JP2009277475A - 照明装置、液晶表示装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】点状光源の個数を削減と均一発光面の実現とを両立させることができる照明装置、液晶表示装置及び電子機器を提供する。
【解決手段】筐体１１の底面部のＬＥＤチップ３０を補間する位置に拡散反射部材４０を配設する。拡散反射部材４０は、ＬＥＤチップ３０と対向する対向面４２が内側に凹んだ形状を成していると共に、筐体１１の底面側から開口部側へ向けて断面積が小さくなるように構成されており、拡散反射部材４０の筐体１１の底面側から開口部側へ向かう方向での輪郭４１は、当該拡散反射部材４０の内側に凹んだ傾斜面を有している。
【選択図】図３

Description

本発明は、点状光源を有する照明装置、この照明装置を備えた液晶表示装置及び電子機器に関する。

液晶表示装置は、自分自身が発光する自発光素子ではなく、外部からの何らかの光によって映像を表示する受動型素子であるため、フロントライトや、バックライトなどの照明装置が用いられる。
液晶表示装置の照明装置としては、大別して、高輝度、高効率、大型化可能な直下（ダイレクト）方式と、小型、薄型、低消費電力であるエッジライト（サイドライト）方式との２種類がある。

直下型バックライトは、液晶パネルの背面に光源を並べ、直接光を利用することで高輝度、高効率な面光源を達成することができる。光源としては、一般的にＬＥＤ等が用いられる。
光源としてＬＥＤを適用した直下型バックライトでは、発光面の輝度ムラを防ぐために、一定間隔でかなりの数量のＬＥＤを配置する必要があり、コストが嵩む。

一方、バックライト価格に対するＬＥＤ価格を削減するために、単純にＬＥＤの個数を減らすと、ＬＥＤとＬＥＤとの間が広がるためにこの部分が暗くなり、輝度ムラが発生してしまう。
ＬＥＤの個数を削減して輝度ムラを改善するためには、液晶パネルとＬＥＤとの間のギャップを広げたり、拡散板に印刷を追加し拡散板のヘイズを上げたりする手法が考えられるが、いずれも輝度が低下したりバックライトの厚さが増したりするなどのデメリットが生じてしまう。

そこで、従来、点状光源と拡散板との間に第２の反射板を配置することで、バックライトの薄型化を図りつつ輝度ムラの発生を抑制するという面状光源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、複数の光源ユニットの間に、点状光源（ＬＥＤ）を中心として外側に膨らむようなＲ形状の曲面部を有する仕切り部材を設けることで、当該曲面部の内面で光を反射させ、輝度ムラの発生を抑制するというバックライト装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００４−３１１３５３号公報 特開２００６−２４３５３２号公報

しかしながら、上記各特許文献に記載の従来装置にあっては、点状光源の上方に第２の反射板を設けたり、光源ユニットの長手方向に沿って仕切り部材を配置したりしているだけであるため、点状光源の数量を減らした場合には高い輝度補間効果が得られないおそれがある。
そこで、本発明は、点状光源の個数を削減と均一発光面の実現とを両立させることができる照明装置、液晶表示装置及び電子機器を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る照明装置は、面内に複数配列された点状光源と、複数の前記点状光源の間に該点状光源を補間するように配設され、前記点状光源から出射される光を拡散反射する拡散反射体と、を備えることを特徴としている。
このように、点状光源を補間する位置に配設した拡散反射体によって点状光源の光を拡散反射することで、拡散反射体を点状光源の代替の擬似光源とすることができ、輝度補間作用を得ることができる。したがって、点状光源の個数を削減してコストを削減しつつ、発光面の輝度ムラや照明装置の厚さを増すことを抑制することができる。

また、本発明に係る照明装置は、上記において、前記拡散反射体の前記点状光源と対向する側の輪郭外形は、内側に凹んだ形状を成していることを特徴としている。
これにより、点状光源の光の拡散反射作用を高めることができ、点状光源の個数を削減したことに起因する輝度ムラの発生を抑制することができる。
また、本発明に係る照明装置は、上記において、前記拡散反射体は、高さ方向に向けて断面積が小さくなるように構成されていることを特徴としている。

これにより、高い拡散反射作用を得ることができると共に、拡散反射体の前記開口部側端部を細くすることができるので、表示面において拡散反射体の形が見えてしまうなどの表示品位の低下を抑制することができる。
さらに、本発明に係る照明装置は、上記において、前記拡散反射体の高さ方向に向かう輪郭が、当該拡散反射体の内側に凹んだ傾斜面を有していることを特徴としている。

これにより、点状光源から発した光をより効果的に拡散することができる。そのため、複数色の光を混色して白色光を生成するような場合であっても、当該白色光の色ムラを抑制することができる。
また、本発明に係る照明装置は、上記において、前記点状光源が実装された底面からの前記拡散反射体の高さが、前記点状光源の前記底面からの高さより高く構成されており、前記拡散反射体の前記傾斜面は、前記底面からの高さ方向に向かって該底面側から順に第１の勾配と、該第１の勾配より大きい勾配を有した第２の勾配と、を備えていることを特徴としている。

このように、点状光源を拡散反射体の下方部に配置することで、ＬＥＤなどの指向性を有する点状光源からの光を、拡散反射体によって効果的に反射させることができる。また、拡散反射体の下方部を緩やかな傾斜とするので、点状光源の光を効果的に照明装置の出射面側に反射することができる。
さらに、本発明に係る照明装置は、上記において、前記点状光源はＬＥＤで構成されていることを特徴としている。

このように、光源としてＬＥＤ（発光ダイオード）を用いるので、一般的な光源としてのＣＦＬ（陰極蛍光ランプ）を用いる場合と比較して、光源ユニットの小型化を図ることができる。
また、本発明に係る液晶表示装置は、上記の何れか１つの照明装置と、前記照明装置により光が照射される液晶パネルとを備えることを特徴としている。

これにより、コストを削減しつつ薄型化および表示品位の確保を実現した照明装置を搭載した液晶表示装置とすることができる。
さらにまた、本発明に係る電子機器は、上記液晶表示装置を備えることを特徴としている。
これにより、コストを削減しつつ薄型化および表示品位の確保を実現した照明装置を搭載した電子機器とすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の液晶表示装置を構成する液晶モジュール１の分解斜視図である。
この液晶モジュール１は、バックライト１０と、液晶パネル２０とを備え、液晶表示装置は、当該液晶モジュール１と、前記液晶パネル２０を駆動するドライバＩＣ及びその信号制御回路（図示せず）とを備える。

バックライト１０は、液晶パネル２０の背面に配置されて該液晶パネル２０を照射するものであり、本実施形態では液晶パネルに光を照射する光源を液晶パネルの真下に配置した直下型バックライトを適用する。
この図１に示すように、バックライト１０は、樹脂又は金属板からなり上面が開口された箱状に形成された筐体１１を有し、筐体１１の底面には、点状光源としてのＬＥＤチップ３０および後で詳述する拡散反射部材（拡散反射体）４０が図示しない実装基板を介して配設されるようになっている。

そして、筐体１１の上側には、拡散板１２と、拡散シート１３と、２枚のレンズシート１４，１５と、反射偏光シート１６とがこの順番で配置される。また、ここでは図示しないが、筐体１１の内壁には白色反射シート、或いは高反射処理された白色樹脂や金属反射板が配置されたり貼り付けられたりしている。

このような構成により、ＬＥＤチップ３０から照射された光は、直接又は上記白色反射シート及び上記拡散反射部材４０によって上方（液晶パネル２０側）に反射され、拡散板１２によって拡散される。このようにして導かれた光は、拡散シート１３でさらに散乱されて均一にされると共に、レンズシート１４，１５、反射偏光シート１６によって作用を受けて、これが液晶パネル２０の背面に導かれる。

なお、拡散シート及びレンズシートは、液晶パネル２０に充分な明るさを得られるのであれば、シートの枚数や重ねる順番もこれに限られるものではない。
液晶パネル２０は、透明な絶縁性を有する材料、例えばガラス基板からなり、２枚の基板を所定の間隔で対向させ、表示領域外周をシール材で接着すると共に液晶を封入した構成となっている。

この液晶パネル２０は、図１に示すように、バックライト１０の上側に配置される。
図２は、筐体１１内部の構造を示す側断面図である。
ＬＥＤチップ３０は、例えば赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色をそれぞれ発光する３種類のＬＥＤにより構成されている。このとき、ＲＧＢの３色が混色して白色化されることになる。

なお、ここではＬＥＤチップ３０をＲＧＢ３色のＬＥＤにより構成する場合について説明したが、白色（擬似白色）タイプのＬＥＤを適用することもできる。
また、筐体１１の底面上には、ＬＥＤチップ３０の光を拡散反射する拡散反射部材４０が配設されている。拡散反射部材４０としては、白色部材を用いるものとする。また、拡散反射部材４０が配設される基板４０ａの表面には、筐体１１の内壁と同様に白色反射シートが貼り付けられている。

拡散反射部材４０の高さ（筐体１１の底面上から拡散反射部材４０の拡散板１２側端部までの高さ）は、ＬＥＤチップ３０の高さ（筐体１１の底面上からＬＥＤチップ３０の拡散板側の表面までの高さ）より高く構成されている。
そして、拡散反射部材４０は、筐体１１の底面側（図２の下側）から開口部側（図２の上側）に向けて断面積が小さくなる形状となっており、筐体１１の底面側から開口部側に向かう方向での輪郭４１は、内側に凹んだ形状となっている。

具体的には、拡散反射部材４０の下方部（筐体１１の底面上からＬＥＤチップ３０の高さまでの範囲）は、輪郭４１が緩やかな勾配となっており、拡散反射部材４０の上方部（ＬＥＤチップ３０の表面から拡散反射部材４０の拡散板１２側端部までの範囲）は、輪郭４１が下方部での勾配と比較して急勾配となっている。
このように、拡散反射部材４０の高さ方向に向かう輪郭４１は、当該拡散反射部材４０の内側に凹んだ傾斜面を有している。なお、この傾斜面は曲面で構成することもできる。

図３は、ＬＥＤチップ３０及び拡散反射部材４０の配置例を示す図である。
この図３に示すように、ＬＥＤチップ３０及び拡散反射部材４０はアレイ状に配置されており、各行および各列において、ＬＥＤチップ３０と拡散反射部材４０とが交互に配置されている。言い換えると、拡散反射部材４０は、各ＬＥＤチップ３０を補間する位置に配置されている。

すなわち、拡散反射部材４０の四方にそれぞれＬＥＤチップ３０が配置されるようになっており、拡散反射部材４０は、各ＬＥＤチップ３０と対向する４つの対向面４２を有することになる。ここで、拡散反射部材４０の底面１１側端部である４つの対向面４２の輪郭外形は、内側に凹んだ曲線形状を成している。

ところで、直下型バックライトにおいて、バックライト発光面の輝度ムラ（明るい部分と暗い部分との輝度差）を防ぐためには、図４（ａ）に示すように、一定間隔でかなりの数量の発光素子（ＬＥＤ）１３０を配置する必要がある。図４（ａ）に示すようにＬＥＤ１３０を配置した場合、図４（ｂ）に示すように、発光面に輝度ムラは発生しないが、バックライト価格に対するＬＥＤの価格はかなり高価なものとなってしまう。

ＬＥＤの価格を削減するためにはＬＥＤの個数を減らせばよいが、図５（ａ）や図６（ａ）に示すように、単純にＬＥＤの個数を減らすだけでは、ＬＥＤとＬＥＤとの間隔が広がるため、図５（ｂ）や図６（ｂ）の符号αに示すように、ＬＥＤとＬＥＤとの間の部分が暗くなり輝度ムラが発生してしまう。
ＬＥＤ個数を削減して輝度ムラを改善するためには、液晶パネルとＬＥＤとの間のギャップを広げたり、拡散板に印刷を追加してヘイズを上げたりする手法が考えられるが、いずれも輝度が低下したりバックライトの厚さが増したりするなどのデメリットが生じてしまう。

一方、バックライトの薄型化を図りつつ輝度ムラの発生を抑制するために、点状光源と拡散板との間に第２の反射板を配置したり、複数の光源ユニットの間に、曲面部を有する仕切り部材を設けて当該曲面部の内面で光を反射させたりすることが考えられている。しかしながら、これらの場合、点状光源の上方に第２の反射板を設けたり、光源ユニットの長手方向に沿って仕切り部材を配置したりしているだけであるため、点状光源の数量を減らした場合には高い輝度補間効果が得られないおそれがある。

これに対して本実施形態では、図２および図３に示す形状の拡散反射部材４０を、ＬＥＤチップ３０を補間する位置に配設しているので、拡散反射部材４０によって各ＬＥＤチップ３０の光を拡散反射させることで、拡散反射部材４０を、ＬＥＤチップ３０を補間する位置に配設された擬似光源とすることができる。
したがって、光源の数量を減らしても、拡散反射部材４０による輝度補間作用によって、光源を図４（ａ）に示すように一定間隔でかなりの数量を配置した場合と同等の状態とすることができ、図４（ｂ）に示すように輝度ムラのない均一発光面とすることができる。

このように、上記実施形態では、点状光源を補間する位置に拡散反射部材を配設するので、この拡散反射部材によって点状光源から発せられる光を拡散反射することで、拡散反射部材を点状光源の代替の擬似光源とすることができ、輝度補間作用を得ることができる。したがって、点状光源の個数を削減してコストを削減しつつ、発光面の輝度低下や輝度ムラ、照明装置の厚さＵＰを抑制することができる。

また、拡散反射部材における点状光源と対向する筐体底面側端部の輪郭外形を、内側に凹んだ形状とするので、点状光源の光の拡散反射作用を高めることができ、点状光源の個数を削減したことに起因する輝度ムラの発生を抑制することができる。
さらに、拡散反射部材を、筐体の底面側から開口部側へ向けて（高さ方向に向けて）断面積が小さくなるように構成するので、高い拡散反射作用を得ることができると共に、拡散反射部材の前記開口部側端部を細くすることができるので、表示面において拡散反射部材の形が見えてしまうなどの表示品位の低下を抑制することができる。

また、拡散反射部材の筐体の底面側から開口部側へ向かう方向（高さ方向）での輪郭を、拡散反射部材の内側に凹んだ形状とするので、点状光源の光をより効果的に拡散反射することができる。そのため、ＲＧＢ３色の光を混色して白色光を生成するＬＥＤチップを用いた場合であっても、当該白色光の色ムラを抑制することができる。

またこのとき、拡散反射部材の筐体底面からの高さを点状光源の筐体底面からの高さより高く構成することで、点状光源を拡散反射部材の下方部に配置するので、ＬＥＤなどの指向性を有する点状光源からの光を、拡散反射部材によって効果的に反射させることができる。さらに、拡散反射部材の下方部を緩やかな傾斜とするので、点状光源の光を効果的に照明装置の出射面側に反射させることができる。
また、点状光源としてＬＥＤを適用するので、一般的な光源としてのＣＦＬ（陰極蛍光ランプ）を用いる場合と比較して、照明装置の小型化を図ることができる。

なお、上記実施形態においては、図３に示すように、各行および各列において、ＬＥＤチップ３０と拡散反射部材４０とを交互に配置する場合について説明したが、拡散反射部材４０がＬＥＤチップ３０を補間する位置に配置されていればよく、例えば、ＬＥＤチップ３０をハニカム構造に配置し、６つのＬＥＤチップの中心に拡散反射部材４０を配置することもできる。

さらに、上記実施形態においては、拡散反射部材４０を図２および図３に示す形状とする場合について説明したが、例えば、拡散反射部材４０の四方に４つのＬＥＤチップ３０が配設されている場合、拡散反射部材４０の形状を四角錐とすることもできる。
また、上記実施形態においては、点状光源としてＬＥＤを適用する場合について説明したが、電球等にも本発明を適用することができる。
さらに、上記実施形態においては、本発明に係る照明装置を液晶表示装置のバックライトに適用する場合について説明したが、サイドライトやフロントライトに適用することもできる。

次に、上述した液晶表示装置を適用した電子機器について説明する。
図７は、上述した液晶表示装置を適用した液晶テレビ２００の構成を示す斜視図である。

この図７に示すように、液晶テレビ２００には、上述した液晶表示装置を備える液晶表示部２１０が設けられている。この液晶表示部２１０は、輝度ムラ等がなく表示品位の高いものとなる。
なお、当該液晶表示装置が適用される電子機器としては、図７に示す液晶テレビの他にも、ノートパソコン等、各種電子機器が挙げられる。

本実施形態における液晶モジュールの分解斜視図である。 筐体内部の構造を示す側断面図である。 ＬＥＤ及び拡散反射部材の配置例を示す図である。 一般的な発光素子の配置例と発光面のイメージとを示す図である。 発光素子の個数を削減した場合の配置例と発光面のイメージとを示す図である。 発光素子の個数を削減した場合の配置例と発光面のイメージとを示す図である。 本発明の液晶表示装置を適用した液晶テレビを示す図である。

符号の説明

１…液晶モジュール、１０…バックライト、２０…液晶パネル、１１…筐体、１２…拡散板、１３…拡散シート、１４，１５…レンズシート、１６…反射偏光シート、３０…ＬＥＤチップ、４０…拡散反射部材、４１…（拡散反射部材の）輪郭、４２…対向面、２００…液晶テレビ

Claims (8)

1. 面内に複数配列された点状光源と、
   複数の前記点状光源の間に該点状光源を補間するように配設され、前記点状光源から出射される光を拡散反射する拡散反射体と、
   を備えることを特徴とする照明装置。
2. 前記拡散反射体の前記点状光源と対向する側の輪郭外形は、内側に凹んだ形状を成していることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記拡散反射体は、高さ方向に向けて断面積が小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 前記拡散反射体の高さ方向に向かう輪郭が、当該拡散反射体の内側に凹んだ傾斜面を有していることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
5. 前記点状光源が実装された底面からの前記拡散反射体の高さが、前記点状光源の前記底面からの高さより高く構成されており、
   前記拡散反射体の前記傾斜面は、前記底面からの高さ方向に向かって該底面側から順に第１の勾配と、該第１の勾配より大きい勾配を有した第２の勾配と、を備えていることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
6. 前記点状光源はＬＥＤで構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の照明装置。
7. 前記請求項１乃至６の何れか１項に記載の照明装置と、前記照明装置により光が照射される液晶パネルとを備えることを特徴とする液晶表示装置。
8. 前記請求項７に記載の液晶表示装置を備える電子機器。

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