JP2015060739A - 照明装置およびこれを備えた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】輝度ムラを生じることなく光源の集約が可能な面状の照明装置およびこれを備えた液晶表示装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、面状照明装置は、支持面１２ａを有する面状の筐体１２と、支持面上に線状に配列して配置された光源１８と、光源を覆う光学部材と、光源および支持面と対向して配置された面状の拡散板１４と、を備えている。光学部材は、光源を覆う透明な材料で形成された第１カバー２２と、第１カバー上に設けられ乳白材料で形成された第２カバー２４と、を有する。【選択図】図２

Description

この発明の実施形態は、面状の照明装置およびこれを備えた液晶表示装置に関する。

面状の照明装置としては、面状の筐体に分散して配置した光源と、これらの光源から所定の間隔を空けて対向設置された拡散板とを備えた面状照明設置が簡便であり、広く用いられている。このような面状照明装置は、照明装置そのものとして用いられ、あるいは、液晶表示装置のバックライトとして用いられている。

面状照明装置では、面状に分散して配置した光源の輝度ムラが出ないように、光源を配置した間隔Ｐと同じだけ光源と拡散板の間隔Ｇを取る必要がある。このため、コスト削減のために光源を集約して間隔Ｐを大きくすると、間隔Ｇに対応する面状照明装置の厚さが厚くなる。

このような問題を解決するため、面状に分散して配置した点状の光源の各々に凹レンズを被せて配置し（特許文献１）、あるいは、光源を線状に配置してシリンドリカル状の凹レンズを配置することにより（特許文献２）、光源を集約するとともに面状照明装置の厚さを抑制する技術が提案されている。

特許第３８７５２４７号公報 特許第４８９９５０２号公報

しかしながら、従来の技術では、光源と拡散板の間隔Ｇに対して、光源の配列間隔Ｐを２倍以上に大きくすることは輝度ムラの観点で実現困難であった。

この発明は以上の点を鑑みてなされたものであり、その課題は、輝度ムラを生じることなく光源の集約が可能な面状の照明装置およびこれを備えた液晶表示装置を提供することにある。

実施形態によれば、照明装置は、支持面を有する面状の筐体と、前記支持面上に線状に配列して配置された光源と、前記光源を覆う光学部材と、前記光源および支持面と対向して配置された面状の拡散板と、を備え、前記光学部材は、前記光源を覆う透明な材料で形成された第１カバーと、第１カバー上に設けられ乳白材料で形成された第２カバーと、を有している。

図１は、第１の実施形態に係る照明装置の分解斜視図。 図２は、図１の線Ａ―Ａに沿った照明装置の断面図。 図３は、天井あるいは壁面が無い場合の前記照明装置の配光分布を示す図。 図４は、乳白カバーが無い場合の照明装置の配光分布を示す図。 図５は、レンズカバー無し、透明カバーのみ（乳白カバー無し）、レンズカバー有り、のそれぞれの場合について、拡散板の輝度分布を比較して示す図。 図６は、第２の実施形態に係る照明装置の断面図。 図７は、第３の実施形態に係る照明装置を示す分解斜視図。 図８は、実施形態に係る照明装置を備えた液晶表示装置を示す断面図。

以下、図面を参照しながら、実施形態に係る面状の照明装置について詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る照明装置の分解斜視図、図２は照明装置の断面図である。照明装置１０は、支持体となる偏平な矩形箱状の筐体１２と、筐体１２の平坦な底面、つまり、支持面１２ａ上に設置された少なくとも１つ、ここでは、複数の線状の光源ユニット２０と、筐体１２に支持された矩形面状の拡散板１４と、筐体１２に設けられ光源を駆動する図示しない駆動回路と、を備えている。拡散板１４は、支持面１２ａおよび光源ユニット２０と対向して、かつ、光源１８と所定の間隔Ｇを置いて配置されている。

筐体１２は、光を反射する白色塗装された鋼板を箱状に成形したもので、支持面１２ａを形成する矩形状の底壁、および底壁の４辺に立設された側壁を有している。筐体１２は、光源ユニット２０および拡散板１４を保持するとともに、光源ユニット２０から伝わる熱を伝導放熱するヒートシンクの機能を果たしている。拡散板１４は、筐体１２の底壁とほぼ等しい大きさの矩形状に形成され、筐体１２の側壁上端に取付けられている。これにより、拡散板１４は、支持面１２ａと平行に対向している。

各光源ユニット２０は、支持面１２ａに固定される細長い線状の基板１６と、この基板上に線状に集約して、すなわち、線状に並んで配列されたＬＥＤからなる複数の光源１８と、基板１６上に支持され複数の光源１８を覆う細長い線状のレンズカバー（光学部材）２６と、を有している。複数、例えば、４つの光源ユニット２０は、それぞれ支持面１２ａの幅方向に沿って配置され、支持面１２ａの長手方向に間隔Ｐをおいて互いに平行に並んでいる。各光源ユニット２０の長さは、支持面１２ａの幅方向長さとほぼ一致している。

隣接する光源ユニット２０間の間隔Ｐは、例えば、１５０ｍｍ、光源１８と拡散板１４との間隔Ｇは、例えば、４０ｍｍに設定されている。すなわち、間隔Ｐは、間隔Ｇの４倍弱であり、従来の面状照明装置の厚さを踏襲しつつ光源ユニットを半減以下に間引いている。本実施形態においては、Ｐ≧２×Ｇに設定されている。

図１および図２に示すように、各光源ユニット２０の基板１６は、筐体１２の支持面１２ａ上に取り付けられている。各光源１８は、基板１６の幅方向、中央部に実装されている。レンズカバー６は、光源１８を覆うとともに、基板１６と同様に線状に延びた形状を有し、複数の固定ピン１７により基板１６とともに筐体１２に固定されている。

レンズカバー６は、光源１８に対して内側となる透過率の高い透明カバー（第１カバー）２２と、光源１８に対して外側に位置し透明カバーよりも透過率の低い第２カバー２４とを有している。透明カバー２２は、透明樹脂からなり光源１８から放出される光を光源の側面方向（拡散板１４と平行な方向）に鋭く集光する反射プリズム（レンズ部材）を形成している。第２カバー２４は、乳白樹脂等からなり透明カバー２２から正面方向に漏れる光を拡散して出射する乳白カバーを構成している。本実施形態において、透明カバー２２および乳白カバー２４は２色押出成形プロセスにより一体に形成されている。

透明カバー２２は、支持面１２ａに対してほぼ垂直に延びる左右の出射面２２ａを有し、光源ユニット２０の長手方向と直交する方向に光を集光し、出射面２２ａから出射する。乳白カバー２４は、例えば、ドーム状の断面形状を有し、その開口端側が透明カバー２２に重ねて固定されている。少なくとも光源１８に対向する正面領域で、透明カバー２２と乳白カバー２４が空間を置いて離間し、幅方向の両側縁領域で透明カバー２２と乳白カバー２４が接することで、透明カバーと乳白カバーで囲まれた中空空間が規定されている。

図３は、本実施形態の光源ユニット２０の配光分布を示し、図４は乳白カバーが無い場合の光源ユニットの配光分布を示している。
図３に示すように、本実施形態によれば、レンズカバー２６により、光源１８から放出される光が極めて鋭く側面方向に集光される。光源ユニット２０の間隔Ｐを光源１８と拡散板１４との間隔Ｇに対して大きくとっても、均一な輝度分布を得られることが判る。

図４に示すように、乳白カバー２４が無い場合、透明カバー２２から正面方向に僅かに漏れる光により正面方向に光度ピークが生じ、輝度ムラが発生することが判る。これは、光源１８が理想的な点光源ではなく１〜３ｍｍ程度の幅を持って発光すること、透明カバー２２が理想的に鋭角な角度で加工されておらず実際には１００〜２００μｍ程度の曲率半径をもって加工されること、などに起因するものである。

従来の技術では、これらの要因により、透明樹脂による透明カバーのみでは、間隔Ｇに対して間隔Ｐを大きくすると輝度ムラが発生する。これに対して、本実施形態のように、透明カバー２２から正面に漏れる光を乳白カバー２４で拡散させることにより、輝度ムラを解消することができる。

図５は、（ａ）レンズカバー無し、（ｂ）透明カバーのみ（乳白カバー無し）、（ｃ）レンズカバー有り（本実施形態）、のそれぞれの場合について、拡散板１４上の輝度分布を実測して比較して示している。（ａ）および（ｂ）では、光源１８の位置で輝度ムラが生じている。これに対して、本実施形態（ｃ）によれば、間隔Ｇ＝４０ｍｍ、間隔Ｐ＝１５０ｍｍという通常は輝度ムラを生じる配置とした場合でも、２種類の材料からなるレンズカバー２６を用いることで輝度ムラを解消していることがわかる。

以上のように構成された第１の実施形態に係る面状照明装置１０によれば、光源ユニット２０数を大幅に削減し、間隔Ｐ＞間隔Ｇとした場合でも、輝度ムラの発生を防止することができる。これにより、輝度ムラを生じることなく光源の集約し、製造コストの低減を図ることが可能な面状照明装置が得られる。同時に、照明装置の薄型化を図ることが可能となる。

次に、種々の他の実施形態について説明する。以下に述べる種々の実施形態において、第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略し、異なる部分を中心に詳細に説明する。

（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態に係る照明装置１０を示す断面図である。第２の実施形態において、照明装置１０の基本的な構成は第１の実施形態と同様である。

本実施形態によれば、レンズ部材として機能する光源ユニット２０の透明カバー２２は、反射プリズム２２ｂと屈折プリズム２２ｃの複合構成としている。第２カバーとしての乳白カバー２４は第１の実施形態と同様である。このような構成の照明装置１０においても、第１の実施形態と同様の配光分布を実現することができる。

（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態に係る照明装置１０を示す分解斜視図である。第３の実施形態において、照明装置１０の基本的な構成は第１の実施形態と同様である。

本実施形態によれば、照明装置１０は、１つの光源ユニット２０のみを備えている。この光源ユニット２０は、筐体１２の支持面１２ａ上に設けられ、支持面１２ａの長手方向に沿って延びている。また、光源ユニット２０は、支持面１２ａの幅方向中央に設けられている。

光源ユニット２０が１つだけの場合、Ｐは、光源ユニット２０と平行に位置する両側の側壁間の間隔が該当する。すなわち、光源ユニット２０から見て、これに平行な両側の側壁までの夫々の間隔の合計を間隔Ｐとする。よって、光源ユニット２０が支持面１２ａの幅方向中央部に配置された場合、光源ユニット２０から側壁まで、それぞれＰ／２の間隔だけ離れていることになる。
筐体１２の両側壁間の間隔Ｐは、光源１８と拡散板１４との間隔Ｇよりも大きく設定されている。光源ユニット２０自体の構成は、前述した第１の実施形態あるいは第２の実施形態と同一である。
上記構成の第３の実施形態においても、輝度ムラを生じることなく光源を集約し、製造コストの低減を図ることが可能な面状照明装置が得られる。

（第４の実施形態）
図８は、第４の実施形態に係る液晶表示装置を示す断面図である。この液晶表示装置は、液晶表示パネル３０と、バックライトとして機能する面状照明装置１０を備えている。面状照明装置１０は、前述した第１ないし第３の実施形態のいずれかと同様に構成されている。面状照明装置１０は、その拡散板１４が液晶表示パネル３０と対向して配置され、保持枠３２により、液晶表示パネル３０と一緒に保持されている。
このように、面状照明装置１０をバックライトとして用いることができる。

本発明は上記実施形態および変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

例えば、実施形態では量産性の観点より押出成形可能な線状のレンズカバーを用いているが、複数の光源を格子状に配置し、１つの光源毎に独立した回転対象の透明カバーに同じく回転対象の乳白カバーが乗った構造としてもよい。

１０…照明装置、１２…筐体、１２ａ…支持面、１４…拡散板、１６…基板、
１８…光源、２０…光源ユニット、２２…透明カバー（第１カバー）、
２４…乳白カバー（第２１カバー）、２６…レンズカバー

Claims (7)

1. 支持面を有する面状の筐体と、
   前記支持面上に線状に配列して配置された光源と、
   前記光源を覆う光学部材と、
   前記光源および支持面と対向して配置された面状の拡散板と、を備え、
   前記光学部材は、前記光源を覆う透明な材料で形成された第１カバーと、第１カバー上に設けられ乳白材料で形成された第２カバーと、を有する照明装置。
2. 前記第１カバーは、前記光源から放出された光を前記拡散板に対して並行な方向に集光するレンズ部材で形成されている請求項１に記載の照明装置。
3. 前記第２カバーは、前記第１カバーとの間に空間を有するように前記第１カバーに重ねて配置されている請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 前記光学部材は、前記線状の長手方向に沿って延びる細長い形状を有し、前記第１カバーは、前記線状の長手方向と直交する方向に光を集光するレンズ部材で形成されている請求項１に記載の照明装置。
5. 前記第２カバーは、ドーム状の断面形状を有し、前記第１カバーに重ねて配置されている請求項１又は４に記載の照明装置。
6. 前記光源は複数列の線状に並んで配置され、前記拡散板と光源との間隔をＧ、前記隣接する列の間隔をＰとするとき、Ｐ≧２×Ｇ、である請求項４に記載の照明装置。
7. 液晶表示パネルと、
   前記液晶表示パネルに対向して設けられた請求項１ないし６のいずれか１項に記載の照明装置と、
   を備える液晶表示装置。

Images