WO2010038508A1 - 照明装置および液晶表示装置 - Google Patents

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light guide
liquid crystal
crystal display
light source
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香織 山本
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シャープ株式会社
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0055Reflecting element, sheet or layer
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0075Arrangements of multiple light guides
    • G02B6/0078Side-by-side arrangements, e.g. for large area displays

Definitions

  • the present invention relates to an illumination device used as a backlight of a liquid crystal display device, and a liquid crystal display device including the illumination device.
  • Liquid crystal display devices are widely used in liquid crystal televisions, monitors, mobile phones, etc., taking advantage of energy saving, thinness and light weight. As a method for further utilizing these features, there is an improvement of a so-called backlight that is disposed behind the liquid crystal display device.
  • Lighting devices are mainly classified into side light type (also called edge light type) and direct type.
  • the side light type has a configuration in which a light guide is provided behind the liquid crystal display panel, and a light source is provided at the lateral end of the light guide. The light emitted from the light source is reflected by the light guide and indirectly irradiates the liquid crystal display panel indirectly.
  • sidelight type lighting devices are mainly employed in small and medium liquid crystal displays such as mobile phones and notebook personal computers.
  • Patent Document 1 discloses a surface light emitting device in which a plurality of dots are formed on a reflection surface of a light guide plate so that uniform light emission from a light emitting surface is possible.
  • the corners of the reflecting surface become dark because light is not transmitted due to the directivity of the light source, so the density of dots at the corners is made higher than that of the other parts.
  • the direct type lighting device arranges a plurality of light sources behind the liquid crystal display panel and directly irradiates the liquid crystal display panel. Therefore, it is easy to obtain high brightness even on a large screen, and it is mainly used in large liquid crystal displays of 20 inches or more.
  • the current direct type illumination device has a thickness of about 20 mm to 40 mm, which is an obstacle to further thinning the display.
  • Aiming for further thinning with large liquid crystal displays can be solved by shortening the distance between the light source and the liquid crystal display panel, but in that case, if the number of light sources is not increased, the luminance uniformity in the lighting device can be obtained. I can't. On the other hand, increasing the number of light sources increases the cost. Therefore, it is desired to develop a lighting device that is thin and excellent in luminance uniformity without increasing the number of light sources.
  • Patent Document 2 proposes a surface light source device that can be suitably used for a large liquid crystal display because a wide light-emitting area can be secured with a compact structure.
  • This surface light source device has a tandem structure including primary light sources in which plate-like light guide blocks are arranged in tandem and primary light is supplied to each light guide block.
  • an illuminating device in which a plurality of light emitting units configured by combining a light source and a light guide are arranged in tandem is called a tandem type illuminating device.
  • Patent Document 2 discloses a tandem surface light source device in which a plurality of tandem light guide-light emitting mechanisms are arranged in parallel. As a result, the light guide block and the light sources that supply the primary light to each light guide block are arranged vertically and horizontally, and it is possible to provide a tandem surface light source device having a very large light emitting area.
  • Japanese Patent Publication Japanese Patent Laid-Open No. 2003-43266 (Publication Date: February 13, 2003)” Japanese Patent Publication “Japanese Patent Laid-Open No. 11-288611 (Publication Date: October 19, 1999)” Japanese Patent Publication “Japanese Patent Laid-Open No. 2007-206398 (Publication Date: August 16, 2007)”
  • Patent Document 3 discloses a technique for mitigating a decrease in luminance following the boundary of each light guide block in a direct type planar light source device in which a plurality of light guide blocks are combined.
  • this apparatus it is necessary to process the shape of the light guide block in a complicated manner. Therefore, it is impossible to keep the luminance uniformity by using the conventional light guide as it is.
  • an object of the present invention is to provide an illuminating device capable of improving luminance uniformity in an illuminating device including a plurality of light guides. There is.
  • an illumination device includes a light source, a plurality of light guides that emit light from the light source, and a reflective member, and the reflective member includes the light guide.
  • the first light guide and the second light guide are adjacent to each other among the plurality of light guides.
  • a protruding portion having a curved surface is provided in the region between the first light guide and the second light guide in the projection in the normal direction of the light emitting surface of the surface of the reflecting member facing the light guide.
  • part of the light emitted between the first light guide and the second light guide adjacent to each other enters the reflecting member and causes light scattering.
  • the light incident on the curved surface of the protruding portion provided on the reflecting member changes the direction of emission, and the amount of light returning to the inside of the light guide again decreases.
  • emitted from the light emission surface of a light guide increases. Therefore, the luminance between adjacent light guides increases, and the occurrence of luminance unevenness due to the darkness of the center between adjacent light guides can be suppressed. Thereby, the illuminating device which improved the brightness uniformity more is realizable.
  • the projection In the projection in the normal direction of the light emitting surface, the projection is provided in the region between the light guide and the light guide.
  • the projection is entirely formed of the light guide and the light guide in the projection. It is intended to include not only those located between the two, but also those in which a part of the protrusion is located between the light guide and the light guide.
  • the first light guide and the second light guide are in a direction perpendicular to the optical axis direction of the light emitted from the light source and parallel to the light emitting surface. Are adjacent to each other.
  • the projecting portion having a curved surface is formed on the reflecting member between the light guides adjacent to each other in the direction perpendicular to the optical axis direction and parallel to the light emitting surface. Since it is provided, a decrease in luminance in this region can be suppressed. Therefore, in a region where the degree of luminance decrease is large, the luminance uniformity can be improved more effectively because the luminance reduction is prevented.
  • the direction of the optical axis of the light emitted from the light source means the direction of the main component of the light emitted from the light source with directivity (directional direction).
  • the light emitted from the light source and incident on the light guide is mainly referred to as a direction in which light is guided (light guide direction).
  • the surface of the protruding portion is preferably a curved surface.
  • the protrusion is a belt-like protrusion that extends in parallel with the optical axis direction of the light emitted from the light source.
  • the contour line in the cross section orthogonal to the optical axis direction of the light emitted from the light source is an arc.
  • the lighting device according to the present invention may have a configuration in which a plurality of the protruding portions are provided.
  • the degree of light scattering can be adjusted by adjusting the number of protrusions to be formed. Therefore, it is possible to adjust the degree of increase in luminance according to the degree of decrease in luminance between the light guides, and to effectively improve luminance uniformity.
  • a gap is formed between the light guide and the reflecting member.
  • liquid crystal display device is characterized in that the illumination device having any one of the configurations of the present invention is provided as a backlight.
  • a television device is characterized by including the liquid crystal display device of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the backlight showing a state cut along a cutting line A-A ′ in FIG. 2, and schematically showing the traveling direction of light. It is sectional drawing of the backlight in another embodiment of this invention, and is a figure which shows typically the advancing direction of light. It is sectional drawing of the backlight in another embodiment of this invention, and is a figure which shows typically the advancing direction of light. It is a perspective view of the reflecting material in another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram showing a conventional backlight, (a) is a top view, and (b) is a cross-sectional view taken along the cutting line BB ′, schematically showing the traveling direction of light.
  • FIG. It is a disassembled perspective view which shows the structure of the television apparatus in one Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a liquid crystal display device 1 according to the present embodiment.
  • the liquid crystal display device 1 includes a backlight 2 (illumination device) and a liquid crystal display panel 3 disposed to face the backlight 2.
  • the liquid crystal display panel 3 is the same as a general liquid crystal display panel used in a conventional liquid crystal display device, and although not shown, for example, an active matrix substrate on which a plurality of TFTs (thin film transistors) are formed, and a liquid crystal display panel 3 is opposed thereto. And a liquid crystal layer sealed between the substrates by a sealing material.
  • TFTs thin film transistors
  • the backlight 2 is disposed behind the liquid crystal display panel 3 (on the side opposite to the display surface).
  • the backlight 2 includes a light source 5 (not shown), a reflective material 6 (reflective member), a light guide 7, a diffusion plate 8, an optical sheet 9, and a transparent plate 10.
  • the light guide which comprises the backlight 2 is comprised by at least 2 or more.
  • a backlight 2 in which two light guides 7 and 17 are arranged in parallel will be described. Unless otherwise specified, one light guide 7 will be described as an example as a representative of both light guides 7 and 17. 1 to 5 showing this embodiment, the size of each member and the distance between the light guide 7 and the light guide 17 are exaggerated for convenience of explanation.
  • FIG. 2 is a top view of the backlight 2 as viewed from the top surface (the side on which the liquid crystal display panel is disposed), and the diffusion plate 8, the optical sheet 9, and the transparent plate 10 are not shown for convenience of explanation.
  • the light source 5 is disposed to face one surface of the light guide 7.
  • the protruding portion 20 is provided so as to extend in a band shape in the normal direction of the surface of the light guide body 7 on which the light source 5 is disposed to face the light source 5, that is, in the optical axis direction.
  • the light source 5 is, for example, a side light emitting type light emitting diode (LED), a cold cathode tube (CCFL), or the like. In the present embodiment, the light source 5 will be described using an LED as an example. By using a side light emitting type LED in which R, G, and B chips are molded in one package as the light source 5, it is possible to obtain an illumination device with a wide color reproduction range.
  • the light source 5 is disposed on a substrate (not shown).
  • the light guide 7 emits light emitted from the light source 5 from a light emitting surface (also referred to as a light emitting surface) 7a.
  • the light emitting surface 7a is a surface for irradiating the irradiation target with light.
  • the light emitting surface 7a of the light guide 7 or the back surface thereof is processed and processed to emit light that has been guided to the front, and the light is transmitted from the light emitting surface 7a of the light guide 7 to the liquid crystal display panel. 3 side is emitted.
  • Specific processing methods and processing methods applied to the light guide portion of the light guide 7 include, for example, prism processing, embossing processing, printing processing, and the like, but are not particularly limited, and known methods are used as appropriate. .
  • the light guide 7 is mainly composed of a transparent resin such as polycarbonate (PC) and polymethyl methacrylate (PMMA), but is not particularly limited and is preferably made of a material having high light transmittance.
  • the light guide 7 can be formed by, for example, injection molding, extrusion molding, hot press molding, cutting, or the like. However, it is not limited to these shaping
  • the reflector 6 forms a gap with the light guide 7 so as to face the back surface of the light guide 7 (the surface opposite to the light emitting surface 7a), that is, with a predetermined interval. Has been placed.
  • the reflecting material 6 reflects light emitted from the light guide 7 toward the reflecting material 6 and emits more light from the light emitting surface 7a.
  • the reflective material 6 is formed of a resin such as foamed PET (polyethylene terephthalate), PC (polycarbonate), and PS (polystyrene), and a metal thin film having a high reflectance such as silver and aluminum is deposited on the surface thereof.
  • the material of the reflecting material 6 is not limited to the above, and any material can be used as long as the shape can be maintained after the reflecting material 6 is formed, but foamed PET is preferable.
  • the reflective material 6 can be molded by, for example, injection molding, extrusion molding, hot press molding, cutting, or the like.
  • the reflective material 6 is subjected to a surface treatment such as forming a fine unevenness to form a mat. Thereby, the reflecting material 6 can scatter light incident on the reflecting material 6.
  • the diffusion plate 8 is disposed to face the light emitting surface 7a so as to cover the entire flush light emitting surface formed by the light emitting surfaces 7a of the light guides 7 and 17.
  • the diffusion plate 8 diffuses the light emitted from the light emitting surface 7 a of the light guide 7 and irradiates the optical sheet 9.
  • the optical sheet 9 is composed of a plurality of sheets arranged in an overlapping manner, and uniformizes and collects the light emitted from the light emitting surface 7 a of the light guide 7 and irradiates the liquid crystal display panel 3. . That is, the optical sheet 9 reflects a diffusion sheet that collects and scatters light, a lens sheet that collects light and improves luminance in the front direction (the direction of the liquid crystal display panel), and one polarization component of the light. For example, a polarizing reflection sheet that improves the luminance of the liquid crystal display device 1 by transmitting the other polarization component can be used. These are preferably used in appropriate combination depending on the price and performance of the liquid crystal display device 1.
  • the transparent plate 10 is used when the distance between the light guide 7 and the diffusion plate 8 is kept constant, and forms a light diffusion region.
  • the transparent plate 10 is formed of a light transmissive material such as a polyethylene film.
  • the transparent plate 10 may be omitted, and the light guide 7 and the diffusion plate 8 may be arranged to face each other.
  • the light emitted from the light source 5 propagates through the light guide 7 while receiving the scattering action and the reflection action, is emitted from the light emitting surface 7a, and passes through the diffusion plate 8 and the optical sheet 9.
  • the liquid crystal display panel 3 is reached.
  • FIG. 8A and 8B are diagrams showing a conventional backlight 102
  • FIG. 8A is a top view of the backlight 102
  • FIG. 8B is a section line B- in FIG. 8A. It is the partial arrow directional cross-sectional view which showed the state cut
  • illustration of members other than the light source, the light guide, and the reflecting material is omitted.
  • the conventional backlight 102 most of the light incident from the light source 105 is guided in a direction parallel to the normal direction of the irradiation surface of the light source 105 inside the light guide 107 (hereinafter also referred to as an optical axis direction). 8 (direction of solid line arrow in (a)). For this reason, the amount of light guided in the direction perpendicular to the optical axis direction and parallel to the light emitting surface of the light guide 107 (the direction of the dashed arrow in FIG. 8A) is relatively small. . Therefore, the amount of light emitted to the region S100 between the light guide 107 and the light guide 117 is small, and the luminance is reduced in the region S100. As a result, the luminance of the backlight 102 becomes nonuniform.
  • the backlight 102 is provided with the reflector 106 not only in the region facing the light guide 107 but also in the region corresponding to the space between the light guide 107 and the light guide 117. ing. As shown in FIG. 8B, in this case, part of the light emitted from the side surfaces 107b and 117b of the light guides 107 and 117 is reflected on the surface of the reflector 106 in the direction of the liquid crystal display panel. . For this reason, the luminance of the region S100 is increased, and the occurrence of luminance unevenness can be suppressed. As a result, the decrease in the luminance uniformity of the backlight 102 can be suppressed.
  • the reflector 106 when the reflector 106 is provided as shown in FIG. 8B, the light is totally reflected at the reflector 106 at a predetermined reflection angle corresponding to each incident angle. Therefore, a lot of light emitted from one light guide is totally reflected by the reflector 106 and enters the other light guide. Therefore, the amount of light reflected in the direction of the liquid crystal display panel is very small, and even if the reflector 106 is provided as shown in FIG. It is enough.
  • the region between the light guide 7 and the light guide 17 in the projection in the normal direction of the light emitting surface 7a on the surface of the reflector 6 on the side facing the light guide 7 By providing the protruding portion 20 having a curved surface on the “reflecting material corresponding to the region between the light guide and the light guide”, a reduction in luminance uniformity is suppressed. .
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the backlight 2 showing a state cut along the cutting line A-A ′ of FIG. Further, in FIG. 3, the traveling direction of light is indicated by an arrow.
  • FIG. 7 is a diagram showing the direction of the emitted light.
  • FIG. 7A shows a case where a conventional reflector having no protrusion is used
  • FIG. 7B shows a protrusion.
  • the light that is emitted most strongly with respect to the incident light is represented by a thick arrow.
  • the emission direction of the strongest outgoing light changes, and the strongest outgoing light can be supplied more to the liquid crystal display panel 3 from between the light guides. it can.
  • luminance between the light guide 7 and the light guide 17 can be raised more, and the backlight 2 which the brightness
  • the protrusion 20 is a belt-like protrusion extending in a direction parallel to the optical axis direction, and the outline of the protrusion 20 in a cross section orthogonal to the optical axis direction is an arc. It has become. Since the protruding portion 20 is continuously provided in a band shape from one end portion to the other end portion of the reflective material 6, the luminance is increased in the entire region sandwiched between the light guide body 7 and the light guide body 17. Can be prevented.
  • the shape of the protrusion part 20 is not limited to what is shown in FIG. 3, It can also deform
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing another form of the protrusion 20.
  • the protrusion 20 shown in FIG. 4 has a shape in which four belt-like protrusions that are shorter in width and lower in height than the belt-like protrusion shown in FIG. 3 are arranged in parallel. Even in this case, the same effect as that of the protruding portion 20 having the configuration shown in FIG. 3 can be obtained.
  • the degree of light scattering can be changed and the degree of increase in luminance can be adjusted.
  • the protruding portion 20 has a strip shape, but is not limited to the strip shape, and may have another structure.
  • FIG. 6 is a perspective view of the reflector 6 representing still another form of the protrusion 20.
  • the protrusion 20 may have a protrusion-like structure.
  • the protruding protrusions are arranged so as to form a belt shape as a whole.
  • the protruding portion 20 only needs to have a curved surface on the side where the light guide 7 is disposed, and the back surface thereof (the side where the light guide 7 and the liquid crystal display panel 3 and the like are not disposed, hereinafter,
  • the structure of “the back side of the reflector” is not particularly limited.
  • a part of the plate-like reflecting material is curved to form the protruding portion 20, and when viewed from the back side surface of the reflecting material 6, a cross section It has the structure where the groove
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing another form of the projecting portion 20, and as shown in FIG. 5, the back side surface of the reflector 6 may be flat.
  • the reflective material 6 having the protruding portion 20 can be manufactured by, for example, processing a mold itself for forming the reflective material 6 and performing injection molding using the mold. That is, in order to provide the protrusion part 20, another material and another process are not required. Therefore, the present invention does not require a new process for providing a new material with higher reflection efficiency and a region with higher reflection efficiency in order to prevent the occurrence of luminance unevenness, and can easily suppress the occurrence of luminance unevenness. It is excellent in that it can be done.
  • the entire contour line is preferably a curved line.
  • the shape of the contour include, but are not limited to, an arc, a curve of a polynomial having a quadratic or higher order, and a sine curve.
  • the protrusion part 20 is formed only in the area
  • the projecting portion that does not include a portion overlapping the region between the light guide 7 and the light guide 17 is not formed on the reflector 6.
  • the distance W2 of the protrusion 20 in the direction perpendicular to the optical axis direction and the normal direction of the light emitting surface 7a is the light guide 7. Even when the distance W1 is greater than the distance W1, the light guide 7 and the reflector 6 can be suitably arranged. When the distance W2 of the protrusion 20 is smaller than the distance W1 between the light guides, the gap S11 may not be formed.
  • the lighting device of the present invention is excellent in luminance uniformity when a plurality of light guides are arranged to increase the light emitting area. Therefore, it is particularly preferable to use as a backlight of a liquid crystal display device having a large screen, but the present invention is not limited to this and can be used as a backlight of any liquid crystal display device.
  • the protruding portion having a curved surface is provided on the surface of the reflecting member facing the light guide. ing. Therefore, there is an effect that it is possible to realize an illuminating device in which occurrence of luminance unevenness is suppressed and luminance uniformity is improved.
  • the liquid crystal display device of the present invention includes the illumination device of the present invention as a backlight. Therefore, there is an effect that a liquid crystal display device excellent in luminance uniformity can be realized.
  • a television device 30 to which the liquid crystal display device 1 of the present invention is applied will be described.
  • the tuner unit receives a television broadcast and outputs a video signal
  • the liquid crystal display device 1 performs video display based on the video signal output from the tuner unit.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view of the television device 30 using the liquid crystal display device 1.
  • the television device 30 has a configuration in which the liquid crystal display device 1 is sandwiched between a first housing 31 and a second housing 32.
  • the first housing 31 is formed with an opening 31 a that transmits an image displayed on the liquid crystal display device 1.
  • the second casing 32 covers the back side of the liquid crystal display device 1, and is provided with an operation circuit 33 for operating the liquid crystal display device 1, and a support member 34 is attached below. Yes.
  • the television device 30 since the television device 30 is equipped with the liquid crystal display device 1 including the backlight 2, it can display an image with excellent luminance uniformity when displaying a television broadcast image.
  • the illumination device of the present invention can be used as a backlight of a liquid crystal display device.
  • Liquid crystal display device 2 Backlight (lighting device) 3 Liquid crystal display panel 5 Light source 6 Reflective member (reflective material) 7, 17 Light guide 7a Light emission surface 7b Side 8 Diffuser 9 Optical sheet 10 Transparent plate 20 Projection 102 Back light 105 Light source 106 Reflector 107, 117 Light guide 107b, 117b Side

Abstract

 本発明のバックライト(2)は、光源(5)と、光源(5)から入射した光を面発光させる複数の導光体(7)および(17)と、反射材(6)とを備えており、反射材(6)は、発光面(7a)の反対側の面と対向する位置に配設されている。導光体(7)および導光体(17)は互いに隣り合っており、反射材(6)の、導光体(7)および(17)と対向する側の面の、導光体(7)と導光体(17)との間に対応する領域には、曲面を有する突出部(20)が設けられている。これにより、輝度の均一性をより向上させることのできる照明装置を実現する。

Description

照明装置および液晶表示装置
 本発明は、液晶表示装置のバックライトなどとして利用される照明装置、および、この照明装置を備える液晶表示装置に関するものである。
 液晶表示装置は、省エネルギー、薄型および軽量等の特徴を活かし、液晶テレビ、モニターおよび携帯電話等に幅広く利用されている。これらの特徴をさらに活かす方法として、液晶表示装置の背後に配置される照明装置、いわゆるバックライト、の改良が挙げられる。
 照明装置は、主にサイドライト型(エッジライト型ともいう)と直下型とに大別される。サイドライト型は、液晶表示パネルの背後に導光体が設けられ、導光体の横端部に光源が設けられた構成を有している。光源から出射した光は、導光体で反射して間接的に液晶表示パネルを均一照射する。この構造により、輝度は低いが、薄型化することができるとともに、輝度均一性に優れた照明装置が実現できる。そのため、サイドライト型の照明装置は、携帯電話およびノートパソコン等のような中小型液晶ディスプレイに主に採用されている。
 サイドライト型の照明装置の一例としては、特許文献1に記載の面発光装置が挙げられる。特許文献1には、発光面からの均一な発光が可能なように導光板の反射面に複数のドットを形成した面発光装置が開示されている。この面発光装置では、反射面の隅部が光源の指向性によって光が伝達されず暗くなるため、隅部のドットの密度を、他の部分と比較して高くしている。
 また、直下型の照明装置は、液晶表示パネルの背後に光源を複数個配列し、液晶表示パネルを直接照射する。したがって、大画面でも高輝度が得やすく、20インチ以上の大型液晶ディスプレイで主に採用されている。しかし、現在の直下型の照明装置は、厚みが約20mm~40mm程度もあり、ディスプレイのさらなる薄型化には障害となる。
 大型液晶ディスプレイでさらなる薄型化を目指すには、光源と液晶表示パネルとの距離を近づけることで解決可能だが、その場合、光源の数を多くしなければ、照明装置における輝度の均一性を得る事はできない。その一方で、光源の数を増やすとコストが高くなる。そのため、光源の数を増やすことなく、薄型で輝度の均一性に優れた照明装置の開発が望まれている。
 従来、これらの問題を解決するため、サイドライト型の照明装置を複数個並べることで、大型液晶ディスプレイを薄型化する試みがなされてきた。
 例えば、特許文献2では、コンパクトな構造で広発光エリアを確保できるため、大型の液晶ディスプレイに好適に利用できる面光源装置が提案されている。この面光源装置は、板状の導光ブロックをタンデム配列し、各導光ブロックに一次光をそれぞれ供給する一次光源を備えたタンデム型の構造を有している。このように、光源と導光体とを組み合わせて構成される発光ユニットをタンデムに複数個並べて構成された照明装置は、タンデム型の照明装置と呼ばれる。また特許文献2には、タンデム型導光-発光機構を複数個並列配置したタンデム型面光源装置が開示されている。これにより導光ブロックおよび各導光ブロックに一次光を供給する光源が縦横に配列し、非常に大きな発光エリアを持つタンデム型面光源装置の提供を可能にしている。
日本国公開特許公報「特開2003-43266号公報(公開日:2003年2月13日)」 日本国公開特許公報「特開平11-288611号公報(公開日:1999年10月19日)」 日本国公開特許公報「特開2007-206398号公報(公開日:2007年8月16日)」
 しかしながら、特許文献2に開示されているタンデム型面光源装置では、光源から導光体に入射した光は、主に、タンデム配列と平行な方向に進行する。そのため、タンデム型導光-発光機構を並列に配置した場合、並列に並んだ各タンデム型導光-発光機構の間に到達する光の量が少なく、この領域で輝度の低下が生じる。これにより、輝度ムラが発生し、輝度の均一性が損なわれることになる。
 なお、特許文献3には、導光ブロックが複数組み合わされている直下型の面状光源装置において、各導光ブロックの境界に倣う輝度低下を緩和する技術が開示されている。しかしながら、この装置においては、導光ブロックの形状を複雑に加工する必要がある。そのため、従来の導光体をそのまま使用して輝度の均一性を保つことが不可能である。
 そこで、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の導光体で構成される照明装置において、輝度の均一性を向上させることのできる照明装置を提供することにある。
 本発明に係る照明装置は、上記の課題を解決するために、光源と、該光源から入射した光を面発光させる複数の導光体と、反射部材とを備え、上記反射部材が、上記導光体の発光面の反対側の面と対向する位置に配設されている照明装置において、上記複数の導光体のうち、第1の導光体および第2の導光体は互いに隣り合っており、上記反射部材の、上記導光体と対向する側の面の、上記発光面の法線方向の投影における第1の導光体と第2の導光体との間の領域に、曲面を有する突出部が設けられていることを特徴としている。
 上記の構成によれば、互いに隣り合う第1の導光体と第2の導光体との間に出射された光の一部が、反射部材に入射して光の散乱を起こす。このとき反射部材に設けられている突出部の曲面に入射した光は、出射の方向が変化し、再び導光体内部へ戻る光の量が減少する。これにより導光体の発光面から出射される光と同じ方向へ向かう外部への光の量が増加する。そのため、隣り合った導光体間における輝度が上昇し、隣り合った導光体間の中央が暗くなることに起因する輝度ムラの発生を抑えることができる。これにより、輝度均一性をより向上させた照明装置を実現することができる。
 なお、発光面の法線方向の投影において導光体と導光体との間の領域に突出部が設けられているとは、上記投影において突出部の全体が導光体と導光体との間に位置しているものだけではなく、突出部の一部が導光体と導光体との間に位置しているものも含むことを意図している。
 本発明に係る照明装置では、第1の導光体および第2の導光体は、上記光源からの出射光の光軸方向に垂直な方向であって、かつ、上記発光面と平行な方向に互いに隣り合っていることが好ましい。
 光源から出射した光の多くは、導光体内部において光軸方向と平行な方向へ導かれる。したがって、光軸方向と垂直な方向であって、かつ、発光面と平行な方向へ導かれる光の量は相対的に少なくなる。そのため、この方向において隣り合っている導光体同士の間は、他の領域に比べて輝度がより低下する。したがって、この領域は輝度の不均一性への影響が大きい。
 この点、上記の構成によれば、光軸方向と垂直な方向であって、かつ、発光面と平行な方向に互いに隣り合っている導光体間の反射部材に、曲面を有する突出部が設けられているため、この領域における輝度の低下を抑えることができる。したがって、輝度の低下の度合いがより大きい領域において、輝度の低下を防ぐため、より効果的に輝度均一性を向上させることができる。
 ここで、光源からの出射光の光軸方向とは、光源から指向性を有して出射される光の主成分の方向(指向方向)のことを意味する。また、光源から出射し、導光体へ入射した光が、主として導かれる方向(導光方向)と言い換えることもできる。
 本発明に係る照明装置では、上記突出部の表面は曲面からなることが好ましい。
 上記構成によれば、突出部に入射した光の全てが散乱を起こすことになる。これにより、隣り合う導光体間における輝度の低下をより効果的に防ぐことができ、輝度均一性をさらに向上させた照明装置を実現することができる。
 本発明に係る照明装置では、上記突出部は、上記光源からの出射光の光軸方向と平行に延びる帯状突出部であることが好ましい。
 上記の構成によれば、隣り合う導光体間の広い領域において光の散乱を起こすことができ、導光体間の輝度の低下をより効果的に防ぐことができる。
 なお、本発明に係る照明装置では、上記光源からの出射光の光軸方向と直交する断面における輪郭線が円弧であることが好ましい。
 本発明に係る照明装置では、上記突出部が複数設けられている構成であってもよい。
 上記の構成によれば、形成させる突出部の数を調節することにより、光の散乱の度合いを調節できる。したがって、各導光体間の輝度の低下度合いに応じた、輝度の上昇度合いを調節することができ、効果的に輝度均一性を向上させることができる。
 本発明に係る照明装置では、上記導光体と上記反射部材との間には、間隙が形成されていることが好ましい。
 また、本発明に係る液晶表示装置は、本発明の何れか構成の照明装置をバックライトとして備えていることを特徴としている。
 上記の構成によれば、本発明の照明装置を備えていることによって、輝度の均一性に優れた液晶表示装置を実現することができる。
 また、本発明に係るテレビジョン装置は、本発明の液晶表示装置を備えていることを特徴としている。
 本発明の他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分分かるであろう。また、本発明の利点は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。
本発明の一実施形態における液晶表示装置の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態におけるバックライトの構成を示す上面図である。 図2の切断線A-A’で切断した状態を示したバックライトの矢視断面図であり、光の進行方向を模式的に示す図である。 本発明の別の実施形態におけるバックライトの断面図であり、光の進行方向を模式的に示す図である。 本発明のさらに別の実施形態におけるバックライトの断面図であり、光の進行方向を模式的に示す図である。 本発明の別の実施形態における反射材の斜視図である。 反射材上で散乱した光の出射方向を表す図であり、(a)は従来の反射材を用いた場合、(b)は本発明に用いる反射材を用いた場合における図である。 従来のバックライトを示す図であり、(a)は上面図であり、(b)は切断線B-B’で切断した状態を示した矢視断面図であり、光の進行方向を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態におけるテレビジョン装置の構成を示す分解斜視図である。
 本発明の一実施形態について、図1~図5および図9に基づいて説明すれば以下の通りである。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
 〔液晶表示装置〕
 本実施の形態では、液晶表示装置のバックライトとして使用される照明装置について説明する。
 図1は、本実施の形態に係る液晶表示装置1の概略構成を示す断面図である。液晶表示装置1は、バックライト2(照明装置)と、バックライト2に対向配置される液晶表示パネル3とを備えている。
 液晶表示パネル3は、従来の液晶表示装置に使用される一般的な液晶表示パネルと同様であり、図示はしないが、例えば、複数のTFT(薄膜トランジスタ)が形成されたアクティブマトリクス基板と、それに対向するCF基板とを備え、これらの基板の間に液晶層がシール材により封入された構成を有している。
 次に、液晶表示装置1に備えられたバックライト2の構成について説明する。
 バックライト2は、液晶表示パネル3の背後(表示面とは反対の側)に配置されている。図1に示すように、バックライト2は、光源5(図示せず)、反射材6(反射部材)、導光体7、拡散板8、光学シート9および透明板10を備えている。なお、バックライト2を構成する導光体は、少なくとも2つ以上で構成される。本実施の形態では、2つの導光体7および17が並列に並んでいるバックライト2について説明する。特に断らない限り、両導光体7および17の代表として、一方の導光体7を例に挙げて説明する。なお、本実施の形態を表す図1~5においては、説明の便宜上、各部材の大きさおよび導光体7と導光体17との距離を誇張して表している。
 図2は、バックライト2を上面(液晶表示パネルが配置される側)から見た上面図であり、説明の便宜上、拡散板8、光学シート9および透明板10の図示を省略している。光源5は、導光体7の一つの面に対向配置されている。突出部20が、光源5が対向配置されている導光体7の面の法線方向、すなわち、光軸方向に帯状に延びて設けられている。
 光源5は、例えば、サイド発光タイプの発光ダイオード(LED)および冷陰極管(CCFL)等である。本実施の形態では、光源5として、LEDを例に挙げて説明する。光源5として、R、G、Bのチップが1つのパッケージにモールドされているサイド発光タイプのLEDを用いることによって、色再現範囲の広い照明装置を得ることが可能となる。なお、光源5は、基板(図示せず)上に配置されている。
 導光体7は、光源5から出射された光を発光面(光出射面とも呼ぶ)7aから面発光させるものである。発光面7aは、照射対象に対して光を照射するための面である。導光体7の発光面7aまたはその裏面には、導光してきた光を前面に出射させるための加工および処理が施されており、光は、導光体7の発光面7aから液晶表示パネル3側へ出射される。導光体7の導光部に施される具体的な加工方法および処理方法は、例えば、プリズム加工、シボ加工および印刷処理などが挙げられるが、特に限定されず、適宜公知の方法が用いられる。
 導光体7は、主に、ポリカーボネート(PC)およびポリメチルメタクリレート(PMMA)等の透明樹脂によって構成されているが、特に限定されず、光の透過率が高い材質であることが好ましい。また、導光体7は、例えば射出成型、押出成型、熱プレス成型および切削加工等によって成形することができる。ただし、これら成形方法には限定されず、同様の特性が発揮される加工方法であればよい。
 反射材6は、導光体7の裏面(発光面7aとは反対側の面)に対向するように、導光体7との間に間隙を形成して、すなわち、所定の間隔をあけて配置されている。反射材6は、導光体7から反射材6に向かって出射される光を反射し、発光面7aからより多くの光を出射させるものである。反射材6は、発泡PET(ポリエチレンテレフタレート)、PC(ポリカーボネート)およびPS(ポリスチレン)等の樹脂により形成され、その表面に、銀およびアルミニウム等の反射率の高い金属薄膜が蒸着したものである。反射材6の材質は上記のものに限定されず、反射材6を形成した後に、その形状を維持できるものであればよいが、発泡PETが好ましい。反射材6は、例えば射出成型、押出成型、熱プレス成型および切削加工等によって成形することができる。
 反射材6には、微細な凹凸を形成してマット状態にするなどの表面処理が施されている。それにより反射材6は、反射材6に入射する光を散乱させることができる。
 拡散板8は、各導光体7および17の発光面7aにより形成される面一状の発光面の全体を覆うように、発光面7aに対向配置される。拡散板8は、導光体7の発光面7aから出射した光を拡散させて、光学シート9に照射する。
 光学シート9は、重ねて配置された複数のシートによって構成され、導光体7の発光面7aから出射された光を均一化するとともに集光して、液晶表示パネル3へ照射するものである。すなわち、光学シート9は、光を集光しつつ散乱させる拡散シート、光を集光して正面方向(液晶表示パネル方向)の輝度を向上させるレンズシート、および光の一方の偏光成分を反射して他方の偏光成分を透過することによって液晶表示装置1の輝度を向上させる偏光反射シートなどを適用することができる。これらは、液晶表示装置1の価格や性能によって適宜組み合わせて使用することが好ましい。
 透明板10は、導光体7と拡散板8との距離を一定に保持する場合に使用され、光の拡散領域を形成する。透明板10は、ポリエチレンフィルム等の透光性材料で形成される。なお、透明板10を省略して、導光体7と拡散板8とが対向配置される構成であってもよい。
 上述の各部材の構成により、光源5から出射された光は、散乱作用および反射作用を受けながら導光体7内を伝播し、発光面7aから出射し、拡散板8および光学シート9を通り液晶表示パネル3に到達する。
 〔輝度の均一性について〕
 ここで、輝度が不均一となる原理について説明する。
 図8は、従来のバックライト102を示す図であり、図8の(a)は、バックライト102の上面図であり、図8の(b)は図8の(a)の切断線B-B’で切断した状態を示した部分矢視断面図である。なお、説明の便宜上、光源、導光体および反射材以外の部材の図示を省略している。
 従来のバックライト102において、光源105から入射した光の多くは、導光体107の内部で光源105の照射面の法線方向と平行な方向に導かれる(以下、光軸方向ともいう。図8の(a)中の実線矢印の方向)。そのため、光軸方向と垂直な方向で、かつ、導光体107の発光面と平行な方向(図8の(a)中の破線矢印の方向)に導かれる光の量は相対的に少なくなる。したがって、導光体107と導光体117との間の領域S100に出射される光の量が少なく、領域S100において輝度が低下し、結果として、バックライト102の輝度が不均一となる。
 この問題を解消するために、バックライト102には、導光体107と対向する領域だけでなく、導光体107と導光体117との間に対応する領域にも反射材106が設けられている。図8の(b)に示すように、この場合には、導光体107および117の側面107bおよび117bから出射した光の一部が、反射材106の表面で、液晶表示パネル方向に反射する。そのため、領域S100の輝度が上昇し、輝度ムラの発生を抑えることができ、結果として、バックライト102の輝度の均一性の低下を抑えることができる。
 しかしながら、図8の(b)のように反射材106を設けた場合、反射材106において、光はそれぞれの入射角に対応する所定の反射角で全反射する。そのため、一方の導光体から出射した多くの光は、反射材106にて全反射して他方の導光体に入射してしまう。したがって、液晶表示パネル方向に反射する光はごく僅かであり、図8の(b)に示すように反射材106を設けたとしても、バックライト102の輝度の均一性の低下を抑えるには不十分である。
 本発明のバックライト2においては、反射材6の、導光体7と対向する側の面の、発光面7aの法線方向の投影における導光体7と導光体17との間の領域(以下、「反射材の、導光体と導光体との間に対応する領域」ともいう)に、曲面を有する突出部20を設けることにより、輝度の均一性の低下が抑えられている。
 〔突出部〕
 次に、反射材6に設けられている突出部20について説明する。
 図3は、図2の切断線A-A’で切断した状態を示したバックライト2の部分矢視断面図である。また、図3において光の進行方向を矢印で示している。
 図3に示すように、反射材6の、導光体7と導光体17との間に対応する領域には、断面における輪郭線が円弧になっている突出部20が設けられている。光が曲面に入射すると出射光の方向が変化する。これにより、導光体7の側面7bから出射した光が突出部20の曲面に入射すると、光はそこで散乱を起こし、突出部20を設けないときよりも、より多くの光を液晶表示パネル3の方向へ進行させることができる。図7は、出射光の方向を示す図であり、図7の(a)は突出部を有していない従来の反射材を用いた場合であり、図7の(b)は突出部を有する本発明の構成の場合である。入射光に対して最も強く出射する光を太矢印で表している。図7に示すように、突出部20の曲面で散乱させると、最も強い出射光の出射方向が変化し、最も強い出射光をより多く、導光体間から液晶表示パネル3に供給することができる。これにより、導光体7と導光体17との間の輝度を、より上昇させることができ、輝度均一性がより向上したバックライト2を実現できる。
 なお、散乱効果を高めるために、突出部20に対してさらに粗面加工を施すことも可能である。
 図2に示すように、本実施形態においては、突出部20は、光軸方向と平行な方向に延びる帯状突出部であり、光軸方向と直交する断面における突出部20の輪郭線が円弧になっている。突出部20は、反射材6の一方の端部からもう一方の端部まで、帯状に連続的に設けられているため、導光体7および導光体17に挟まれた領域全体において、輝度の低下を防ぐことができる。
 なお、突出部20の形状は、図3に示すものに限定されず、以下のように変形することも可能である。
 図4は、突出部20の別の形態を表す断面図である。図4に示す突出部20は、図3に示す帯状突出部よりも幅が短く、高さが低い帯状突出部が4個平行に並んだ形状である。この場合においても、図3に示した形態の突出部20と同様の効果が得られる。また、形成させる突出部の数を変更することにより、光の散乱の度合いを変更させ、輝度の上昇度合いを調節することができる。
 本実施形態では、突出部20は帯状の形状であるが、帯状形状に限定されず他の構造であってもよい。図6は、突出部20のさらに別の形態を表す反射材6の斜視図である。図6に示すように、突出部20は突起状の構造でもあり得る。この場合には、導光板間の領域全体にわたって輝度の低下を防ぐために、突起状突出部が全体として帯状になるように配置されていることが好ましい。
 突出部20は、導光体7が配置されている側において、表面が曲面を有していればよく、その背面(導光体7および液晶表示パネル3等が配置されていない側、以下、「反射材の裏側面」という)の構造は特に限定されない。例えば、図3においては、板状の反射材の一部が湾曲して突出部20が形成されており、反射材6の裏側面からみれば、突出部20が設けられている領域において、断面の輪郭線が円弧である溝が設けられている構造となっている。一方、図5は突出部20の別の形態を表す断面図であり、図5に示すように、反射材6の裏側面が平坦となる形態であってもよい。
 突出部20を有する反射材6は、例えば反射材6を形成するための金型自体に加工を施し、この金型を使用して射出成型を行うことによって作製することができる。すなわち、突出部20を設けるために、別の材料および別の工程を必要としない。したがって、本発明は、輝度ムラの発生を防ぐために、反射効率がより優れた新たな材料および反射効率が優れた領域を設ける新たな工程を必要とせず、容易に輝度ムラの発生を抑えることができる点で優れている。
 また、光軸方向と直交する断面における突出部20の輪郭線の形状としては、輪郭線全体が曲線であることが好ましい。輪郭線の形状としては、円弧、二次以上の多項式による曲線および正弦曲線などが挙げられるが、これらに限定されない。
 なお、突出部20は、反射材6の、導光体7と導光体17との間に対応する領域にのみ形成されていることが好ましい。すなわち、発光面7aの法線方向における投影において、導光体7と導光体17との間の領域と重なる部分を含まない突出部は反射材6に形成されていないことが好ましい。
 〔反射材の配置〕
 バックライト2には、図3に示すように、導光体7と反射材6との間に、間隙S11が形成されている。
 導光体7と反射材6との間に間隙S11が設けられていると、光軸方向と発光面7aの法線方向とに垂直な方向における突出部20の距離W2が、導光体7と17との距離W1よりも大きい場合であっても、導光体7と反射材6とを好適に配置し得る。突出部20の距離W2が導光体間の距離W1よりも小さい場合には、間隙S11は形成されていなくてもよい。
 本発明の照明装置は、導光体を複数配置して発光面積を大きくした場合の輝度均一性に優れている。そのため、特に大画面を有する液晶表示装置のバックライトとして使用することが好ましいが、これに限定はされず、あらゆる液晶表示装置のバックライトとして使用することができる。
 以上のように、本発明の照明装置においては、互いに隣り合う導光体同士の間に対応する領域において、導光体と対向する側の反射部材の面に、曲面を有する突出部が設けられている。それゆえ、輝度ムラの発生が抑えられ、輝度の均一性の向上した照明装置を実現できるという効果を奏する。
 また、本発明の液晶表示装置は、以上のように、本発明の照明装置をバックライトとして備えている。そのため、輝度の均一性に優れた液晶表示装置を実現できるという効果を奏する。
 本発明の液晶表示装置1を適用したテレビジョン装置30について説明する。本発明のテレビジョン装置30においては、チューナ部がテレビジョン放送を受信して映像信号を出力し、液晶表示装置1がチューナ部から出力された映像信号に基づいて映像表示をおこなう。
 図9は、液晶表示装置1を用いたテレビジョン装置30の分解斜視図である。図9に示すように、テレビジョン装置30は、液晶表示装置1を第1筐体31と第2筐体32とで包み込むようにして挟持した構成となっている。第1筐体31は、液晶表示装置1で表示される映像を透過させる開口部31aが形成されている。また、第2筐体32は、液晶表示装置1の背面側を覆うものであり、液晶表示装置1を操作するための操作用回路33が設けられるとともに、下方に支持用部材34が取り付けられている。
 以上のようにテレビジョン装置30は、バックライト2を備えた液晶表示装置1を搭載しているため、テレビジョン放送の映像を表示する際に、輝度の均一性に優れた映像を表示できる。
 本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段、あるいは、他の実施の形態において説明した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
 発明の詳細な説明の項においてなされた具体的な実施形態または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する特許請求事項の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。
 本発明によれば、光源からの光をより均一に出射することのできる照明装置を提供できる。本発明の照明装置は、液晶表示装置のバックライトとして利用することができる。
  1  液晶表示装置
  2  バックライト(照明装置)
  3  液晶表示パネル
  5  光源
  6  反射部材(反射材)
  7,17  導光体
  7a 発光面
  7b 側面
  8  拡散板
  9  光学シート
 10  透明板
 20  突出部
102  バックライト
105  光源
106  反射材
107,117  導光体
107b,117b  側面

Claims (9)

  1.  光源と、該光源から入射した光を面発光させる複数の導光体と、反射部材とを備え、
     上記反射部材が、上記複数の導光体の発光面の反対側の面と対向する位置に配設されている照明装置において、
     上記複数の導光体のうち、第1の導光体および第2の導光体は互いに隣り合っており、
     上記反射部材の、上記導光体と対向する側の面の、上記発光面の法線方向の投影における第1の導光体と第2の導光体との間の領域に、曲面を有する突出部が設けられていることを特徴とする照明装置。
  2.  第1の導光体および第2の導光体は、上記光源からの出射光の光軸方向に垂直な方向であって、かつ、上記発光面と平行な方向に互いに隣り合っていることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
  3.  上記突出部の表面は曲面からなることを特徴とする請求項1または2に記載の照明装置。
  4.  上記突出部は、上記光源からの出射光の光軸方向と平行に延びる帯状突出部であることを特徴とする請求項1から3までの何れか1項に記載の照明装置。
  5.  上記突出部は、上記光源からの出射光の光軸方向と直交する断面における輪郭線が円弧であることを特徴とする請求項1から4までの何れか1項に記載の照明装置。
  6.  上記突出部が複数設けられていることを特徴とする請求項1から5までの何れか1項に記載の照明装置。
  7.  上記導光体と上記反射部材との間には、間隙が形成されていることを特徴とする請求項1から6までの何れか1項に記載の照明装置。
  8.  請求項1から7までの何れか1項に記載の照明装置をバックライトとして備えていることを特徴とする液晶表示装置。
  9.  請求項8に記載の液晶表示装置を備えていることを特徴とするテレビジョン装置。
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