JP2005158384A

JP2005158384A - 照明装置

Info

Publication number: JP2005158384A
Application number: JP2003393481A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Higashiyama; 浩東山
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2003-11-25
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2005-06-16

Abstract

【課題】低消費電力の点光源を使用するにも拘わらず有効発光領域の全域にわたり輝度分布が均一で且つ充分に高輝度な面状照射光が得られる照明装置を提供する。
【解決手段】導光板１の、ＬＥＤ２を設置した光入射面１ａと液晶表示パネルＬｐの表示領域Ａｄに対応する有効発光領域Ａｉとの間の光導入領域Ａｌにおいて、銀を蒸着した鏡面の光反射面５ａを備えた光反射シート５を被設せずに対向面１ｃを露出させたエリアを設け、このエリアから出射する光線ハを、白色樹脂材料で形成した下部ケースＣｄの内面で拡散反射させる。この対向面１ｃにおける露出エリアの幅ｗは、光導入領域Ａｌの幅Ｗの５／７〜６／７程度が好適である。
【選択図】図２

Description

本発明は、点光源からの射出光を導光板を介して面状に出射させる照明装置に関するものである。

従来、液晶表示素子等のフラットディスプレイパネル用のバックライトとして、矩形状導光板の一方の端面に光源を対向配置し、この光源から射出される光を導光板内に導きフラットディスプレイパネルの背面に対向させた一方の主面の発光エリアから面状に出射させる、サイドライト方式の面状照明装置が多く用いられている。この面状照明装置の光源としては、低消費電力でバックライトを含めた液晶表示モジュールの小型薄型化の促進に有利な発光ダイオード（Light Emitting Diode：以下、ＬＥＤと略称する）等の点光源が採用されることが多く、光源光を有効利用するために、導光板の光出射面に対向する反対側の主面（以下、対向面という）に反射シートが設置されている（特許文献１の図５参照）。

上述の面状照明装置は、反射シートを設けることにより、フラットディスプレイパネルの表示領域に向けて光が出射される有効発光領域の全域にわたり充分な輝度が得られるが、ＬＥＤ光源の近傍において局部的に輝度が高くなる輝度ムラが発生する。この輝度ムラは、より高輝度な面状照射光を得るために反射シートとして銀からなる鏡面反射シートを用いる場合に、より顕著に表れる。一方、輝度ムラの発生を防止するために反射シートとして光反射率を抑えた白色反射シートを用いると、上述した輝度ムラの発生は抑制されるものの発光面の輝度が不十分となる。
特開平２００３−２７９９７２号公報

本発明の課題は、低消費電力の点光源を使用するにも拘わらず有効発光領域の全域にわたり輝度分布が均一で且つ充分に高輝度な面状照射光が得られる照明装置を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明の照明装置は、表示パネルに光を照射するための照明装置であって、点光源と、該点光源から射出された光を入射させる光入射面、入射した光を前記表示装置の表示表示領域に向けて出射させる光出射面、及び前記光出射面に対向する対向面を備えた導光板と、前記導光板の前記対向面側に設置され、前記対向面から出射した光を反射させて再度導光板内に入射させる光反射シートと、少なくとも前記導光板の前記光入射面と前記表示領域に向けて光が出射される有効発光領域との間に設けられた光導入領域の前記対向面側に配設され、前記光入射面から入射して前記光導入領域内の前記対向面から出射した光を拡散反射させる光拡散部材とを、有することを特徴とするものである。

本発明の照明装置によれば、点光源から射出され導光板に入射した後、導光板の光入射面近傍の光出射面とは反対側の対向面から出射した光を拡散反射させるから、この近光源出射光が正反射されて有効発光領域における光源近傍エリアから出射することによりそのエリアの輝度が局部的に高くなる輝度ムラの発生を、確実に防止することができる。また、対向面の他の領域から出射する光を光反射シートにより漏らすことなく反射させて導光板内に再入射させ照射光として出射させるから、光源光の利用効率が高められ、充分に輝度の高い照射光を得ることができる。

本発明の照明装置においては、導光板を収容するためのケースの少なくとも内面を白色の光拡散面に形成し、その内面の導光板の光導入領域に対応する部分を光拡散部材とすることが好ましく、これにより、専用の光拡散部材を新たに設ける必要がなくなり、ケースを含む照明装置モジュールのコストダウンが促進される。

また、本発明の照明装置においては、光拡散部材として、導光板の前記対向面に専用の光反射シートを直接設置してもよく、これにより、光源近傍の輝度が高くなる輝度ムラをより確実に解消することができる。

さらに、本発明の照明装置においては、光反射シートの光反射面を銀からなる鏡面反射面とすることが好ましく、これにより、より高輝度の面状照射光を得ることができる。

加えて、本発明は、液晶表示パネルの照明装置に適用することが好ましく、これにより、より低消費電力で輝度ムラがなく充分に輝度が高い表示品質を備えた液晶表示モジュールが得られる。

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態としての液晶表示モジュールの構成を示す分解斜視図であり、図２はその液晶表示モジュールをII−II線で切断して示す断面図である。本実施形態の液晶表示モジュールは、液晶表示パネルＬｐと、これに対して面状に光を照射する面状光照射ユニットＵｉ、及びこれらを収納する下部ケースＣｄとシールドケースＣｓからなる収納ボックスから構成されている。

図１に示すように、面状光照射ユニットＵｉは、導光板１と、点光源としての２個のＬＥＤ２、照射光調整用光学シート層を構成する光分散シート３とプリズムシート４、及び光の漏れを防止する光反射シート５からなる。

導光板１は、アクリル樹脂等の透明樹脂材料を用いて矩形板状に形成され、４個の端面のうちの一端面を光を入射させる光入射面１ａとし、一対の主面のうちの一方の主面を光を面状に出射させる光出射面１ｂとする。

導光板１の光入射面１ａには、２個のＬＥＤ２が均等に設置されている。各ＬＥＤ２は、それぞれの発光面２ａを光入射面１ａに密着させて設置されている。

導光板１の光出射面１ｂ側には、出射光の輝度分布を均一化するための拡散シート３と出射光の進行方向を光出射面１ｂの法線方向に整えるためのプリズムシート４が順次積層され、これら光学シート層を介して液晶表示パネルＬｐが配置されている。

液晶表示パネルＬｐは、一対のガラス基板６、７を枠状シール材８により所定の間隙を保って接合し、枠状シール材８で囲まれた間隙に液晶Ｌを封入して構成されている。これらガラス基板６、７の各対向面（内面）には、図示しない電極がそれぞれ配設されており、これら双方の電極が液晶Ｌを介して対向する部分が画素となる。通常、各基板６、７にそれぞれ複数個の電極が配設されて複数個の画素が形成され、これら複数個の画素が所定の配列で配置されて表示エリアＡｄが形成されている。

一対のガラス基板６、７の内の一方のガラス基板７の端部は、他方のガラス基板６の対応する端面よりも外側に所定長延出されており、この基板延出部７ａには、画素を形成する両電極に電圧を印加して液晶Ｌを駆動するドライバチップ９がＣＯＧ（Chip On Glass）方式により搭載されている。

一方、導光板１における光出射面１ｂの反対側の対向面１ｃには、光出射面１ｂに向けて光を反射するための複数の溝１ｃ1が形成されている。これらの溝１ｃ1は、点光源であるＬＥＤ２の光射出位置を中心とする同心円状に形成されている。各溝１ｃ1は、断面が三角形をなし、その光源側に位置する斜面でこれに入射する光を導光板１の光出射面１ｂ側へ全反射させる。

そして、この導光板１の対向面１ｃには、前述したように光反射シート５が設置されている。本実施形態においては、銀を蒸着して形成された鏡面反射面５ａを備える光反射シート５が用いられている。ここで、光反射シート５は、対向面１ｃにおける光入射面１ａ側の所定幅ｗにわたる領域Ａｚを除いた領域に設置されている。この光反射シート５を設置しない露出領域Ａｚの幅ｗは、面状照射光を出射する有効発光領域Ａｉと光入射面１ａとの間の光導入領域Ａｌの幅Ｗよりも小さく設定されるものであり、光導入領域Ａｌの幅Ｗの５／７〜６／７程度に設定することが好ましい。因みに、本実施形態においては、光導入領域幅Ｗが３．５ｍｍで、これに対し露出領域幅ｗを１．０ｍｍに設定してある。なお、本実施形態においては、上記露出領域Ａｚを、対向面１ｃのＬＥＤ２に対応した中央側に限定しているが、これに限らず、対向面１ｃの光入射面側端部全域に設けてもよく、また逆に、一対のＬＥＤ２、２間に光反射シート５を延出させて露出領域Ａｚを分断してもよい。

上述のように構成された面状光照射ユニットＵｉと液晶表示パネルＬｐは、下部ケースＣｄ内の所定スペースに装入されている。下部ケースＣｄは、２段収納スペース構造に形成されており、側壁Ｃｄwの所定高さ位置にその全周にわたって形成された段差ｇを境界として、その下部スペースＳ1が面状光照射ユニットＵｉを収容する照射ユニット収容室となり、上部スペースＳ2が液晶表示パネルＬｐを収容するパネル収容室となる。

ここで、下部ケースＣｄの少なくとも内面は、光拡散反射面に形成されている。本実施形態においては、下部ケースＣｄ全体が白色樹脂材料で形成されており、その内面を成形後の離型したままの面としてある。これにより、その白色樹脂ケースＣｄの離型したままの内面が、光拡散反射面としての効果を奏する。なお、下部ケースＣｄ全体を白色樹脂で形成せずに内面層だけ或いは上述した光導入領域Ａｌに対応するエリアだけを白色樹脂で形成するようにしてもよく、また、光拡散効果を上げる必要がある場合は適切な例えばサンドブラスト等の光拡散反射処理を施してもよい。

上述のように面状光照射ユニットＵｉと液晶表示パネルＬｐが収容された下部ケースＣｄに、シールドケースＣｓを嵌装して、本シールドケースの液晶表示モジュールが完成する。シールドケースＣｓには、液晶表示パネルＬｐの有効表示領域Ａｄに対応させて表示窓Ａdwが穿設されている。表示窓Ａdwの周縁には、その内面（裏面）に迷光の出射を防止する光シール部材と緩衝材を兼ねるスペーサ１０が貼着されており、このスペーサ１０を介して液晶表示パネルＬｐの表示面側にシールドケースＣｓが被装され、これにより、下部ケースＣｄとシールドケースＣｓからなる収納ボックス内に液晶表示パネルＬｐと面状光照射ユニットＵｉがガタツキなく収納保持される。

次に、以上のように構成された液晶表示モジュールにおける面状光照射ユニットＵｉの作用について説明する。図２に示すように、ＬＥＤ２の光射出面２ａからその法線方向に近い角度で射出され導光板１に入射した光イ、ロのうち、光出射面１ｂに向かう光イは、光出射面１ｂで全反射される。この全反射された光イは、対向面１ｃの何れかの溝１ｃ1の光源側斜面に入射すると、ここで光出射面１ｂの法線方向に近い方向に全反射され、光出射面１ｂから出射する。この出射した光イは、拡散シート３とプリズムシート４を透過してその進行方向を光出射面１ｂの法線方向に略沿った方向に整えられる。

光射出面２ａの法線方向に近い角度で射出され対向面１ｃに向かう光ロは、上述した光イが光出射面１ｂで全反射された後と同じプロセスを辿る。即ち、対向面１ｃの何れかの溝１ｃ1の光源側斜面に入射した光ロは、ここで光出射面１ｂの法線方向に近い方向に全反射されて光出射面１ｂから出射し、拡散シート３とプリズムシート４を透過して光出射面１ｂの法線方向に略沿った方向に進行する。

一方、ＬＥＤ２の光射出面２ａからその面に近い方向に射出されて導光板１内に入射した光線ハは、対向面１ｃから出射した後、下部ケースＣｄの内面に入射し、この面で拡散反射された後、再度導光板１内に入射し、有効発光領域Ａｉの光源近傍に出射する。しかし、光射出面２ａに近い方向に射出されて下部ケースＣｄの内面で拡散反射された光のうち、光線ハのように再度導光板１内に入射する光の割合は少ない。

これに対して、図３に示すように、銀光反射シート５´が対向面１ｃの全域に設置された従来の照明装置においては、光線ハ、ニ等のようにＬＥＤ２の光射出面２ａからその面に近い方向に射出された光の大部分は、光反射シート５´の鏡面反射面５´ａで正反射されて有効発光領域Ａｉの光源近傍側に集中的に出射される。その結果、表示領域Ａｄにおける光源近傍の輝度が局部的に高い輝度ムラが発生する。

しかし、本発明の照明装置によれば、上述したように、光射出面２ａに近い方向に射出された光のうち、下部ケースＣｄの内面で拡散反射されて光線ハのように再度導光板１内に入射する光の割合は格段に少なくなるから、有効発光領域Ａｉの光源近傍側に集中的に出射される光の量も少なくなり、その結果、表示領域Ａｄにおける光源近傍の輝度が局部的に高くなる輝度ムラの発生が防止される。

次に、本発明の他の実施形態について、図４の部分拡大断面図に基づき説明する。なお、上記実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。

本実施形態の照明装置では、光導入領域Ａｌにおける対向面１ｃに専用の光拡散反射シート１１が設置されている。これにより、有効発光領域Ａｉの光源近傍の輝度を上げる主原因となる光線ホ、ヘのようなＬＥＤ２の光射出面２ａに近い方向に射出され対向面１ｃに向かう光を、より確実に拡散反射させることができる。この場合、下部ケースＣｄは、白色樹脂材料で形成する必要はなく、照明装置の用途に応じて所望の色の樹脂材料を使用できる。

また、本実施形態の照明装置では、光導入領域Ａｌにおける光出射面１ｂに、黒色光吸収シート１２が設置されている。これにより、光線ホのように光拡散反射シート１１により光射出面２ａ（光入射面１ａ）に近い方向に拡散反射された光は、黒色光吸収シート１２に入射して吸収され、このような光線が有効表示領域Ａｄの光源近傍に出射して輝度ムラの発生を助長する不具合が防止される。また、光線ヘのように光拡散反射シート１１により光射出面２ａ（光入射面１ａ）から導光板１の反光入射面側に向けて拡散反射された光は、有効発光領域Ａｉの反光源側エリアから有効照射光として出射される。

以上のように、本実施形態においては、光拡散シート１１による光導入領域Ａｌにおける対向面１ｃに向かう光に対する光拡散効果と、光吸収シート１２による光導入領域Ａｌにおける光出射面１ｂに向かう光に対する光吸収効果との協働効果により、光源近傍の輝度が高くなる輝度ムラをより確実に解消することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、本発明は、照射対象の表示装置が液晶表示パネルである場合に限らず、他の種々のフラットディスプレイパネルの照明装置として広く適用可能である。

本発明の一実施形態としての液晶表示モジュールの構成を示す分解斜視図である。上記液晶表示モジュールをII−II線で切断して示す断面図である。動作比較例としての従来の照明装置を示す部分拡大断面図である。本発明の他の実施形態を示す部分拡大断面図である。

符号の説明

１導光板
２ＬＥＤ
３光分散シート
４プリズムシート
５光反射シート
１０光拡散シート
１１光吸収シート
Ｌｐ液晶表示パネル
Ｕｉ照明ユニット
Ｃｄ下部ケース
Ｃｓシールドケース
Ａｄ表示領域
Ａｉ有効発光領域
Ａｌ光導入領域

Claims

表示パネルに光を照射するための照明装置であって、
点光源と、
該点光源から射出された光を入射させる光入射面と、入射した光を前記表示装置の表示表示領域に向けて出射させる光出射面と、前記光出射面に対向する対向面とを備えた導光板と、
前記導光板の前記対向面側に設置され、前記対向面から出射した光を反射させて再度導光板内に入射させる光反射シートと、
少なくとも前記導光板の前記光入射面と前記表示領域に向けて光が出射される有効発光領域との間に設けられた光導入領域の前記対向面側に配設され、前記光入射面から入射して前記光導入領域内の前記対向面から出射した光を拡散反射させる光拡散部材とを、
有することを特徴とする照明装置。
前記光拡散部材は、少なくとも内面が白色の光拡散面に形成された前記導光板を収容するケースの前記光導入領域に対応する部分に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記光拡散部材は、前記対向面に直接設置された光拡散シートであることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記光反射シートの光反射面は、銀からなる鏡面反射面であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちの何れかに記載の照明装置。
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乃至請求項４のうちの何れかに記載の照明装置。