JP4160481B2 - 面状光源装置及び表示装置 - Google Patents
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Description
上記第1及び第2の面状光源装置において、前記反射板は、前記反射面と離間して配置され、その側部に光を反射板の外部に射光するための隙間部を備える。この構造を有することにより、反射板領域で拡散反射を繰り返し、混色した白色光が、反射板領域の外部に出て、反射板領域の外部の輝度分布を均一化することができる。
上記第1及び第2の面状光源装置において、前記反射板は、拡散板側に面する表面において光を反射する。この構造により、反射板領域から出光した白色光は、前記反射層で正反射し、拡散板方向に向かうことができる。これによって、反射板部分の影による輝度の低下を防ぎ、光出面における輝度分布を均一化することができる。
また、上記第1及び第2の面状光源装置は、前記点状光源が、発光ダイオードである。発光ダイオードは、冷陰極管と比較して、色再現範囲が広く、色調整が可能である利点がある。
さらに、本発明にかかる第1及び第2の表示装置は、上記の面状光源装置と、前記面状光源装置の光出射面側に設けられ、前記面状光源装置からの光の透過を制御することにより表示を行う表示パネルとを備える。この構成を有することにより、光源色を効果的に混色し、かつ光出面における輝度分布を均一化し、表示情報の視認性を高めることができる。
本発明の実施の形態にかかる面状光源装置および液晶表示装置について、図1、図2及び図3を用いて説明する。
図1は、本発明の実施の形態における液晶モジュールの全体構成を説明するための断面図である。図1は、直下型バックライト・ユニットを有する液晶モジュール100の概略を示している。図1において、101は直下型バックライト・ユニット、102は駆動回路(不図示)が取り付けられた液晶表示パネルである。103は透過光を拡散することによって表示面の輝度を均一化する拡散板である。拡散板103は、乳白色の樹脂からなり、例えばその厚みは約2mmである。104は入射した光を反射する反射面である。105は反射板であり、光源色を反射板と反射面との間で繰り返し拡散反射させ、効果的に混色させる。106は拡散板のたわみを矯正するための拡散板支持部である。107は反射板に隙間部を与えるための支柱である。
直下型バックライト・ユニット101は、拡散板103、反射面104、反射板105、光源106そしてフレーム109を備える。
反射面104は、樹脂製基材を発泡させたものや、樹脂製の基材シート上に銀(Ag)やアルミニウム(Al)など金属反射層を形成することによって構成することができる。また、AgやAlなどから形成される金属反射層のほかに、ポリエステル系樹脂を用いた多層膜フィルムや、液晶材料を使用した反射層を利用することができる。これらのほかに、白色の反射面などを使用することも可能である。フレーム109は、金属あるいは樹脂からなり、反射面104と一体で成形することができる。
直下型バックライト・ユニット101の光学的動作について説明する。光源108から出射されたR、G、Bの三色の光は、反射板105の反射面側の表面にて拡散・反射される。さらに拡散・反射された光は、反射面104より反射され、その一部が隣接する反射板105間を通過して拡散板103に入射する。他の一部は、再び反射板105の反射面側の表面にて拡散・反射される。このようにして反射板105の反射面側の表面と、反射面104間で繰り返し拡散・反射された光は、混色され、白色光となる。かかる白色光も拡散板103に入射する。拡散板103内に入射した光は、表示面の輝度が均一となるようにさらに拡散され、拡散板103の光出射面から出射し、液晶表示パネル102に入射する。
本発明の実施の形態においては、発光ダイオードを光源として利用する例が説明される。直下型バックライト・ユニット101は、光源108として、異なる波長の光を放出する複数のLEDチップを備えている。典型的には、赤(R)、緑(G)、青(B)の3種類のLEDチップが実装される。各色のLEDチップについては、要求される色度と輝度を有する光が光源装置から出射するように、適切な数や配置が選択される。実装される発光ダイオードの種類は、RGBの3色に限らず、他の色の複数種類のLEDチップを利用することができる。
本発明の実施の形態においては、例えば、液晶表示パネル102の大きさを15インチと想定して、反射面104の上に縦5列、横4列で計20個の反射板105を配置している。各列内の個々の反射板105は、図2のように直線状でもよいし、ジグザグに配列してもよい。
図3は、拡散板支持部および支柱を備えた反射板の斜視図、上面図および断面図である。図3において、図1において使用された符号と同一の符号が付されたものは同一の要素を意味し、説明が省略される。301は反射板領域、302は隙間部である。図3において斜線部分で示された反射板領域301は、反射板と反射面の間の空間を指す。この反射板領域内に光源108が配置される。反射板領域内の光源色はここで繰り返し拡散反射され、効果的に混色することができる。
隙間部302は、混色した光を反射板領域の外に出すために設けられている。本形態において隙間部302は、反射板105を支柱107で支持することにより設けられている。このときの反射板105の外周は、発光ダイオード頂点より、例えば、約3mm〜5mm高く位置していればよい。
反射板105の反射面104側に面する表面には、拡散・反射するための処理が施されている。この拡散反射処理により、光源色を効果的に拡散し、混色することができる。拡散反射処理の方法としては、反射板105の反射面104側に面する表面に拡散反射材を貼り付ける方法がよい。あるいは、反射板成形時、反射板105の反射面104側に面する金型に直接パターン形状を設定し、もしくはブラスト処理などの後加工で処理することができる。
本発明の実施の形態において、支柱107は、反射面104およびフレーム109に設けられた穴に嵌め込まれ、反射面104とフレーム109の固定を兼ねている。固定部分は、フレーム109の穴の内面側で支柱107と溶着して、あるいは接着剤で接着してもよい。この他に、反射板105は反射面104に貼り付けて固定される。
反射板の製造方法は、特に限定されないが、反射板105は、拡散板支持部106、支柱107を有する場合、全体を一体射出成形で製造する。これにより、部品件数を減少させることができる。
光源は、R、G、Bの3色の発光ダイオード108を使用している。各色の発光ダイオードは、1つの反射板105の反射板領域内で円周方向に均等に120度の間隔で設置されている。1つのLEDチップの大きさは、例えば、1mm〜10mmである。
本発明の実施の形態にかかる面状光源装置について、図4を用いて説明する。
図4は、拡散板支持部の機能を内在する反射板の斜視図、上面図および断面図である。図4の面状光源装置は、図3の面状光源装置とは、反射板の形状および使用している光源が異なる。図4において、図1において使用された符号と同一の符号が付されたものは同一の要素を意味し、説明が省略される。
本実施の形態にかかる反射板105は、その断面の形状がアルファベットの「r」の形状を有し、横に張り出した部分が反射板105として作用する。また、この横に張り出した部分が拡散板支持部106として機能する。つまり、横に張り出した部分の拡散板103側に対向する面でたわんだ拡散板103を支えることができる。
本実施の形態で使用される発光ダイオード108は、白色の発光ダイオードである。このように白色ダイオードを使用した場合は、1つの反射板の下に1つ以上を設置すればよい。白色発光ダイオードは混色する必要はないが、強い指向性による輝度むらを解消するため、光を反射板105で拡散反射し、光出面における輝度分布を均一化している。
本発明の実施の形態にかかる面状光源装置について、図5および図6を用いて説明する。図5および図6に記載されている面状光源装置は、図3の面状光源装置とは反射板の隙間部および拡散板支持部が異なる。
図5は、隙間部501として穴を備えた反射板105の斜視図である。図5において、図1において使用された符号と同一の符号が付されたものは同一の要素を意味し、説明が省略される。反射板105の側面に穴をあけて設けられた隙間部501によって、反射板領域内で混色した光が、反射板領域外に出てくることができる。このとき、隙間部501の形、数等は特に制限されない。本発明の実施の形態においては、拡散板支持体106が設けられていない。その代わり、反射板105の構造として半球体を用いたことにより、半球体の頂点が拡散板支持部106の役割を果たすことができる。つまり、拡散板103にたわみが生じた場合、半球体の頂点でたわみを支えることができる。
本発明は、上に説明した形態に限らず、様々な光源装置に適用することができる。また、表示装置の光源装置に限定されず、様々な用途の光源装置に適用することができる。
尚、上述の例における反射板は、光源からの光を完全に反射するものである必要はなく、一部の光が透過、吸収する構成であってもよい。
101 直下型バックライト・ユニット
102 液晶表示パネル
103 拡散板
104 反射面
105 反射板
106 拡散板支持部
107 支柱
108 点状光源
109 フレーム
301 反射板領域
302 隙間部
501 隙間部
601 反射処理された部分
Claims (10)
- 反射面上に設けられた複数の点状光源と、当該点状光源を挟んで前記反射面と対向する側に設けられた拡散板とを備えた面状光源装置であって、
前記点状光源から出射された光を前記反射面側に反射する反射板を前記拡散板と前記点状光源の間に設け、
前記反射板が、拡散板側に面する表面に拡散板支持部を備えた面状光源装置。 - 反射面上に設けられた複数の点状光源と、当該点状光源を挟んで前記反射面と対向する側に設けられた拡散板とを備えた面状光源装置であって、
前記点状光源から出射された光を前記反射面側に反射する反射板を設け、
前記反射板は支柱を有し、この支柱は、前記反射面および前記反射面の下に設けられたフレームに設けられた穴に嵌め込まれ、
前記複数の点状光源は異なる波長の光を放出することを特徴とする面状光源装置。 - 前記複数の点状光源は、赤(R)、緑(G)、青(B)の光を放出することを特徴とする請求項2に記載の面状光源装置。
- 前記反射板は、前記複数の点状光源を覆う形状であることを特徴とする請求項3に記載の面状光源装置。
- 前記反射板は支柱を有し、この支柱は、前記反射面および前記反射面の下に設けられたフレームに設けられた穴に嵌め込まれていることを特徴とする請求項1に記載の面状光源装置。
- 前記反射板は、前記点状光源から出射された光を前記反射面側に拡散反射することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の面状光源装置。
- 前記反射板は、前記反射面と離間して配置され、その側部に光を反射板の外部に射光するための隙間部を備えたことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の面状光源装置。
- 前記反射板は、拡散板側に面する表面において光を反射することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の面状光源装置。
- 前記点状光源は、発光ダイオードである請求項1乃至8のいずれか1項に記載の面状光源装置。
- 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の面状光源装置と、
前記面状光源装置の光出射面側に設けられ、前記面状光源装置からの光の透過を制御することにより表示を行う表示パネルとを備えた表示装置。
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