JP7033512B2 - 照明装置、表示装置、及びテレビ受信装置 - Google Patents

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本発明は、照明装置、表示装置及びテレビ受信装置に関する。
従来、液晶表示装置として、液晶パネルの裏面側全体に光源が配された、いわゆる直下型バックライト装置を用いたものが知られている。直下型バックライト装置においては、LED(光源の一例)側から液晶パネル側に傾斜する傾斜面を有する反射部材がLED毎に配されることがあり、下記特許文献1及び特許文献2にその例が開示されている。特許文献1の液晶表示装置は、複数のLEDが個別に挿通される挿通孔と、この挿通孔に挿通されたLEDの各々を取り囲む側壁部とを有する反射部材を備える。このような反射部材により、LEDからの光は各LEDを取り囲む反射部材の傾斜面によって液晶パネル側にほぼ均等に指向されるため、液晶パネルの輝度分布を均一化可能となる。また、特許文献2の液晶表示装置は、このような反射部材の傾斜面の形状を改良することで、バックライト装置を薄型化した場合でも、輝度ムラを抑制することができるものとなっている。
特開2008-292991号公報 国際公開第2012/029600号
上記した反射部材は、複数のLEDを実装するLED基板上に設けられているが、反射部材が設けられた複数枚のLED基板を面内方向に並べて用いることがある。この際、LED基板の位置決めバラつきや、LED基板や反射部材の寸法バラつきがあると、隣り合うLED基板の反射部材の繋ぎ目(側壁部間の隣接部分)に隙間が生じてしまう。この隙間には光源からの光が到達しにくいため、液晶パネルにおいて輝度値が低い輝度ムラや、光源から放出される色味の光が足りない色ムラを生じる原因となる。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、反射部材の隙間に起因する輝度ムラ及び色ムラを抑制することを目的とする。
本発明の照明装置は、被照射体に光を照射する光源と、前記光源を実装する基板と、前記基板の外周端面に対して隙間を介して隣り合うよう配される近設部材と、前記基板の一対の板面のうち前記光源の実装面に配され、前記光源が挿通される挿通孔と、前記光源に対して前記近設部材側を除いた側方に配される側壁部と、を有する第1反射部材と、前記基板と前記近設部材との間の前記隙間に配され、前記側壁部と共に前記光源を取り囲む壁状の第2反射部材と、を備える。
このようにすれば、第1反射部材の側壁部のうち輝度ムラ及び色ムラの原因となる隙間を形成していた隣接部分が取り除かれるため、側壁部の隙間に起因した輝度ムラ、色ムラが抑制可能となる。また、当該隣接部分が取り除かれた隣り合う基板間(隣り合う基板の一方と、当該基板の外周端面に対して隙間を介して隣り合うよう配される近接部材(もう一方の基板))には、第2反射部材が配され、LEDからの光は第2反射部材により反射されるようになる。このようにすることで、輝度ムラ及び色ムラの原因となる隙間を形成していた隣接部分を取り除いた箇所においても、光の反射効果を維持することができる。
本発明によれば、反射部材の隙間に起因する輝度ムラ、色ムラの発生を抑制することができる。
本発明の実施形態1に係るテレビ受信装置の分解斜視図 本発明の実施形態1に係る液晶表示装置の分解斜視図 図2のIII-III線に沿って切断した断面の部分拡大図 シャーシに収容されたLED、LED基板、反射部材、壁面部材を示す上面図 図4において第1壁面部材を分解した斜視図 本発明の実施形態2に係る液晶表示装置について図3に相当する図 本発明の実施形態2に係る液晶表示装置について図4に相当する図 従来例に係る液晶表示装置について図3に相当する図
<実施形態1>
実施形態1を図1から図5を参照して説明する。本実施形態では、バックライト装置30(照明装置の一例)を備えた液晶表示装置(表示装置の一例)10、及びそれを搭載したテレビ受信装置10TVについて例示する。なお、各図面の一部には、X軸、Y軸、及びZ軸を示しており、各軸方向が各図で共通した方向となるように描かれている。また、Z軸方向において液晶パネル20側を表側とし、Z軸方向におけるその反対側を裏側とする。
本実施形態のテレビ受信装置10TVは、図1に示すように、液晶表示装置10と、液晶表示装置10を挟むようにして収容する表裏両キャビネット10Ca、10Cbと、電源10Pと、テレビ信号を受信するチューナー10Tと、スタンド10Sとを備える。テレビ受信装置10TVは、全体として横長の方形をなしており、スタンド10Sに横置き状態で載置される。
液晶表示装置10は、表示パネルである液晶パネル20(被照射体の一例)と、液晶パネル20に光を照射するバックライト装置30と、を備え、これらが枠状をなすベゼル40などにより一体的に保持されるようになっている。ベゼル40は、液晶パネル20の表側の周縁部に沿って延在しており、液晶表示装置10の表側の外観を構成している。ベゼル40は、剛性に優れた金属製や樹脂製とされる。
液晶パネル20は、画像を表示可能な表示面が表側を向いた姿勢で組み付けられている。液晶パネル20は、全体として横長な方形状(矩形状)をなしている。液晶パネル20は、透明な(高い透光性を有する)一対のガラス基板が所定のギャップを隔てた状態で貼り合わせられるとともに、両ガラス基板間に液晶層(図示しない)が封入された構成とされる。一方のガラス基板には、互いに直交するソース配線とゲート配線とに接続されたスイッチング素子(例えばTFT)と、そのスイッチング素子に接続された画素電極、さらには配向膜等が設けられ、他方のガラス基板には、R(赤色)、G(緑色)、B(青色)等の各着色部が所定配列で配置されたカラーフィルタや対向電極、さらには配向膜等が設けられている。このうち、ソース配線、ゲート配線、および対向電極などには、図示しない駆動回路基板から画像を表示するのに必要な画像データや各種制御信号が供給されるようになっている。なお、両ガラス基板の外側には偏光板(図示しない)が配されている。
バックライト装置30は、図2に示すように、光出射側(液晶パネル20側)に向けて開口した略箱型をなすシャーシ31と、シャーシ31の開口を覆うようにして配される拡散板60と、拡散板60から出射した光に所定の光学作用を付与する光学シート33と、シャーシ31の外周縁部に沿って配され拡散板60の外周縁部及び光学シート33の外周縁部をシャーシ31との間で挟んで保持するフレーム15と、を備える。シャーシ31内には、拡散板60の直下となる位置に対向状に配されるLED52と、LED52が実装されたLED基板51と、LED52の光を反射して拡散板60側に指向させる反射シート70(第1反射部材の一例)とが収容されている。このように本実施形態に係るバックライト装置30は、液晶パネル20の下側(裏側)にLED52が対向して配される、いわゆる直下型のバックライト装置をなすものとされる。
シャーシ31は金属製とされ、図2に示すように全体としては表側に向けて開口した浅い略箱型をなしている。シャーシ31は、液晶パネル20と同様に横長な方形状をなす底部31Aと、底部31Aの各辺の外端からそれぞれ表側に向けて立ち上がる側部31Bとを有し、底部31Aの裏側外部には、液晶パネル20に駆動信号を供給するコントロール基板等の基板類32が取り付けられている。
光学シート33は可撓性を有し、液晶パネル20およびシャーシ31の底板31Aと同様に平面視で横長の方形状をなす。光学シート33は、波長選択シート、プリズムシート、反射型偏光板等が積層されたものであって、液晶パネル20と拡散板60との間に介在して配されることで、拡散板60からの出射光に所定の光学作用を付与しつつ液晶パネル20に向けて出射させる。
拡散板60は、その板厚が光学シート33よりも厚く、例えばほぼ透明な樹脂製の基材内に拡散粒子を多数分散して設けた構成とされ、透過する光を拡散させる。LED52から発せられた光は、拡散板60の裏側の板面(光入射面)に入射して、拡散板60の表側の板面(光出射面)から光学シート33側へ拡散するように出射される。
LED52は、図2及び図3に示すように、板状のLED基板51の表側を向いた板面(実装面)に実装されている。LED52は、複数がX軸方向(行方向)及びY軸方向(列方向)についてそれぞれほぼ等間隔に行列状(マトリクス状)に並列して配されている。LED52は、実装面の面内に配索形成された金属膜からなる配線パターン(図示しない)によって相互が電気的に接続されている。LED基板51の基材は、例えばアルミニウムなどの金属製とされ、その表面に絶縁層を介して配線パターンが形成されている。なお、LED基板51の基材に用いる材料としては、合成樹脂等の絶縁材料を用いることも可能である。
LED52は、発光強度がピークとなる光がLED52の正面方向(Z軸方向)に対してLED基板51の面内(X-Y面内)に若干傾いた方向(斜め方向)に向かうような配光分布を有している。LED52から出射された光は、斜め方向に放射される光の強度が大きいため、広い範囲に拡散可能となっている。本実施形態において、LED52には、青色発光素子から発せられた光(青色の一次光)を放出するものが用いられているが、その他、発光素子に蛍光体を塗布することにより白色発光するもの、青色、赤色、緑色の3種類のLEDチップが面実装されて白色発光するもの等、様々な種類のものを用いることができる。
続いて、反射シート70について、図2から図5を参照して詳しく説明する。反射シート70は、合成樹脂により形成されたシート状部材であって、その表面が光の反射性に優れた白色を呈するものとされている。反射シート70は、シャーシ31の底部31Aの表側に敷設されたLED基板51の表側(実装面)に配され、LED基板51をほぼ全体に亘って覆っている。
反射シート70は、図3及び図4に示すように、複数のLED52の各々が挿通される複数の挿通孔72と、挿通孔72に挿通されたLED52の各々を側方から取り囲む側壁部73と、挿通孔72と側壁部73とを接続しLED基板51に沿う底壁部74と、を有する。各LED52を取り囲む側壁部73は、LED基板51側から表側に立ち上がる傾斜面73Aを含み、4つの台形状の傾斜面73Aが各LED52を逆四角錐状に個別に取り囲むように形成されている。傾斜面73Aにより、各LED52から出射されて傾斜面73Aに到達した光が表側に指向するように反射される。出射光の強度がピークとなるLED52の放射角度に応じて側壁部73の傾斜面73Aの角度を調整することにより、表側に指向させる度合い等を調整することができる。本実施形態において、LED52は一定の間隔で配されると共に、複数のLED52の各々を取り囲む側壁部73の大きさは均等であるため、LED52から出射した光は側壁部73の傾斜面73Aによって液晶パネル20側にほぼ均等に指向される。
側壁部73は、図3に示すように、その表側の先端部73Bと拡散板60との間に所定の空隙が保有される程度の高さを有し、拡散板60とは非接触の状態とされている。この空隙により、側壁部73が取り囲むLED52から出射された光と、そのLED52と隣り合うLED52から出射された光とが相互に行き交うことが許容される。なお、熱可塑性樹脂材料からなる反射シート70を製造する過程において、反射シート70に真空成型を施して所定形状に曲げ加工すると、このような形状を有する側壁部73を一体的に形成することができる。
ところで、液晶表示装置10の平面サイズが大きくなり、内蔵されるLED52の数が増大した場合、全てのLED52を一枚のLED基板51に実装することは製造上の困難性を伴うものとなる。このため、例えば20型程度以上の中型の液晶表示装置10においては、所定の数のLED52を有する複数枚のLED基板51が面内方向に並べて配される。本実施形態においては、図4に示すように、一例として3行×5列の計15個のLED52を実装したLED基板51がシャーシ31の底部31Aに2×2枚の計4枚並べて配されている。各LED基板51には、それぞれの実装面を覆う反射シート70が個別に配されており、従って、LED基板51が面内(X-Y面内)方向に並べて配されると、各LED基板51を覆う反射シート70も同様にX-Y面内に並べて配されるようになる。
ここで、LED基板51を並べて配する際、LED基板51の位置決めにバラつきが生じたり、LED基板51の寸法にバラつきがあると、図8の従来例に示すように、隣り合うLED基板51の間に隙間S1が生じてしまい、これにより隣接する側壁部73間にも隙間S2が生じてしまう。また、反射シート70の寸法バラつきによっても隙間S2が生じてしまう。この隙間S2には、LED52からの光が到達しにくくなるため、液晶パネル20において輝度値が低い輝度ムラを生じる原因となる。また、LED52が青色発光素子から発せられた光(青色の一次光)を放出するものである場合、一次光の色味(青色)の光が足りない色ムラの原因となる。
そこで、本実施形態に係る液晶表示装置10は、図3に示すように、反射シート70の側壁部73のうち従来例において隙間S2を形成していた隣接部分75が取り除いた構成をなすものとされる。このようにすれば、輝度ムラ及び色ムラの原因となる隙間S2を形成していた隣接部分75が取り除かれるため、隙間S2に起因した輝度ムラ、色ムラが抑制可能となる。また、隣接部分75が取り除かれた隣り合うLED基板51間には、壁状の第1壁面部材90(第2反射部材の一例)が配される。言い換えると、第1壁面部材90は、LED基板51と、その外周端面51Aに対して隣りに配される別のLED基板51(近設部材の一例)との間に介在するように設けられる。このようにすることで、隣接部分75が取り除かれたLED基板51間においても、LED52からの光は第1壁面部材90により反射されるため、光の反射効果を維持することができる。
第1壁面部材90は、図4及び図5に示すように、隣り合うLED基板51間の隙間S1に沿って配されている。本実施形態においては、隙間S1が格子状の列方向(Y軸方向)及び行方向(X軸方向)に沿っていることから、第1壁面部材90も格子状の列方向及び行方向に沿って延在している。第1壁面部材90は、列方向に沿う列方向壁面部材及び行方向に沿う2つの行方向壁面部材により構成されているが、行方向及び列方向に沿うようにあらかじめ十字形に一体形成されていてもよい。また、列方向壁面部材が列方向に2つ以上に細分化され、行方向壁面部材が行方向に3つ以上に細分化されていてもよく、これら細分化されたものを適宜組み合わせて、隙間S1に沿って延在するようにしても構わない。
第1壁面部材90はまた、隣り合うLED基板51の隙間S1に挿入される固定部92と、固定部92から表側に突出し反射性を有する突出部91とを有する。第1壁面部材90は樹脂材料からなり、これら各部が一体形成されている。固定部92は、隙間S1に挿入され、シャーシ31の底部31Aに形成された取付部35に差し込まれて、LED基板51及びシャーシ31に固定されている。本実施形態においては、取付部35は開口であり、この開口に先端部が分岐した弾性体をなす固定部92が差し込まれ、当該先端部に形成された板面方向の突起がシャーシ31の底部31Aの下面に係止されることで、固定部92がシャーシ31の底部31Aに固定されている。また、固定部92により、隣り合うLED基板51間の距離(隙間S1の幅)は所定の長さに保たれるようになるため、位置決め等の作業を簡略化できる。
突出部91は、少なくとも側壁部73と同程度の高さに突出し、LED52からの照射光が当たる部分は反射率が高い表面を有することが好ましい(図3)。例えば、表面の色を白色にしたり、表面の材質に酸化チタンや硫酸バリウム等の光反射率の高い物質を混入したものを用いることが挙げられる。このようにすれば、LED52からの照射光が突出部91に吸収されにくくなる。
突出部91は、その表側の先端部分に拡散板60と対向する平坦面91Aを有する。シャーシ31の底部31A及びその上に配されるLED基板51は、LED52の発熱等により液晶パネル20側に凸状に反ることがあるが、その際に突出部91が拡散板60に接触して、突出部91から拡散板60に不要な応力がかかってしまう恐れがある。このため、突出部91のうち拡散板60と対向し接触する可能性のある部分を平坦面91Aとすることで、このような接触時にも拡散板60に局所的な応力がかからないようにすることができる。
なお、平坦面91Aはシャーシ31の底部31A及びLED基板51に反りが生じていない状態でも、拡散板60に当接していてもよい。そのようにすることで、平坦面91Aを通じて、第1壁面部材90により拡散板60を支持可能となる。通常、拡散板60は、シャーシ31の底部31AやLED基板51に設けられた支持ピン(図示しない)により裏側から支持されているが、このような構成とすることで、支持ピンの数を削減することができる。
<実施形態2>
本発明の実施形態2に係る表示装置100を図6及び図7を参照して説明する。この実施形態2では、上記した実施形態1の第1壁面部材90に加えて、シャーシ31(近設部材の別の一例)の側部31Bと、側部31Bと隣り合うLED基板51との間に壁状の第2壁面部材190(第2反射部材の別の一例)をさらに備える。なお、上記した実施形態1と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
実施形態2に係る液晶表示装置100は、図6及び図7に示すように、シャーシ31の側部31Bと隣り合うLED基板51において、側壁部73のうち側部31B側の部分が取り除かれている。このようにすれば、輝度ムラ及び色ムラの原因となっていたシャーシ31の側部31Bと側壁部73間の隙間はなくなる。そして、第2壁面部材190が、LED基板51と、その外周端面51Aに対して隣り合うよう配されたシャーシ31の側部31Bとの間に介在するよう配されている。
第2壁面部材190は、側部31B側の部分が取り除かれた(側部31B側を除いて配されている)側壁部73と共に、LED52を取り囲んでいる。このようにすることで、LED52は、反射性を有する第2壁面部材190及び側壁部73により取り囲まれ、側壁部73が取り除かれた部分においても、LED52からの光は第2壁面部材190により反射されるため、光の反射効果を維持することができる。
突出部191は、LED52に面する側面191Bが第1壁面部材90の突出部91と同様の傾斜面を有し、シャーシ31の側部31Bに面する側面191Cが側部31Bの形状に沿った、LED基板51にほぼ垂直な面を有する。このようにすることで、側部31Bの形状に沿うように第2壁面部材190を配設可能となる。なお、第2壁面部材190は、複数のLED52が1枚のLED基板51に実装されており、シャーシ31に収容されるLED基板51が1枚の場合にも利用できる。
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施形態では、第1壁面部材及び第2壁面部材の固定部が、シャーシの底部に固定されている例を示したが、例えば固定部がLED基板に固定され、LED基板がシャーシの底部と固定される構成であっても構わない。また、上記実施形態では、固定部が各突出部に設けられている例を示したが、固定部の数は求められる固定強度等に応じて適宜変更可能である。
(2)上記実施形態では、LED基板間、及びシャーシの側部とLED基板との間の隙間が行方向及び列方向に沿って生じており、このため行方向及び列方向に沿って第1壁面部材及び第2壁面部材が設けられている例を示したが、これらの壁面部材の形状は、LED基板間、及びシャーシの側部とLED基板との間の隙間の形状に合わせて適宜変更される。また、壁面部材の形状は、隙間を形成する反射シートの側壁部の形状に応じて適宜変更される。
(3)上記実施形態では、LEDから出射された光は、斜め方向に放射される光の強度が大きい場合を示したが、LEDの配向分布はこれに限られない。また、LEDの配向分布等に応じて、反射シートの側壁部の傾斜面の角度は適宜変更可能であり、LED基板の法線方向(Z軸方向)に沿って傾斜面が形成されていても構わない。さらに、上記実施形態では、台形状の傾斜面が各LEDを逆四角錐状に取り囲む例を示したが、逆四角錐状に限られず、例えば逆円錐状の傾斜面によって各LEDが取り囲まれていてもよい。
(4)上記した実施形態では、光源としてLEDを用いたものを示したが、有機EL等の他の光源を用いることも可能である。
(5)上記実施形態では、液晶表示装置及びテレビ受信装置は、全体として横長の方形をなしており、横置き状態で設置される例を示したが、縦長の方形をなし、縦置き状態で設置されていてもよい。またその他の形状のものにも適用可能である。
10,100…液晶表示装置(表示装置)、10TV…テレビ受信装置、20…液晶パネル(表示パネル、被照射体)、30…バックライト装置(照明装置)、31…シャーシ(近設部材)、51…LED基板(基板、近設部材)、51A…基板の外周端面、52…LED(光源)、60…拡散板、70…反射シート(第1反射部材)、72…挿通孔、73…側壁部、90…第1壁面部材(第2反射部材)、190…第2壁面部材(第2反射部材)、91,191…突出部、91A,191A…平坦面、92,192…固定部、S1…基板と近接部材との間の隙間

Claims (11)

  1. 被照射体に光を照射する光源と、
    前記光源を実装する基板と、
    前記基板の外周端面に対して隙間を介して隣り合うよう配される近設部材と、
    前記基板の一対の板面のうち前記光源の実装面に配され、前記光源が挿通される挿通孔と、前記光源に対して前記近設部材側を除いた側方に配される側壁部と、を有する第1反射部材と、
    前記基板と前記近設部材との間の前記隙間に配され、前記側壁部と共に前記光源を取り囲む壁状の第2反射部材と、を備え
    前記基板は、複数が面内に並べて配されており、
    前記近設部材には、隣に配された前記基板が含まれる照明装置。
  2. 前記近設部材には、前記被照射体側に開口し前記基板を収容するシャーシが含まれる請求項1に記載の照明装置。
  3. 前記第2反射部材は、前記基板と前記近設部材との間の前記隙間に挿入される固定部と、前記固定部から前記被照射体側に突出する突出部とを備える請求項1または請求項2に記載の照明装置。
  4. 前記光源からの光を前記被照射体側に拡散する拡散板を備え、
    前記突出部の前記被照射体側の先端部は、前記拡散板と対向する平坦面を有する請求項3に記載の照明装置。
  5. 前記平坦面は前記拡散板に当接している請求項4に記載の照明装置。
  6. 前記第1反射部材の前記側壁部は、平面視で前記光源を格子状に取り囲む形状をなし、
    前記第2反射部材は、平面視で前記格子状の列方向又は行方向の少なくとも一方に沿って延在する請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の照明装置。
  7. 前記第2反射部材は白色の樹脂材料により一体形成されている請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の照明装置。
  8. 前記光源は一定の間隔で複数配されており、
    前記側壁部は複数の前記光源の各々を取り囲む大きさが均等である請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の照明装置。
  9. 請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の照明装置と、前記照明装置から照射される光を利用して画素を表示する表示パネルと、を備える表示装置。
  10. 前記表示パネルは液晶を用いた液晶パネルである請求項9に記載の表示装置。
  11. 請求項9又は請求項10に記載の表示装置を備えるテレビ受信装置。
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