JP2009076311A - 照明装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示装置のバックライトとして、液晶表示パネルの背面全体に照明光を一様に照射させることのできる照明装置を提供する。
【解決手段】一端が開口部３４として開放されると共に内部３３が凹状の反射面とされるリフレクタ３と、リフレクタ３内に光を放つ光源４とを有する。リフレクタ３は、その底部３２内面よりも開口部３４の面積が大きい形態であり、底部３２の内面周囲が所定の曲率１／Ｒを有する主反射曲面３５とされ、その主反射曲面３５の一部分にリフレクタ３の軸線と直交する方向に沿ってこのリフレクタ３の底部３２側の周壁を貫通する光源挿入口３６が穿設される。一方、光源４は、主反射曲面３５に光軸を向けて光源挿入口３６に差し込まれる。又、リフレクタ３の内面には、光源４に近接してこの光源４を開口部３４側から遮蔽する小片状の遮光板３８が突設され、開口部３４には液晶表示パネル１が装着される。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶表示装置のバックライトなどとして用いられる照明装置と、これをバックライトとして用いた液晶表示装置に関する。

従来、オーディオ装置などの電子機器に用いられる表示器として、消費電力が少なく薄型で軽量な液晶表示装置(ＬＣＤ：liquid crystal display)がよく知られる。このＬＣＤには電気アドレス方式、熱アドレス方式、光アドレス方式があり、このうち電気アドレス方式は電極構成の相違によりセグメント電極駆動方式とマトリクス電極駆動方式とに大別される。更に、電気アドレス方法の相違によって、前者はスタティック駆動とダイナミック駆動に、後者はパッシブマトリクス(ＰＭ)駆動とアクティブマトリクス(ＡＭ)駆動に分類される。

特に、ａ−Ｓｉ形やｐ−Ｓｉ形などの薄型トランジスタを用いるＴＦＴ（Thin Film Transistor）駆動ＡＭ−ＬＣＤはコントラストやレスポンスなどの表示性能に優れるが、何れのＬＣＤでも液晶表示パネル自体は非発光であるため外部照射光を必要とする。

その中で、ＭＩＮ(metal-insulator-metal)形ＡＭ−ＬＣＤなどにみられるように、外部照射光として自然光を用いる反射形の液晶表示パネルもあるが、明るさや画質を要求されるものは透過形が主流である。このため、ＬＣＤの多くは液晶表示パネルの背面側に照明装置としてバックライトを備えている。

従来、このようなバックライトとして、導光体方式（エッジライト方式）や反射板方式（直下方式）が知られている。

このうち、導光体方式では、アクリルやポリカーボネートといった導光板の側面に蛍光管などの発光体からなる光源を配置し、光源から導光板への入射光を導光板内で多重反射させて面発光させるようにしている（例えば、特許文献１）。

一方、反射板方式では、反射板と拡散板とで構成される光学筺体の中に光源を収納し、その放射光を反射・拡散させて面発光させるようにしている（例えば、特許文献２）。

特開平１０−１３３２０４号公報

特開平０３−１５０５８９号公報

しかしながら、特許文献１のような液晶表示装置用バックライトでは、光源から遠ざかるに伴って画面輝度が低下するばかりでなく、画面サイズに比べて装置の横幅が大きくなり、しかも光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）などの点状光源を用いた場合、光源側において画面の角部が光の放射角度に関係して暗くなるという難点がある。

一方、特許文献２のように、カバー（リフレクタ）の中心に光源を配置すると共に、その光軸上に遮蔽板を設けた構成では、遮蔽板に対向する表示パネルの中央部分が他の領域に比べて暗くなり、遮蔽板を取り除けば表示パネルの中央部分に光が集中的に照射されるため、いずれの場合も表示パネルの全域に亘って輝度を一様にすることが困難である。

又、特許文献２において、遮蔽板はカバーの内面に支持構造物を介して固定する必要があり、その支持構造物によっても光源の光が遮られるので、支持構造物の位置に関係して表示パネルに照射される光量が部分的に低減するという問題がある。

本発明は以上のような事情に鑑みて成されたものであり、その目的は液晶表示装置のバックライトとして、液晶表示パネルの背面全体に照明光を一様に照射させることのできる照明装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、
一端が開口部３４として開放されると共に内部３３が凹状の反射面とされるリフレクタ３と、リフレクタ３内に光を放つ光源４とを有する照明装置２であり、
リフレクタ３は、その底部３２内面よりも開口部３４の面積が大きい形態で、底部３２の内面周囲が所定の曲率１／Ｒを有する主反射曲面３５とされ、その主反射曲面３５の一部分にリフレクタ３の軸線と直交する方向に沿ってこのリフレクタ３の底部３２側の周壁を貫通する光源挿入口３６が穿設されると共に、
光源４は、主反射曲面３５に光軸を向けて光源挿入口３６に差し込まれ、
リフレクタ３の内面には、光源４に近接して光源４を開口部３４側から遮蔽する小片状の遮光板３８が突設されることを特徴とする。

又、本発明は、以上のように構成される照明装置２を備えた液晶表示装置であり、上記リフレクタ３の開口部３４に液晶表示パネル１が装着されて成ることを特徴とする。

本発明によれば、リフレクタの底部内面周囲が所定の曲率を有する主反射曲面とされると共に、その主反射曲面の一部分にリフレクタの軸線と直交する方向に沿ってこのリフレクタの底部側の周壁を貫通する光源挿入口が穿設され、その光源挿入口に光源が差し込まれることから、リフレクタの開口部中央から光源の光が集中的に放出されてしまうことがなく、このため開口部に装着される液晶表示パネルの中央部分が他の領域に比べて高輝度発光することを防止できる。

加えて、光源は主反射曲面に光軸が向けられることから、光源が発した光を主反射曲面により周方向に広げながら開口部側に導き、その反射光を開口部に装着される液晶表示パネルの背面全体に一様に照射することができる。

又、リフレクタの内面には、光源に近接してこの光源を開口部側から遮蔽する小片状の遮光板が突設されることから、光源の配置側の輝度が高くなることを防止でき、しかも遮光板はリフレクタの開口部とは離間した底部側に配置される光源に近接しても設けられることから、開口部に装着される液晶表示パネルに遮光板の陰影が現れることを防止できる。

以下、本発明の適用例を図面に基づいて詳しく説明する。図１は本発明に係る照明装置を備えた液晶表示装置を示した斜視分解図である。図１において、１は透過型の液晶表示パネルであり、これにはＴＮ形、ＩＰＳ形、ＧＨ形、ＥＣＢ形、高分子分散形、強誘電性形などが用いられる。２は液晶表示パネル１の背面側に設けられる反射板方式の照明装置（バックライト）であり、これは液晶表示パネル１を保持するプラスチック製のリフレクタ３と、このリフレクタ３内に光を放つ光源４とにより構成される。

リフレクタ３は、筒状胴部３１の一端背面側に円形状の底部３２を一体に連ねて形成した前面開放型の中空錐台状（すり鉢形）であり、その内部３３は光源４の光を反射する凹状の反射面とされ、底部３２に対向する前側の一端は底部３２の内面よりも面積が大きい矩形の開口部３４として全開放されている。

特に、本例において、リフレクタ３は筒状胴部３１を４つの内角部に丸みを付けた中空四角錐台状にして、その小径側を底部３２により閉鎖した形態とされている。又、底部３２の内面周囲は環状の主反射曲面３５とされ、その主反射曲面３５を介して筒状胴部３１と底部３２との内面が段差なく連ねられている。

主反射曲面３５は、リフレクタ３の軸線に平行する面と直交する面とに対して凹形に湾曲した球面状の三次元曲面であり、その一部分にはリフレクタ３の軸線と直交する方向に沿ってこのリフレクタ３の底部３２側の周壁を貫通する光源挿入口３６が穿設され、その光源挿入口３６に光源４が差し込まれるようになっている。

本例において、光源４は回路基板５に実装される単一の発光ダイオード（ＬＥＤ）から成る。尚、係る光源４として、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、橙色ＬＥＤ、又は緑色ＬＥＤなどのほか、白色電球その他の点状光源を用いてもよい。

ここで、本願における照明装置２は、回路基板５に実装された光源４を光源挿入口３６に差し込み、その回路基板５をリフレクタ３の底部３２側に固定して構成される。又、リフレクタ３の開口部３４には、光拡散シート６を介して上記の液晶表示パネル１が開口部３４を覆うよう装着され、これにより液晶表示装置が構成される。

尚、光拡散シート６は、プラスチックフィルムの表面に薬剤による化学的加工やサンドブラストなどの物理的加工を施して光拡散性をもつ微細な凹凸を形成したもので、その周縁は開口部３４の周囲でリフレクタ３により支持される。

図２は以上のように構成される液晶表示装置の正面図、図３は同装置の平面図であり、図４、図５には図２のＸ−Ｘ線、Ｙ−Ｙ線に沿う縦断面を示している。図３〜図５から明らかなように、リフレクタ３にはその底部３２側に突出する複数のフック３７が形成されており、その各フック３７が回路基板５を貫通してこの回路基板５の部位に係止するようになっている。

又、図４及び図５で明らかなように、リフレクタ３の底部３２は、その内面による反射光がリフレクタ３の軸線に平行しないよう平面状でなく外側に凹形に湾曲された皿型とされており、これにより液晶表示パネル１側から底部３２の輪郭が視認されることがないよう配慮されている。尚、リフレクタ３の底部３２は、その内面の曲率が主反射曲面３５のそれより小さく（曲率半径は大きく）されることにより主反射曲面３５とは区分されるが、主反射曲面３５から底部３２にかけてリフレクタ３の内部縦断面形状を放物線状とするなどしてもよい。

又、図４から明らかなように、光源４はその光軸を光源挿入口３６と正対する主反射曲面３５に向けて光源挿入口３６に差し込まれ、その先端がリフレクタ３内に突出するようになっている。特に、リフレクタ３を構成する筒状胴部３１の内面には、光源挿入口３６の開口縁に連ねて光源４に近接する小片状の遮光板３８が突設され、その遮光板３８により光源４が開口部３４側から遮蔽されるようにしてある。

尚、本例において、開口部３４の口径が６０×６０ｍｍ（縦×横）、開口部３４から底部３２までの中心間距離Ｌ１が約４０ｍｍ、開口部３４から遮光板３８までの距離Ｌ２が約３０ｍｍ、リフレクタ３の軸線から光源４までの光軸距離Ｌ３が２０〜２５ｍｍに設定されている（図４参照）。又、図５のように、リフレクタ３の軸線に沿う縦断面にあらわれる主反射曲面３５の曲率半径Ｒ（リフレクタ３の軸線に直交する軸回りの曲率半径であり、曲率は１／Ｒ）は１０ｍｍとされている。

ここで、以上のように構成される照明装置２の作用を説明すると、光源４から発せられた光は、その一部が底部３２の内面に直接入射して開口部３４側に反射されるが、大部分は主反射曲面３５に入射し、光源４から開口部３４側への直接光は遮光板３８により遮蔽される。主反射曲面３５に入射した光は、その入射角によって開口部３４側に反射される成分と、主反射曲面３５で繰り返し反射される成分とに分かれるが、主反射曲面３５による反射光はそのまま開口部３４まで導かれるか、あるいは筒状胴部３１の内面による反射を経て開口部３４まで導かれる。

このようにして、光源４から発せられた光は、リフレクタ３内の全域に広がって開口部３４に装着される液晶表示パネル１の背面全体に一様に照射される。よって、液晶表示パネル１の表面側から視認される輝度ムラを防止することができる。

特に、光源４がリフレクタ３の軸線から離間した位置に配置されるので、その光軸上に位置する主反射曲面３５に光源４の光が集中的に入射することがない。更に、光源４が遮光板３８により開口部３４側から遮蔽されるので、光源４の位置がスポット光のように視認されることがない。

又、主反射曲面３５による反射光は遮光板３８に対向する液晶表示パネル１の背面に照射されるので、遮光板３８が陰影として視認されることを防止でき、リフレクタ３内には光源４の光が直接放射されるので開口部３４まで到達する光量のロスも少ない。尚、図４及び図５には、リフレクタ３内における光の経路の一部を概略的に示している。

以上、本発明について説明したが、このような照明装置は液晶表示装置のバックライトとしてだけでなく、液晶表示パネル１に代えて開口部３４にレンズを装着して屋内外の照明としても用いることができる。

本発明に係る照明装置を備えた液晶表示装置を示す斜視分解図 同液晶表示装置の正面図 同液晶表示装置の平面図 図２におけるＸ−Ｘ断面図 図２におけるＹ−Ｙ断面図

符号の説明

１ 液晶表示パネル
２ 照明装置
３ リフレクタ
５ 回路基板
６ 光拡散シート
３１ 筒状胴部
３２ 底部
３３ 内部
３４ 開口部
３５ 主反射曲面
３６ 光源挿入口
３７ フック
３８ 遮光板
４ 光源

Claims (2)

1. 一端が開口部として開放されると共に内部が凹状の反射面とされるリフレクタと、前記リフレクタ内に光を放つ光源とを有する照明装置であり、
   前記リフレクタは、その底部内面よりも前記開口部の面積が大きい形態で、前記底部の内面周囲が所定の曲率を有する主反射曲面とされ、その主反射曲面の一部分に前記リフレクタの軸線と直交する方向に沿って前記リフレクタの底部側の周壁を貫通する光源挿入口が穿設されると共に、
   前記光源は、前記主反射曲面に光軸を向けて前記光源挿入口に差し込まれ、
   前記リフレクタの内面には、前記光源に近接して前記光源を前記開口部側から遮蔽する小片状の遮光板が突設されることを特徴とする照明装置。
2. 請求項１に記載した前記リフレクタの開口部を覆うように液晶表示パネルを装着して成ることを特徴とする液晶表示装置。

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