JPWO2011007410A1 - 照明装置及び表示装置、並びに照明方法 - Google Patents

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Abstract

表示装置に用いられる照明装置において、電圧変換損失を低減させ、電力利用効率を改善する照明装置、及びその照明装置を用いた表示装置を提供する。照明装置は、筐体(108)の外部に配置された光源となる発光部(102、103)と、前記筐体(108)の前面に設けられた表示面に沿って配置された本体部(101a)、及び、該本体部(101a)から屈曲又は湾曲して前記筐体(108)の背面に設けられた開口部より突出し、端部が前記発光部(102、103)と対向して配置された突出部(101b)とを有する導光板(101)とを備える。

Description

本発明は、発光素子に発光ダイオードを用いた照明装置、及び、その照明装置を用いた表示装置、並びに照明方法に関する。
近年、高輝度な白色発光ダイオード(以下、白色LED(Light Emitting Diode;発光ダイオード)という)が普及し、携帯情報機器の液晶表示画面や、薄型テレビなどのバックライト装置にまで用途が広がっている。例えば、青色LEDと黄色蛍光体とを組み合わせた白色LED、青色LEDと赤色蛍光体と緑色蛍光体とを組み合わせた白色LED、青色LEDと橙色蛍光体と緑色蛍光体とを組み合わせた白色LEDなどが盛んに開発されている。
ところで、ノートパソコンの液晶表示画面、液晶表示装置などのバックライト装置には、冷陰極蛍光管が採用されていたが、高輝度白色LEDへの置き換えが進んでいる。この置き換えの主な目的は、表示装置の省電力化、薄型化、長寿命化などである。これらの目的を達成する手段として、導光板の1つの側面又は、対向する2つの側面に高輝度白色LEDを配置して導光板に光を入射させるエッジ入力型バックライト装置と、当該バックライト装置を用いた液晶表示装置の開発が積極的に行われている。また、入射させた光を効率よく出射させる導光板の開発も行われている(特許文献1)。
エッジ入力型バックライト装置は、導光板の端面に複数の高輝度白色LEDを一列に配置し、当該高輝度白色LEDから放射された白色光を導光板に入射させて、導光板の主面から均一に出射される面光源を有するものである。また、エッジ入力型バックライト装置の筐体には、電子機器が放射する電磁波ノイズなどを抑制する目的で、アルミなどの金属材料が用いられることが多い。また、この筐体は、通常、液晶表示装置のアースに接続されている。
そこで、筐体を介した感電を防ぐために、商用交流電源からLEDに電力供給を行う場合、筐体との絶縁を確保するために、絶縁型の電圧変換回路を用いる必要があった(特許文献2)。
図5は、液晶表示装置900の液晶表示装置の概略断面図である。図示するように液晶表示装置900は、導光板901と、LEDアレイ902と、LEDアレイ用配線基板903と、LEDアレイ駆動電流供給ケーブル904と、LEDアレイ駆動電流供給ケーブル用コネクタ905と、LEDアレイ駆動電流供給用コネクタ906と、電源基板907と、前面筐体908a及び背面筐体908bからなる筐体908と、樹脂フレーム910と、液晶パネル911と、機能性光学シート912〜914と、光反射シート915とを具備している。
導光板901は、一側面に対向して配置されたLEDアレイ902から入射された白色光を内部で反射し、液晶パネル911、機能性光学シート912〜914が配置されている側の主面から光を出射する。
LEDアレイ902は、複数の高輝度白色LEDを直列に接続して構成され、電源基板907上に構成されたLEDアレイ点灯回路からLEDアレイ駆動電流供給ケーブル904及びLEDアレイ用配線基板903上に構成された配線を介して電流が供給される。また、LEDアレイ902は、導光板901の本体部の一側面に対向して配置され、該一側面に光を入射する。
LEDアレイ駆動電流供給ケーブル904は、LEDアレイ駆動電流供給ケーブル用コネクタ905とLEDアレイ駆動電流供給用コネクタ906とが嵌合することにより、LEDアレイ点灯回路に接続されている。
前面筐体908aは、表示面に相当する開口部を有し、爪や溝などを用いて背面筐体908bと勘合されている。樹脂フレーム910は、筐体908の内部に配置され、LEDアレイ用配線基板903と、導光板901とを固定している。液晶パネル911は、前面筐体908aに設けられた表示面に相当する開口部に沿って配置され、当該開口部を通じて筐体908の外部に露出している。
機能性光学シート912、913、914は、例えば、拡散シート、プリズムシートなどであり、液晶パネル911と、導光板901との間に配置されている。
光反射シート915は、導光板901の一側面に対向する他側面及び、導光板901の背面筐体908bとの間に配置され、一側面から入射された光が液晶パネル911を通じて、前面筐体908aに設けられた開口部からバックライト装置の外部に出射されるように、入射された光が液晶パネル911と対向する主面以外から漏れることを防いでいる。
また、図6は、液晶表示装置950の液晶表示装置の概略断面図である。液晶表示装置950は、導光板901の互いに対向する側面それぞれに、LEDアレイ902を対向するように配置し、側面から入射させる白色光の光量を増やすことにより、表示面に出射する光量を増やす構成となっている。
図7は、電源基板907上に設けられるLEDアレイ点灯回路部の回路構成の一例を示す概略図である。図示するように、LEDアレイ点灯回路部は、一次側直流電圧生成回路7と、直流電圧変換回路8と、LED印加電圧生成回路9とを備えている。
一次側直流電圧生成回路7には、交流電源1から入力された交流電圧を整流し、整流により得られた直流電圧を昇圧して直流電圧変換回路8に出力する。直流電圧変換回路8は、一次側直流電圧回路7から入力された電圧を降圧してLED印加電圧生成回路9に出力する。LED印加電圧生成回路9は、直流電圧変換回路8から入力された直流電圧を、LEDアレイ902が有するLEDそれぞれの順方向電圧のばらつきに関わらず、LEDアレイ902に一定の電流を流す電圧を印加する。
一次側直流電圧回路7は、整流回路2と、入力側平滑化コンデンサC1と、出力側平滑化コンデンサC2と、インダクタL1と、ダイオードD1と、抵抗R1、R2と、スイッチング素子Q1と、制御部3とを有している。整流回路2は、交流電源1から入力された交流電圧を整流し、整流により得られた直流電圧を一次側高位線Hi1と、一次側低位線Lo1とから出力する。入力側平滑化コンデンサC1は、一端が一次側高位線Hi1に接続され、他端が一次側低位線Lo1に接続されている。インダクタL1は、一端が入力側平滑化コンデンサC1と一次側高位線Hi1との接続点に接続され、他端がダイオードD1のアノードに接続されている。ダイオードD1は、カソードが直流電源回路の出力端に接続されている。出力側平滑化コンデンサC2は、一端がダイオードD1のカソードに接続され、他端が一次側低位線Lo1に接続されている。
スイッチング素子Q1は、FET(Field Effective Transistor;電界効果トランジスタ)からなり、ドレインがインダクタL1とダイオードD1との接続点に接続され、ソースが一次側低位線Lo1に接続され、ゲートに制御部3から電圧が印加される。抵抗R1、R2は直列に接続され、抵抗R2の一端がダイオードD1のカソードに接続され、抵抗R2の他端が抵抗R1の一端に接続され、抵抗R1の他端が一次側低位線Lo1に接続されている。制御部3は、出力側平滑化コンデンサC2の両端に生じる電圧を抵抗R1、R2の比により分圧された電圧が入力され、一次側直流電圧回路7が出力する電圧が一定になるようにスイッチング素子Q1のゲートに電圧を印加して、オンとオフとを切り替える。例えば、交流電源1から入力される交流電圧がAC100V〜AC240Vのとき、出力側平滑化コンデンサC2の両端に生じる電圧は、約DC380Vになるように設計されることが多い。
変圧回路8は、絶縁トランスT1と、スイッチング素子Q2と、ダイオードD2と、平滑化コンデンサC3と、抵抗R3〜R6と、基準電圧内蔵可変シャント式安定化電圧回路IC1と、フォトカプラPC1と、制御部4とを有している。絶縁トランスT1の一次側コイルは、一端がダイオードD1のカソードに接続され、他端がスイッチング素子Q2を介して、一次側低位線Lo1に接続されている。絶縁トランスT1の二次側コイルは、一端がダイオードD2のアノードに接続され、他端が二次側低位線Lo2に接続されている。スイッチング素子Q2は、FETからなり、ドレインが絶縁トランスT1の一次側コイルの他端に接続され、ソースが一次側低位線Lo1に接続され、ゲートに制御部4から電圧が印加されている。ダイオードD2のカソードは、変圧回路8の出力端に接続されている。平滑化コンデンサC3は、一端が二次側高位線Hi2に接続され、他端が二次側低位線Lo2に接続されている。
抵抗R5は、一端がダイオードD2のカソードに接続され、他端が抵抗R6の一端に接続されている。抵抗R6は、他端が二次側低位線Lo2に接続されている。抵抗R4は、一端がダイオードD2のカソードに接続され、他端がフォトカプラPC1の発光素子を介して基準電圧内蔵可変シャント式安定化電圧回路IC1のカソードに接続されている。基準電圧内蔵可変シャント式安定化電圧回路IC1は、アノードが二次側低位線Lo2に接続され、リファレンスが抵抗R5、R6の接続点に接続されている。
フォトカプラPC1の受光素子は、抵抗R3を介して出力側平滑化コンデンサC2の高電位側に接続され、他端が制御部4に接続されている。制御部4は、フォトカプラPC1の受光素子を介して入力される電流値に応じて、スイッチング素子Q2のオンとオフとを切り替える。また、制御部4は、絶縁トランスT1の二次側コイルに流れる電流が大きくなると、スイッチング素子Q2をオフにし、絶縁トランスT1の一次側コイルに流れる電流を小さくし、二次側コイルに過電流が流れることを防いでいる。
LED印加電圧生成回路9は、インダクタL2とダイオードD3と、平滑化コンデンサC4と、抵抗R7と、スイッチング素子Q3、Q4と、制御部5とを有している。インダクタL2は、一端が変圧回路8の出力端に接続され、他端がダイオードD3のアノードに接続されている。平滑化コンデンサC4は、一端がダイオードD3のカソードに接続され、他端が二次側低位線Lo2に接続されている。ダイオードD3のカソードは、LED印加電圧生成回路9の出力端を介してLEDアレイ902のアノード側に接続されている。
スイッチング素子Q3は、FETからなり、ドレインがインダクタL2とダイオードD3との接続点に接続され、ソースが二次側低位線Lo2に接続され、ゲートに制御部5から電圧が印加されている。スイッチング素子Q4は、FETからなり、ドレインがLED印加電圧生成回路9の出力端を介してLEDアレイ902のカソード側に接続され、ソースが抵抗R7を介して二次側低位線Lo2に接続され、ゲートに調光信号発生部6からの調光信号が印加されている。
制御部5は、LEDアレイ902に予め定められた電流が一定に流れるように、抵抗R7でLEDアレイ902に流れる電流を検出して、スイッチング素子Q3のオンとオフとを切り替える。
調光信号発生部6は、ユーザからの操作に応じて、LEDアレイ902が出射する光の光量を調節するために、スイッチング素子Q4を調光信号によりPWM制御し、LEDアレイ902の単位時間当たりの点灯時間を変化させて光量を調節する。
また、制御部5は、調光信号発生部6から調光信号が入力され、スイッチング素子Q4のオフに合わせて、スイッチング素子Q3をオフにする。
上述のようにLED点灯回路を構成して、絶縁トランスT1とフォトカプラPC1とを用いて、LEDアレイ902を含む回路と、商用交流電源である交流電源1とを絶縁することにより、筐体908を介した感電を防ぐ構成となっている。
このような、商用交流電源からLEDへ電力供給を行う場合、LED点灯回路の電圧変換効率(=LED投入電力/入力電力)は、一般的に、約75%程度である。
その内訳は、一次側回路内での交流電源1から直流電圧への変換効率A=90%〜95%、一次側回路から二次側回路への電圧変換効率B=85%〜90%、二次側回路内での直流電圧(固定電圧)からLED印加電圧(可変電圧)への変換効率C=90%〜95%である。A〜Cそれぞれの中央値を掛け合わせて、電圧変換効率は75%(=92.5%×87.5%×92.5%)となる。
ここで、バックライト装置などの照明装置への投入電力を50Wとした場合、約16.7W(=50W/0.75−50W)が電圧変換損失となり、液晶表示装置900の消費電力を増加させてしまうという問題があった。
特開2008−140698号公報 特開2008−235186号公報
上述のように、特許文献2に記載された回路構成では、筐体内部に配置するLEDアレイを含む回路と、筐体との絶縁を確保するために液晶表示装置の消費電力を低減させるには、絶縁トランスによる電圧変換損失があるために省電力化が困難であった。
また、特許文献1に記載の技術は、導光板に入射した光を効率よく出射されるものであり、本願とは、発明の目的、課題、及び構成が異なるものである。
本願発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、表示装置に用いられる照明装置において、電圧変換損失を低減させ、電力利用効率を改善する照明装置、及びその照明装置を用いた表示装置を提供することにある。
本発明の照明装置は、筐体の外部に配置された光源である発光部と、前記筐体の前面に設けられた表示面に沿って配置された本体部、及び、該本体部から屈曲又は湾曲して前記筐体の背面に設けられた開口部より突出し、端部が前記発光部と対向して配置された突出部を有する導光板とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、照明装置が消費する電力変換損失を低減させ、電力利用効率を改善することができる。
第1実施形態における液晶表示装置100の概略断面図である。 LEDアレイ用配線基板103を樹脂フレーム110に取り付ける方法を示す概略図である。 本実施形態におけるLEDアレイ102を点灯させるLEDアレイ点灯回路12(発光部)の構成を示す概略図である。 第2実施形態における液晶表示装置150の概略断面図である。 液晶表示装置900の液晶表示装置の概略断面図である。 液晶表示装置950の液晶表示装置の概略断面図である。 電源基板907上に設けられるLEDアレイ点灯回路部の回路構成の一例を示す概略図である。
[第1実施形態]
図1は、第1実施形態における液晶表示装置100の概略断面図である。図示するように液晶表示装置100は、導光板101と、LEDアレイ102と、LEDアレイ用配線基板103と、前面筐体108a及び背面筐体108bからなる筐体108と、樹脂フレーム110と、液晶パネル111と、機能性光学シート112〜114と、光反射シート115とを具備している。
なお、本願発明に記載の発光部は、LEDアレイ102と、LEDアレイ用配線基板103とに対応する。LEDアレイ102は、高輝度白色LED(発光素子)を順方向に直列に接続して構成され、それぞれの高輝度白色LEDは並べられてLEDアレイ用配線基板103に配置されている。
筐体108は、前面筐体108aと、背面筐体108bとが爪や溝などを用いて勘合し、一体となるように組み合わされている。樹脂フレーム110は、筐体108内部に配置されている。液晶パネル111は、前面筐体108aに表示面として設けられた開口部に沿って配置されると共に当該開口部を通じて筐体108の外部に露出されるように樹脂フレーム110に支持されて筐体108に固定されている。
導光板101は、屈曲性を有するシリコーン樹脂からなり、本体部101aが前面筐体108aの開口部に沿って配置され、本体部101aの主面101cが液晶パネル111に対向して配置されている。また、導光板101は、突出部101bが本体部101aから屈曲又は湾曲して背面筐体108bに設けられた開口部より突出し、端部がLEDアレイ102と対向して配置されている。また、導光板101は、突出部101bが本体部101aから背面筐体108bの方向に向かって屈曲することによりL字形状を形成している。また、導光板101は、樹脂フレーム110により支持されて筐体108に固定されている。また、導光板101の背面筐体108b側の主面101dには、凹凸が設けられている。
機能性光学シート112〜114は、例えば、拡散シート、プリズムシートなどであり、液晶パネル111と、導光板101との間に配置され、樹脂フレーム110により支持されて固定されている。反射シート115は、導光板101の液晶パネル111と対向する主面101cと、LEDアレイ102と対向する導光板101の突出部101bの端部とを除いて、導光板101を被うように配置されている。また、機能性光学シート112〜114と、光反射シート115とは、樹脂フレーム110に支持されて固定されている。
LEDアレイ102から導光板101の突出部101bの端部に入射された白色光は、導光板101の内部で反射を繰り返して伝搬し、主面101dに設けられた凹凸で反射することにより、主面101cから均一に出射される。導光板101の主面101cから出射される光は、機能性光学シート112〜114を介して液晶パネル111に入射される。液晶パネル111は、表示画像に応じて画素ごとに白色光の透過率を制御し、当該表示画像を出力する。
また、樹脂フレーム110は、導光板101の背面筐体108bの開口部から突出した突出部101bを、導光板101の厚さ方向に挟むように突出し、突出した先端に係止部110a及び凸部110bが設けられている。凸部110bは、係止部110aよりLEDアレイ用配線基板103の厚さ程度基端方向にずれて配置されている。
LEDアレイ用配線基板103には、樹脂フレーム110を挿入する開口が設けられている。そして、樹脂フレーム110とLEDアレイ用配線基板103とは、樹脂フレーム110に設けられた係止部110a及び凸部110bがLEDアレイ用配線基板103の開口縁部を係止して、互いに固定される。また、LEDアレイ用配線基板103上に配置されたLEDアレイ102が、導光板101の筐体108から突出した突出部101bの端部と対向して配置されている。
このとき、樹脂フレーム110の基板支持部110cは、導光板101の突出部101bよりも筐体108の外側に向かって突出し、LEDアレイ用配線基板103と、筐体108とが安全規格などで要求される空間距離及び沿面距離を確保できる長さを有している。具体的には、UL60950−1において情報技術機器の場合、動作電圧が340Vのとき、一次回路であるLEDアレイ用配線基板103と、二次回路である筐体108との空間距離が4.0mm以上であり、沿面距離は8.0mmが以上を満たす長さを基板支持部110cは、有している。
図2は、LEDアレイ用配線基板103を樹脂フレーム110に取り付ける方法を示す概略図である。図示するように、LEDアレイ用配線基板103の基板方向が樹脂フレーム110の基板支持部110cと垂直方向となるように支持して、LEDアレイ用配線基板103を基板支持部110cに向かって移動させる。基板支持部110cをLEDアレイ用配線基板103に設けられた開口に挿入し、凸部110bの端部に設けられた係止部110aがLEDアレイ用配線基板103から突き出ることにより、係止部110aと凸部110bとがLEDアレイ用配線基板103を係止して固定する。
このように、本実施形態の液晶表示装置100は、LEDアレイ用配線基板103を筐体108に接触させることなく取り付けて固定させることができ、LEDアレイ102及びLEDアレイ用配線基板103を筐体108が接触して通電箇所が形成されることを防ぐことができる。
図3は、本実施形態におけるLEDアレイ102を点灯させるLEDアレイ点灯回路12(発光部)の構成を示す概略図である。図示するようにLEDアレイ点灯回路12は、交流電源1から入力される電力により、LEDアレイ102を点灯させる。また、LEDアレイ点灯回路12は、調光信号発生部6から入力される信号に応じて、LEDアレイ102が出射する光量を変更する。LEDアレイ点灯回路12と、調光信号発生部6は、フォトカプラPC2、PC3を介して接続されていることにより絶縁され、一次側回路と、二次側回路とに分けられている。
LEDアレイ点灯回路12は、ダイオードにより構成された整流回路2と、スイッチング素子Q5〜Q7と、インダクタL3と、抵抗R8〜R10と、入力側平滑化コンデンサC5と、出力側平滑化コンデンサC6と、LEDアレイ102と、制御部11とを有している。
整流回路2は、交流電源1から入力された交流電圧を整流し、整流により得られた直流電圧を高位線Hiと、低位線Loとから出力する。入力側平滑化コンデンサC5は、一端が高位線Hiに接続され、他端が低位線Loに接続されている。スイッチング素子Q5は、FETからなり、ドレインが高位線Hiに接続され、ソースがインダクタL3の一端に接続され、ゲートに制御部11から電圧が印加されている。
スイッチング素子Q6は、EFTからなり、ドレインがスイッチング素子Q5のソースに接続され、ソースが低位線Loに接続され、ゲートに制御部11から電圧が印加されている。インダクタL3は、他端が出力側平滑化コンデンサC6の一端に接続されている。出力側平滑化コンデンサC6は、他端が低位線Loに接続されている。LEDアレイ102は、複数のLEDが順方向に直列に接続されて構成され、アノード側の端部がインダクタL3の他端に接続されている。
スイッチング素子Q7は、FETからなり、ドレインがLEDアレイ102のカソード側の端部に接続され、ソースが抵抗R8を介して低位線Loに接続されると共に制御部11に接続されている。フォトカプラPC2の受光素子PC2bは、フォトトランジスタからなり、コレクタが抵抗R10を介してインダクタL3の他端に接続され、エミッタがスイッチング素子Q7のゲートに接続されている。フォトカプラPC3の受光素子PC3bは、フォトトランジスタからなり、コレクタが抵抗R9を介してインダクタL3の他端に接続され、エミッタが制御部11に接続されている。
調光信号発生部6には、フォトカプラPC2の発光素子PC2aと、フォトカプラPC3の発光素子PC3aとが接続されている。また、調光信号発生部6は、例えば、利用者からの操作によりLEDアレイ102が出射する光量を変更する調光信号を生成し、フォトカプラPC2、PC3を介してLEDアレイ点灯回路12に出力する。
制御部11は、スイッチング素子Q5、Q6のオンとオフとを切り替えるチョッパ制御をしてLEDアレイ102に一定の電流が流れる電圧を印加する。また、制御部11は、内部に予め定められた基準電圧を出力する基準電源を有しており、抵抗R8に印加される電圧が基準電圧を超えると、R8及びLEDアレイ102に印加する電流を減らして、LEDアレイ102に一定の電流を流す制御を行う。
次に、LEDアレイ点灯回路12の動作について説明する。
始めに、調光信号発生部6から出力される第1調光信号によりフォトカプラPC2がオンすると、スイッチング素子Q7がオンされる。このとき、フォトカプラPC3は、調光信号発生部6から出力される第2調光信号によりオフにされている。
制御部11は、フォトカプラPC3を介して電流が流れない場合、スイッチング素子Q5をオンにし、インダクタL3を介してLEDアレイ102、スイッチング素子Q7、及び抵抗R8に電流を流して、LEDアレイ102を点灯させる。
制御部11は、抵抗R8の両端に印加される電圧が基準電圧を超えると、スイッチング素子Q5をオフにして、スイッチング素子Q6をオンにする。インダクタL3は、スイッチング素子Q6がオンになると、インダクタL3に蓄えられたエネルギーをLEDアレイ102に放出すると共に、LEDアレイ102に印加する電流値が徐々に減少する。このとき、LEDアレイ102は、点灯し続ける。
制御部11は、抵抗R8の両端に印加される電圧が基準電圧より小さくなると、スイッチング素子Q6をオフにし、スイッチング素子Q5をオンにしてインダクタL3を介してLEDアレイ102に電流を印加する。
制御部11は、上述のように、スイッチング素子Q5、Q6のオンとオフとを繰り返し行いLEDアレイ102に印加する電流を一定(=基準電圧の電圧値/抵抗R8の抵抗値)に保つ制御を行う。なお、制御部11は、スイッチング素子Q5、Q6を、例えば、100kHz〜1MHzの間の固定された周波数によりスイッチングを行う。また、出力側平滑化コンデンサC6の両端に印加される電圧は、LEDアレイ102が有するLEDの順方向電圧の総和とほぼ等しくなる。LEDアレイ102が、例えば、1個あたり順方向電圧3.2VのLEDが10個直列に接続され構成される場合、出力側平滑化コンデンサC6の両端電圧は、32Vになる。
次に、調光信号発生部6により、LEDアレイ102から出射される光量を変更する動作について説明する。
調光信号発生部6がフォトカプラPC3をオンにし、フォトカプラPC2をオフにすると、スイッチング素子Q7がオフになり、LEDアレイ102が消灯する。制御部11は、フォトカプラPC3を介して電流が流れることを検出すると、スイッチング素子Q5、Q6をオフにする。
続いて、調光信号発生部6がフォトカプラPC2をオンにし、フォトカプラPC3をオフにすると、スイッチング素子Q7がオンになる。制御部11は、フォトカプラPC3を介して電流が流れないことを検出すると、スイッチング素子Q5、Q6を相補的にオン・オフして、LEDアレイ102に予め定められた電流が一定に流れるようにする。
調光信号発生部6は、上述のように、フォトカプラPC2、PC3のオンとオフとの切り替えを、100Hz〜1kHzの周期で繰り返して行い、単位時間当たりの点灯時間の長短により、LEDアレイ102が出射する光量を調節する制御を行う。
なお、一般に、100Hz〜1kHzの周期で点灯と消灯とを繰り返すと、利用者は、明るさのチラツキを認知できず、明るさが変化したように感じられる。
上述のように、屈曲性を有するシリコーン樹脂により形成された導光板101を用いたことにより、導光板101をL字形状にし、筐体108の背面に設けられた開口部より突出部101bさせることができる。そして、突出部101bの端部に光を入射するLEDアレイ102は、筐体108の外部に設置することができる。また、液晶表示装置100は、樹脂フレーム110の基板支持部110cによりLEDアレイ用配線基板103を固定して、LEDアレイ102及びLEDアレイ用配線基板103と、筐体108との間に安全規格などで要求される空間距離及び沿面距離を容易に確保することができる。
これにより、液晶表示装置100は、絶縁トランスを用いずに、LEDアレイ102を含むLED点灯回路と、商用交流電源との絶縁性を確保することができる。そして、LED点灯回路は、絶縁トランスを用いずに構成することができ、絶縁トランスを用いた変圧による電圧変換損失を削減し、電力利用効率の改善と省電力化とを図ることができる。
更に、LED点灯回路は、絶縁トランスを用いずに構成することができるので、回路を構成する素子数を削減して簡素化することができ、部品実装面積を縮小し小型化を図ることができる。また、部品点数の削減及び実装面積の縮小により製造コストの低減を行うことができる。例えば、一般に商用交流電源からLEDに電力を供給する場合、電圧変換効率(=LEDに供給する電力/入力電力)は、約90%〜95%である。ここで、LEDに供給する電力を50Wとし、電圧変換効率を92.5%とすると、約4.1W(=50W/0.925−50W)が電圧変換損失となり、絶縁トランスを用いた場合の約16.7Wに比べて1/4程度まで、損失を低下させることができる。
また、導光板101を液晶パネル111と対抗する主面101cと、LEDアレイ102と対向する突出部101bの端部とを除いて、光反射シート115により導光板101を覆い包んだことにより、導光板101に入射された光を漏らすことなく主面101cから液晶パネル111に入射させることができ、LEDアレイ102で発生させた光を効率よく利用することができる。
また、制御部11がLEDアレイ102に定電流を流すようにしたので、LEDアレイ102を構成する高輝度白色LEDの製造バラツキにより順方向電圧に差が生じても、一定の光量を出射させることができる。また、LEDアレイ102に過電流が流れることを防ぐことができ、故障及び劣化の発生を低減させることができる。
なお、LEDアレイ点灯回路12は、LEDアレイ用配線基板103上に設置されてもよいし、LEDアレイ102がLEDアレイ用配線基板103に配置され、他の回路部分がLEDアレイ用配線基板103以外の筐体108の外部に配置されてもよい。
[第2実施形態]
図4は、第2実施形態における液晶表示装置150の概略断面図である。図示するように、液晶表示装置150は、導光板151と、2つのLEDアレイ102と、2つのLEDアレイ102が配置されたLEDアレイ用配線基板153と、前面筐体158aと背面筐体158bとからなる筐体158と、樹脂フレーム160と、液晶パネル111と、機能性光学シート112〜114と、光反射シート165とを具備している。
なお、第1実施形態の液晶表示装置100と同じ箇所には、同じ符号(102、111〜114)を付して、その説明を省略する。
筐体158は、前面筐体158aと、背面筐体158bとが爪や溝などを用いて勘合し、一体となるように組み合わされている。樹脂フレーム160は、筐体158内部に配置されている。液晶パネル111は、前面筐体158aに表示面として設けられた開口部に沿って配置されると共に当該開口部を通じて筐体158の外部に露出されるように樹脂フレーム160に支持されて筐体158に固定されている。
導光板151は、屈曲性を有するシリコーン樹脂からなり、本体部151aが前面筐体158aの開口部に沿って配置され、本体部151aの主面151cが液晶パネル111に対向して配置されている。また、導光板151は、2つの突出部151bが本体部151aから屈曲又は湾曲して、背面筐体158bに設けられた2つの開口部それぞれより突出し、端部がLEDアレイ102と対向して配置されている。また、導光板151は、突出部151bが本体部151aから背面筐体158bに向かって屈曲することによりU字形状を形成している。また、導光板151は、樹脂フレーム160により支持されて筐体158に固定されている。また、導光板151の背面筐体158b側の主面151dには、凹凸が設けられている。
また、樹脂フレーム160の基板支持部160cは、導光板151の背面筐体158bの開口部から突出した2つの突出部151bそれぞれを、導光板151の厚さ方向に挟むように突出し、突出した先端に係止部160a及び凸部160bが設けられている。凸部160bは、係止部160aよりLEDアレイ用配線基板153の厚さ程度基端方向にずれて配置されている。
LEDアレイ用配線基板153には、樹脂フレーム160を挿入する開口が設けられている。そして、樹脂フレーム160とLEDアレイ用配線基板153とは、樹脂フレーム160に設けられた係止部160aと凸部160bとがLEDアレイ用配線基板153の開口縁部を係止してLEDアレイ用配線基板153を固定している。また、LEDアレイ用配線基板153上には、LEDアレイ102が導光板151の筐体158から突出した突出部151bの端部と対向して配置されている。
樹脂フレーム160の基板支持部160cは、第1実施形態の樹脂フレーム110と同様に、導光板151の突出部151bよりも筐体158の外側に向かって突出し、LEDアレイ用配線基板153と、筐体158とが安全規格などで要求される空間距離及び沿面距離を確保できる長さを有している。具体的には、UL60950−1において情報技術機器において動作電圧が340Vのとき、一次回路であるLEDアレイ用配線基板153と、二次回路である筐体158との空間距離が4.0mm以上であり、沿面距離は8.0mmが以上を満たす長さを基板支持部160cは有している。
上述の構成により、導光板151の2つの突出部151bの端部にLEDアレイ102から入射された白色光は、導光板151の内部で反射を繰り返して伝搬し、主面151dに設けられた凹凸で反射することにより、主面151cから均一に出射される。導光板151の主面151cから出射される光は、機能性光学シート112〜114を介して液晶パネル111に入射する。液晶パネル111は、表示画像に合わせて画素ごとに白色光の透過率を制御し、当該表示画像を出力する。
また、本実施形態では、屈曲性を有するシリコーン樹脂により形成される導光板151を用いるようにしたことにより、導光板151をU字形状にし、筐体158の背面に設けられた2つの開口部それぞれから突出部151bを突出させることができる。そして、液晶表示装置150は、突出部151bの端部に光を入射させるLEDアレイ102を筐体158の外部に設置することができるので、LEDアレイ102及びLEDアレイ用配線基板153と、筐体158とを十分に絶縁するための空間距離及び沿面距離を容易に確保することができる。
また、本実施形態は、第1実施形態と同様に、LEDアレイ102及びLEDアレイ用配線基板153と、筐体158とを十分に離間させて固定することにより、液晶表示装置150は、LEDアレイ102を点灯させる回路と、商用交流電源との絶縁性を絶縁トランスを用いずに確保することができる。その結果、LEDアレイ102を含むLED点灯回路は、絶縁トランスを用いずに構成することができ、回路を簡素化すると共に電圧変換損失を削減して省電力化を図ることが可能となる。
また、本実施形態の液晶表示装置150は、2つの突出部151bの端部からLEDアレイ102から光を入射させることにより、導光板151に入射させる光量を増やすことができ、主面151cから出射して液晶パネル111に入射する光量を増やすことにより、より明るく画像を表示することができる。
100 液晶表示装置
101 導光板
101a 本体部
101b 突出部
101c 主面
101d 主面
102 LEDアレイ
103 LEDアレイ用配線基板
108 筐体
108a 前面筐体
108b 背面筐体
110 樹脂フレーム
110a 係止部
110b 凸部
110c 基板支持部
111 液晶パネル
112、113、114 機能性光学シート
115 光反射シート
150 液晶表示装置
151 導光板
151a 本体部
151b 突出部
151c 主面
151d 主面
153 LEDアレイ用配線基板
158 筐体
158a 前面筐体
158b 背面筐体
160 樹脂フレーム
160a 係止部
160b 凸部
160c 基板支持部
165 光反射シート

Claims (7)

  1. 筐体の外部に配置された光源である発光部と、
    前記筐体の前面に設けられた表示面に沿って配置された本体部、及び、該本体部から屈曲又は湾曲して前記筐体の背面に設けられた開口部より突出し、端部が前記発光部と対向して配置された突出部を有する導光板と
    を備えることを特徴とする照明装置。
  2. 前記導光板は、前記本体部と、前記突出部とがL字形状を形成する
    ことを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
  3. 前記導光板は、前記本体部と、該本体部の両端に設けられた一対の前記突出部とによってU字形状を形成する
    ことを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
  4. 前記導光板は、前記発光部と対向する端部と、前記本体部の前記表示面に沿った主面とを除いて光反射シートに覆われている
    ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の照明装置。
  5. 筐体内部に設けられ、前記発光部が出射する光量を変更させる調光信号を出力する調光信号発生部
    を備え、
    前記発光部は、
    前記調光信号発生部から前記調光信号がフォトカプラを介して入力され、該調光信号に応じて発光素子に印加する電圧を変化させる変圧回路
    を有する
    ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の照明装置。
  6. 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載された照明装置と、
    前記表示面に配置された液晶パネルと
    を具備することを特徴とする液晶表示装置。
  7. 筐体の前面に設けられた表示面に沿って配置された本体部と、該本体部から屈曲又は湾曲し該筐体の背面に設けられた開口部から突出した突出部とを有する導光板に対して、該筐体の外部より該突出部の端部に光を入射させる
    ことを特徴とする照明方法。
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