JP2015087411A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バックライトの高輝度化、輝度の均一化、消費電力の低減および発熱量の低減を図ることができる表示装置を提供する。【解決手段】バックライト２Ａが、少なくとも出射光軸が実装面に対して角度を持った状態でＬＥＤ３がフレキシブル基板４に実装されており、フレキシブル基板４が、ＬＥＤ３の実装面が凹になるように曲げられている。【選択図】図１

Description

この発明は、液晶表示装置のように表示パネルの背面に光を照射して表示を行う表示装置に関する。

例えば、特許文献１，２には、バックライトの光源となる発光ダイオード（ＬＥＤ）をフレキシブル基板に実装した液晶表示装置が開示されている。
これらの液晶表示装置において、各ＬＥＤは、出射光の向きがフレキシブル基板の実装面に平行な方向となっている。

特開２０１１−１４１４３９号公報 特開２０１１−３４６９２号公報

ヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤと記載する）の表示源として使用される液晶表示装置は、一般的にバックライト光源として白色ＬＥＤが用いられる。
ＨＵＤは、車両のフロントウインドウや専用のコンバイナーをハーフミラーとして使用するため、光の反射効率が悪い。このため、テレビなどにおける液晶表示装置に比べて、要求される輝度が高い。

また、高輝度化を満足するためには、バックライトのＬＥＤを高い発光光度に維持する必要があり、発熱量が大きくなる。これに対してＬＥＤからの光の集光効率を上げることができれば、発熱量が抑えられるだけでなく、消費電力も低減できる。

レンズやミラーなどの光学系でＬＥＤの光を集光させる際に、表示面の一部に光が集中してしまった場合は、これ以外の部分との間で輝度ムラが生じて表示ムラになる。
このため、ＨＵＤにおいては、ＬＥＤからの光の集光効率を上げつつ、輝度の均一化を図る必要がある。ここで、基板面で輝度を均一にするためには、光源であるＬＥＤの配置とＬＥＤの出射光の向きを適切に設定する必要がある。

複数のＬＥＤをプリント基板（同一平面上）に実装してバックライトを構成する場合、全てのＬＥＤの出射光を光学系で集光する必要があるため、全てのＬＥＤは、出射光（出射光軸）の向きを一意としてプリント基板に実装される。例えば、特許文献１，２では、フレキシブル基板に実装される全てのＬＥＤの出射光の向きが実装面に対して平行な方向である。

この場合、個々のＬＥＤの発光光度を落とす代わりにＬＥＤの個数を増やして全体の輝度を確保する構成では、同一平面上にある全てのＬＥＤの出射光を入力可能な大型の光学系が必要となる。
一方、発光光度の高いＬＥＤを少数使用する場合には、全てのＬＥＤの出射光の向きが一意であると、出射光同士の重複によって輝度ムラが生じやすくなり、輝度を均一にするための特別な光学系が必要となる。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、バックライトの高輝度化、輝度の均一化、消費電力の低減および発熱量の低減を図ることができる表示装置を得ることを目的とする。

この発明に係る表示装置は、表示パネルと、表示パネルの背面に光を照射するバックライトとを備える表示装置であって、バックライトは、少なくとも出射光軸が実装面に対して角度を持った状態で光源がフレキシブル基板に実装されており、フレキシブル基板は、光源の実装面が凹または凸になるように曲げられていることを特徴とする。

この発明によれば、バックライトの高輝度化、輝度の均一化、消費電力の低減および発熱量の低減を図ることができるという効果がある。

この発明の実施の形態１に係る表示装置の構成を示す図である。 実施の形態１におけるＬＥＤのフレキシブル基板への実装例を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る表示装置の構成を示す図である。 実施の形態２におけるＬＥＤのフレキシブル基板への実装例を示す図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る表示装置の構成を示す図であり、実施の形態１に係る表示装置を車両用のＨＵＤの表示源として用いた場合を示している。
また、図１に示す表示装置は、液晶表示装置であり、バックライト２Ａ、凸シリンドリカルレンズ６ａ、拡散シート７および液晶表示パネル８を備えて構成される。
バックライト２Ａは、液晶表示パネル８の背面（表示面とは反対の面）から光を照射するバックライトであって、光源となるＬＥＤ３、ＬＥＤ３を実装するフレキシブル基板４およびヒートシンク５Ａを備える。

ＨＵＤ１は、上記の液晶表示装置を表示源とするＨＵＤである。液晶表示パネル８からの表示像は、反射ミラー９で反射され、不図示の出射窓を介してウインドシールド１０に投影される。ウインドシールド１０はハーフミラーとして機能する。図１に示すように、反射ミラー９で反射された表示像は、ウインドシールド１０の前方で結像して、車両内の運転席側に表示される。

バックライト２Ａにおいて、ＬＥＤ３は、少なくとも出射光軸が実装面に対して角度を持った状態でフレキシブル基板４に実装されている。図１の例では、ＬＥＤ３の出射光軸がフレキシブル基板４の実装面に対して９０°の角度を持っている。
また、フレキシブル基板４は、図１に示すように、ＬＥＤ３の実装面が凹になるように曲げられており、実装された全てのＬＥＤ３を出射光が集中する方向に配置することが可能である。例えば、凸シリンドリカルレンズ６ａの入射面より広い範囲でＬＥＤ３がフレキシブル基板４に配置されていても、全てのＬＥＤ３の出射光（出射光軸）が凸シリンドリカルレンズ６ａの入射面に向くように実装面を凹にしてフレキシブル基板４を曲げる。

また、フレキシブル基板４の曲げによる出射光の集中によって、従来と同じ輝度を得るために必要なＬＥＤ３の発光量を抑えられるため、ＬＥＤ３の消費電力を削減することができる。さらに、ＬＥＤ３の発光量を抑えられると、その発熱量も低減できることから、ヒートシンク５Ａを簡略化することも可能である。

凸シリンドリカルレンズ６ａに入射した光は、平行光に変換されて拡散シート７に入力される。拡散シート７は、入射光が拡散されて出力される。これによって、液晶表示パネル８の背面からＬＥＤ３の光が照射され、液晶表示パネル８の画面上に像が表示される。

ＬＥＤ３が発光している間、ＬＥＤ３は発熱するため、フレキシブル基板４におけるＬＥＤ３の実装面とは反対の面には、ヒートシンク５Ａが放熱部材として設置される。このヒートシンク５Ａの材料としては、熱伝導性のよいアルミニウムなどが用いられる。
ヒートシンク５Ａのフレキシブル基板４の取り付け部は、図１に示すように、フレキシブル基板４の曲げ形状に合わせて凹状に形成されている。ＬＥＤ３で発生した熱は、薄いフレキシブル基板４を経由して直ちにヒートシンク５Ａに伝達され、外部に放出される。
このようにヒートシンク５Ａでは、上記取り付け部でフレキシブル基板４の曲げ状態を維持しつつ、ＬＥＤ３で発生した熱を効率よく放熱することができる。
また、簡単な構造であることから、液晶表示装置の小型化や軽量化を図ることも可能である。

図２は、実施の形態１におけるＬＥＤのフレキシブル基板への実装例を示す図である。図２に示すフレキシブル基板４は、ＬＥＤ３の実装面が凹になるように４箇所で折り曲げられており、折り線から形成される折り面４ａ−１〜４ａ−５にＬＥＤ３が実装されている。完全な曲面上にＬＥＤ３を実装する場合、その位置決めが困難である。これに対して折り面４ａ−１〜４ａ−５にＬＥＤ３を実装することで、実装位置の管理が容易となる。

なお、ＬＥＤ３の出射光軸がフレキシブル基板４の実装面に対して９０°の角度を持っている場合を例に挙げて説明したが、この発明は、ＬＥＤ３は少なくとも出射光軸が実装面に対して角度を持った状態でフレキシブル基板４に実装されていればよい。
例えば、ＬＥＤ３の実装面を凹にしてフレキシブル基板４を曲げる場合、実装面の中央に配置されるＬＥＤ３の出射光軸を実装面に対して９０°の角度とし、実装面の中央から両側端部に向かって出射光軸の実装面に対する角度が小さくなるようにＬＥＤ３を実装してもよい。このようにすることで、フレキシブル基板４の曲げ形状に応じてより効率的にＬＥＤ３の出射光の向きを集中させることができる。すなわち、ＬＥＤ３の出射光軸の実装面に対する角度は、フレキシブル基板４の曲げ形状に応じて分布を持たせてもよい。

以上のように、この実施の形態１によれば、バックライト２Ａが、少なくとも出射光軸が実装面に対して角度を持った状態でＬＥＤ３がフレキシブル基板４に実装されており、フレキシブル基板４が、ＬＥＤ３の実装面が凹になるように曲げられている。
このようにＬＥＤ３の実装面が凹になるようにフレキシブル基板４を曲げることで、バックライト２Ａの複数のＬＥＤ３の出射光を集光させて高輝度化が可能である。
また、ＬＥＤ３の出射光の向きが一部に過度に集中しないようにフレキシブル基板４の曲げ形状を調整しておくことで、輝度の均一化も可能である。
さらに、フレキシブル基板４の曲げによる出射光の集中によって、従来と同じ輝度を得るために必要なＬＥＤ３の発光量を抑えられるため、装置全体の消費電力を削減することができる。
さらに、ＬＥＤ３の発光量を抑えられるとその発熱量も低減できることから、放熱機構を簡略化することも可能である。

また、この実施の形態１によれば、フレキシブル基板４が、ＬＥＤ３の実装面が凹になるように複数に折り曲げられており、ＬＥＤ３が折り面４ａ−１〜４ａ−５に実装されている。このように平面状の折り面４ａ−１〜４ａ−５にＬＥＤ３を実装することにより、ＬＥＤ３の実装位置の管理が容易となる。

実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２に係る表示装置の構成を示す図であり、実施の形態２に係る表示装置を車両用のＨＵＤの表示源として用いた場合を示している。反射ミラー９以降の構成は記載を省略している。
バックライト２Ｂにおいて、ＬＥＤ３は、少なくとも出射光軸が実装面に対して角度を持った状態でフレキシブル基板４に実装されている。図３の例では、ＬＥＤ３の出射光軸がフレキシブル基板４の実装面に対して９０°の角度を持っている。
また、フレキシブル基板４は、図３に示すように、ＬＥＤ３の実装面が凸になるように曲げられており、出射光が拡散する方向にＬＥＤ３を配置することが可能である。
例えば、発光光度の高いＬＥＤ３を少数個使用する場合、互いのＬＥＤ３の出射光が重ならないよう拡散させる。これにより、広範囲に均一に光を照射することが可能となる。
また、ＬＥＤ３の実装面が凸になるようにフレキシブル基板４を曲げることで、ＬＥＤ３の光出射範囲が広がることから、曲面状の液晶表示パネル８のバックライトとしても有効である。

フレキシブル基板４の曲げにより拡散されたＬＥＤ３の出射光は、インナーレンズ６ｂに入射される。インナーレンズ６ｂでは、出射側の屈折作用によって出射される光が収束されることから、ＬＥＤ３の出射光は平行光に変換される。この後、ＬＥＤ３の出射光は、拡散シート７で拡散されてから液晶表示パネル８の背面に照射され、液晶表示パネル８の画面上に像が表示される。

フレキシブル基板４におけるＬＥＤ３の実装面とは反対の面には、ヒートシンク５Ｂが放熱部材として設置される。このヒートシンク５Ｂの材料としては、実施の形態１と同様に、熱伝導性のよいアルミニウムなどが用いられる。
ヒートシンク５Ｂのフレキシブル基板４の取り付け部は、図３に示すように、フレキシブル基板４の曲げ形状に合わせて凸状に形成されている。ＬＥＤ３で発生した熱は、薄いフレキシブル基板４を経由して直ちにヒートシンク５Ｂに伝達され、外部に放出される。
このようにヒートシンク５Ｂでは、上記取り付け部でフレキシブル基板４の曲げ状態を維持しつつ、ＬＥＤ３で発生した熱を効率よく放熱することができる。
また、簡単な構造であることから、液晶表示装置の小型化や軽量化を図ることも可能である。

図４は、実施の形態２におけるＬＥＤのフレキシブル基板への実装例を示す図である。図４に示すフレキシブル基板４は、ＬＥＤ３の実装面が凸になるように４箇所で折り曲げられており、折り線から形成される折り面４ｂ−１〜４ｂ−５にＬＥＤ３が実装されている。完全な曲面上にＬＥＤ３を実装する場合、その位置決めが困難である。これに対して折り面４ｂ−１〜４ｂ−５にＬＥＤ３を実装することで、実装位置の管理が容易となる。

なお、ＬＥＤ３の出射光軸がフレキシブル基板４の実装面に対して９０°の角度を持っている場合を例に挙げて説明したが、ＬＥＤ３は少なくとも出射光軸が実装面に対して角度を持った状態でフレキシブル基板４に実装されていればよい。
例えば、ＬＥＤ３の実装面を凸にしてフレキシブル基板４を曲げる場合、実装面の中央に配置されるＬＥＤ３の出射光軸を実装面に対して９０°の角度とし、実装面の中央から両側端部に向かって出射光軸の実装面に対する角度が小さくなるようにＬＥＤ３を実装してもよい。このようにすることで、フレキシブル基板４の曲げ形状に応じてより効率的にＬＥＤ３の出射光の向きを拡散させることができる。すなわち、ＬＥＤ３の出射光軸の実装面に対する角度は、フレキシブル基板４の曲げ形状に応じて分布を持たせてもよい。

以上のように、この実施の形態２によれば、バックライト２Ｂにおいて、少なくとも出射光軸が実装面に対して角度を持った状態でＬＥＤ３がフレキシブル基板４に実装され、フレキシブル基板４が、ＬＥＤ３の実装面が凸になるように曲げられている。
このようにＬＥＤ３の実装面が凸になるようにフレキシブル基板４を曲げることで、高輝度のＬＥＤ３を拡散させることによる高輝度化が可能である。
また、ＬＥＤ３の出射光が重ならないようにフレキシブル基板４の曲げ形状を調整しておくことで、輝度の均一化も可能である。
さらに、発光量の高いＬＥＤ３を少数用い、フレキシブル基板４の曲げによって出射光を拡散させることによって、従来と同じ輝度を得るために必要なＬＥＤ３の個数が減って装置全体の消費電力を削減することができる。
さらに、ＬＥＤ３の個数が減るとその発熱量も低減できることから、放熱機構を簡略化することも可能である。

また、この実施の形態２によれば、フレキシブル基板４が、ＬＥＤ３の実装面が凸になるように複数に折り曲げられており、ＬＥＤ３が折り面４ｂ−１〜４ｂ−５に実装されている。このように平面状の折り面４ｂ−１〜４ｂ−５にＬＥＤ３を実装することにより、ＬＥＤ３の実装位置の管理が容易となる。

なお、本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１ 表示装置、２Ａ，２Ｂ バックライト、３ ＬＥＤ、４ フレキシブル基板、４ａ−１〜４ａ−５，４ｂ−１〜４ｂ−５ 折り面、５Ａ，５Ｂ ヒートシンク、６ａ 凸シリンドリカルレンズ、６ｂ インナーレンズ、７ 拡散シート、８ 液晶表示パネル、９ 反射ミラー、１０ ウインドシールド。

Claims (2)

1. 表示パネルと、前記表示パネルの背面に光を照射するバックライトとを備える表示装置であって、
   前記バックライトは、少なくとも出射光軸が実装面に対して角度を持った状態で光源がフレキシブル基板に実装されており、
   前記フレキシブル基板は、前記光源の実装面が凹または凸になるように曲げられていることを特徴とする表示装置。
2. 前記フレキシブル基板は、前記光源の実装面が凹または凸になるように複数に折り曲げられており、
   前記光源は、折り面に実装されていることを特徴とする請求項１記載の表示装置。

Images