JPWO2010146893A1 - 照明装置、表示装置、及びテレビジョン受像器 - Google Patents

Abstract

液晶表示パネル（５９）を有する表示装置（６９）のバックライトユニット（４９）は、シャーシ（４１）及びそれに支持される拡散板（４３）と、拡散板に光を照射する光源を備える。光源は、発光素子としてのＬＥＤ（２２）とそれを覆う拡散レンズ（２４）を備えた実装基板（２１）を複数組み合わせて構成されるものであり、複数の実装基板の縁同士には、互いの間で電気的接続をなすコネクタ（２５Ａ）が装着される。コネクタは、ＬＥＤが拡散板に輝度を与える照射光領域に非干渉状態に置かれる。前記非干渉状態を達成するため、コネクタにはＬＥＤに面する角部に面取り部（２６）が形成される。

Description

本発明は、照明装置、前記照明装置を含む表示装置、及び前記表示装置を備えるテレビジョン受像器に関する。

自らは発光しない表示パネル、例えば液晶表示パネルを使用する表示装置には、通常、表示パネルを背後から照らす照明装置が組み合わせられる。この種の照明装置の光源には、冷陰極管や発光素子など、様々な種類のものが用いられる。発光素子には、発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」と称する）、有機エレクトロルミネセンス素子、無機エレクトロルミネセンス素子などがあるが、現今ではＬＥＤが主流となっている。特許文献１に記載された照明装置の光源もＬＥＤである。

特許文献１記載の照明装置では、図８に示すように、実装基板１２１にＬＥＤ１２２が実装され、さらに、ＬＥＤ１２２を覆うレンズ１２４が実装基板１２１に取り付けられている。実装基板１２１、ＬＥＤ１２２、及びレンズ１２４が発光モジュールｍｊを構成する。レンズ１２４は肉厚が均等な半球ドームの形をしており、ＬＥＤ１２２が発する光をあまり屈折させることなく透過させる。従って、図８のようにＬＥＤ１２２が上向きになっていると、鉛直に近い方向に進む光の割合が多くなる。

特開２００８−４１５４６

図８には実装基板１２１が１枚しか描かれていないが、照明面積が広くなると、複数の実装基板１２１をコネクタで接続するという構成が必要になることがある。図８の照明装置はそもそも液晶表示装置のバックライトとして用いられるものであり、多数のＬＥＤ１２２で拡散板を照射して拡散板に均一な輝度を与えるものであるが、コネクタで複数の実装基板１２１を接続することとすると、コネクタがＬＥＤ１２２からの光を遮って拡散板に影を投じることがある。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、発光素子を実装した実装基板を複数組み合わせて光源とし、この光源から拡散板に光を照射する照明装置において、実装基板同士の接続に用いられるコネクタが拡散板の輝度ムラの原因とならないようにすることを目的とする。

本発明の好ましい実施形態によれば、拡散板と、前記拡散板に光を照射する光源とを含む照明装置において、前記光源は発光素子を実装した実装基板を複数組み合わせて構成されるものであり、前記複数の実装基板の縁同士には、互いの間で電気的接続をなすコネクタが装着されるとともに、前記コネクタは、前記発光素子が前記拡散板に輝度を与える照射光領域に非干渉状態に置かれる。

この構成によると、拡散板に輝度を与える光がコネクタで遮られないので、拡散板にコネクタに起因する輝度ムラが発生しない。

本発明の好ましい実施形態によれば、上記構成の照明装置において、前記発光素子を覆う拡散レンズを備え、前記拡散レンズから出射する光が前記照射光領域を形成する。

この構成によると、拡散レンズから出射する光がコネクタで遮られないので、拡散板にコネクタに起因する輝度ムラが発生しない。

本発明の好ましい実施形態によれば、上記構成の照明装置において、前記コネクタの角部の中で、少なくとも前記発光素子に面する側に位置する箇所が前記発光素子から遠ざけられることにより、前記照射光領域に非干渉状態となる形状が前記コネクタに与えられる。

この構成によると、コネクタの形状変更により輝度ムラをなくすことができ、目的達成が容易である。

本発明の好ましい実施形態によれば、上記構成の照明装置において、前記コネクタの角部の中で、少なくとも前記発光素子に面する側に位置する箇所が、そこに面取り部が形成されることにより、前記発光素子から遠ざけられる。

この構成によると、コネクタに面取り部を形成すればよいから、形状変更が容易である。

本発明の好ましい実施形態によれば、上記構成の照明装置において、前記コネクタの角部の中で、少なくとも前記発光素子に面する側に位置する箇所が、そこにアール部が形成されることにより、前記発光素子から遠ざけられる。

この構成によると、コネクタにアール部を形成すればよいから、形状変更が容易である。

本発明の好ましい実施形態によれば、上記構成の照明装置において、前記コネクタの角部の中で、少なくとも前記発光素子に面する側に位置する箇所が、そこに階段部が形成されることにより、前記発光素子から遠ざけられる。

この構成によると、コネクタに階段部を形成すればよいから、形状変更が容易である。

本発明の好ましい実施形態によれば、上記構成の照明装置において、前記コネクタの高さ寸法が小さくされることにより、前記照射光領域に非干渉状態となる形状が前記コネクタに与えられる。

この構成によると、コネクタの寸法変更により輝度ムラをなくすことができ、目的達成が容易である。

本発明の好ましい実施形態によれば、上記構成の照明装置において、前記発光素子はＬＥＤである。

この構成によると、近年高輝度化がめざましいＬＥＤを用いて、明るい照明装置を得ることができる。

本発明の好ましい実施形態によれば、上記構成の照明装置と、前記照明装置からの光を受ける表示パネルと、を含む表示装置が構成される。

この構成によると、コネクタに起因する輝度ムラのない表示装置を得ることができる。

本発明の好ましい実施形態によれば、上記構成の表示装置において、前記表示パネルは液晶表示パネルである。

この構成によると、コネクタに起因する輝度ムラのない液晶表示装置を得ることができる。

本発明の好ましい実施形態によれば、上記構成の表示装置を備えるテレビジョン受像器が構成される。

この構成によると、画面上にコネクタに起因する輝度ムラが生じないテレビジョン受像器を得ることができる。

本発明によると、発光素子が拡散板に輝度を与える光がコネクタで遮られないので、拡散板にコネクタに起因する輝度ムラが発生せず、この照明装置からの光を受ける表示パネルを含む表示装置の表示画質が向上する。また、このような表示装置を備えるテレビジョン受像器の画質が向上する。

本発明の好ましい実施形態に係る照明装置を含む表示装置の分解斜視図である。 第１実施形態に係る照明装置の実装基板接続部の断面図である。 図２の実装基板接続部の平面図である。 第２実施形態に係る照明装置の実装基板接続部の断面図である。 第３実施形態に係る照明装置の実装基板接続部の断面図である。 第４実施形態に係る照明装置の実装基板接続部の断面図である。 テレビジョン受像器の分解斜視図である。 従来の照明装置の分解斜視図である。 ＬＥＤの照射方向による照度の異なり方を示すグラフである。 複数のＬＥＤの輝度の集合イメージを示す図である。

本発明の好ましい実施形態に係る照明装置を備えた表示装置の実施形態の構造を図１から図３に基づき説明する。図１において表示装置６９は、表示面が上向きになるように水平に置かれた状態で描かれている。

表示装置６９は、表示パネルとして液晶表示パネル５９を用いている。液晶表示パネル５９と、それを背後から照らすバックライトユニット４９は、１個のハウジング内に収容されている。ハウジングは表ハウジング部材ＨＧ１と裏ハウジング部材ＨＧ２を合わせて構成される。

液晶表示パネル５９は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等のスイッチング素子を含むアクティブマトリックス基板５１と、アクティブマトリックス基板５１に対向する対向基板５２を図示しないシール材を介在させて貼り合わせ、アクティブマトリックス基板５１と対向基板５２の間に液晶を注入して構成される。

アクティブマトリックス基板５１の受光面側と、対向基板５２の出射側には、それぞれ偏光フィルム５３が貼り付けられる。液晶表示パネル５９は液晶分子の傾きに起因する光透過率の変化を利用して画像を形成する。

本発明に係る照明装置が具体的な形をとったものであるバックライトユニット４９は、次の構成を備える。すなわちバックライトユニット４９は、発光モジュールＭＪ、シャーシ４１、大判の反射シート４２、拡散板４３、プリズムシート４４、及びマイクロレンズシート４５を含む。

発光モジュールＭＪは、実装基板２１、発光素子としてのＬＥＤ２２、拡散レンズ２４、及び内蔵反射シート１１を含む。

ここで拡散レンズ２４の意義について説明する。例えば特許文献１記載の照明装置を考えた場合、図８の照明装置は、レンズ１２４が組み合わせられているとは言え、個々のＬＥＤ１２２の光の広がりが小さいので、輝度のムラをなくそうと思えば発光モジュールｍｊを高密度で多数配置する必要がある。このため部品コストや実装コストがかさみ、全体として高価なものとなる。

最近ではＬＥＤの高輝度化が進み、比較的少ない個数のＬＥＤで全画面分の光量をまかなうことが可能になっている。但し、高輝度のＬＥＤを疎らに配置したのでは輝度にムラが生じることを避けられないので、個々のＬＥＤに光の拡散性能の高いレンズ（このようなレンズを本明細書では「拡散レンズ」と称する）を組み合わせて用いることが好ましい。

図９は、単体のＬＥＤと拡散レンズ付きＬＥＤの、照射方向による照度（単位Ｌｕｘ）の異なり方を示すグラフである。単体のＬＥＤの場合、光軸の角度である９０°をピークとし、そこから離れるにつれ急激に照度が落ちて行く。これに対し拡散レンズ付きＬＥＤの場合、一定以上の照度を確保できる領域を広げ、光軸と異なる角度に照度のピークを設定することが可能である。なお、図の照度パターンは拡散レンズの設計によってどのようにでも変化させられることは言うまでもない。

複数のＬＥＤの輝度の集合イメージを図１０に示す。図中、実線の波形は拡散レンズ付きＬＥＤの輝度、点線の波形は単体のＬＥＤの輝度を表している。波形の中の水平線は、ピーク値の半分の輝度における波形の幅（半値幅）を示す。拡散レンズ付きＬＥＤの場合は、個々の波形を幅広にできるので、全体の集合としての輝度を、図の上方に実線で示すようにフラットな形にするのが容易である。しかしながら、単体のＬＥＤの場合、個々の波形は、高さがある一方、幅は狭く、それらを集合した輝度に波が生じることを避けられない。このように輝度にムラがある画像は好ましくないので、拡散レンズ付きＬＥＤの採用はほぼ必然となる。

上記の点に鑑み、発光モジュールＭＪは拡散レンズ２４を含むこととされている。

実装基板２１は細長い矩形であり、その上面の実装面２１Ｕには、長手方向に所定間隔で複数の電極（図示せず）が形成されており、この電極にＬＥＤ２２が実装されている。実装基板２１は複数のＬＥＤ２２に対する共通の基板となる。すなわち、ＬＥＤ２２、拡散レンズ２４、及び内蔵反射シート１１の組み合わせが複数組、図１に示す通り実装基板２１の長手方向に沿って所定間隔で配置される。

拡散レンズ２４は平面形状円形で、下面に複数の脚部２４ａを有し、脚部２４ａの先端を接着剤で実装基板２１の実装面２１Ｕに接着することにより実装基板２１に取り付けられる。脚部２４ａの存在により、実装基板２１と拡散レンズ２４の間に隙間が生じる。この隙間を通って流れる空気流により、ＬＥＤ２２は冷却される。なお、放熱の問題を解決できれば、拡散レンズの中にＬＥＤを埋め込んだ一体モールド形式の発光モジュールを用いることも可能である。

様々なタイプのＬＥＤをＬＥＤ２２として用いることができる。例えば、青色発光のＬＥＤチップに、そのＬＥＤチップからの光を受けて黄色光を蛍光発光する蛍光体を組み合わせ、それらが発する青色光と黄色光のとり合わせで白色光を生成するタイプのＬＥＤを用いることができる。青色発光のＬＥＤチップに、そのＬＥＤチップからの光を受けて緑色光を蛍光発光する蛍光体と赤色光を蛍光発光する蛍光体を組み合わせ、それらが発する青色光・緑色光・赤色光のとり合わせで白色光を生成するタイプのＬＥＤを用いることもできる。

赤色発光のＬＥＤチップと、青色発光のＬＥＤチップと、青色発光のＬＥＤチップからの青色光で緑色光を蛍光発光する蛍光体を組み合わせ、それらが発する赤色光・青色光・緑色光のとり合わせで白色光を生成するタイプのＬＥＤを用いることもできる。

赤色発光のＬＥＤチップと、緑色発光のＬＥＤチップと、青色発光のＬＥＤチップを組み合わせ、それらが発する赤色光・緑色光・青色光のとり合わせで白色光を生成するタイプのＬＥＤを用いることもできる。

図１では、１枚当たり５個のＬＥＤ２２を並べた実装基板２１と、１枚当たり８個のＬＥＤ２２を並べた実装基板２１を組み合わせて用いている。５個のＬＥＤ２２を有する実装基板２１と８個のＬＥＤ２２を有する実装基板２１は、それぞれ長手方向の一端の縁に装着されているコネクタ２５同士（雄と雌の別があることは言うまでもない）を接続して連結されている。

５個のＬＥＤ２２を有する実装基板２１と８個のＬＥＤ２２を有する実装基板２１の組み合わせを複数組、互いに平行する形でシャーシ４１上に並べる。実装基板２１におけるＬＥＤ２２の並びはシャーシ４１の長辺方向、すなわち図１のＸ矢印の方向であり、２枚の実装基板２１の組み合わせが並ぶ方向はシャーシ４１の短辺方向、すなわち図１のＹ矢印の方向であるところから、ＬＥＤ２２はマトリックス状に並ぶことになる。実装基板２１は、カシメ、接着、ネジ止め、リベット止めなどの適宜手段でシャーシ４１に固定される。

実装基板２１と拡散レンズ２４の間に内蔵反射シート１１が配置される。内蔵反射シート１１は実装面２１Ｕの拡散レンズ２４の下面に向き合う位置に固定される。内蔵反射シート１１は実装基板２１よりも光の反射率が高い。内蔵反射シート１１も平面形状円形であり、拡散レンズ２４と同心円をなす。直径は内蔵反射シート１１の方が大きい。

内蔵反射シート１１は内部に多数の微細な気泡を有する発泡樹脂シートであって、気泡の界面反射を積極的に活用して光を反射するものであり、光の反射率が高い。ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を材料とする、反射率９８％以上のシートが存在するので、そのようなシートを採用することが望ましい。内蔵反射シート１１には拡散レンズ２４の脚部２４ａを通す貫通穴が形成されている。なお、図３では内蔵反射シート１１は図示を省略してある。

シャーシ４１には、それと相似の平面形状を有する反射シート４２が重ねられる。反射シート４２も内蔵反射シート１１と同様の発泡樹脂シートである。反射シート４２には、発光モジュールＭＪの位置に合わせて、拡散レンズ２４は通り抜けられるが内蔵反射シート１１は通り抜けられない大きさの円形の通過開孔４２Ｈ１が形成されている。また反射シート４２には、コネクタ２５の位置に合わせて、コネクタ２５を突き出させる矩形の通過開孔４２Ｈ２が形成されている。

バックライトユニット４９では、実装基板２１同士を電気的に接続するコネクタ２５が、ＬＥＤ２２が拡散板４３に輝度を与える照射光領域に非干渉状態に置かれるようにする。ＬＥＤ２２からは水平方向または水平に近い方向にも光が出ているが、これは拡散板４３に輝度を与えることを期待されている光ではなく、強度も弱いので、無視することができる。バックライトの機能を果たさせる実質的な光の領域がこの場合の照射光領域であるものとする。なお、ＬＥＤ２２を拡散レンズ２４が覆っていることから、拡散レンズ２４から出射する光が前記照射光領域を形成することになる。

コネクタ２５が、ＬＥＤ２２が拡散板４３に輝度を与える照射光領域に非干渉状態に置かれるようにするため、コネクタ２５には次のような形状が与えられている。すなわち、コネクタ２５の角部の中で、少なくともＬＥＤ２２に面する側に位置する箇所がＬＥＤ２２から遠ざけられている。

図２及び図３に示す照明装置の第１実施形態では、コネクタ２５に添字Ａが付されている。コネクタ２５Ａでは、角部に面取り部２６を形成し、これにより、角部をＬＥＤ２２から遠ざけるという効果を得ている。

コネクタ２５Ａは、角部を面取り部２６として削っているため、ＬＥＤ２２が拡散板４３に輝度を与える照射光領域に非干渉状態となる。このため、コネクタ２５Ａに起因する輝度ムラが拡散板４３に見られなくなり、液晶表示パネル５９の表示画質が向上する。面取り部２６の大きさと傾斜角度は、コネクタ２５Ａの角部が、ＬＥＤ２２が拡散板４３に輝度を与える照射光領域に非干渉状態となるという目的の達成に役立つ値に設定する。

図３に示すように、面取り部２６は、コネクタ２５Ａの天面４辺のうち、相手側コネクタに接する辺を除く３辺に形成されている。しかしながら、発光モジュールＭＪのマトリックスとコネクタ２５Ａとの位置関係によっては、直近の発光モジュールＭＪに対峙する辺にのみ面取り部２６を形成することとして、その辺と直角をなす他の２辺、図３で言えば図の上方と下方に位置する辺については、面取り部２６の形成をやめることも可能である。

図４に照明装置の第２実施形態を示す。第２実施形態はコネクタ形状が第１実施形態と異なる。すなわち第２実施形態で用いられているコネクタ２５Ｂは、ＬＥＤ２２に面する側の角部に面取り部でなくアール部２７が形成されている。

アール部２７も、角部をＬＥＤ２２から遠ざけるという効果をもたらす。このためコネクタ２５Ｂは、ＬＥＤ２２が拡散板４３に輝度を与える照射光領域に非干渉状態となる。これにより、コネクタ２５Ｂに起因する輝度ムラが拡散板４３に見られなくなり、液晶表示パネル５９の表示画質が向上する。アール部２７の大きさは、コネクタ２５Ｂの角部が、ＬＥＤ２２が拡散板４３に輝度を与える照射光領域に非干渉状態となるという目的の達成に役立つ値に設定する。

第１実施形態の面取り部２６と同様、アール部２７は、コネクタ２５Ｂの天面４辺のうち、相手側コネクタに接する辺を除く３辺に形成することとしてもよく、直近の発光モジュールＭＪに対峙する辺にのみ形成することとしてもよい。

図５に照明装置の第３実施形態を示す。第４実施形態はコネクタ形状が第１実施形態及び第２実施形態と異なる。すなわち第３実施形態で用いられているコネクタ２５Ｃは、ＬＥＤ２２に面する側の角部に階段部２８が形成されている。階段部２８の段数に特に限定はない。

階段部２８も、角部をＬＥＤ２２から遠ざけるという効果をもたらす。このためコネクタ２６Ｃは、ＬＥＤ２２が拡散板４３に輝度を与える照射光領域に非干渉状態となる。これにより、コネクタ２５Ｃに起因する輝度ムラが拡散板４３に見られなくなり、液晶表示パネル５９の表示画質が向上する。階段部２８の大きさと傾斜角度は、コネクタ２５Ｃの角部が、ＬＥＤ２２が拡散板４３に輝度を与える照射光領域に非干渉状態となるという目的の達成に役立つ値に設定する。

面取り部２６やアール部２７と同様、階段部２８も、コネクタ２５Ｃの天面４辺のうち、相手側コネクタに接する辺を除く３辺に形成することとしてもよく、直近の発光モジュールＭＪに対峙する辺にのみ形成することとしてもよい。

図６に照明装置の第４実施形態を示す。第４実施形態のアプローチは第１から第３までの実施形態のアプローチと異なる。すなわち第４実施形態では、コネクタの高さ寸法を小さくすることにより、ＬＥＤ２２が拡散板４３に輝度を与える照射光領域に非干渉状態となる形状をコネクタに与えている。

図６に示すコネクタ２５Ｄは、第１から第３までの実施形態のコネクタに比べ、高さ寸法そのものが小さく、ＬＥＤ２２が拡散板４３に輝度を与える照射光領域に非干渉状態となる。このため、コネクタ２５Ｄに起因する輝度ムラが拡散板４３に見られなくなり、液晶表示パネル５９の表示画質が向上する。

図７に、表示装置６９を組み込むテレビジョン受像器の構成例を示す。テレビジョン受像器８９は、前部キャビネット９０と後部キャビネット９１を合わせて構成されるキャビネット内に表示装置６９と制御基板群９２を収納し、そのキャビネットをスタンド９３で支える構成となっている。

以上、本発明の各実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。例えば、拡散レンズで覆われない発光素子を並べた実装基板のコネクタにも本発明を適用することができる。

本発明は、照明装置、前記照明装置を含む表示装置、及び前記表示装置を備えるテレビジョン受像器に広く利用可能である。

４９ バックライトユニット
４１ シャーシ
４３ 拡散板
ＭＪ 発光モジュール
１１ 内蔵反射シート
２１ 実装基板
２２ ＬＥＤ
２４ 拡散レンズ
２５、２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄ コネクタ
２６ 面取り部
２７ アール部
２８ 階段部
５９ 液晶表示パネル
６９ 表示装置
８９ テレビジョン受像器

Claims (11)

1. 照明装置であって、以下を特徴とするもの：
   拡散板と、前記拡散板に光を照射する光源とを含み、
   前記光源は発光素子を実装した実装基板を複数組み合わせて構成されるものであり、前記複数の実装基板の縁同士には、互いの間で電気的接続をなすコネクタが装着されるとともに、前記コネクタは、前記発光素子が前記拡散板に輝度を与える照射光領域に非干渉状態に置かれる。
2. 請求項１の照明装置であって、以下を特徴とするもの：
   前記発光素子を覆う拡散レンズを備え、前記拡散レンズから出射する光が前記照射光領域を形成する。
3. 請求項１の照明装置であって、以下を特徴とするもの：
   前記コネクタの角部の中で、少なくとも前記発光素子に面する側に位置する箇所が前記発光素子から遠ざけられることにより、前記照射光領域に非干渉状態となる形状が前記コネクタに与えられる。
4. 請求項３の照明装置であって、以下を特徴とするもの：
   前記コネクタの角部の中で、少なくとも前記発光素子に面する側に位置する箇所が、そこに面取り部が形成されることにより、前記発光素子から遠ざけられる。
5. 請求項３の照明装置であって、以下を特徴とするもの：
   前記コネクタの角部の中で、少なくとも前記発光素子に面する側に位置する箇所が、そこにアール部が形成されることにより、前記発光素子から遠ざけられる。
6. 請求項３の照明装置であって、以下を特徴とするもの：
   前記コネクタの角部の中で、少なくとも前記発光素子に面する側に位置する箇所が、そこに階段部が形成されることにより、前記発光素子から遠ざけられる。
7. 請求項１の照明装置であって、以下を特徴とするもの：
   前記コネクタの高さ寸法が小さくされることにより、前記照射光領域に非干渉状態となる形状が前記コネクタに与えられる。
8. 請求項１の照明装置であって、以下を特徴とするもの：
   前記発光素子はＬＥＤである。
9. 表示装置であって、以下を特徴とするもの：
   請求項１から８のいずれかの照明装置と、前記照明装置からの光を受ける表示パネルと、を含む。
10. 請求項９の表示装置であって、以下を特徴とするもの：
    前記表示パネルは液晶表示パネルである。
11. テレビジョン受像器であって、以下を特徴とするもの：
    請求項９の表示装置を備える。

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