JPWO2013094525A1 - 照明装置、バックライト、液晶表示装置及びテレビジョン受信装置 - Google Patents

Abstract

照明装置は、ＬＥＤが配列されてなる光源部と、ＬＥＤの出射光が入射する入射面と、該入射面に対向しない出射面とを有する導光体と、光源部及び導光体を収容するシャーシとを備え、出射面側から見て、光源部が導光体で覆い隠されるように出射面の反対面側に放射状に配置される構成とする。

Description

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源とする照明装置、この照明装置を利用したバックライト、このバックライトを備えた液晶表示装置、この液晶表示装置を備えたテレビジョン受信装置に関する。

近年、照明装置の光源としてＬＥＤが用いられることが多くなっている。ＬＥＤは、従来用いられてきた蛍光ランプ（冷陰極管等）に比べ、それ自体小型で長寿命、高い発光効率による低消費電力、水銀を使わない等、多くの優れた点を有している。

この照明装置は、例えば、居室の天井に取り付けられ室内照明として利用されたり、液晶表示装置の背面に配置されバックライトとして利用されたりする。例えば、特許文献１には、略円板状をなす導光体と、導光体の円周端面から導光体の内部に出射方向を向け、円周端面の周囲を取り囲むように配列されたＬＥＤ光源と、ＬＥＤ光源から導光体に導入された光が出射する該導光体の出光面と反対側の反射面に、導光体を覆うように配置された反射シートと、筐体とを備え、導光体の反射面の表面に、光を乱反射させる光乱反射部が形成されているエッジライト式照明装置が開示されている。

特開２０１１−１５９４３５号公報

しかしながら、特許文献１のようなエッジライト式の照明装置では、光源の影となるため光源の出射方向と反対方向には光が届かず、また光源周辺の発光も弱いので、特に室内全体を照らす照明には適さない。

本発明は、光源が影にならず、また光源周辺の発光も弱くならない照明装置を提供することを目的とする。また、この照明装置を用いたバックライト、このバックライトを備えた液晶表示装置、この液晶表示装置を備えたテレビジョン受信装置を提供することも目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、発光ダイオードが配列された複数の基板と、前記発光ダイオードの出射光が入射する入射面と、該入射面に対向しない出射面とを有する導光体と、前記基板及び前記導光体を収容する筐体とを備え、前記出射面側から見て、前記基板が前記導光体で覆い隠されるように前記出射面の反対面側に放射状に配置されることを特徴とする。

この構成によると、光源が影にならず、また光源周辺の発光も弱くならない照明装置を提供することができる。

上記の照明装置において、前記筐体が円板部を有し、前記基板が該円板部の中心から外周に向かって配置されるようにしてもよい。

また上記の照明装置において、前記発光ダイオードが前記円板部の外周側よりも中心側に多く配置されるようにしてもよい。

また上記の照明装置において、前記基板が、該円板部の半径方向よりも前記発光ダイオードの出射側に傾いているようにしてもよい。

また上記の照明装置において、前記円板部が前記基板を収容する溝を有するようにしてもよい。

また上記の照明装置において、前記導光体を複数有し、各導光体が一端から他端へ向かって厚みが薄くなった略楔形状を有するとともに各導光体の厚い方の端部に他の導光体の薄い方の端部が乗り上げるように配置され、前記厚い方の端部の端面に対向して前記発光ダイオードが配置されるようにしてもよい。

また上記の照明装置において、前記導光体を１つ有し、前記導光体が、表面が出射面である平板部と、該平板部の裏面側から突出し、その端面が入射面である突出部とを有するようにしてもよい。

また上記の照明装置において、前記導光体が、前記出射面に複数並んだ突条部を有するようにしてもよい。

また本発明のバックライトは上記の照明装置を用いたものである。また本発明の液晶表示装置はそのバックライトを備えたものである。また本発明のテレビジョン受信装置はその液晶表示装置を備えたものである。

本発明によると、導光体の出射面側から見て、基板が導光体で覆い隠されるように出射面の反対面側に放射状に配置されることにより、導光体の出射面側から見た場合に、光源部が影にならず、また光源部の周辺の発光も弱くならない。したがって、例えばシーリングライトに適用した場合、器具外周からの十分な発光が望め、器具近傍の天井を照らすことで非常に明るい印象を与えることができる。

第１実施形態の照明装置における基板を配設したシャーシの斜視図である。 第１実施形態の照明装置における導光体の斜視図である。 図１に図２の導光体を配設した状態での図１のＡ−Ａ線断面図である。 第１実施形態の照明装置における光源部の正面図である。 第２実施形態の照明装置における光源部の正面図である。 第３実施形態の照明装置における基板を配設したシャーシの斜視図である。 第４実施形態の照明装置における光源部、導光体及びシャーシの断面図である。 第５実施形態の照明装置における導光体の平面図である。 図８のＢ−Ｂ線断面図である。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の照明装置における基板を配設したシャーシの斜視図である。図２は、第１実施形態の照明装置における導光体の斜視図である。図３は、図１に図２の導光体を配設した状態での図１のＡ−Ａ線断面図である。図４は、第１実施形態の照明装置における光源部の正面図である。第１実施形態の照明装置Ａは、建物の天井面に取り付けられるシーリングライトである。

照明装置Ａは、シャーシ１、光源部２、導光体３、駆動制御部（不図示）及びカバー（不図示）を備えている。シャーシ１は、天井面に取り付けられる筐体であり、ドーナツ状の円板部１１と、円板部１１の外周からカバー側に突出した外壁部１２と、円板部１１の内周からカバー側に突出した内壁部１３とを有した一部有底円筒状の部材である。シャーシ１の材料としては、アルミニウム等を用いることができる。

内壁部１３で囲まれたシャーシ１の中央部分の開口部１４には、天井面に備えられ、電力を供給する電源コネクタ（不図示）が貫通する。円板部１１は光源部２を収容する４本の溝１１１を有する。各溝１１１は円板部１１の中心から外周に向かって放射状に形成されており、特に図１では円板部１１の半径方向に沿って９０°毎に内壁部１３から外壁部１２までそれぞれ形成されている。溝１１１は端手方向の断面が略三角形であり、円板部１１の平面と略垂直な壁面１１２と、壁面１１２の端部が折れ曲がって円板部１１の平面に繋がる傾斜面１１３とを有している。

シャーシ１の内面には、光源部２から出射された光を効率よく反射する反射面（反射部）が表面処理によって形成されている。ここで内面とは、円板部１１の内面だけであってもよいし、溝１１１や外壁部１２や内壁部１３の内面を含んでいてもよい。なお、この表面処理としては、例えば、発泡ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の反射率の高いシートを貼り付ける方法や白色の塗料を塗布する方法を用いることができる。

シャーシ１は、溝１１１に光源部２を収容し、円板部１１と外壁部１２と内壁部１３とで囲まれる部分に導光体３を収容する。

駆動制御部はシャーシ１の中央部分及びシャーシ１の天井面側に取り付けられる。駆動制御部は、光源部２に電力を供給する電源回路、点灯制御を行う制御回路等の回路を含む。駆動制御部はシャーシ１への漏電を抑制するための絶縁シートと、電源回路、制御回路等が実装された回路基板とを備えている。駆動制御部は、天井面に備えられる電源コネクタ（不図示）と電気的に接続され、供給された電力を光源部２に対応した電力に変換する回路も備えている。

光源部２は、光源であるＬＥＤ２１が実装された基板２２で構成される。長方形状の基板２２には複数のチップ状のＬＥＤ２１が実装されている。ＬＥＤ２１は、平面視正方形状の直方体のパッケージを有している。基板２２では、ＬＥＤ２１が長手方向に直線状に配列されている。例えば、１ｍｍ角のＬＥＤを２ｍｍの間隔を空けて並べた構成とすることができる。

光源部２は、シャーシ１の溝１１１にねじ止めや接着にて固定される。具体的には、図３に示すように、壁面１１２に沿って基板２２が固定される。つまり、４つの基板２２が円板部１１の中心から外周に向かって放射状に配置される。これにより、ＬＥＤ２１から出射される光は円板部１１と略平行になる。

導光体３は、各基板２２に対応してそれぞれ設けられる。ここでは４つの導光板３がドーナツ型の円板状に組み合わせられている。各導光体３は、一端から他端へ向かって厚みが薄くなった略楔形状を有するとともに、各導光体３の厚い方の端部３１が傾斜部１１３に沿って屈折しており、各導光体３の厚い方の端部３１に他の導光体３の薄い方の端部３２が乗り上げるように配置される。これにより、導光体３のシャーシ１と反対側の面（出射面）が全て面一に配置される。

そして、厚い方の端部３１の端面（ＬＥＤ２１の出射光が入射する入射面）３３に対向してＬＥＤ２１が配置される。このように、導光体３は入射面と出射面とが略垂直に配置されることで、対向しないようになっている。このような導光体と基板２２との位置関係により、導光体３の出射面側から見て、基板２２が導光体３で覆い隠されるように出射面の反対面側に放射状に配置される。

シャーシ１に光源部２及び導光体３が収容された状態で、シャーシ１の光源部２及び導光体３が取り付けられた側を囲むようにカバーが取り付けられる。カバーは、外周部分がシャーシ１に係合されるとともに、中央部分がシャーシ１にねじ止めされることで固定される。カバーは、光源部２から出射された光が出光する出光面（光出射面）となっており、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）などのアクリル樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネイト等の透過率の高く、軽量な樹脂製であることが好ましい。また、カバーは、出射する光が拡散するように、表面加工されていることが好ましい。

このように、照明装置Ａは、導光体３の出射面側から見て、基板２２が導光体３で覆い隠されるように出射面の反対面側に放射状に配置されることにより、導光体３の出射面側から見た場合に、光源部２が影にならず、また光源部２の周辺の発光も弱くならない。したがって、シーリングライトとして器具外周からの十分な発光が望め、器具近傍の天井を照らすことで非常に明るい印象を与えることができる。また、ＬＥＤ２１を水平方向に配置することで、薄型の照明装置を実現できる。また、基板２２がシャーシ１の中心から延びているので、電源を中心に配置した場合に電気的接続が容易になる（ハーネスによる引き回し距離が短くなる）。また、導光体３を設ける（好ましくは反射部も設ける）ことで、光源部２近傍の輝度むらを抑制することができる。また、光源部２付近に反射部を設けることで漏れ光を有効に導光体３に入射させることが可能となり、光利用効率が向上して省エネルギーな照明装置を実現できる。

なお、上記実施形態では光源部２を４本設けているが、その本数に限定はなく、光源部２が放射状に配置されていればよい。また、上記実施形態で照明装置Ａの形状は円形としているが、その形状に限定はなく、楕円形、多角形であってもよい。また、上記実施形態ではシャーシ１に溝１１１を設けているが、溝１１１の代わりに円板部１１に凸部を形成してその側面に基板２２を取り付けてもよい。

（第２実施形態）
図５は、第２実施形態の照明装置Ｂにおける光源部５の正面図である。この照明装置Ｂは光源部５の形態が第１実施形態の照明装置Ａと異なる以外は第１実施形態の照明装置Ａと同じ構成を有しているので、光源部５以外の構成の詳細な説明は省略する。

光源部５は、光源であるＬＥＤ２１が実装された基板５１で構成される。長方形状の基板５１には複数のチップ状のＬＥＤ２１が実装されている。基板５１では、ＬＥＤ２１が長手方向に直線状に配列されており、ＬＥＤ２１がシャーシ１の円板部１１の外周側よりも中心側に多く配置されている。例えば、１ｍｍ角のＬＥＤを円板部１１の外周側では４ｍｍの間隔で並べ、中心側に向かって徐々に間隔を狭め、中心側では１ｍｍの間隔で並べた構成とすることができる。

ここで、基板５１は放射状に配置されており、例えば、図１のように光源部２が半径方向に沿って配置されている場合、照明装置Ｂの外周付近のＬＥＤ２１からの出射光は導光体３の中を短い距離進むだけで導光体３の外周に到達し、照明装置Ｂの中心付近のＬＥＤ２１からの出射光は導光体３の中を長い距離進んで導光体３の外周に到達する。この距離の違いによって生じる輝度むらを抑制するために、一般的には導光体のパターン（インクや凹凸形状）の密度で制御するが、この導光体のパターン変化が大きくなると、物理的密度限界に達して光漏れが発生し、光利用効率が悪化する。しかし、第２実施形態のように、ＬＥＤ２１の密度を装置の中心側で高く外側で低くすることにより、導光体３から出射される光の光束密度のばらつき（輝度むら）を抑制することができる。

（第３実施形態）
図６は、第３実施形態の照明装置Ｃにおける基板を配設したシャーシの斜視図である。この照明装置Ｃは基板の配置及びそれに関係する構成が第１実施形態の照明装置Ａと異なる以外は第１実施形態の照明装置Ａと同じ構成を有しているので、基板を配置するための構成以外の構成の詳細な説明は省略する。

照明装置Ｃの特徴は基板２２が円板部１１の半径方向よりもＬＥＤ２１の出射側に傾いていることである。つまり、図１の配置から基板２２の外周側の端部を時計回りに若干移動させた配置である。これにより、ＬＥＤ２１の出射光がやや中心側に向かうことになる。これに応じて、溝６１の配置及び導光体の形状も合わせられている。

このように、ＬＥＤ２１の出射側に基板２２を傾けて配置することにより、中心側へ向かうＬＥＤ２１の出射光がより多くなるので、第２実施形態で触れた導光体の外周側と中心側との輝度むらを抑制することができる。

なお、第３実施形態においての照明装置Ｃにおいて、第２実施形態のようにＬＥＤ２１の密度を装置の中心側で高く外側で低くすることで、さらに輝度むらを抑制できる。この場合、第２実施形態よりもＬＥＤ２１の密度変化を小さくしても十分に効果が得られる。よって、ＬＥＤ２１が密集しないので、ＬＥＤ２１の放熱対策にかかるコストを削減できる。

（第４実施形態）
図７は、第４実施形態の照明装置Ｄにおける光源部２、導光体７及びシャーシ１の断面図である。この照明装置Ｄは導光体７の形態が第１実施形態の照明装置Ａと異なる以外は第１実施形態の照明装置Ａと同じ構成を有しているので、導光体７以外の構成の詳細な説明は省略する。

導光体７は、第１実施形態の照明装置Ａの４つの導光体３が重なっている部分を繋げて１つにした形状である。すなわち、導光体７は、表面が出射面である平板部７１と、平板部７１の裏面側から突出し、その端面７３が入射面である突出部７２とを有する。

このように、導光体７が一体化されていることにより、導光体間に切れ目（隙間）ができないので、光漏れによる輝度むらを抑制できる。さらに、導光体の数が減ることで組み立てが容易になる。

（第５実施形態）
図８は、第５実施形態の照明装置における導光体８の平面図である。図９は、図８のＢ−Ｂ線断面図である。この照明装置Ｅは導光体８の形態が第１実施形態の照明装置Ａと異なる以外は第１実施形態の照明装置Ａと同じ構成を有しているので、導光体８以外の構成の詳細な説明は省略する。

導光体８は、その出射面に複数並んだ突条部８１を有する。突条部８１は、図９に示すようなプリズムやレンチキュラー形状などとすることができる。また、突条部８１はシャーシの外周形状に合わせて光の進行方向に沿って形成される。例えば、図８では三角形の突条部８１が同心円状に形成されている。

このように、突条部８１を設けることにより、中心側のＬＥＤ２１から出射した光がシャーシ１の内壁部１３に沿って回り込むので、光源部２から遠い内壁部１３付近が暗くなることがなく、外周側と中心側との輝度むらを抑制することができる。

（第６実施形態）
本発明の照明装置は光出射面より面状光を出射するものであることから、液晶表示装置のバックライトとしても利用可能である。

以下に本発明の照明装置を液晶表示装置のバックライトとして利用している例について説明する。

液晶表示装置は、液晶パネルユニットと、バックライトユニットとを備えている。液晶表示装置は、バックライトユニットの前面側（観察者側）に液晶パネルユニットが配置され、液晶パネルユニットは前面側を中央部に開口窓を備えた金属製のベゼルに押えられている。

液晶パネルユニットは、液晶が封入された液晶パネルと、液晶パネルの前面（観察者側）及び背面（バックライトユニット側）に貼り付けられた偏光板とを有している。液晶パネルは、アレイ基板と、アレイ基板と対向して配置された対向基板と、アレイ基板と対向基板との間に充填される液晶とを含んでいる。

アレイ基板には、互いに直交するソース配線及びゲート配線、ソース配線及びゲート配線に接続されたスイッチング素子（例えば、薄膜トランジスタ）、スイッチング素子に接続された画素電極及び配向膜等が設けられている。そして、対向基板には、赤、緑、青（ＲＧＢ）の各着色部が所定の配列で配置されたカラーフィルタ、共通電極、配向膜等が設けられている。

液晶パネルユニットにおいて、スイッチング素子が駆動されることで、液晶パネルの各画素におけるアレイ基板と対向基との間に電圧が印加される。アレイ基板と対向基板の間の電圧が変化することで、各画素での液晶が回転し、光が変調される（光の透過度合いが変更される）。これにより、液晶パネルの観察者側の画像表示領域に画像を表示する。

ベゼルは、金属製の枠体であり、液晶パネルユニットの前面の辺縁部分を覆う形状を有している。ベゼルは、液晶パネルユニットの映像表示領域が隠れないように形成された矩形の開口窓と、液晶パネルユニットを前面側から押える押え部と、押え部の辺縁部より背面側に突出し、液晶パネルユニット及びバックライトユニットの辺縁部を覆うカバー部とを備えている。ベゼルは接地されており、液晶パネルユニット及びバックライトユニットをシールドしている。

バックライトユニットは、液晶パネルユニットに面状光を照射する照明装置である。バックライトユニットは、上述の第１の実施形態に示した照明装置と同等の構造を有している。すなわち、シャーシ１と対応する長方形状の底面を有するバックライトシャーシと、光源部２に対応する光源ユニットとを有している。そして、制御回路部は底面の裏側の面に取り付けられている。バックライトユニットの光出射面側には出射光を拡散、輝度を上昇させる等のための光学シート部材が配置されている。

本実施形態に示した液晶表示装置は、例えば、携帯電話機、タブレット型ＰＣ、家庭用電気製品の表示装置、テレビジョン受信装置等に採用することが可能である。

上述の各実施形態において照明装置として、シーリングランプや液晶表示装置のバックライトを挙げているが、これら以外にも、電飾看板等の背面から照明する背面型の照明装置としても利用することも可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの内容に限定されるものではない。また本発明の実施形態は、発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の改変を加えることが可能である。

本発明の照明装置は、居室等の天井に取り付けられ、全体に光を照射する照明器具や液晶表示装置のバックライトとして利用することが可能である。

１、６ シャーシ（筐体）
３，７、８ 導光体
１１ 円板部
２１ ＬＥＤ
２２、５１ 基板
６１ 溝
８１ 突条部

Claims (11)

1. 発光ダイオードが配列された複数の基板と、
   前記発光ダイオードの出射光が入射する入射面と、該入射面に対向しない出射面とを有する導光体と、
   前記基板及び前記導光体を収容する筐体とを備え、
   前記出射面側から見て、前記基板が前記導光体で覆い隠されるように前記出射面の反対面側に放射状に配置されることを特徴とする照明装置。
2. 前記筐体が円板部を有し、
   前記基板が該円板部の中心から外周に向かって配置されることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 前記発光ダイオードが前記円板部の外周側よりも中心側に多く配置されることを特徴とする請求項２記載の照明装置。
4. 前記基板が該円板部の半径方向よりも前記発光ダイオードの出射側に傾いていることを特徴とする請求項２又は３記載の照明装置。
5. 前記円板部が前記基板を収容する溝を有することを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載の照明装置。
6. 前記導光体を複数有し、
   各導光体が一端から他端へ向かって厚みが薄くなった略楔形状を有するとともに各導光体の厚い方の端部に他の導光体の薄い方の端部が乗り上げるように配置され、
   前記厚い方の端部の端面に対向して前記発光ダイオードが配置されることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の照明装置。
7. 前記導光体を１つ有し、
   前記導光体が、表面が出射面である平板部と、該平板部の裏面側から突出し、その端面が入射面である突出部とを有することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の照明装置。
8. 前記導光体が前記出射面に複数並んだ突条部を有することを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の照明装置。
9. 請求項１記載の照明装置を用いたバックライト。
10. 請求項９記載のバックライトを備えた液晶表示装置。
11. 請求項１０記載の液晶表示装置を備えたテレビジョン受信装置。

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