JP2008226781A - バックライト - Google Patents

Abstract

【課題】厚さ方向に大型化させることなく十分な色混合が可能であり、発光面で均一照度の光を得ることができ、光源を好適に冷却することができるバックライトを提供する。
【解決手段】各色のＬＥＤ１０からの出射光を混合するための導光路２０を筐体２の背面板２ａに沿った奥行き方向に形成する。導光路２０で十分に色混合された光の一部を導光路２０の中途に形成されたハーフミラー部で反射させて空気層４０で拡散させながら発光面９ａに導くとともに、残りの光を導光路２０終端の出射面２３ｂから出射させた後、反射面３０ａで反射させて空気層４０で拡散させながら発光面９ａに導く。反射面３０ａを形成する反射部材３０を熱伝導性の高い材料からなるブロックで構成し、当該反射部材３０を、筐体２の背面板２ａ及び隣接する光源モジュール５の光源ユニット１５に対して熱伝導可能に当接させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光色の異なる複数種類の発光ダイオード等の発光素子を光源として用いたバックライトに関する。

近年、液晶装置等のバックライトにおいては、冷陰極蛍光ランプ等に代えて、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として用いたバックライトが数多く提案されている。ところで、一般に、ＬＥＤは発光色の個体差が大きいため、この種のバックライトでは、複数種類のＬＥＤから出射される光を混合することによって所望の色の光が生成される。

このような色混合によって所望の光を生成するための技術として、例えば、特許文献１には、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色のＬＥＤの周囲を反射性を持つ透光性円筒体で囲んだ導光体ブロックを光反射板上に配列し、各ＬＥＤからの出射光を透光性円筒体で内部反射させることにより白色混合させる技術が開示されている。
特開２００５−３３９８２２号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術において、各ＬＤＤからの光線を十分に混合させるためには透光性円筒体の高さを高くする必要があるため、バックライトが厚さ方向に大型化する傾向にある。また、この種のバックライトは、各導光体ブロック間での光量が不足しがちな傾向にあり、発光面で均一な照度を得ることが困難であった。さらに、この種のバックライトでは、筐体内の奥部にもＬＥＤが分散して配設されるため、ＬＥＤの冷却構造についても十分に検討する必要がある。

本発明は、厚さ方向に大型化させることなく十分な色混合が可能であり、発光面で均一照度の光を得ることができ、しかも、光源を好適に冷却することができるバックライトを提供することを目的とする。

本発明は、前面が開口された扁平な筐体と、前記筐体の開口部に設定された発光面と、発光色の異なる複数種類の光源を実装した光源ユニットと、前記光源ユニットからの光を入射して色混合させる導光路を前記筐体の背面に沿って奥行き方向に形成する導光板と、前記導光路の終端から出射する光を反射して前記発光面に導く反射部材とを有する複数組の光源モジュールと、を具備し、前記反射部材を熱伝導率の高い材料からなるブロックで構成するとともに、前記各光源モジュールを、前記筐体内に順次配列し、隣接する前記光源ユニットと前記反射部材とを熱伝導可能に当接させたことを特徴とする。

本発明のバックライトによれば、厚さ方向に大型化させることなく十分な色混合が可能であり、発光面で均一照度の光を得ることができ、しかも、光源を好適に冷却することができる。

以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、図１はバックライトの分解斜視図、図２はバックライトの要部断面図、図３はバックライト内における光の挙動及び熱の伝達状態を示す説明図、図４はバックライトの一部を破砕して示す斜視図である。

図１，２に示すバックライト１は、例えば、液晶テレビ等に好適なバックライトであり、このバックライト１は、前面が開口した扁平な略箱形形状の筐体２を有する。この筐体２は、例えば、矩形の背面板２ａと、当該背面板２ａの各辺に立設する側壁２ｂとが、熱伝導率の高いアルミニウム合金等を用いたプレス成形によって一体形成されて要部が構成されている。

この筐体２の内部には、例えば、発光色の異なる複数種類の発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として白色光を生成する複数組の光源モジュール５が、筐体２の長手方向に沿って所定間隔毎に配列されている。後述のように、本実施形態では、例えば、３種類のＬＥＤを光源とする４個の光源モジュール５が筐体２内に順次配列されている。

また、筐体２には、例えば、矩形の開口部６ａが開口するベゼル６が前面側から冠設されている。筐体２とベゼル６との間には、例えば、平面略矩形形状をなす拡散板７と、前面側に拡散シート９を貼着した平面略矩形形状のレンズシート８とが、背面側から順に重畳された状態で挟持されている。そして、ベゼル６の開口部６ａから外部に露呈する拡散シート９上の領域が、発光面９ａとして設定されている。ここで、拡散板７は各光源モジュール５と拡散板７の間には、所定の空隙による空気層４０が形成されている。

光源モジュール５は、例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色のＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを光源として実装した光源ユニット１５と、この光源ユニット１５から供給される各色の光線を入射して色混合させる導光路２０を筐体２の背面に沿って奥行き方向に形成する導光板２１と、導光路２０の終端から出射する光を反射して発光面９ａに導く反射部材３０とを備えて構成されている。なお、以下の説明において、３色のＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを総称してＬＥＤ１０ともいう。

光源ユニット１５は、例えば、筐体２の長手方向の側壁２ｂ間に保持される細長な短冊状のＬＥＤ基板１６上に、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色を１組とする２組の各ＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂが実装されて要部が構成されている。

ここで、例えば、筐体２の長手方法の各側壁２ｂの内面には、互いに対向する一対の基板保持溝３ａが各光源モジュール５にそれぞれ対応して所定間隔毎に設けられている。これら各基板保持溝３ａは、筐体２の前面側から背面側に向けて垂下されており、各光源ユニット１５は、各対の基板保持溝３ａにＬＥＤ基板１６の両端部が挿入されることにより、各ＬＥＤ１０の各光軸を筐体２の背面板２ａに沿った奥行き方向に指向させた状態で保持される。

導光板２１は、例えば、その厚さが筐体２の深さよりも十分に薄く形成された細長な略直方体形状をなす。本実施形態において、この導光板２１は、入射面２２ａが各ＬＥＤ１０に当接する第１の導光部材２２と、この第１の導光部材２２の出射面２２ｂに入射面２３ａが当接されると共に出射面２３ｂが導光路２０の終端を構成する第２の導光部材２３とで分割形成されている。これら第１の導光部材２２の出射面２２ｂ及び第２の導光部材２３の入射面２３ａは筐体２の背面板２ａに対して所定角度で傾斜されている。そして、これら出，入射面２２ｂ，２３ａが傾斜されることにより、導光路２０内の中途にハーフミラー部が形成される。これにより、導光板２１は、各ＬＥＤ１０から入射された光を、導光路２０終端の出射面２３ｂからのみならず、その中途からも一部出射する（図３参照）。

ここで、図４に示すように、各導光部材２２，２３には、発光面９ａ側の面の両端部に、それぞれ凹部２２ｃ，２３ｃが形成されている。そして、各導光部材２２，２３は、各凹部２２ｃ，２３ｃに、筐体２の側壁２ｂから突出する爪部２ｃが係合することにより、筐体２内に保持されている。なお、各凹部２２ｃ，２３ｃは、各爪部２ｃに対して十分大きなサイズに形成されている。これにより、各爪部２ｃは、各凹部２２ｃ，２３ｃに対して遊嵌され、各導光部材２２，２３が熱膨張した場合にも、各導光部材２２，２３に不要な応力を発生させることなく、これらを好適に保持する。

反射部材３０は、例えば、熱伝導率の高い材料からなる三角柱状のブロックで構成されている。本実施形態において、具体的には、反射部材３０は、断面形状が直角三角形をなすアルミニウム合金製の部材で構成されている。この反射部材３０は、直交する２つの面に連続する斜面が反射面３０ａとして設定され、鏡面加工されている。そして、図２，３に示すように、反射部材３０は、導光板２１の終端である出射面２３ｂに反射面３０ａが対向するよう、筐体２内に配置される。その際、反射面３０ａに連続する他の面３０ｂ，３０ｃは、例えば、適宜、隣接する光源ユニット１５、及び、筐体２の背面板２ａに対し、熱伝導性の良好な接着剤等を介して熱伝導可能に当接されている。

具体的に説明すると、本実施形態において、各光源モジュール５は、例えば、図２に示すように、導光板２１の出射面２３ｂが、筐体２の中央部に対して互いに向かい合うよう配列されている。なお、この場合において、各光源モジュール５は、導光板２１内のハーフミラー部から反射部材３０の反射面３０ａまでの各距離ｄが互いに等間隔となるよう、筐体２内に配列されている。そして、このような配列構造において、１列目の光源モジュール５の反射部材３０は、面３０ｂが筐体２の背面板２ａに熱伝導可能に当接されているとともに、面３０ｃが隣接する２列目の光源モジュール５のＬＥＤ基板１６に熱伝導可能に当接されている。また、４列目の光源モジュール５の反射部材３０は、面３０ｂが筐体２の背面板２ａに熱伝導可能に当接されているとともに、面３０ｃが隣接する３列目の光源モジュール５のＬＥＤ基板１６に熱伝導可能に当接されている。

なお、筐体２の長手方向両端部には、それぞれ、側壁２ｂに当接する熱伝導部材３５が配設されており、これら熱伝導部材３５には、１列目及び４列目の光源モジュール５のＬＥＤ基板１６が熱伝導可能に当接されている。

このような構成において、図３に示すように、光源ユニット１５の各ＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから導光板２１に入射された各色の光は、各々が全反射を繰り返しながら導光路２０を進行する過程で互いに混合される。

そして、色混合された光の一部は、第１の導光部材２２の出射面２２ｂと第２の導光部材２３の入射面２３ａとの間に形成されたハーフミラー部で反射されて導光路２０の中途から出射され、空気層４０で広範囲に拡散されながら発光面９ａ側に導かれる。一方、ハーフミラー部で反射されることなく透過した光は、導光路２０の終端である出射面２３ｂから出射され、反射面３０ａで反射された後、空気層４０で広範囲に拡散されながら発光面９ａ側に導かれる。そして、空気層４０で拡散された光は、拡散板７、レンズシート８、及び、拡散シート９の各作用によって、さらに拡散された後、発光面９ａを発光させる。

その際、筐体２内の奥部に位置する２列目及び３列目の光源モジュール５の光源ユニット１５で発生する熱は、それぞれ隣接する１列目及び４列目の光源モジュール５の反射部材３０を介して筐体２の背面板２ａに伝達され、外部に放出される。また、１列目及び４列目の光源モジュール５の光源ユニット１５で発生する熱は、熱伝導部材３５を介して筐体２の側壁２ｂに伝達され、外部に放出される。

このような実施形態によれば、各色のＬＥＤ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからの出射光を混合するための導光路２０を筐体２の背面板２ａに沿った奥行き方向に形成することにより、バックライト１を厚さ方向に大型化させることなく、均質な所望色温度の光を色混合によって生成するに十分な光路長を確保することができる。そして、十分に色混合された光の一部を導光路２０の中途に形成されたハーフミラー部で反射させて空気層４０で拡散させながら発光面９ａに導くとともに、残りの光を導光路２０終端の出射面２３ｂから出射させた後、反射面３０ａで反射させて空気層４０で拡散させながら発光面９ａに導くことにより、均一に色混合された所定色温度の均一照度の光を発光面９ａで得ることができる。また、反射面３０ａを形成する反射部材３０を熱伝導性の高い材料からなるブロックで構成し、当該反射部材３０を、筐体２の背面板２ａ及び隣接する光源モジュール５の光源ユニット１５に対して熱伝導可能に当接させることにより、筐体２内の奥部に位置する各ＬＥＤ１０で発生した熱を効率よく外部に放熱することができる。

また、導光板２１を第１，第２の導光部材２２，２３で分割形成し、これらの間にハーフミラー部を形成することにより、発光面９ａにおける照度の均斉度を向上させることができる。すなわち、例えば、各光源モジュール５は、各ＬＥＤ１０からの入射光をハーフミラー部と出射面２３ｂとの２箇所て出射することができるので、例えば、筐体２内の４箇所に配列した光源ユニット１５によって、あたかも、８箇所に光源が存在するのと同等の均斉度を実現することができる。

なお、上述の実施形態においては、反射部材３０の斜面を鏡面加工することによって反射面３０ａを形成した一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、反射部材３０の斜面に反射特性の高いシートを貼着することによって反射面３０ａを形成してもよい。

また、上述の実施形態においては、発光面９ａを形成する拡散シート９に対し、拡散板７及びレンズシート８を一体に重畳させた一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、光源モジュール５と発光面９ａとの間の空気層４０の途中に、拡散板７を分離させて配設してもよい。

また、上述の実施形態においては、導光板２１を第１，第２の導光部材２２，２３で分割形成し、これらの接合部にハーフミラー部を形成した一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、単一の導光部材で導光板を構成してもよく、逆に、３個以上の導光部材を組み合わせて導光板を構成してもよい。

バックライトの分解斜視図 バックライトの要部断面図 バックライト内における光の挙動及び熱の伝達状態を示す説明図 バックライトの一部を破砕して示す斜視図

符号の説明

１…バックライト、２…筐体、２ａ…背面板、２ｂ…側壁、２ｃ…爪部、３ａ…基板保持溝、５…光源モジュール、６…ベゼル、６ａ…開口部、７…拡散板、８…レンズシート、９…拡散シート、９ａ…発光面、１０（１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ）…発光ダイオード、１５…光源ユニット、１６…ＬＥＤ基板、２０…導光路、２１…導光板、２２…第１の導光部材、２２ａ…入射面、２２ｂ…出射面、２２ｃ…凹部、２３…第２の導光部材、２３ａ…入射面、２３ｂ…出射面、２３ｃ…凹部、３０…反射部材、３０ａ…反射面、３０ｂ…面、３０ｃ…面、３５…熱伝導部材、４０…空気層

Claims (3)

1. 前面が開口された扁平な筐体と、
   前記筐体の開口部に設定された発光面と、
   発光色の異なる複数種類の光源を実装した光源ユニットと、前記光源ユニットからの光を入射して色混合させる導光路を前記筐体の背面に沿って奥行き方向に形成する導光板と、前記導光路の終端から出射する光を反射して前記発光面に導く反射部材とを有する複数組の光源モジュールと、を具備し、
   前記反射部材を熱伝導率の高い材料からなるブロックで構成するとともに、
   前記各光源モジュールを、前記筐体内に順次配列し、
   隣接する前記光源ユニットと前記反射部材とを熱伝導可能に当接させたことを特徴とするバックライト。
2. 前記筐体を熱伝導率の高い材料で構成し、
   前記各反射部材と前記筐体に対し熱伝導可能に当接させたことを特徴とする請求項１記載のバックライト。
3. 前記反射部材を三角柱状のブロックで構成し、１の面を反射面として設定するとともに、他の２面を前記光源ユニット及び前記筐体に対する当接面としてそれぞれ設定したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバックライト。

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