JP2019075280A - 面状ライトユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 印刷等の位置精度を高める必要がなく、且つ、コスト高となる多数の印刷も行うことなく輝度ムラを防いで薄型化を可能とした面状ライトユニットを提供することにある。【解決手段】 本発明の面状ライトユニット１は、実装基板２と、発光素子３と、入射面に発光素子３からの光を一部遮光するライティングカーテン層を有する第１の拡散板４と、第１の拡散板４の出射面に対面する第２の拡散板５を備えている。また、第１の拡散板４の出射面と第２の拡散板５の入射面の一方又は両方には、光を拡散するシボ面が形成されている。このシボ面は光を拡散し、その光拡散効果により、輝度ムラを防いで面状ライトユニット１を薄型化することができる。【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶表示装置等の背後等に設置される直下型バックライトとして使用される面状ライトユニットに関するものであり、特に、薄型化に伴う輝度ムラの発生を抑えたものに関する。

液晶テレビ、カーナビ等に使用されている液晶表示装置では、液晶パネルの背面にＬＥＤ等の発光素子を用いた面状ライトユニットを使用することがある。一般に、この面状ライトユニットは、薄型化を進めると、拡散板における発光素子の直上領域の輝度が高くなり、輝度ムラが発生する。このため、輝度が高くなる領域の光を一部遮光するライティングカーテンを設けることがあった。ところが、ライティングカーテンを設けたとしても、薄型にすればするほど発光素子にライティングカーテンが近付くため輝度ムラが目立ってきてしまう。そこで薄型化に際して、ライティングカーテンの印刷濃度を高くする必要があった。

このように、ライティングカーテンの印刷濃度を高めると、印刷部分と非印刷部分の印刷による光の吸収スペクトルの差異が大きくなり、色目のムラが目立って色ムラが発生してしまう。そこで、複数の拡散板の表面にライティングカーテン層をそれぞれ設けることで、ライティングカーテンを複数重ねることが提案されていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３１３１０３号公報

しかし、上記特許文献１における面状ライトユニットでは、ライティングカーテン層を複数重ねたことで、ライティングカーテン層を形成する印刷の位置ズレによる輝度ムラがより目立ちやすくなるため、印刷の位置精度を高めることが必要になるという問題があった。また、ライティングカーテン層を形成する印刷の回数も多くなるため、製造コストも高くなるという問題もあった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点を解決し、印刷等の位置精度を高める必要がなく、且つコスト高となる多数の印刷も行うことなく輝度ムラを防いで、薄型化を可能とした面状ライトユニットを提供することにある。

本発明の面状ライトユニットは、実装基板と、前記実装基板上に配置された発光素子と、前記発光素子を覆う拡散板と、を備えた面状ライトユニットであって、前記拡散板は、少なくとも第１及び第２の拡散板からなり、前記第１の拡散板は前記発光素子近傍に配置され、前記発光素子に対面するその入射面に、前記発光素子からの光を一部遮光するライティングカーテン層を有し、前記第１の拡散板の出射面と、この出射面に対面する前記第２の拡散板の入射面の一方又は両方に、光を拡散するシボ面が形成されているものである。

本発明の面状ライトユニットにおける前記第１の拡散板は、前記第２の拡散板よりも拡散性が高く設定されていてもよい。

また、本発明における前記第２の拡散板は、その出射面にシボ面を有していてもよい。

本発明の面状ライトユニットでは、少なくとも第１及び第２の拡散板を設け、第１の拡散板の出射面と、この出射面に対面する第２の拡散板の入射面の一方又は両方に、光を拡散するシボ面を形成している。これにより、シボ面の光拡散効果によって、ライティングカーテン層を複数設けることで、拡散板の拡散度を高めることなく輝度ムラを防いで、面状ライトユニットを薄型化することができる。

また、シボ面は微小な凹凸からなり、光拡散表面処理によって形成されるものであるため、必要に応じて拡散板の表面に容易に設けることができ、その数も容易に増減することができる。

また、発光素子に近い位置にある第１の拡散板の拡散性を第２の拡散板よりも高めることで、発光素子に近い位置で大きく拡散された光をシボ面で微細に拡散することになる。このため、発光素子近傍で大きく拡散した光を更にシボ面で細かく拡散調整することができ、最適な状態で光を拡散して輝度ムラを防ぐことができる。

本発明の一実施形態に係る面状ライトユニットの断面図である。 図１に示す面状ライトユニットにおける実装基板、第１の拡散板及び第２の拡散板を示す分解斜視図である。 図１に示す面状ライトユニットにおける実装基板、第１の拡散板、差異２の拡散板及び光学シートの位置関係を示す側面部分図である。 図３に示す発光素子、第１の拡散板及び第２の拡散板の拡大断面を示す説明図である。

本実施形態における面状ライトユニット１は、図１及び図２に示すような樹脂、金属、合金等からなる矩形状の実装基板２と、この実装基板２の上面にダイボンド、ワイヤーボンド、フリップチップ等で実装された発光ダイオード等からなる複数の発光素子３と、この発光素子３に対面してその上方を覆う第１の拡散板４と、この第１の拡散板４に対して所定の間隔をあけて重ねられた第２の拡散板５とを備えている。図１に示す面状ライトユニット１では、更に、第２の拡散板４の上方に偏光シート６とプリズムシート７からなる光学シート８を配置し、それらと実装基板２、第１及び第２の拡散板４，５を箱状のバックケース９内に収め、中央に窓部１０ａを有する箱状のフロントケース１０を被せてユニット化している。

第１の拡散板４は、図１乃至図３に示すように、実装基板２の上面に配置された全ての発光素子３を覆うように実装基板２の上方に配置されて、発光素子３からの光を拡散するものである。第１の拡散板４は、実装基板２と所定の間隔をもって対面するように、実装基板２の周縁に配置された樹脂フレーム１１に支持されている。この第１の拡散板４の入射面４ａ（発光素子３に対面する図中下面）には、印刷等により形成されたライティングカーテン層１２が設けられている。

本実施形態におけるライティングカーテン層１２は、発光素子３からの光を一部遮光するものであり、図２及び図４に示すように、発光素子３からの強い光が集中する発光素子周辺の略円形領域に設けられている。前記ライティングカーテン層１２は、印刷、蒸着等により形成されるものであり、光を反射する白色、金属色等をなし、光を実装基板方向へ反射して第１の拡散板４を透過する光を調整している。

第２の拡散板５は、図１乃至図３に示すように、第１の拡散板４の出射面４ｂ（第２の拡散板５に対面する図中上面）の上方に所定の間隔をあけて重なるように配置される。この第２の拡散板５は、第１の拡散板４により拡散された光を入射して更に拡散するものである。また、本実施形態における第１及び２の拡散板４，５は、第１の拡散板４の拡散性が第２の拡散板５より高く設定されており、発光素子３からの光を第１の拡散板４で大きく拡散し、その光を第２の拡散板５で更に拡散して調整するものとなっている。このように設定すると、光の広がりが良くなり、見栄えが良くなることが確認されている。なお、第１及び第２の拡散板４，５の拡散性は、主にその曇り度合を示すヘイズ値の高低により設定することができる他、拡散度、全光線透過率等を組み合わせることによっても設定することができる。また、一般に、拡散板の厚みを増すことで拡散性が高められるが、本実施形態のように、第１及び第２の拡散板４，５を用いると共に、それらの表面に適宜シボ面１３，１４，１５を設けることで、拡散板の厚みを増すことなく拡散性を高めることが可能となる。

本実施形態において、上記第１の拡散板４の出射面４ｂ、第２の拡散板５の入射面５ａ（第１の拡散板４の出射面４ｂに対面する図中下面）及び出射面５ｂ（光学シート８に対面する図中上面）には、図４に示すように、微小な凹凸からなるシボ面１３，１４，１５が設けられている。なお、図４は、説明上、シボ面１３，１４，１５の凹凸を誇張して図示したものとなっている。このシボ面１３，１４，１５は、サンドブラスト、エッチング等の光拡散表面処理により形成され、第１の拡散板４から出射する光を拡散し、第２の拡散板５が入射及び出射する光を拡散する。また、このシボ面１３，１４，１５は、その凹凸の大きさ、シボの形状、シボのパターンのグラデーション等により光の拡散状態を様々に設定することが可能なものとなっている。

上記構成からなる面状ライトユニット１では、発光素子３からの光が、ライティングカーテン層１２で一部遮光されながら第１の拡散板４の入射面４ａからその内部に入る。第１の拡散板４は、その内部にて光を拡散し、更に出射面４ｂに設けられたシボ面１３にて拡散して、第２の拡散板５を照射する。第２の拡散板５は、その入射面５ａに設けられたシボ面１４にて入射する光を拡散し、さらに第２の拡散板５の内部において、光を拡散すると共にその出射面５ｂに設けられたシボ面１５にて拡散して光学シート８を照射する。

一般に、発光素子３に拡散板を近付けると、発光素子３の周辺が明るく見えて輝度ムラが生じるため、拡散板の拡散性を高めることが必要になり、結果的に拡散板を厚くせざるを得ない。上述したように本実施形態では、第１及び第２の拡散板４，５を設けると共にその表面にシボ面１３，１４，１５を設けることで拡散性を高めることができるので、第１及び第２の拡散板４，５を厚くすることなく、又は薄くしつつ発光素子３に近付けることが可能となる。

また、一般に、拡散板による拡散だけでは、面状ライトユニットを薄型化することと、薄型化に伴う輝度ムラを抑えることとのバランスがとりにくい。薄型化すると輝度ムラが生じてしまい、その輝度ムラを解消するためには拡散板を発光素子から遠ざけたり、拡散板を厚くするなど、薄型化に反する手段が必要になっていた。この点、本実施形態のように、シボ面１３，１４，１５を設けることで、拡散板の位置や厚みを変えることなく拡散性の調整範囲を大きく広げることができ、面状ライトユニットを薄くしつつ、輝度ムラも抑えて見栄えの良い照明を実現することができる。

なお、上記実施形態では、第１の拡散板４の出射面４ｂ、第２の拡散板５の入射面５ａ及び出射面５ｂのそれぞれにシボ面１３，１４，１５を設けているが、必ずしもこれら全ての面にシボ面１３，１４，１５を設ける必要はない。第１の拡散板４の出射面４ｂと第２の拡散板５の入射面５ａの少なくとも一方にシボ面を設けることで、十分な拡散効果が認められる。また、本実施形態では拡散性の調整範囲をより広げるために、第１の拡散板４の出射面４ｂと第２の拡散板５の入射面５ａの両方、あるいは第１の拡散板４の出射面４ｂと第２の拡散板５の入射面５ａ及び出射面５ｂの全てにシボ面を設けている。

また、上記実施形態では、第１及び第２の拡散板４，５を設けているが、第２の拡散板５の上方に更に第３の拡散板等、より多くの拡散板を設けても良い。その場合、第３の拡散板等の入射面及び出射面の一方又は両方にシボ面を設けて拡散性を更に高めることも可能である。

１ 面状ライトユニット
２ 実装基板
３ 発光素子
４ 第１の拡散板
４ａ 入射面
４ｂ 出射面
５ 第２の拡散板
５ａ 入射面
５ｂ 出射面
６ 偏光シート
７ プリズムシート
８ 光学シート
９ バックケース
１０ フロントケース
１０ａ 窓部
１１ 樹脂フレーム
１２ ライティングカーテン層
１３，１４，１５ シボ面

本実施形態における面状ライトユニット１は、図１及び図２に示すような樹脂、金属、合金等からなる矩形状の実装基板２と、この実装基板２の上面にダイボンド、ワイヤーボンド、フリップチップ等で実装された発光ダイオード等からなる複数の発光素子３と、この発光素子３に対面してその上方を覆う第１の拡散板４と、この第１の拡散板４に対して所定の間隔をあけて重ねられた第２の拡散板５とを備えている。図１に示す面状ライトユニット１では、更に、第２の拡散板４の上方にプリズムシート６と偏光シート７からなる光学シート８を配置し、それらと実装基板２、第１及び第２の拡散板４，５を箱状のバックケース９内に収め、中央に窓部１０ａを有する箱状のフロントケース１０を被せてユニット化している。

１ 面状ライトユニット
２ 実装基板
３ 発光素子
４ 第１の拡散板
４ａ 入射面
４ｂ 出射面
５ 第２の拡散板
５ａ 入射面
５ｂ 出射面
６ プリズムシート
７ 偏光シート
８ 光学シート
９ バックケース
１０ フロントケース
１０ａ 窓部
１１ 樹脂フレーム
１２ ライティングカーテン層
１３，１４，１５ シボ面

Claims (4)

1. 実装基板と、前記実装基板上に配置された発光素子と、前記発光素子を覆う拡散板と、を備えた面状ライトユニットであって、
   前記拡散板は、少なくとも第１及び第２の拡散板からなり、
   前記第１の拡散板は前記発光素子近傍に配置され、前記発光素子に対面するその入射面に、前記発光素子からの光を一部遮光するライティングカーテン層を有し、
   前記第１の拡散板の出射面とこの出射面に対面する前記第２の拡散板の入射面の一方又は両方に、光を拡散するシボ面が形成されていることを特徴とする面状ライトユニット。
2. 前記第１の拡散板は、前記第２の拡散板よりも拡散性が高く設定されている請求項１に記載の面状ライトユニット。
3. 前記第２の拡散板は、その出射面にシボ面を有する請求項１又は２に記載の面状ライトユニット。
4. 前記第１の拡散板は、前記第２の拡散板のヘイズ値よりも高いヘイズ値を有している請求項２に記載の面状ライトユニット。

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