JPWO2010038529A1 - 照明装置、表示装置、及びテレビ受信装置 - Google Patents
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Abstract
Description
ところで、上記した構成の照明装置では、以下に示す理由から隣り合う導光体の間に所定の隙間を設定する場合がある。何故ならば、複数の導光体を配置する際に、組み付け誤差が生じるのは避けられず、仮に上記隙間を排したものでは、組み付け時に導光体同士が干渉し易くなるためである。また、発光素子の発光に伴って生じる熱によって導光体が熱膨張し、導光体同士が干渉する事態を防ぐためにも、上記した隙間を設定する場合もある。しかしながら、隣り合う導光体の間に隙間を設けると、この隙間に光出射面からの光が届きにくくなり、拡散板を設けたとしても、液晶パネルの表示面において前記隙間と対応する部分が暗線となって現れ、輝度ムラが発生してしまう。
本発明は、発光素子と導光体とを少なくとも有する光源ユニットが一方向に複数配列され、隣り合う前記導光体の間に隙間が形成されている照明装置であって、前記導光体は、前記発光素子からの光を受光して第1の光出射面から前記光を出射し、前記第1の光出射面と対向する位置に、前記第1の光出射面から出射された光を受光する光学部材が配置され、前記隙間における前記光学部材と反対側に、光を反射させる反射部材が配置され、前記導光体において前記隙間に臨む端部のうち前記光学部材と反対側に、前記反射部材で反射させた後に前記隙間を通って前記光学部材に光を出射する第2の光出射面が形成されている構成としたところに特徴を有する。ここで、「反射」とは、単に光を反射させる場合のみならず、光を拡散させる場合も含むものとする。
(1)前記第2の光出射面は、前記導光体において前記隙間に臨む両端部にそれぞれ形成されている構成としてもよい。このような構成にすると、導光体の両側に位置する一対の隙間に対して光を届けることができる。
本発明によれば、輝度ムラをなくすことができる。
本発明の実施形態1を図1〜図14によって説明する。本実施形態では、液晶表示装置10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、各軸方向が各図面で示した方向となるように描かれている。また、図4〜図10に示す上側を表側とし、同図下側を裏側とする。
本実施形態に係るテレビ受信装置TVは、図1に示すように、液晶表示装置10(表示装置)と、当該液晶表示装置10を挟むようにして収容する表裏両キャビネットCa,Cbと、電源Pと、チューナーTとを備えており、その表示面11aが鉛直方向(Y軸方向)に沿うようスタンドSによって支持されている。液晶表示装置10は、全体として横長の方形を成し、図2に示すように、表示パネルである液晶パネル11と、外部光源であるバックライト装置(本発明の「照明装置」の一例)12とを備え、これらが枠状をなすベゼル13などにより一体的に保持されるようになっている。
次に、液晶表示装置10を構成する液晶パネル11及びバックライト装置12について順次に説明する。このうち、液晶パネル(表示パネル)11は、平面視矩形状をなしており、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。なお、両基板の外側には偏光板が配されている(図5など参照)。
続いて、バックライト装置12について詳しく説明する。バックライト装置12は、大まかには、図4に示すように、表側(液晶パネル11側、光出射側)に開口した略箱型をなすシャーシ14と、シャーシ14の開口部を覆うようにして配される光学部材15と、シャーシ14内に配される光源である発光ダイオード(本発明の「発光素子」の一例であって、以下「LED」という)16と、LED16が実装されたLED基板17と、LED16から発せられる光を光学部材15側へ導く導光板(本発明の「導光体」の一例)18とを備える。
続いて、バックライト装置12を構成する各部材について詳しく説明する。シャーシ14は、金属製とされ、図4に示すように、液晶パネル11と同様に矩形状をなす底板14aと、底板14aの各辺の外端から立ち上がる側板14bと、各側板14bの立ち上がり端から外向きに張り出す受け板14cとからなり、全体としては表側に向けて開口した浅い略箱型(略浅皿状)をなしている。シャーシ14は、その長辺方向が水平方向(X軸方向)と一致し、短辺方向が鉛直方向(Y軸方向)と一致している。シャーシ14における各受け板14cには、表側から受け部材19や押さえ部材20が載置可能とされる。各受け板14cには、ベゼル13や受け部材19や押さえ部材20をネジ止めするための取付孔14dが所定位置に貫通形成されており、そのうちの1つを図8に示すものとする。また、長辺側の受け板14cは、その外縁部が側板14bに並行するよう折り返されている(図4)。一方、底板14aには、導光板18を取り付けるためのクリップ23を通すための挿通孔14eが所定位置に貫通形成されている(図5及び図6)。なお、底板14aには、LED基板17をネジ止めするための取付孔(図示せず)が所定位置に貫通形成されている。
光学部材15は、図4に示すように、液晶パネル11と導光板18との間に介在しており、導光板18側に配される拡散板15a,15bと、液晶パネル11側に配される光学シート15cとから構成される。拡散板15a,15bは、所定の厚みを持つ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機能を有する。拡散板15a,15bは、同等の厚さのものが2枚、積層して配されている。光学シート15cは、拡散板15a,15bと比べると板厚が薄いシート状をなしており、3枚が積層して配されている。具体的には、光学シート15cは、拡散板15a,15b側(裏側)から順に、拡散シート、レンズシート、反射型偏光シートとなっている。
受け部材19は、シャーシ14における外周端部に配されるとともに、拡散板15a,15bにおける外周端部をほぼ全周にわたって受けることが可能とされる。受け部材19は、図3に示すように、シャーシ14における各短辺部分に沿って延在する一対の短辺側受け部材19Aと、各長辺部分に沿って延在する2つの長辺側受け部材19B,19Cとを有している。各受け部材19は、各々の設置箇所に応じて互いの形態が異なっている。なお、受け部材19を区別する場合には、各受け部材の符号にそれぞれ添え字A〜Cを付すものとし、区別せずに総称する場合には、符号に添え字を付さないものとする。
押さえ部材20は、図3に示すように、シャーシ14における外周端部に配されるとともに、その幅寸法がシャーシ14や拡散板15a,15bの短辺寸法よりも十分に小さく、拡散板15aの外周端部を局所的に押さえることが可能とされる。押さえ部材20は、シャーシ14における両短辺部分に1つずつ配される短辺側押さえ部材20Aと、両長辺部分に複数ずつ配される長辺側押さえ部材20B,20Cとを有している。各押さえ部材20は、各々の設置箇所に応じて互いの形態が異なっている。なお、押さえ部材20を区別する場合には、各押さえ部材の符号にそれぞれ添え字A〜Cを付すものとし、区別せずに総称する場合には、符号に添え字を付さないものとする。
放熱部材21は、熱伝導性に優れた合成樹脂材料または金属材料からなるとともにシート状をなしており、図5に示すシャーシ14内に配されるものと、図7に示すシャーシ14外に配されるものとがある。放熱部材21のうちシャーシ14内に配されるものは、シャーシ14の底板14aとLED基板17との間に介在しており、所々に他の部材を逃がすための切り欠きが設けられている。一方、放熱部材21のうちシャーシ14外に配されるものは、シャーシ14の底板14aにおける裏側の面に貼り付けられている。
LED16は、図10に示すように、LED基板17上に表面実装される、いわゆる表面実装型LEDである。LED16は、全体として横長な略ブロック状をなすとともに、LED基板17に対する実装面(LED基板17に当接される底面)に隣接する側面が発光面16aとなる側面発光型LEDである。このLED16における光軸LAは、液晶パネル11の表示面11a(導光板18における光出射面36)とほぼ並行する設定とされている(図7及び図10)。詳しくは、LED16における光軸LAは、シャーシ14における短辺方向(Y軸方向)、つまり鉛直方向と一致しているとともにその発光方向(発光面16aからの光の出射方向)は鉛直方向の上向きとされている(図3及び図7)。なお、LED16から発せられる光は、光軸LAを中心にして所定の角度範囲内で三次元的にある程度放射状に広がるのであるが、その指向性は冷陰極管などと比べると高くなっている。つまり、LED16の発光強度は、光軸LAに沿った方向が際立って高く、光軸LAに対する傾き角度が大きくなるに連れて急激に低下するような傾向の角度分布を示す。また、LED16における長手方向は、シャーシ14における長辺方向(X軸方向)と一致している。
LED基板17は、表面(導光板18との対向面を含む)が光の反射性に優れた白色を呈する合成樹脂製とされている。LED基板17は、図3に示すように、平面に視て矩形の板状をなし、その長辺寸法は、底板14aの短辺寸法よりも十分に小さくなる設定とされており、シャーシ14の底板14aを部分的に覆うことが可能とされる。LED基板17は、シャーシ14の底板14aの面内において、碁盤目状に複数枚が平面配置されている。具体的には、図3において、LED基板17は、シャーシ14の長辺方向に5枚、短辺方向に5枚、合計25枚が並列して配置されている。LED基板17には、金属膜からなる配線パターンが形成されるとともにその所定の位置にLED16が実装されている。このLED基板17には、図示しない外部の制御基板が接続されていて、そこからLED16の点灯に必要な電力が供給されるとともにLED16の駆動制御が可能となっている。LED基板17上には、多数のLED16が碁盤目状に平面配置されており、その配列ピッチは、後述する導光板18の配列ピッチに対応した大きさとなっている。具体的には、LED16は、LED基板17における長辺方向に8個、短辺方向に4個、合計32個が並列して配置されている。また、LED基板17上には、LED16以外にもフォトセンサ22が実装されており、このフォトセンサ22によって各LED16の発光状態を検出することで、各LED16をフィードバック制御可能とされる(図4及び図11)。また、LED基板17には、導光板18を取り付けるためのクリップ23を受け入れる取付孔17a(図6)と、導光板18を位置決めするための位置決め孔17b(図10)とがそれぞれ各導光板18の取付位置に応じて設けられている。
導光板18は、屈折率が空気よりも十分に高く且つほぼ透明な(透光性に優れた)合成樹脂材料(例えばポリカーボネートなど)からなる。導光板18は、図7〜図9に示すように、LED16から鉛直方向(Y軸方向)に向けて発せられた光を導入するとともに、その光を内部で伝播させつつ光学部材15側(Z軸方向)へ向くよう立ち上げて出射させる機能を有する。導光板18は、図12に示すように、全体として平面に視て矩形をなす板状とされており、その長辺方向がLED16における光軸LA(発光方向)及びシャーシ14の短辺方向(Y軸方向、鉛直方向)と平行をなし、短辺方向がシャーシ14の長辺方向(X軸方向、水平方向)と平行をなしている。以下、導光板18における長辺方向に沿った断面構造について詳しく説明する。
出光部31及び導光部32における裏側の面(散乱面37を含む)には、図13に示すように、光を導光板18の内部へと反射させる反射シート24が配されている。反射シート24は、図示はしないものの導光板18のX軸方向における寸法よりも大きめに形成された幅広タイプのものと、図13に示す導光板18のX軸方向における寸法とほぼ同じ大きさに形成された幅狭タイプのものと、から構成されている。前記幅広タイプのものと前記幅狭タイプのものとがX軸方向に交互に並んで配されている。具体的には、図11における中央に位置する導光板18に幅広タイプの反射シート24が貼着され、図11における左右両側に位置する導光板18に幅狭タイプの反射シート24が貼着されている。これにより、スリット42の隙間Sのみならず、隣り合う導光板18間の隙間Sにも反射シート24を配置できる。すなわち、幅広タイプの反射シート24は、出光部31及び導光部32における裏側の面に沿って導光板18間の隙間Sに延在する形態とされている。
ところで、本実施形態においては、図12に示すように、一つの導光板18に一対のLED16を備えることによって本発明の「光源ユニット」が構成されている。すなわち、光源ユニットUは、二組の前記単位発光体をX軸方向に並列配置した構成とされている。光源ユニットUは、一対のLED16を収容する一対のLED収容孔33を有し、2つの異なるLED16からの光が入射されるのであるが、それにも拘わらず各LED16から発せられた光を、光学的に独立させた状態でそれぞれ拡散板15a,15bへと導光できるようになっている。以下、光源ユニットUにおける各構成部位の平面配置と共に詳しく説明する。
次に、光源ユニットUにおける光出射面36の構成について図6および図14を参照しながら説明する。図14は、光出射面36の詳細な構成を容易にするため、図6における分割出光部31Sを実際の寸法よりも上下方向に拡大して示したものである。分割出光部31Sの光出射面36は、第1の光出射面36Aと、一対の第2の光出射面36Bとを備えて構成されている。第1の光出射面36Aは、導光板18において拡散板15bと対向する面に形成されている。一方、第2光出射面36Bは、導光板18における第1の光出射面36Aと反対側に形成されている。すなわち、第2光出射面36Bは、反射シート24と対向する面に形成されている。
次に、本発明の実施形態2を図15の図面を参照しながら説明する。本実施形態は、実施形態1における光出射面36の形状を変更したものであって、その他の共通する構成については同一の符号を付すものとし、その他の共通する構成、作用、及び効果についてはその説明を省略する。
次に、本発明の実施形態3を図16の図面を参照しながら説明する。本実施形態は、実施形態2と同様に、実施形態1における光出射面36の形状を変更したものであって、その他の共通する構成については同一の符号を付すものとし、その他の共通する構成、作用、及び効果についてはその説明を省略する。
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。
(6)上記した各実施形態では、光源として点状光源を用いたものを例示したが、冷陰極管や熱陰極管などの線状光源を用いたものも本発明に含まれる。
(7)上記した各実施形態及び上記(5),(6)以外にも、有機ELなどの面状光源を用いたものも本発明に含まれる。
(15)上記した各実施形態では、チューナーTを備えたテレビ受信装置TVを例示したが、チューナーTを備えない表示装置にも本発明は適用可能である。
(23)上記した各実施形態では、R,G,Bをそれぞれ単色発光する3種類のLEDチップ16cを内蔵したLED16を用いたものを示したが、C(シアン),M(マゼンタ),Y(イエロー)をそれぞれ単色発光する3種類のLEDチップを内蔵したLEDを用いたものも本発明に含まれる。
Claims (17)
- 発光素子と導光体とを少なくとも有する光源ユニットが一方向に複数配列され、隣り合う前記導光体の間に隙間が形成されている照明装置であって、
前記導光体は、前記発光素子からの光を受光して第1の光出射面から前記光を出射し、
前記第1の光出射面と対向する位置に、前記第1の光出射面から出射された光を受光する光学部材が配置され、
前記隙間における前記光学部材と反対側に、光を反射させる反射部材が配置され、
前記導光体において前記隙間に臨む端部のうち前記光学部材と反対側に、前記反射部材で反射させた後に前記隙間を通って前記光学部材に光を出射する第2の光出射面が形成されていることを特徴とする照明装置。 - 前記第2の光出射面は、前記導光体において前記隙間に臨む両端部にそれぞれ形成されている請求の範囲第1項に記載の照明装置。
- 前記第2の光出射面は、前記導光体に形成されたスリットに臨む位置に形成されている請求の範囲第1項または請求の範囲第2項に記載の照明装置。
- 前記光源ユニットは、前記スリットによって光学的に独立した複数の領域に分割されている請求の範囲第3項に記載の照明装置。
- 前記第2の光出射面は、前記隙間に近づくほど前記光学部材までの距離が近くなる曲面とされている請求の範囲第1項から請求の範囲第4項のいずれか1項に記載の照明装置。
- 前記第2の光出射面は、前記隙間に近づくほど前記光学部材までの距離が近くなる傾斜面とされている請求の範囲第1項から請求の範囲第4項のいずれか1項に記載の照明装置。
- 前記導光体における前記第1の光出射面と反対側の面から前記第2の光出射面にかけての範囲は、断面略円弧状に形成されている請求の範囲第1項から請求の範囲第5項のいずれか1項に記載の照明装置。
- 前記第1の光出射面は、前記光学部材までの距離が均一となる平坦面とされている請求の範囲第1項から請求の範囲第7項のいずれか1項に記載の照明装置。
- 前記光学部材は、所定の厚みを持つ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拡散板を備えて構成されている請求の範囲第1項から請求の範囲第8項のいずれか1項に記載の照明装置。
- 前記発光素子は、回路基板上に実装された発光ダイオードである請求の範囲第1項から請求の範囲第9項のいずれか1項に記載の照明装置。
- 前記第1の光出射面から前記光学部材に向かう光の光軸は、前記発光素子からの光の光軸に対してほぼ直交配置とされている請求の範囲第1項から請求の範囲第10項のいずれか1項に記載の照明装置。
- 前記反射部材は、前記導光体における前記第1の光出射面の裏側に沿って前記隙間に延在する形態をなし、前記導光体から外部に漏れた光を前記導光体の内部へ反射させる請求の範囲第1項から請求の範囲第11項のいずれか1項に記載の照明装置。
- 前記反射部材は、表面が光の反射性に優れた白色を呈する合成樹脂製の反射シートである請求の範囲第12項に記載の照明装置。
- 前記導光体は、前記第1の光出射面の平面方向に沿って二次元的に並列して配されている請求の範囲第1項から請求の範囲第13項のいずれか1項に記載の照明装置。
- 請求の範囲第1項から請求の範囲第14項のいずれか1項に記載の照明装置と、前記照明装置からの光を利用して表示を行う表示パネルとを備える表示装置。
- 前記表示パネルは、一対の基板間に液晶を封入してなる液晶パネルとされる請求の範囲第15項に記載の表示装置。
- 請求の範囲第15項または請求の範囲第16項に記載された表示装置を備えるテレビ受信装置。
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