特開 2024-33019 表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024033019

(43)【公開日】2024-03-13

(54)【発明の名称】表示装置

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20240306BHJP

   G02F 1/13357 20060101ALI20240306BHJP

   G09F 9/35 20060101ALI20240306BHJP

   G09F 9/00 20060101ALI20240306BHJP

【ＦＩ】

F21S2/00 481

G02F1/13357

G09F9/35

G09F9/00 336G

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021001965

(22)【出願日】2021-01-08

(71)【出願人】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】大田 隆

【テーマコード（参考）】

2H391

3K244

5C094

5G435

【Ｆターム（参考）】

2H391AA03

2H391AB04

2H391AB32

2H391AB34

2H391AB40

2H391AC04

2H391AC09

2H391AC13

2H391AC23

2H391AC26

2H391CB13

2H391DA07

3K244AA01

3K244BA08

3K244BA20

3K244BA50

3K244CA02

3K244DA01

3K244DA22

3K244GA01

3K244GA02

3K244GA04

5C094AA05

5C094AA06

5C094BA03

5C094BA43

5C094CA19

5C094FA01

5C094FA02

5C094FB01

5C094GB01

5G435AA02

5G435BB12

5G435CC09

5G435EE26

5G435FF03

5G435FF11

5G435GG02

5G435GG12

5G435GG23

5G435GG26

5G435HH13

5G435KK02

(57)【要約】      （修正有）

【課題】正確なローカルディミングによって、高精細で、高コントラストを実現する表示装置を提供する。
【解決手段】表示パネル及びバックライトを有する表示装置であって、バックライトは、光源と、色変換シート５１、プリズムシート５２及び拡散シート５３を含む光学シート群を有する。光源は、光源基板６１と光源基板６１に配置したＬＥＤ６０を有し、平面で視てセグメントに分割される。セグメントには、少なくとも１個の青色ＬＥＤ６０が存在する。光源基板６１は、青色ＬＥＤ６０を除いて保護フィルム６３によって覆われる。前記セグメントは、樹脂で形成された仕切り板７０によって壁状に仕切られている。仕切り板７０は、保護フィルム６３の上に載置され、光学シート群との間には凸レンズ４５が形成されている。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

表示パネル及びバックライトを有する表示装置であって、
前記バックライトは光源と光学シート群を有し、
前記光源は、光源基板と前記光源基板に配置したＬＥＤを有し、
前記光源は、平面で視てセグメントに分割され、
前記セグメントには、少なくとも１個の前記ＬＥＤが存在し、
前記光源基板は、前記ＬＥＤを除いて保護フィルムによって覆われ、
前記セグメントは、樹脂で形成された仕切り板によって壁状に仕切られており、
前記仕切り板は、前記保護フィルムの上に載置され、
前記仕切り板と前記光学シート群の間には凸レンズが形成されていることを特徴とする表示装置。

【請求項2】

前記ＬＥＤの発光部分は、前記保護フィルムの上面よりも、前記光学シート群側に存在していることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。

【請求項3】

前記仕切り板で囲まれた領域は空間であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。

【請求項4】

前記仕切り板は白色ＰＥＴ樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。

【請求項5】

前記保護フィルムは、白色の樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。

【請求項6】

前記ＬＥＤは、青色ＬＥＤであり、前記光学シート群は色変換シートを含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。

【請求項7】

表示パネル及びバックライトを有する表示装置であって、
前記バックライトは光源と光学シート群を有し、
前記光源は、光源基板と前記光源基板に配置したＬＥＤを有し、
前記光源は、平面で視てセグメントに分割され、
前記セグメントには、少なくとも１個の前記ＬＥＤが存在し、
前記光源基板は、前記ＬＥＤを除いて保護フィルムによって覆われ、
前記セグメントには、前記保護フィルムの上に、かつ、前記ＬＥＤを囲むように第２レンズが形成され、
前記第２レンズの口径は、前記ＬＥＤ側よりも前記光学シート群側において大きく、
前記第２レンズと前記光学シート群の間には、第１レンズが形成されていることを特徴とする表示装置。

【請求項8】

前記第２レンズの外側の断面形状は、外側に凸であることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。

【請求項9】

前記第２レンズは平面で視て円であることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。

【請求項10】

前記第２レンズの上面は平面であり、前記平面の上に前記第１レンズが配置していることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。

【請求項11】

前記第２レンズの前記ＬＥＤを囲む曲面は凹レンズを形成していることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。

【請求項12】

前記第１レンズと前記第２レンズは一体であることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。

【請求項13】

前記ＬＥＤの発光部分は、前記保護フィルムの上面よりも、前記光学シート群側に存在していることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。

【請求項14】

前記保護フィルムは、白色の樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。

【請求項15】

表示パネル及びバックライトを有する表示装置であって、
前記バックライトは光源と光学シート群を有し、
前記光源は、光源基板と前記光源基板に配置したＬＥＤを有し、
前記光源は、平面で視てセグメントに分割され、
前記セグメントには、少なくとも１個の前記ＬＥＤが存在し、
前記光源基板は、前記ＬＥＤを除いて保護フィルムによって覆われ、
前記セグメントは、区画樹脂によって区画され、
前記区画樹脂にはスルーホールが形成され、
前記スルーホールの断面形状は外側に凸な曲面であり、
平面で視て、前記スルーホールの径は、前記光学シート群側において、光源基板側よりも大きく、
前記区画樹脂と前記光学シート群の間には凸レンズが形成されていることを特徴とする表示装置。

【請求項16】

平面で視て前記スルーホールの形状は円であることを特徴とする請求項１５に記載の表示装置。

【請求項17】

前記区画樹脂は、不透明の白色樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１５に記載の表示装置。

【請求項18】

前記スルーホールの内壁には金属または合金による反射層が形成されていることを特徴とする請求項１７に記載の表示装置。

【請求項19】

前記スルーホールと前記凸レンズが対応していることを特徴とする請求項１５に記載の表示装置。

【請求項20】

前記表示パネルは液晶表示パネルであることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バックライトを有する表示装置に係り、特に、ローカルディミングを用いて高コントラスト画面を可能とする表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して、対向基板が配置され、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶層が挟持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。

【0003】

一方、有機ＥＬ表示装置では、有機ＥＬ層による発光素子、駆動ＴＦＴ、スイッチングＴＦＴ等を有する画素がマトリクス状に形成され、画素毎に有機ＥＬ層の発光強度を制御して画像を形成している。有機ＥＬ表示装置は自発光素子なので、画像のコントラストが優れている。

【0004】

しかし、画素の大きさは液晶表示装置のほうが小さくできるので、精細度は液晶表示装置のほうが優れている。そこで、液晶表示装置のコントラストを向上させる方式としてローカルディミングが開発されている。ローカルディミングに関する先行技術として、例えば特許文献１が存在する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１７－１１６６８３

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）用表示装置、医療用表示装置では、より高精細で、よりコントラストの高い画像が必要とされる。このような表示装置でローカルディミングを用いる場合、ローカルディミングについても、より細かい制御が必要である。

【0007】

このような表示装置で、より効果的にローカルディミングを行い、コントラストを向上させるためには、例えば、ローカルディミングの単位となるセグメントの面積を小さくし、かつ、各セグメントの光が隣接するセグメントに及ばないようにする必要がある。

【0008】

また、セグメントの面積を小さくすると、セグメントに複数のＬＥＤを配置することが難しくなる。一方、各セグメントに１個のみＬＥＤを配置した場合、輝度分布の均一化が問題となり、画面側からＬＥＤが見えてしまうという問題を生ずる。これを対策するために、例えば、拡散シートを配置すると、拡散シートの影響によって、各セグメントの光が隣接するセグメントに漏れるという問題を生ずる。

【0009】

本発明の課題は、このような問題を解決し、ローカルディミングを効果的に行い、バックライトを有する表示装置において、高精細で高コントラストの画面を実現することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は上記課題を解決するものであり、主な具体的な手段は次のとおりである。

【0011】

（１）表示パネル及びバックライトを有する表示装置であって、前記バックライトは光源と光学シート群を有し、前記光源は、光源基板と前記光源基板に配置したＬＥＤを有し、前記光源は、平面で視てセグメントに分割され、前記セグメントには、少なくとも１個の前記ＬＥＤが存在し、前記光源基板は、前記ＬＥＤを除いて保護フィルムによって覆われ、前記セグメントは、樹脂で形成された仕切り板によって壁状に仕切られており、前記仕切り板は、前記保護フィルムの上に載置され、前記仕切り板と前記光学シート群の間には凸レンズが形成されていることを特徴とする表示装置。

【0012】

（２）表示パネル及びバックライトを有する表示装置であって、前記バックライトは光源と光学シート群を有し、前記光源は、光源基板と前記光源基板に配置したＬＥＤを有し、前記光源は、平面で視てセグメントに分割され、前記セグメントには、少なくとも１個の前記ＬＥＤが存在し、前記光源基板は、前記ＬＥＤを除いて保護フィルムによって覆われ、前記セグメントには、前記保護フィルムの上に、かつ、前記ＬＥＤを囲むように第２レンズが形成され、前記第２レンズの口径は、前記ＬＥＤ側よりも前記光学シート群側において大きく、前記第２レンズと前記光学シート群の間には、第１レンズが形成されていることを特徴とする表示装置。

【0013】

（３）表示パネル及びバックライトを有する表示装置であって、前記バックライトは光源と光学シート群を有し、前記光源は、光源基板と前記光源基板に配置したＬＥＤを有し、前記光源は、平面で視てセグメントに分割され、前記セグメントには、少なくとも１個の前記ＬＥＤが存在し、前記光源基板は、前記ＬＥＤを除いて保護フィルムによって覆われ、前記セグメントは、区画樹脂によって区画され、前記区画樹脂にはスルーホールが形成され、前記スルーホールの断面形状は外側に凸な曲面であり、平面で視て、前記スルーホールの径は、前記光学シート群側において、光源基板側よりも大きく、前記区画樹脂と前記光学シート群の間には凸レンズが形成されていることを特徴とする表示装置。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】液晶表示装置の平面図である。

【図2】液晶表示装置の断面図である。

【図3】液晶表示装置におけるローカルディミング動作の場合のセグメントの例を示す平面図である。

【図4】光源に青色ＬＥＤを使用した場合の比較例１の平面図である。

【図5】光源に青色ＬＥＤを使用した場合の比較例１の断面図である。

【図6】光源に白色ＬＥＤを使用した場合の比較例２の平面図である。

【図7】光源に白色ＬＥＤを使用した場合の比較例２の断面図である。

【図8】実施例１のセグメントを示す平面図である。

【図9】実施例１のセグメントを示す断面図である。

【図10】仕切り板の斜視図である。

【図11】仕切り板の平面図である。

【図12】図１１のＡ－Ａ断面図である。

【図13】第１レンズの斜視図である。

【図14】第１レンズの製造方法を示す断面図である。

【図15】第１レンズの製造方法における露光マスクの透過率を示すグラフである。

【図16】第１レンズの製造方法を示す図１５に続く断面図である。

【図17】第１レンズの製造方法を示す図１６に続く断面図である。

【図18】仕切り板を第１レンズに取り付け、これを光源基板に載置する状態を示す断面図である。

【図19】比較例１、２における青色ＬＥＤ及びその周辺の断面図である。

【図20】本発明における青色ＬＥＤ及びその周辺の断面図である。

【図21】実施例２の断面図である。

【図22A】実施例２の平面図である。

【図22B】実施例２の他の平面図である。

【図23】第２レンズの製造方法を示す断面図である。

【図24】第２レンズの製造方法における露光マスクの透過率を示すグラフである。

【図25】第２レンズの製造方法を示す図２４に続く断面図である。

【図26】第２レンズの製造方法を示す図２５に続く断面図である。

【図27】第２レンズを第１レンズに貼り付け、これを光源基板に載置する状態を示す断面図である。

【図28】実施例３の断面図である。

【図29】実施例３の凸レンズの製造方法を示す断面図である。

【図30】実施例３の凸レンズの製造方法を示す図２９に続く断面図である。

【図31】実施例３の凸レンズの製造方法を示す図３０に続く断面図である。

【図32】実施例３の凸レンズの製造方法を示す図３１に続く断面図である。

【図33】実施例３の凸レンズの製造方法を示す図３２に続く断面図である。

【図34】実施例４の断面図である。

【図35A】実施例４の平面図である。

【図35B】実施例４の他の平面図である。

【図36】実施例４の製造方法を示す断面図である。

【図37】実施例４の製造方法を示す図３６に続く断面図である。

【図38】実施例４の製造方法を示す図３７に続く断面図である。

【図39】実施例４の製造方法を示す図３８に続く断面図である。

【図40】第１レンズと反射層を含む区画樹脂の組み立て体を光源基板に載置する状態を示す断面図である。

【図41】実施例５の断面図である。

【図42】実施例５の平面図である。

【図43】実施例６の平面図である。

【図44】実施例６の断面図である。

【図45】比較例１、２で使用される白色ＬＥＤ及びその周辺の断面図である。

【図46】本発明で使用される白色ＬＥＤ及びその周辺の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下に実施例を用いて本発明を詳細に説明する。

【実施例0016】

図１は液晶表示装置の１例を示す平面図である。図１において、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００がシール材１６によって接着し、内部に液晶が挟持されている。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００がオーバーラップした部分に表示領域１４が形成されている。表示領域１４には、走査線１１が横方向（ｘ方向）に延在し、縦方向（ｙ方向）に配列している。また、映像信号線１２が縦方向に延在して横方向に配列している。走査線１１と映像信号線１２で囲まれた領域に画素１３が形成されている。

【0017】

図１において、ＴＦＴ基板１００が対向基板２００とオーバーラップしていない部分は端子領域１５となっている。端子領域１５には、液晶表示パネルに電源や信号を供給するためにフレキシブル配線基板１７が接続している。液晶表示パネルを駆動するドライバＩＣはフレキシブル配線基板１７に搭載されている。ＴＦＴの背面には、図２に示すようにバックライトが配置している。

【0018】

図２は液晶表示装置の断面図である。図２において、液晶表示パネル１０の背面にバックライト２０が配置している。液晶表示パネル１０は次のような構成になっている。すなわち、画素電極、コモン電極、ＴＦＴ、走査線、映像信号線等が形成されたＴＦＴ基板１００に対向して、ブラックマトリクスやカラーフィルタが形成された対向基板２００が配置している。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００は周辺において、シール材１６によって接着し、内部に液晶３００が封入されている。

【0019】

液晶分子は、ＴＦＴ基板１００及び対向基板２００に形成された配向膜によって、初期配向している。画素電極とコモン電極の間に電圧が印加されると、液晶分子が回転し、画素毎にバックライト２０からの光を制御することによって画像を形成する。液晶３００は、偏向光のみ制御することが出来るので、ＴＦＴ基板１００の下に下偏光板１０１を配置して、偏向光のみを液晶３００に入射する。液晶３００で変調された光は、上偏光板２０１において、検光され、画像が視認される。

【0020】

図２において、液晶表示パネルの背面にバックライト２０が配置している。バックライト２０は光源３０の上に導光板４０が配置し、その上に光学シート群５０が配置している構成である。表示装置のバックライト２０には、ＬＥＤ等の光源が導光板の側面に配置するサイドライト方式と、ＬＥＤ等の光源が導光板の下面に配置する直下型とが存在するが、本発明では、直下型方式のバックライトを使用する。

【0021】

図２において、光源３０の上には導光板４０が配置している。導光板４０は透明な樹脂で形成されている。図２における導光板４０は、導光板４０に入射した光を界面において反射させることによって、点光源であるＬＥＤからの光を均一化させる役割を有する。

【0022】

導光板４０の上には光学シート群５０が配置している。光学シート群５０には、プリズムシート、拡散シート等が用いられる。この他に、光源に青色ＬＥＤ等を用いて白色光を得るために、樹脂シート内に蛍光体を分散した、色変換シートが用いられることもある。色変換シートは量子ドットを用いたＱＤシートを使用してもよい。また、バックライト２０からの光の利用効率を向上させるために、偏向反射シートが用いられることもある。どのような光学シートを用いるか、あるいは、このような光学シートを何枚用いるかは表示装置によって決められる。

【0023】

液晶表示装置に画像を表示する場合、明るい部分はバックライトからの光を透過し、暗い部分は、バックライトからの光を遮蔽する。画像のコントラストは、明るい部分と暗い部分の比によって定義される。液晶表示装置は、暗い部分は、液晶によってバックライトからの光を遮蔽することによって形成する。しかし、液晶によるバックライトの遮蔽は、完全ではなく、若干の光が漏れる。これによってコントラストが低下することになる。

【0024】

ローカルディミングは、暗い部分には、バックライトからの光を照射しないことによって、深い黒表示を可能とする。したがって、高いコントラストを実現することが出来る。図３はローカルディミングの形態を示す液晶表示装置の例である。図３は液晶表示装置の平面図であり、構成は図１で説明したのと同様である。図３において、表示領域１４はセグメント１４１によって分割されている。図３における点線は、セグメント１４１の境界であるが、これは便宜上記載したものであり、液晶表示パネルにこのような境界があるわけではない。バックライトにおける光源が各セグメントに対応する位置に配置されている。

【0025】

図３において、セグメント（４、２）は明るい部分であり、セグメント（５、２）は暗い部分であるとする。ローカルディミングでは、セグメント（４、２）の部分の光源、すなわち、ＬＥＤを点灯し、セグメント（５、２）の部分の光源、すなわち、ＬＥＤは点灯しない。そうすると、セグメント（５、２）の部分に形成される黒は、深い黒表示となり、高いコントラストが実現される。

【0026】

しかし、セグメント間には境界があるわけではないので、例えばセグメントの輝度分布等によっては、セグメント（４、２）の光がセグメント（５、２）に及ぶ場合がある。そうすると、黒表示をするはずのセグメント（５、２）にもバックライトが照射されることになり、ローカルディミングの効果を十分に発揮できないことになる。

【0027】

図４及び図５は、ローカルディミングを可能とするバックライトの構成を示す比較例１である。図４及び図５では、光源として青色ＬＥＤ６０が使用されている。図４は、バックライトにおいて、各セグメント１４１における、光源であるＬＥＤ６０の配置を示す平面図である。図４において、各セグメント１４１は点線で仕切られている。しかし、この点線は、便宜上のものであり、実際に仕切りがあるわけではない。各セグメントの大きさは４ｍｍ□（縦４ｍｍ、横４ｍｍ）以下であり、図５の場合は、例えば２ｍｍ□である。以下の例におけるセグメント１４１の大きさも同様である。

【0028】

図４において、各セグメント１４１に１個のＬＥＤ６０が配置している。図５は、比較例１におけるバックライトの断面図である。図５において、光源基板６１の上にＬＥＤ６０が配置し、ＬＥＤ６０を覆って透明樹脂６２が形成されている。ＬＥＤ６０には青色ＬＥＤが使用されている。ＬＥＤ６０およびその付近の構成例は図１９に記載されている。透明樹脂６２には、例えばアクリル樹脂あるいはシリコーン樹脂が使用される。透明樹脂６２は、ＬＥＤ６０、及び光源基板６１に形成された電極及び配線を保護するためのものである。図５の光源基板６１に記載された点線は、便宜上セグメントの境界を示すものである。

【0029】

透明樹脂６２の上に導光板４０が配置している。導光板４０は、透明であるが、導光板４０に入射した光を界面において反射し、ＬＥＤ６０からの光を均一化する働きを有する。導光板４０の上に色変換シート５１が配置している。色変換シート５１は、透明樹脂シートに青色光を受けて黄色光を発色する蛍光体を分散させたものであり、色変換シート５１を通過した光は、白色光となっている。色変換シート５１の厚さは例えば５０ミクロン乃至５００ミクロンである。

【0030】

色変換シート５１の上には拡散シート５３が配置している。拡散シート５３は、光源６０からの光を拡散して輝度を均一化するためのものである。拡散シート５３の厚さは、例えば、５０ミクロン乃至７０ミクロンである。拡散シート５３の上にはプリズムシート５２が配置している。プリズムシート５２は、断面が３角形状のプリズムがｙ方向に延在し、ｘ方向に配列したものである。プリズムシート５２の役割は、色変換シート５１の主面から斜め方向に出射した光を、色変換シート５１の主面と直角方向に向けることによって、光の利用効率を上げるものである。図５では、プリズムシート５２は、１枚であるが、図５のプリズムシート５２のプリズムアレイと直角方向に延在するプリズムアレイを有するプリズムシートを加える場合もある。プリズムシートの厚さは、例えば、プリズムアレイの部分の厚さ（すなわち、プリズムの高さ）が５０ミクロン、基材の部分の厚さが７０ミクロンであり、合計１２０ミクロン程度である。

【0031】

図６及び図７は、光源として白色ＬＥＤ６５を使用した場合の比較例２である。図６は、光源であるＬＥＤが白色ＬＥＤ６５である他は図４と同じである。図７は、比較例２におけるバックライトの断面図である。図７において、光源基板６１の上に白色ＬＥＤ６５が配置し、白色ＬＥＤ６５を覆って透明樹脂６２が形成されている。白色ＬＥＤ６５及びその付近の構成例は、図４５に記載されている。

【0032】

透明樹脂６２の上に導光板４０が配置している。導光板４０の役割は比較例１で説明したのと同様である。導光板４０の上に拡散シート５３が存在しており、色変換シート５１は存在していない。白色ＬＥＤ６５を使用しているので、色変換の必要が無いからである。拡散シート５３の役割は図５で説明したのと同じである。拡散シート５３の上にプリズムシート５２が配置している。プリズムシートの構成及び作用は図５で説明したのと同じである。

【0033】

比較例１及び２の問題点は、ＬＥＤ６０または６５からの光が、ＬＥＤ６０、６５を覆う透明樹脂６３、導光板４０、色変換シート５１及び拡散シート５３から隣接するセグメントに漏れてしまうということである。特に、光源に近い、透明樹脂６２、導光板４０を介しての隣接セグメントへの光漏れが大きい。したがって、正確なローカルディミングを行うことが出来なくなる。

【0034】

以下に示す本発明は、以上のような問題を解決するものである。本発明は、ＬＥＤが青色の場合も白色の場合も適用できる。以下の実施例１乃至５で、青色ＬＥＤ６０を使用した場合について説明し、実施例６で白色ＬＥＤ６５を使用した場合について説明する。

【0035】

図８及び図９は、本発明の実施例１によるバックライトの構成である。図８は、バックライトにおいて、各セグメント１４１における、光源であるＬＥＤ６０の配置を示す平面図である。ＬＥＤ６０は青色ＬＥＤである。図８において、各セグメント１４１は仕切り板７０によって仕切られている。仕切り板７０は、図１０に示すように、樹脂による薄板を井桁状に組んだものである。各セグメント１４１の大きさは４ｍｍ□以下であり、例えば２ｍｍ□である。

【0036】

図８において、各セグメント１４１に１個のＬＥＤ６０が配置している。したがって、ＬＥＤ６０の輝度は大きいが、実施例１の構成は、後で説明するように、ＬＥＤ６０からの光が隣接するセグメントに漏れ出す量は小さいので、比較例１の場合におけるＬＥＤの輝度よりも小さくすることが出来る。

【0037】

図９は、実施例１におけるバックライトの断面図である。図９において、光源基板６１の上にＬＥＤ６０が配置している。ＬＥＤ６０部分の構成は図２０において説明する。図９において、光源基板６１に形成された配線や電極を覆って保護フィルム６３が形成されている。この構成は比較例１及び２とは大きく異なっている。すなわち、実施例１の構成は、ＬＥＤ６０は透明樹脂６２によって覆われておらず、ＬＥＤ６０からの光の出射領域は、保護フィルム６３よりも上側に存在している。したがって、保護フィルム６３は透明である必要はない。つまり、実施例１では、比較例１及び２における透明樹脂６２は存在しない。

【0038】

図９の構成では、保護シート６３は例えば、白色の樹脂で形成し、反射率は高いほうがよい。このような樹脂は、例えばシリコーン樹脂で形成することが出来る。すなわち、ＬＥＤ６０から出射した光は、一部が仕切り板７０で反射して、保護フィルム６３側に入射するが、保護フィルム６３の反射率が大きければこの光を再び反射して、液晶表示パネルの方向に向けることが出来る。

【0039】

図９において、セグメントの境界には、仕切り板７０が存在しており、この仕切り板７０は保護シート６３の上に配置している。仕切り板７０は白色ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）で形成されている。本実施例では仕切り板７０にＰＥＴを使用したが、白色のＰＣ（ポリカーボネート）でもよい。また仕切り板７０は一体形成でもよく、分割した仕切り板７０を複数並べてもよい。ＬＥＤ６０から斜め方向に出射した光は、仕切り板７０で反射して第１レンズ４５に向かう。

【0040】

比較例１及び２では、ＬＥＤ６０からの光は、ＬＥＤを覆う透明樹脂６２を伝って隣接するセグメントに漏れるが、実施例１では、図９に示すように、ＬＥＤ６０から出射した光は、仕切り板７０によって反射し、隣接するセグメントには漏れないような構成となっている。

【0041】

図９において、仕切り板７０の上には、導光板ではなく、第１レンズ４５が配置している。第１レンズ４５はセグメント毎に１個の凸レンズが形成されている構成である。第１レンズ４５に入射した光は、隣接するセグメントには向かわず、液晶表示パネルの方向に収束される。したがって、隣接するセグメントへの光漏れは軽減することが出来る。

【0042】

図９において、第１レンズ４５の上には、色変換シート５１が配置している。色変換シート５１の構成及び作用は比較例１で説明したのと同様である。色変換シート５１の上には、拡散シート５３が配置している。拡散シート５３の役割は、比較例１で説明したのと同じである。図９において、拡散シート５３の上にプリズムシート５２が配置していることは比較例１、２と同様である。また、プリズムシート５２の構成及び作用も比較例１、２で説明したのと同様である。なお、図９における光学シート群は例であり、この他の光学シートを使用してもよい。

【0043】

図１０は仕切り板７０の斜視図である。仕切り板７０は、厚さが０．２ｍｍ程度の白色ＰＥＴ板を井桁状に組み合わせたものである。仕切り板７０で囲まれた領域にセグメント１４１が形成されている。セグメント１４１の大きさは例えば２ｍｍ□（２ｍｍ×２ｍｍ）であり、仕切り板７０の高さは（Ｚ軸方向）例えば１ｍｍである。

【0044】

図１１は仕切り板７０の平面図である。仕切り板７０の板厚ｓｗは０．２ｍｍ程度である。セグメント１４１の大きさｓｘ、ｓｙは、４ｍｍ以下であり、例えば２ｍｍ程度である。図１２は、図１１のＡ－Ａ断面図である。仕切り板７０の高さｓｈは０．５ｍｍ乃至２ｍｍであり、例えば１ｍｍである。

【0045】

図１３は第１レンズアレイ４５の斜視図である。第１レンズ４５はセグメント毎に１個形成されている。レンズの厚さは、中央部ｔ１１で例えば１ｍｍ乃至２ｍｍである。レンズは例えば球面であり、レンズ周辺の厚さｔ１２はレンズ曲面によって決定される。レンズ材料には、例えば、透明樹脂であるアクリル樹脂、シリコーン樹脂ポリカーボネイト等が使用される。

【0046】

図１４乃至図１７は、第１レンズ４５を製造するプロセスを示す断面図である。マイクロレンズアレイを製造する方法は種々存在するが、本実施例では、フォトリソグラフィを用いて製造する例を示す。第１レンズ４５の材料としては、上述したような、透明な感光性の樹脂を用いる。実施例１では、ポジ型の感光性樹脂を用いた例を説明する。

【0047】

図１４は、ガラス基板５００に、第１レンズを構成することになる、ポジ型の感光性樹脂４５１を塗布し、露光マスク４００を用いて感光性樹脂４５１を露光している状態を示す。図１４における矢印は露光用の光である。図１５は露光マスク４００の光透過率を示すグラフである。縦軸が透過率、横軸が位置である。光透過率のプロファイルは、第１レンズの断面形状と対称な形となっている。すなわち、ポジ型の感光性樹脂なので、薄くしたい部分に多く露光できるようなプロファイルになっている。

【0048】

図１６は、現像後の第１レンズ４５の形状を示す断面図である。ガラス基板５００の上に現像後の第１レンズ４５が形成されている。すなわち、凸レンズの頂点に対応する部分には、ほとんど光が当たらないので、現像液に溶けないが、レンズとレンズの境界付近は、マスクの透過率が高く、強く露光されるため、現像液に溶けだすことになる。その結果、図１６に示すようなレンズ形状となる。その後、図１７に示すように、ガラス基板５００を除去すると、第１レンズ４５が完成する。

【0049】

図１０に示すように、仕切り板７０は、薄い白色ＰＥＴ板を井桁状に組み合わせたものなので、形状が不安定である。そこで、図１８に示すように、まず、仕切り板７０を第１レンズ４５に接着材等で固定し、その後、ＬＥＤ６０や保護フィルム６３が配置された光源基板６１側と組み合わせるのが効率的である。

【0050】

図１８は、第１レンズ４５に取り付けられた仕切り板７０を光源基板６１側の保護フィルム６３の上に配置する状態を示す断面図である。図１８において、光源基板６１の上にＬＥＤ６０が取り付けられ、光源基板６１は、ＬＥＤ以外は保護フィルム６３によって覆われている。保護フィルム６３は、反射フィルムとしての役割も有している。図１８において、ＬＥＤの平面は矩形であり、ＬＥＤの幅ｌｘは０．１ｍｍ乃至０．５ｍｍである。本実施例では平面が正方形のＬＥＤを使用したが、平面が長方形でもよい。
ＬＥＤの高さｌｈは例えば０．５ｍｍである。また、保護フィルムの厚さｆｈは例えば０．３ｍｍである。ＬＥＤ６０での光の出射部分は保護フィルム６３の上面よりも上側、すなわち、第１レンズ４５側に存在している。

【0051】

図１９及び図２０は光源部分の断面図である。図１９は比較例１、２による光源部分の構成であり、図２０は実施例１による光源部分の構成である。図１９も図２０もＬＥＤの構成は同じである。図１９と図２０が異なる点は、図１９では、ＬＥＤ６０を覆って透明樹脂６２が形成されているのに対し、図２０では、ＬＥＤ６０以外の部分を覆って白色保護フィルム６３が形成されていることである。

【0052】

図１９は、ＬＥＤ６０、透明樹脂６２、電極等を示す詳細断面図である。ＬＥＤ６０は、青色ＬＥＤである。図１９において、光源基板６１は、例えば、エポキシ樹脂で形成されている。光源基板６１の上に、ＬＥＤ６０の陽極６０１と接続する電極パッド６１２及びＬＥＤ６０の陰極６０２と接続する電極パッド６１３が金属で形成されている。光源基板６１上には、この他に種々の配線が形成されているが、図１９では省略されている。ＬＥＤ６０は光源基板６１の電極パッド６１２、６１３にフリップチップボンディングされている。すなわち、ＬＥＤ６０の端子電極６０１、６０２と光源基板６１の電極パッド６１２、６１３を対向させて、半田６１５を介して接続している。ＬＥＤ６０は、ｐ型半導体とｎ型半導体が接合したものであるが、実際には発光効率を上げるために、さまざまな層が形成されている。

【0053】

ＬＥＤ６０は、透明樹脂６２で覆われ、保護されている。ＬＥＤに電圧を印加すると、ｐ型層とｎ型層の境界で発光する。光は、上方向のみでなく、横方向にも出射する。この様子を図１９において矢印で示す。図１９における構成の問題は、横方向に出射した光が隣接するセグメントに入射するということである。したがって、正確なローカルディミングができなくなる。

【0054】

図２０は実施例１における光源部分の断面図である。図２０における光源基板６１の構成及びＬＥＤ６０の構成は、図１９で説明したものと同様である。図２０が図１９と異なる点は、図２０では、ＬＥＤ６０全体を覆う透明樹脂は存在しておらず、ＬＥＤ６０を覆わないが、光源基板６１に形成された電極等を覆う、白色の保護フィルム６３が形成されていることである。ＬＥＤ６０の発光部分であるｐ型層とｎ型層の接合部分は保護フィルム６３によって覆われていない。

【0055】

したがって、ＬＥＤ６０からの光は、直接空間に出射することになる。図２０の矢印に示すように、ＬＥＤ６０からの光は横方向にも出射するが、この光は、図９に示すように、セグメントの境界に配置された仕切り板７０によって反射されるので、隣接するセグメントには入射しない。第１レンズ４５や仕切り板７０から反射して、下方に向かう光は反射層としての役割を有する白色保護フィルム６３によって反射し、再び第１レンズ４５側に向かう。このように、図２０に示す光源は、ＬＥＤ６０の光の利用効率に優れ、かつ、隣接するセグメントに光が漏れ出さない構成となっているので、正確なローカルディミングが可能である。

【0056】

以上説明したように、実施例１では、ＬＥＤ６０を出射した光は、光源基板の構造及び仕切り板７０によって隣接するセグメントへの漏れは抑制できる。さらに、仕切り板７０の上に配置した第１レンズ４５によって表示パネル方向に収束されるので、隣接セグメントへの光漏れはさらに軽減することが出来る。

【実施例0057】

図２１は実施例２におけるバックライトの断面図であり、図２２は、実施例２で用いる第２レンズ８０及び光源であるＬＥＤ６０を含む平面図である。図２１において、第１レンズ４５からプリズムシート５２までの構成は実施例１と同じである。また、光源である青色ＬＥＤ６０も実施例１と同じである。実施例２の特徴は、隣接するセグメントへの光漏れを防止するために、仕切り板７０ではなく、第２レンズ８０を用いていることである。第２レンズ８０の断面形状は外側に凸で、双曲線に準じた形状であることが望ましい。

【0058】

図２１において、第２レンズ８０の下面には凹部８１が形成されており、この凹部８１にＬＥＤ６０の先端がはめ込まれる形になっている。図２１において、ＬＥＤ６０から出た光は第２レンズ８０に入射する。ここで、第２レンズ８０は、ＬＥＤ６０に対して凹レンズを形成している。したがって、ＬＥＤ６０から第２レンズ８０への光の入射効率を向上させることが出来る。ＬＥＤ６０から第２レンズ８０に入射した光は一旦広がるが、第２レンズ８０の界面において全反射して第１レンズ４５の側に向かう。この様子を図２１における矢印で示す。したがって、ＬＥＤからの光は隣接する画素には漏れない。

【0059】

図２１に示すように、第２レンズ８０の断面形状は双曲線に準じた形状になっているが、平面形状は図２２Ａに示すように円である場合と、図２２Ｂに示すように四角である場合とがある。また、第２レンズ８０の下面に形成された凹部８１も図２２Ａ及び図２２Ｂに示すように平面形状は円である場合と四角である場合とがある。図２２Ａ及び図２２Ｂにおいて、セグメント間の境界が点線で示されているが、これは便宜上のものであり、実際に境界があるわけではない。しかし、図４、図６の場合と異なり、ＬＥＤ６０からの光は第２レンズ８０内に閉じ込められるので、隣接するセグメントに光が漏れだすことはない。なお、第２レンズ８０及び凹部８１の平面形状は円または四角に限らず、多角形でもよい。

【0060】

図２３乃至図２６は、第２レンズ８０を製造するプロセスを示す断面図である。図２３において、ガラス基板５００に第２レンズ８０を構成することになる感光性樹脂８０１を塗布し、これを、露光マスク４００を用いて露光する。図２３における矢印は露光用光を表す。第２レンズ８０についても、例えば、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリカーボネイト等によるポジ型の感光性樹脂を使用する。

【0061】

図２４は露光マスク４００の光透過率を示すグラフである。縦軸が透過率、横軸が位置である。光透過率のプロファイルは、第２レンズ８０の断面形状と対称な形となっている。すなわち、ポジ型の感光性樹脂なので、薄くしたい部分に多く露光できるようなプロファイルになっている。

【0062】

図２５は、現像後の第２レンズ８０の形状を示す断面図である。すなわち、ポジ型の感光性材料を使用しているので、第２レンズ８０の形状は、図２４に示す露光マスクの透過率プロファイルとほぼ対称な形となっている。その後、図２６に示すように、ガラス基板５００を除去すると、第２レンズ８０が完成する。

【0063】

図２６に示すように、第２レンズ８０は、個々に分離しているわけではなく、口径が大きい部分において連接している。しかし、この連接している部分の板厚は小さいので、第２レンズアレイ８０全体としての剛性は高くはない。そこで、第１レンズ４５と第２レンズ８０を張り合わせた後、光源基板６１側と張り合わせるのが合理的である。

【0064】

図２７は、第１レンズ４５と第２レンズ８０を貼り合わせた構成を第１基板側６１側の保護フィルム６３の上に配置する状態を示す断面図である。光源基板６１に配置したＬＥＤ６０は、第２レンズ８０の凹部８１に収容されることになる。光源基板６１側のその他の構成、及び、ＬＥＤ６０の構成は、実施例１の図２０で説明したのと同様である。

【0065】

このように、実施例２では、樹脂で形成された２つのレンズ４５及び８０を用いることによって、ＬＥＤ６０からの光をレンズ内に閉じこめ、さらに、レンズ効果によって収束された光を色変換シート、拡散シート等で構成される光学シート群に入射させるので、隣接セグメントへの光もれを効果的に防止することが出来る。