JP2012248293A

JP2012248293A - バックライト及び表示装置

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Publication number: JP2012248293A
Application number: JP2011116592A
Authority: JP
Inventors: Kazufumi Watabe; 一史渡部; Masayuki Mifune; 雅之三船; Yasuhiko Muneyoshi; 恭彦宗吉; Naohisa Ando; 直久安藤; Mitsuhide Miyamoto; 光秀宮本
Original assignee: Japan Display East Inc
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2011-05-25
Filing date: 2011-05-25
Publication date: 2012-12-13
Also published as: CN102798034A; US20120300494A1; TW201300833A; KR101308814B1; KR20120132367A

Abstract

【課題】全ての色がミキシングされる有効発光領域の広いバックライト及びこれを備えた表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】複数の光源６０は、配列方向の両端に位置する一対の第１光源６２と、一対の第１光源６２の間に位置する少なくとも１つの第２光源６４と、を含み、一対の第１光源６２が向く方向は、それぞれ、少なくとも１つの第２光源６４が向く方向と交差するように設定され、それぞれの第１光源６２は、周縁に沿って配列された、異なる３色以上の光を発する３つ以上の第１発光部６６を有し、少なくとも１つの第２光源６４は、周縁に沿って配列された、異なる３色以上の光を発する３つ以上の第２発光部６８を有し、３つ以上の第２発光部６８に最も近い１つの第１発光部６６が発する光は、３つ以上の第１発光部６６に最も近い１つの第２発光部６８が発する光と、色が同じである。
【選択図】図５

Description

本発明は、バックライト及び表示装置に関する。

ＭＥＭＳディスプレイ（Micro Electro Mechanical System Display）は、液晶ディスプレイに取って替ると期待されているディスプレイである（特許文献１参照）。このディスプレイは、偏光を利用した液晶シャッタ方式とは異なり、固定開口及びシャッタを有するシャッターユニットによって機械的に光の透過窓を開閉することにより明暗を表示する。詳しくは、例えば固定開口の上方にシャッタを配置することで光を遮り、固定開口の上方からシャッタを退避させることで光を透過させる。

特開２００８−１９７６６８号公報

ＭＥＭＳディスプレイには、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３色の光をフィールドシーケンシャル方式で発光させるバックライトが使用される。詳しくは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３色の光をそれぞれ発する３種類の発光ダイオード（ＬＥＤ）が導光板のエッジに対向し、これらを順次点灯させることで、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の発光が可能になっている。これらの色は、人間の目の時間的分解能の限界から、残像として混色するため、黄（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及び白（Ｗ）の光も認識されるようになっている。また、上記３種類の発光ダイオードが１つのパッケージになって１つの光源が構成され、バックライトのエッジに沿って複数の光源が配列されている。

従来、このような複数色の発光を可能とするバックライトは、全ての色（上記の場合は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３色）がミキシング（混合）される領域が狭いため、有効発光領域が狭くなってしまうという問題があった。

本発明は、全ての色がミキシングされる有効発光領域の広いバックライト及びこれを備えた表示装置を提供することを目的とする。

（１）本発明に係るバックライトは、発光面（面発光のための表面）を有する導光板と、前記導光板の端面に対向し、且つ前記発光面の周縁に沿って配列された複数の光源と、を有し、前記発光面の周縁に沿って配列された前記複数の光源は、両端に位置する一対の第１光源と、前記一対の第１光源の間に位置する少なくとも１つの第２光源と、を含み、前記一対の第１光源の出射方向（第１光源が向く方向）は、それぞれ、前記少なくとも１つの第２光源の出射方向（第２光源が向く方向）と交差するように設定され、それぞれの前記第１光源は、前記周縁に沿って配列された、各々が異なる光を発する３つ以上の第１発光部を有し、前記少なくとも１つの第２光源は、前記周縁に沿って配列された、各々が異なる光を発する３つ以上の第２発光部を有し、前記３つ以上の第２発光部に最も近い１つの前記第１発光部が発する光は、前記３つ以上の第１発光部に最も近い１つの前記第２発光部が発する光と、色が同じであることを特徴とする。本発明によれば、導光板に入射した光は、導光板の内部で反射して拡がるので、光源から離れた領域では異なる３色以上の光が混色される。これに対して、光が反射する手前の領域では、いずれかの色が混色されない領域が生じる。しかし、相互に最も近い第１発光部と第２発光部の光の色が同じであることから、第１発光部に最も近い第２発光部の色は、第２発光部から最も遠い第１発光部の光の色とは異なっている。したがって、反射する手前の領域でも、第１発光部に最も近い第２発光部の光に、その色とは異なる色の第１発光部の光を混色させることができる。これにより、有効発光領域を広くすることができる。

（２）（１）に記載されたバックライトにおいて、前記３つ以上の第２発光部から最も離れた１つの前記第１発光部が発する光は、前記３つ以上の第１発光部から最も離れた１つの前記第２発光部が発する光と、色が同じであることを特徴としてもよい。

（３）（１）又は（２）に記載されたバックライトにおいて、それぞれの前記第１光源は、３つの前記第１発光部を有し、前記少なくとも１つの第２光源は、３つの前記第２発光部を有し、中央に位置する１つの前記第１発光部が発する光は、中央に位置する１つの前記第２発光部が発する光と、色が同じであることを特徴としてもよい。

（４）（１）に記載されたバックライトにおいて、前記３つ以上の第２発光部から最も離れた１つの前記第１発光部が発する光は、前記３つ以上の第１発光部から最も離れた１つの前記第２発光部が発する光と、色が異なることを特徴としてもよい。

（５）（１）又は（４）に記載されたバックライトにおいて、それぞれの前記第１光源は、３つの前記第１発光部を有し、前記少なくとも１つの第２光源は、３つの前記第２発光部を有し、中央に位置する１つの前記第１発光部が発する光は、中央に位置する１つの前記第２発光部が発する光と、色が異なることを特徴としてもよい。

（６）（１）から（５）のいずれか１項に記載されたバックライトにおいて、前記導光板の前記端面は、前記少なくとも１つの第２光源が対向する第２領域と、前記第２領域の両側で前記一対の第１光源が対向する一対の第１領域と、を含み、前記一対の第１領域は、それぞれ、前記第２領域から下がる方向に傾斜していることを特徴としてもよい。

（７）（１）から（６）のいずれか１項に記載されたバックライトにおいて、前記導光板の前記端面は、前記一対の第１光源及び前記少なくとも１つの第２光源と対向する位置に凹凸が形成されていることを特徴としてもよい。

（８）本発明に係る表示装置は、（１）から（７）のいずれか１項に記載された前記バックライトと、前記バックライトに対向して配置された表示パネルと、を有することを特徴とする。

本発明の実施形態に係る表示装置の概略を示す断面図である。シャッタ及びその駆動部を示す図である。遮光膜及びその開口部を示す拡大断面図である。本発明の実施形態に係るバックライトの詳細を示す平面図である。本実施形態に係るバックライトの作用効果を説明する図である。本発明の実施形態に係るバックライトの変形例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る表示装置の概略を示す断面図である。

表示装置は、一対の光透過性基板１０，１２（例えばガラス基板）を有する。一対の光透過性基板１０，１２は、間隔をあけて対向するように配置されている。

一方の光透過性基板１０（図１では下側）には、図２に示すシャッタ１４が設けられている。シャッタ１４は、駆動開口１６を有するプレートである。駆動開口１６で光が通過し、駆動開口１６以外の部分で光を遮断する。駆動開口１６は一方向に長い形状になっている。なお、光は、図１に示すように、光透過性基板１０に重ねられたバックライト１８から供給される。

シャッタ１４は、第１バネ２０に支持されて光透過性基板１０から浮くようになっている。複数（図２では４つ）の第１バネ２０によってシャッタ１４が支持されている。第１バネ２０は、第１アンカー部２２で光透過性基板１０に固定されている。

第１バネ２０は、弾性変形可能な材料からなり、シャッタ１４の板面に平行な方向に変形できるように配置されている。詳しくは、第１バネ２０は、シャッタ１４から離れる方向（駆動開口１６の長手方向に交差（例えば直交）する方向）に延びる第１部２４と、駆動開口１６の長手方向に沿った方向であって駆動開口１６の長さ方向の中央から外方向に向かって延びる第２部２６と、さらにシャッタ１４から離れる方向（駆動開口１６の長手方向に交差（例えば直交）する方向）に延びる第３部２８と、を有する。そして、シャッタ１４は、図２に矢印で示すように、駆動開口１６の長手方向に交差（例えば直交）する方向に移動できるようになっている。

光透過性基板１０には、第２アンカー部３０に支持された第２バネ３２が設けられている。第２バネ３２は、第１バネ２０の第２部２６よりもシャッタ１４から離れた側で、この第２部２６に対向するようになっている。第２アンカー部３０に電圧を印加し、第１バネ２０の第２部２６との電位差による静電引力によって、第２部２６が第２アンカー部３０に引き寄せられるようになっている。第２部２６が引き寄せられると、第２部２６と一体的な第１部２４を介して、シャッタ１４も引き寄せられる。つまり、第１バネ２０及び第２バネ３２は、シャッタ１４を機械的に駆動するための駆動部４０を構成するためのものである。

他方の光透過性基板１２には遮光膜３４が形成されている。遮光膜３４の図１では示されない部分には、図３に示すように、固定開口３６が形成されている。シャッタ１４の上述した駆動開口１６と遮光膜３４の固定開口３６が連通すれば光が通過し、シャッタ１４の移動によって遮光膜３４の固定開口３６が遮蔽されると光が遮断される。言い換えると、遮光膜３４の固定開口３６への光の通過及び遮断を制御するように、シャッタ１４は機械的に駆動される。対応する１つの駆動開口１６及び１つの固定開口３６によって１画素が構成され、多数の画素によって画像が表示されるようになっている。そのため、複数（多数）のシャッタ１４が設けられている。

一対の光透過性基板１０，１２は、図１に示すシール材３８によって間隔をあけて固定されている。シール材３８は一対の光透過性基板１０，１２に密着している。また、シール材３８によって、一対の光透過性基板１０，１２の間に封止空間が区画されている。

封止空間にはオイル４２（例えばシリコーンオイル）が満たされている。シャッタ１４及び駆動部４０は、オイル４２内に配置されている。オイル４２によってシャッタ１４及び駆動部４０の動きによる振動を抑えることができる。また、オイル４２を満たすことで、誘電率が上がり、静電引力によりシャッタ１４を機械的に移動させるための駆動電圧を低下させることができる。

図４は、本発明の実施形態に係るバックライトの詳細を示す平面図である。バックライト１８は、導光板４４を有する。導光板４４は、板状になっており、面発光のための表面４６（図１参照）を有する。導光板４４の裏面４８（図１参照）は、内部で光が反射して表面４６の方向に向かうように図示しない溝が形成される。導光板４４の厚み方向の両面がそれぞれ表面４６及び裏面４８である。導光板４４の厚みを定義する（表面４６及び裏面４８の周縁を接続する）面が、導光板４４の端面５０である。導光板４４の端面５０に光が入射される。

導光板４４の端面５０は、光が入射される一対の第１領域５２を含む。一対の第１領域５２は、間隔をあけて位置している。また、導光板４４の端面５０は、一対の第１領域５２の間に、他の光が入射される第２領域５４を含む。一対の第１領域５２は、それぞれ、第２領域５４から下がる方向に傾斜している。つまり、第１領域５２は、矩形の導光板４４の角部を面取りした位置に相当する領域である。第１領域５２及び第２領域５４には、入射した光を放射状に拡げるための凹凸（例えばＶ溝などの溝５６）が形成されている。

導光板４４の端面５０は、第１領域５２の第２領域５４とは反対側から、第２領域５４から離れる方向に延びる側面５８を含む。側面５８は、内部で光が反射して内部に戻るようになっている。一対の側面５８が相互に反対を向いている。

バックライト１８は、導光板４４の端面５０に対向して配列された複数の光源６０を有する。複数の光源６０は、配列方向の両端に位置する一対の第１光源６２と、一対の第１光源６２の間に位置する１つ又は複数の第２光源６４と、を含む。第１光源６２は、第１領域５２に対向し、第２光源６４は第２領域５４に対向する。一対の第１光源６２が向く方向（光を出射する方向）は、それぞれ、第２光源６４が向く方向（光を出射する方向）と交差するように設定されている。一対の第１光源６２は、それぞれ、導光板４４の表面４６の中央方向に斜めに向けられている。

第１光源６２は、３つ以上（図４の例では３つ）の第１発光部６６を有する。これらの第１発光部６６は、導光板４４の表面４６の周縁に沿って配列されており、異なる３色以上の光を発する。図４の例では、第１発光部６６は、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３色の光を発する。

第２光源６４は、３つ以上（図４の例では３つ）の第２発光部６８を有する。これらの第２発光部６８は、導光板４４の表面４６の周縁に沿って配列されており、異なる３色以上の光を発する。図４の例では、第２発光部６８は、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３色の光を発する。第２発光部６８の光の３つ以上の色は、それぞれ、第１発光部６６の光の３つ以上の色と同じである。

本実施形態では、複数の第１発光部６６の内、最も第２発光部６８の近くに位置する第１発光部６６が発する光の色と、複数の第２発光部６８の内、最も第１発光部６６の近くに位置する第２発光部６８が発する光の色とが、同じ（図４においては赤（Ｒ））である。また、複数の第１発光部６６の内、最も第２発光部６８から離れた位置の第１発光部６６が発する光の色と、複数の第２発光部６８の内、最も第１発光部６６から離れた位置の第２発光部６８が発する光の色とが、同じ（図４においては青（Ｂ））である。

図４において、第１光源６２は、３つの第１発光部６６を有する。第２光源６４は、３つの第２発光部６８を有する。中央に位置する第１発光部６６が発する光の色は、中央に位置する第２発光部６８が発する光の色と、同じ（図４においては緑（Ｇ））である。

図５は、本実施形態に係るバックライトの作用効果を説明する図である。第１光源６２及び第２光源６４の第１発光部６６及び第２発光部６８から出射した光は、それぞれ、導光板４４に入射する。導光板４４に入射した光は、導光板４４の内部で反射して拡がるので、光源６０から離れた領域では異なる色の光が混色される。赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３色が混色（ミキシング、混合）される領域は、白色の光の領域として認識される。なお、本実施形態では、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）のいずれかの色が強くても、３色が混色している光の色を白色とする。

従来例においては、第１光源６２がないため、第２光源６４の第２発光部６８からの光、すなわち赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の混色により白色領域７０が形成される。この場合、３色の混色領域が非常に狭いため白色領域が狭くなる。しかし本実施形態においては、第１光源６２を追加することにより、第１光源６２による白色領域７１及び７２が加わり、白色領域をより拡大することができる。

また第２発光部６８の光により、導光板４４の側面５８で光が反射する手前の領域において、赤（Ｒ）と緑（Ｇ）が混色し青（Ｂ）が混色されない非白色領域７３と、赤（Ｒ）のみで青（Ｂ）と緑（Ｇ）が混色されない非白色領域７４の二つの非白色領域が生じる。本実施形態においては、相互に最も近い第１発光部６６と第２発光部６８の光の色（Ｒ）が同じであることから、第１発光部６６に最も近い第２発光部６８の色（Ｒ）は、第２発光部６８から最も遠い第１発光部６６の光の色（Ｂ）とは異なっている。そのため本実施形態のように第１光源６２を配置することにより、第２発光部６８からの光について導光板内で赤（Ｒ）と緑（Ｇ）が混色し青（Ｂ）が混色されない非白色領域７３に対して第２発光部６６の青（Ｂ）色を混色でき白色領域にすることができる。同様に赤（Ｒ）のみで青（Ｂ）と緑（Ｇ）が混色されないない領域７４に対しては、第２発光部６６の青（Ｂ）と緑（Ｇ）を混色することでき、非白色領域７４を白色領域にすることができる。

更に、第２光源部６４からの光が混ざる導光板４４の側面５９側の領域において、青（Ｂ）と緑（Ｇ）が混色し赤（Ｒ）が混色されない領域と、青（Ｂ）のみで赤（Ｒ）と緑（Ｇ）が混色されない領域の二つの非白色領域が生じる。本実施形態においては、相互に最も近い第１発光部６６と第２発光部６８の光の色（Ｒ）が同じであることから、第１発光部６６に最も近い第２発光部６８の色（Ｒ）は、第２発光部６８から最も遠い第１発光部６６の光の色（Ｂ）とは異なっている。そのため、本実施形態のように第１光源６２を配置することにより、青（Ｂ）と緑（Ｇ）が混色し赤（Ｒ）が混色されない非白色領域に対して第１光源６６の赤（Ｒ）色を混色できるため白色領域７５が得られる。また青（Ｂ）のみで赤（Ｒ）と緑（Ｇ）が混色されない領域に対しては、第１光源６６の赤（Ｒ）と緑（Ｇ）を混色でき、白色領域７６が得られる。本実施形態により、白色領域をより広くすることができる。

図６は、本発明の実施形態に係るバックライトの変形例を示す図である。この例では、第２発光部６８から最も離れた第１発光部６６が発する光（Ｇ）は、第１発光部６６から最も離れた第２発光部６８（Ｂ）が発する光と、色が異なる。そして、中央に位置する第１発光部６６が発する光（Ｂ）は、中央に位置する第２発光部６８が発する光（Ｇ）と、色が異なる。その他の構成は、上記実施形態で説明した内容が該当する。

従来例においては、第１光源６２がないため、第２光源６４の第２発光部６８からの光、すなわち赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の混色により白色領域７０が形成されるが、３色の混色領域が非常に狭いため白色領域が狭くなる。しかし本実施形態においても、第１光源６２を追加することにより、第１光源６２による白色領域７１及び７２が加わり、白色領域をより拡大することができる。

また第２発光部６８の光により、導光板４４の側面５８で光が反射する手前の領域において、赤（Ｒ）と緑（Ｇ）が混色し青（Ｂ）が混色されない非白色領域７３と、赤（Ｒ）のみで青（Ｂ）と緑（Ｇ）が混色されない非白色領域７４の二つの非白色領域が生じる。そのため本実施形態のように第１光源６２を配置することにより、第２発光部６８からの光について導光板内で赤（Ｒ）と緑（Ｇ）が混色し青（Ｂ）が混色されない非白色領域７３に対して第２発光部６６の青（Ｂ）色を混色でき白色領域にすることができる。同様に赤（Ｒ）のみで青（Ｂ）と緑（Ｇ）が混色されないない領域７４に対しては、第２発光部６６の緑（Ｇ）と青（Ｂ）を混色することでき、非白色領域７４を白色領域にすることができる。

更に、第２光源部６４からの光が混ざる導光板４４の側面５９側の領域において、青（Ｂ）と緑（Ｇ）が混色し赤（Ｒ）が混色されない領域と、青（Ｂ）のみで赤（Ｒ）と緑（Ｇ）が混色されないない領域の二つの非白色領域が生じる。本実施形態のように第１光源６２を配置することにより、該二つの非白色領域の内の一方の領域である青（Ｂ）と緑（Ｇ）が混色し赤（Ｒ）が混色されない非白色領域に対して第１光源６６の赤（Ｒ）色を混色できるため白色領域７５が得られる。本実施形態により、白色領域をより広くすることができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。

１０光透過性基板、１２光透過性基板、１４シャッタ、１６駆動開口、１８バックライト、２０第１バネ、２２第１アンカー部、２４第１部、２６第２部、２８第３部、３０第２アンカー部、３２第２バネ、３４遮光膜、３６固定開口、３８シール材、４０駆動部、４２オイル、４４導光板、４６表面、４８裏面、５０端面、５２第１領域、５４第２領域、５６溝、５８側面、６０光源、６２第１光源、６４第２光源、６６第１発光部、６８第２発光部、７０有効発光領域。

Claims

発光面を有する導光板と、
前記導光板の端面に対向し、且つ前記発光面の周縁に沿って配列された複数の光源と、
を有し、
前記発光面の周縁に沿って配列された前記複数の光源は、両端に位置する一対の第１光源と、前記一対の第１光源の間に位置する少なくとも１つの第２光源と、を含み、
前記一対の第１光源の出射方向は、それぞれ、前記少なくとも１つの第２光源の出射方向と交差するように設定され、
それぞれの前記第１光源は、前記周縁に沿って配列された、各々が異なる光を発する３つ以上の第１発光部を有し、
前記少なくとも１つの第２光源は、前記周縁に沿って配列された、各々が異なる光を発する３つ以上の第２発光部を有し、
前記３つ以上の第２発光部に最も近い１つの前記第１発光部が発する光は、前記３つ以上の第１発光部に最も近い１つの前記第２発光部が発する光と、色が同じであることを特徴とするバックライト。
請求項１に記載されたバックライトにおいて、
前記３つ以上の第２発光部から最も離れた１つの前記第１発光部が発する光は、前記３つ以上の第１発光部から最も離れた１つの前記第２発光部が発する光と、色が同じであることを特徴とするバックライト。
請求項１又は２に記載されたバックライトにおいて、
それぞれの前記第１光源は、３つの前記第１発光部を有し、
前記少なくとも１つの第２光源は、３つの前記第２発光部を有し、
中央に位置する１つの前記第１発光部が発する光は、中央に位置する１つの前記第２発光部が発する光と、色が同じであることを特徴とするバックライト。
請求項１に記載されたバックライトにおいて、
前記３つ以上の第２発光部から最も離れた１つの前記第１発光部が発する光は、前記３つ以上の第１発光部から最も離れた１つの前記第２発光部が発する光と、色が異なることを特徴とするバックライト。
請求項１又は４に記載されたバックライトにおいて、
それぞれの前記第１光源は、３つの前記第１発光部を有し、
前記少なくとも１つの第２光源は、３つの前記第２発光部を有し、
中央に位置する１つの前記第１発光部が発する光は、中央に位置する１つの前記第２発光部が発する光と、色が異なることを特徴とするバックライト。
請求項１から５のいずれか１項に記載されたバックライトにおいて、
前記導光板の前記端面は、前記少なくとも１つの第２光源が対向する第２領域と、前記第２領域の両側で前記一対の第１光源が対向する一対の第１領域と、を含み、
前記一対の第１領域は、それぞれ、前記第２領域から下がる方向に傾斜していることを特徴とするバックライト。
請求項１から６のいずれか１項に記載されたバックライトにおいて、
前記導光板の前記端面は、前記一対の第１光源及び前記少なくとも１つの第２光源と対向する位置に凹凸が形成されていることを特徴とするバックライト。
請求項１から７のいずれか１項に記載されたバックライトにおいて、
フィールドシーケンシャル方式で駆動されることを特徴とするバックライト。
請求項１から８のいずれか１項に記載された前記バックライトと、
前記バックライトに対向して配置された表示パネルと、
を有する表示装置。
請求項９に記載された表示装置において、
前記表示パネルは、前記発光面から出射される光の透過及び遮断をそれぞれ制御する複数の光シャッタを備えることを特徴とする表示装置。