JP2022168629A - 面光源装置および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハロー現象を抑制できる面光源装置を提供すること。【解決手段】本発明に係る面光源装置は、発光面が略三角形状である発光ユニットを有する。【選択図】図３

Description

本発明は、面光源装置および表示装置に関する。

液晶表示装置は、一般に、液晶表示部材と、面光源装置とを有する。液晶表示部材は自ら発光することできないので、面光源装置を必要とし、面光源装置から液晶表示部材に光が供給される。特許文献１は、液晶表示部材に光を供給するための直下型の面光源装置（バックライトユニット）を開示している。

特許文献１に記載の面光源装置は、複数の発光素子と、複数の発光素子の上に配置された導光板とを有している。導光板の上面には、拡散シートとして機能する逆プリズムパターンが形成されている。また、導光板の下面には、第１の方向に沿う複数の第１溝と、第１の方向に直交する複数の第２溝が形成されている。これらの溝により、導光板は、複数の矩形のブロックに区画化される。複数の発光素子は、第１溝内に位置するように配置されている。また、第１溝内には、発光素子から出射された光を導光板の所定のブロックに入射させるための反射層が形成されている。

特許文献１に記載の面光源装置では、複数の発光素子のうちの特定の発光素子から光を出射させると、導光板の対応する矩形のブロックの上面から光が出射される。このように、特許文献１に記載の面光源装置は、導光板のブロックごとに光の出射量を制御できるため、ローカルディミングを行うことができる。

特開２０１７－６９１８８号公報

特許文献１に記載の面光源装置では、導光板の各ブロックの平面視形状は矩形である。すなわち、導光板の１つのブロックと、それに対応する１または複数の発光素子とを合わせて１つの発光ユニットと考えると、各発光ユニットの発光面の形状は、矩形である。

このような各発光ユニットの発光面が矩形の面光源装置をローカルディミング機能を有する液晶表示装置に適用した場合、図１に示されるように、斜めの直線に対応する領域のみを光らせようとすると、矩形の発光面の形状と斜めの直線との形状が一致しないため、線以外の領域も光ってしまう。その結果、線の周囲にハロー現象が生じ、コントラスト比が低下してしまう。

本発明の目的は、ハロー現象を抑制できる面光源装置を提供することである。また、本発明の目的は、この面光源装置を有する表示装置を提供することである。

本発明の面光源装置は、発光面が略三角形状である発光ユニットを有する。

本発明の表示装置は、上記の面光源装置と、前記面光源装置から出射された光を照射される表示部材と、を有する。

本発明によれば、ハロー現象を抑制できる面光源装置を提供することができる。また、本発明によれば、この面光源装置を有する表示装置を提供することができる。

図１は、発光ユニットの発光面が矩形である場合に、斜めの直線の周囲にハロー現象が生じることを説明するための図である。 図２Ａ、Ｂは、実施の形態に係る面光源装置を示す部分拡大図である。 図３Ａ、Ｂは、実施の形態に係る面光源装置の断面拡大図である。 図４Ａ、Ｂ、Ｃは、変形例に係る面光源装置の部分拡大断面図である。 図５Ａ、Ｂは、実施の形態に係る面光源装置の光拡散板の一部における照度分布を示す図である。 図６は、実施の形態に係る面光源装置の光拡散板の一部における照度分布を示す図である。 図７は、変形例に係る面光源装置の断面拡大図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明では、本発明に係る面光源装置の代表例として、液晶表示装置のバックライトなどに適する面光源装置について説明する。これらの面光源装置は、面光源装置からの光を照射される表示部材１０２（例えば液晶パネル）と組み合わせることで、表示装置１００’として使用されうる（図２Ｂ参照）。なお、図面は本発明を説明するためのものであり、実際の縮尺等を必ずしも表したものではない。

［実施の形態１］
（面光源装置の構成）
図２Ａ、２Ｂは、本発明の実施の形態に係る面光源装置１００の構成を示す図である。図２Ａは、平面図であり、図２Ｂは、正面図である。図３Ａは、図２Ｂに示されるＡ－Ａ線の断面図であり、図３Ｂは、図２Ａに示されるＢ－Ｂ線の断面図（図３ＡのＢ－Ｂ線に示されるように発光素子１１０を通る断面図）である。図４は、変形例に係る面光源装置の部分断面図である。

図３Ａ、３Ｂに示されるように、本実施の形態に係る面光源装置１００は、複数の発光素子１１０と、発光素子１１０を取り囲む様に配置された間仕切壁１２０と、この発光素子１１０から出射された光を拡散させつつ透過させる光拡散板１３０とを有する。

本実施の形態においては、３つの間仕切壁１２０が、三角柱状の空間を形成するように配置されている。各三角柱状の空間の底部には、１つまたは２つ以上の発光素子１１０が配置される。また、各三角柱状の空間の上部には、光拡散板１３０が配置される。これにより、略三角形状の発光面１５０を有する発光ユニット１４０が構成される。面光源装置１００は、このような発光ユニット１４０を複数有する。図３Ａに示されるように、本実施の形態に係る面光源装置１００では、３６の発光ユニット１４０が隙間なく配置されている。

図３Ｂに示されるように、本実施の形態では、複数の発光素子１１０は、基板２００上に固定されている。発光素子１１０は、面光源装置１００の光源であり、基板２００上に実装されている。本実施の形態では、面光源装置１００を平面視したときに、各発光素子１１０は、略三角形状の発光面の重心に重なる位置に配置されている。発光素子１１０は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）である。また、発光素子１１０の種類は、特に制限されないが、天面および側面から光を出射する発光素子１１０（例えば、ＣＯＢ型発光ダイオード）などが、本実施の形態に係る面光源装置１００において好適に用いられる。発光素子１１０の色は、特に制限されないが、例えば白色、青色、ＲＧＢ等が挙げられる。発光素子１１０のサイズは、特に制限されないが、０．１ｍｍ～０．８ｍｍであることが好ましく、０．１ｍｍ～０．４ｍｍであることがより好ましい。本実施の形態では、発光素子１１０のサイズは、縦（幅）が０．２ｍｍであり、横（長さ）が０．４５ｍｍである。

間仕切壁１２０は、上述のように発光素子１１０を取り囲むように配置され、発光素子１１０の周囲に三角柱状の空間を形成して、発光面１５０が略三角形状の発光ユニット１４０を形成する。別の観点から説明すると、間仕切壁１２０は、面光源装置１００を、複数の発光ユニット１４０に区画化する。本実施の形態では、発光面１５０の形状は、略直角二等辺三角形である。また、発光面１５０は、略直角二等辺三角形の斜辺が、面光源装置１００の発光面（光拡散板１３０）の辺に平行になるように配置されている。

また、本実施の形態において、各発光ユニット１４０の発光面１５０は、２つの直角三角形の斜辺同士が合わさって１つの小さな矩形（正方形）を形成するように配置されている。この小さな矩形の辺は、面光源装置１００の発光面（光拡散板１３０）の辺に対して斜め（４５°）になるように配置されている。また、本実施の形態において、各発光ユニット１４０の発光面１５０は、４つの略直角二等辺三角形の頂角が互いに隣接するように配置され、１つの大きな矩形（正方形）を形成するように配置されている。この大きな矩形の辺は、面光源装置１００の発光面（光拡散板１３０）の辺に対して平行になるように配置されている。このように複数の発光ユニット１４０を配置することで、発光ユニット１４０の小さな三角形状の発光面１５０によって面光源装置１００の大きな矩形の発光面を構成することができる。

間仕切壁１２０は、その表面で発光素子１１０から出射された光を反射できるように構成されていることが好ましい。本実施の形態では、間仕切壁１２０は、反射シートである。間仕切壁１２０の材料は、発光素子１１０から出射される光を適切に反射させることができれば特に限定されない。間仕切壁１２０の材料の例には、エポキシ樹脂やアクリル樹脂、シリコーン樹脂などの白色樹脂；アルミニウムや銀、銅、これらの合金などの金属が含まれる。また、間仕切壁１２０による光の反射率は、特に限定されないが、例えば９５～９９％であることが好ましい。また、間仕切壁１２０の厚みは、必要な強度を確保できれば特に制限されないが、例えば０．２ｍｍ程度である。

図３Ｂに示されるように、本実施の形態では、間仕切壁１２０は、基板２００に対して垂直に配置されている。しかしながら、間仕切壁１２０の反射面（発光素子１１０が収容されている空間に向かう面）は、基板２００に対して傾斜していてもよい。この場合、間仕切壁１２０の反射面は、基板２００に近づくにつれて発光ユニット１４０の中心軸（発光素子１１０の光軸）に近づくように傾斜していることが好ましい。たとえば、図４Ａに示されるように、板状の間仕切壁１２０が、基板２００に対して傾斜するように配置されていてもよい。また、図４Ｂに示されるように、三角柱状の間仕切壁１２０が、発光素子１１０を取り囲むように配置されていてもよい。また、図４Ｃに示されるように、台形柱状の間仕切壁１２０が、発光素子１１０を取り囲むように配置されていてもよい。これらの図に示されるように間仕切壁１２０が配置されることで、間仕切壁１２０によって反射された光が光拡散板１３０の方に進みやすくなる。

なお、上記では、１つの発光ユニット１４０が１つの発光素子１１０を有する例を説明したが、１つの発光ユニット１４０は複数の発光素子１１０を有していてもよい。すなわち、間仕切壁１２０は、複数の発光素子１１０を取り囲むように配置されていてもよい。

光拡散板１３０は、光拡散性を有する板状の部材であり、発光素子１１０からの出射光を拡散させつつ透過させる。本実施の形態に係る面光源装置１００は、複数の発光ユニット１４０はそれぞれ小さな光拡散板を有しているが、これら複数の発光ユニット１４０の光拡散板は、連続して１つの大きな光拡散板１３０を構成している。光拡散板１３０の大きさは、特に限定されないが、例えば液晶パネルなどの表示部材とほぼ同じ大きさである。たとえば、光拡散板１３０は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、スチレン・メチルメタクリレート共重合樹脂（ＭＳ）などの光透過性樹脂により形成される。光拡散性を付与するため、光拡散板１３０の表面に微細な凹凸が形成されているか、または光拡散板１３０の内部にビーズなどの光拡散子が分散している。また、光拡散板１３０は、発光素子１１０と対向する面に到達した光の一部を反射できるように構成されていことが好ましい。具体的には、光拡散板１３０の表面にハーフミラーやバンドパスフィルタの様な反射を促進する部材が配置されていてもよい。このようにすることで、発光素子１１０から出射された光が、発光ユニット１４０内で繰り返し反射されて、略三角形状の発光面１５０から出射される光が均一になる。光拡散板１３０の発光素子１１０と対向する面の反射率は、発光面１５０から出射される光を均一にするという観点から、８５％～９５％であることが好ましく、９０％程度がより好ましい。

光拡散板１３０と間仕切壁１２０の頂部との間には隙間が形成されていても、形成されていなくてもよい。光拡散板１３０と間仕切壁１２０の頂部との間の距離は、画面品位の要求に応じて適宜設定される。また、光拡散板１３０と、基板２００との間の距離は、特に限定されないが、本実施の形態では５ｍｍである。

なお、上記の例では、外側に位置する間仕切壁１２０および基板２００が、面光源装置１００の筐体も兼ねているが、面光源装置１００は、間仕切壁１２０および基板２００とは別に筐体を有していてもよい。この場合、筐体の底板上に基板２００が配置され、間仕切壁１２０は筐体内に収容される。筐体の天板には開口が設けられ、光拡散板１３０はこの開口を塞ぐように配置される。

（照度分布）
図５Ａ、Ｂ、図６は、本実施の形態に係る面光源装置１００の光拡散板１３０における照度分布を示す。なお、各図の右側のグラフは図中の縦線に沿う照度分布を示し、下側のグラフは図中の横線に沿う照度分布を示す。

図５Ａは、１つの発光ユニット１４０のみを点灯させた場合の照度分布を示し、図５Ｂは、右上から左下に向けて延びる斜めの直線に対応して複数の発光ユニット１４０を点灯させた場合の照度分布を示し、図６は、左から右に向けて横に延びる直線に対応して複数の発光ユニット１４０を点灯させた場合の照度分布を示す（図３Ａ参照）。図５Ｂに示されるように、本実施の形態に係る面光源装置１００によれば、発光ユニット１４０は三角形の発光面１５０を有するため、斜めの直線に対応して適切に発光面を光らせることができる。また、図６に示されるように、本実施の形態に係る面光源装置１００によれば、三角形の発光面１５０を組み合わせることで、横または縦方向の直線にも対応して適切に発光面を光らせることもできる。したがって、本実施の形態に係る面光源装置１００をローカルディミング機能を有する液晶表示装置に適用した場合、線の周囲にハロー現象が生じることを抑制できる。

（効果）
本実施の形態に係る面光源装置によれば、発光ユニットが略三角形状の発光面を有するため、ローカルディミング機能を有する液晶表示装置に適用した場合にハロー現象が生じることを抑制できる。

（変形例）
変形例に係る面光源装置および表示装置は、図７に示されるように、発光ユニット１４０が略正三角形である発光面１５０を有する点で、上記で図示しながら説明した実施の形態１に係る面光源装置１００および表示装置１００’の一例と異なる。変形例において、その他の構成等は上記の実施の形態１に係る面光源装置１００および表示装置１００’と同様でよい。

図７に示される変形例においては、各発光ユニット１４０の発光面１５０は、６つの正三角形の角が互いに隣接するように配置され、１つの六角形を形成するように配置されている。また、図７に示される変形例においては、正三角形の３つの辺のうち、１つの辺が面光源装置１００の発光面（光拡散板１３０）の辺に対して平行になるように配置されている。また、正三角形の３つの辺のうち２つの辺が面光源装置１００の発光面（光拡散板１３０）の辺に対して６０°の角度を形成するように配置されている。

［実施の形態２］
実施の形態２に係る面光源装置および表示装置は、間仕切壁１２０の代わりに光束制御部材（レンズ）を有する点において、実施の形態１に係る面光源装置１００と異なる。

より具体的には、実施の形態２に係る面光源装置および表示装置において、発光ユニットは、それぞれ、複数の発光素子と、発光素子から出射された光を制御するための複数の光束制御部材（レンズ）と、光束制御部材から出射された光を拡散させつつ透過させる光拡散板とを含む。複数の光束制御部材は、それぞれ対応する発光素子の上に配置されている。光拡散板は、複数の発光素子および複数の光拡散板の上に配置されている。

光束制御部材は、発光素子から出射された光の進行方向を制御して、光拡散板の直上の略三角形状の領域に到達させる。この光拡散板の略三角形状の領域が、発光ユニットの発光面となる。光束制御部材の構成は、上記機能を発揮できれば特に限定されない。たとえば、光束制御部材は、発光素子から出射された光を屈折させながら入射させる入射面と、入射面から入射した光を屈折させながら出射させる出射面とを有する。入射面および出射面の形状を適宜調整することで、光拡散板の直上の領域に略三角形状となるように光を照射することが可能となる。また、光束制御部材は、屈折面だけでなく反射面を有していてもよい。実施の形態２に係る面光源装置および表示装置において、発光ユニットの発光面の形状、配置などは、実施の形態１に係る発光ユニットと同様でよい。

（効果）
本実施の形態に係る面光源装置は、実施の形態１に係る面光源装置と同様の効果を有する。

本発明の面光源装置は、例えば、液晶表示装置のバックライトや一般照明などに適用することができる。

１００ 面光源装置
１００’ 表示装置
１０２ 表示部材
１１０ 発光素子
１２０ 間仕切壁
１３０ 光拡散板
１４０ 発光ユニット
１５０ 発光面
２００ 基板

Claims (5)

1. 発光面が略三角形状である発光ユニットを複数有する面光源装置。
2. 前記略三角形状は、略直角二等辺三角形または略正三角形である、請求項１に記載の面光源装置。
3. 前記複数の発光ユニットは、それぞれ、
   発光素子と、
   前記発光素子を取り囲む様に配置された間仕切壁と、
   前記発光素子から出射された光を拡散させつつ透過させる光拡散板と、
   を含む、
   請求項１または請求項２に記載の面光源装置。
4. 前記複数の発光ユニットは、それぞれ、
   発光素子と、
   前記発光素子から出射された光を制御するための光束制御部材と、
   前記光束制御部材から出射された光を拡散させつつ透過させる光拡散板と、
   を含む、
   請求項１または請求項２に記載の面光源装置。
5. 請求項１～４のいずれか一項に記載の面光源装置と、
   前記面光源装置から出射された光を照射される表示部材と、
   を有する、表示装置。

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