１３の光は拡散板１４で拡散され図示省略の表示面部を背部から照射する。拡散板１４は、発光ダイオード１３からの光を拡散して表示面部に均等に光が照射されるようにするものであり、ガラス板または樹脂板で形成される。なお、基板１２および拡散板１４は、図示省略の係止部やスペーサにより筐体１１の内部側面に保持される。
【００２４】また、基板１２の背面には金属板１５が張り付けられており、基板１２に実装された発光ダイオード１３の発熱の放熱面積を大きくする。これにより、複数個の発光ダイオード１３からの熱を容易に放熱できるようにしている。
【００２５】次に、図１（ｂ）に示すように、基板１２には複数個の発光ダイオードが実装されている。図１（ｂ）では、基板１２の中央部付近の発光ダイオード１２の配置を疎とし、基板１２の端部付近を密とした配置を示している。この疎密は、基板１２全体として発光ダイオード１３の配置位置が上下左右対称になるように配置されている。このような配置とすることによって、基板１２全体としての均斉度を向上させている。
【００２６】すなわち、基板１２上での発光ダイオード１２を均一に配置した場合には、基板の中央部付近の明るさが相対的に明るくなるので、その中央部付近の発光ダイオード１２の配置を疎とし、相対的に暗くなる基板１２の端部付近を密として配置する。これにより、基板端部付近の輝度を向上させることができ、表示面部を所定の均斉度に保つことができる。
【００２７】図２は、均斉度向上のための発光ダイオード１３の他の配置例を示す基板１２の平面図である。図２に示す発光ダイオード１３の配置例は、基板１２の端部の発光ダイオード１３の配置個数を多くしたものである。すなわち、基板１２の中央部付近は、均一に発光ダイオード１３を配置し、基板１２の端部の発光ダイオード１３の配置個数を多くする。
【００２８】図２では横方向に９個、縦方向に５個の発光ダイオードを同じ配列ピッチで均一に配置している。そして、基板１２の端部には、横方向に９個より１個多い１０個、縦方向にも５個より１個多い６個の発光ダイオードを配置している。このように配置することにより、基板１２の端部付近の輝度を向上させることができ、表示面部を所定の均斉度に保つことができる。図１（ｂ）と比較すると、発光ダイオード１３の取付位置を基板１２の中央部付近は均一とするので製作が容易となる。
【００２９】図３は、均斉度向上のための発光ダイオード１３のさらに別の他の配置例を示す基板１２の平面図である。図３に示す発光ダイオード１３の配置例は、基板１２の端部に取り付けれる発光ダイオード１３と筐体１１の内部側面との距離を発光ダイオード１３の配置ピッチより狭くしたものである。
【００３０】図３に示すように、基板１２には、横方向にＸ１、縦方向にＹ１の配列ピッチで発光ダイオードが均一に配置されている。そして、基板１２の最端部（筐体１１の内部側面）と基板１２の端部に取り付けられる発光ダイオード１３との配置ピッチ（横方向Ｘ０、縦方向Ｙ０）を発光ダイオード１３の配置ピッチより狭くして配置する。すなわち、Ｘ０＜Ｘ１、Ｙ０＜Ｙ１となるように配置する。これにより、基板端部付近の輝度を向上させることができ、表示面部を所定の均斉度に保つことができる。
【００３１】図４は、均斉度向上のための拡散板１４の取付位置を示すバックライトユニットの側面図である。図４では、１枚の拡散板１４を取り付ける場合を示している。すなわち、拡散板１４は基板１２と所定の間隔Ｈ１を保って表示面部の背面に配置されている。この所定の間隔Ｈ１は、基板１２上の発光ダイオード１３の配置ピッチＸ１と同寸法もしくはそれよりも大きい寸法としている。これは、所定の間隔Ｈ１が発光ダイオード１３の配置ピッチＸ１より小さい場合には、発光ダイオード１３からの光は拡散板１４で十分に拡散しきれず、拡散板１４に発光ダイオード１３からの光源の像が円形もしくは楕円形の面光源として残り、均斉度が低下するからである。
【００３２】このように、発光ダイオード１３を配置を施した基板１２に、発光ダイオードの配置ピッチと同寸法もしくは大きい寸法の位置に、拡散板１４を配置するので、発光ダイオード１３を光源とする光が拡散板１４で適正に拡散できる。従って、均斉度が向上する。
【００３３】図５は、均斉度向上のための拡散板１４の取付位置を示す他の一例のバックライトユニットの側面図である。図５では、２枚の拡散板１４Ａ、１４Ｂを取り付ける場合を示している。拡散板１４Ａは基板１２と所定の間隔Ｈ１１を保って、また、拡散板１４Ｂは基板１２と所定の間隔Ｈ１２を保って表示面部の背面に配置されている。
【００３４】この所定の間隔Ｈ１１は、基板１２上の発光ダイオード１３の配置ピッチＸ１よりも小さい寸法でも良い。その場合には、発光ダイオード１３からの光は拡散板１４Ａで十分に拡散しきれず、拡散板１４Ａに発光ダイオード１３からの光源の像が円形もしくは楕円形で残るが、２枚目の拡散板１４Ｂでさらに拡散できる。従って、２枚目の拡散板１４Ｂは、点光源としての発光ダイオード１３からの光を拡散させるのではなく、円形もしくは楕円形の面光源を拡散させることになるので、基板１２との間隔Ｈ１２は図４に示したＨ１より小さくできる。
【００３５】これにより、表示面部の均斉度を所定の均斉度に保つと共にバックライトユニットを薄型とすることができる。
【００３６】図６は、基板１２の配線パターンの説明図である。図６では、最大５個の発光ダイオードを直列接続して１単位とし、電源を供給する場合を示している。この発光ダイオードの接続単位は、図６の上部に２０個、下部に２０個の合計４０個のものを示している。
【００３７】基板１２は絶縁材料で形成され、その表面に面積の大きな配線パターン１６Ａ〜１６Ｄを形成する。これは、発光ダイオードの発熱の放熱面積を大きくし、発光ダイオードからの熱を容易に放熱できるようにするためである。
【００３８】配線パターンの導体部１６Ａ、１６Ｂは陽極パターンであり、導体部１６Ｃは陰極パターンである。５個の発光ダイオードは、接続単位を形成する導体部１６Ｄ１と導体部１６Ｄ２との間、導体部１６Ｄ２と導体部１６Ｄ３との間、導体部１６Ｄ３と導体部１６Ｄ４との間、導体部１６Ｄ４と導体部１６Ｄ５との間、導体部１６Ｄ５と導体部１６Ｃとの間にそれぞれ接続される。発光ダイオードの個数を減らす場合には、発光ダイオードに替えてジャンパー線などの導体で接続する。
【００３９】また、陽極パターンである導体部１６Ａと導体部１６Ｄ１との接続は、接続孔１７ａ、１７ｂの間に所定の抵抗値の抵抗を直列接続して行われる。従って、５個の発光ダイオードの接続単位には、接続単位毎にそれぞれ異なる値の電流を供給できることになる。
【００４０】このことから、例えば、基板１２に均一に配置された発光ダイオードに対し、基板１２の端部付近の発光ダイオードには基板中央部の発光ダイオードより、相対的に大きな電流を供給して明るさを増すようにできる。従って、全体として表示面部を所定の均斉度に保つことが可能となる。
【００４１】図７は、指向角を設定するための偏光シート１８を取り付けたバックライトユニットの側面図である。拡散板１４の表面に偏光シート１８を張り付けて光の出射方向を設定するようにしている。偏光シート１８を拡散板１４に張り付けることにより、光の指向性の設定が図れるので、斜め方向から見る機会の多い応用製品に寄与できる。
【００４２】
【発明の効果】以上述べたように、請求項１の発明によれば、表示面部の端部付近の輝度向上が図れるので、均斉度が改善され均一な面発光が得られる。また、放熱効果を向上させることができるので、発光ダイオードの発光効率を向上させることができる。さらに、複数色の発光ダイオードを用いることで表示面部の色度の調整が可能になり、液晶とのマッチングが図れる。
【００４３】請求項２の発明によれば、拡散板の表面に偏光シートを張り付けて光の出射方向を設定できるようにしたので、斜め方向から見る機会の多い応用製品に適正に適用できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１１１６７２
【氏名又は名称】ハリソン東芝ライティング株式会社
【住所又は居所】愛媛県今治市旭町５丁目２番地の１
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| 【出願日】 |
平成１４年５月１６日（２００２．５．１６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１００５１６
【弁理士】
【氏名又は名称】三谷 惠
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| 【公開番号】 |
特開２００３−３３１６０４（Ｐ２００３−３３１６０４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年１１月２１日（２００３．１１．２１） |
| 【出願番号】 |
特願２００２−１４１５１７（Ｐ２００２−１４１５１７） |
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