WO2010146895A1 - 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）を含む発光モジュール（ＭＪ）を複数個、拡散板を支持するシャーシ上に格子状に配置したものである。シャーシの上には、拡散板を支持する支持ピン（２６）が点在せしめられている。支持ピンは、隣接する発光モジュール同士を結ぶ線分上に配置される。

Description

照明装置、表示装置、及びテレビジョン受像器

　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１２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１２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。

　特許文献２に記載された照明装置も光源はＬＥＤである。特許文献２記載の照明装置は、複数のＬＥＤが基板上に配列されて面光源を構成し、この面光源から出射する光で拡散板を照射する。基板上には拡散板を支持する突起部が点在せしめられている。

特開２００８－４１５４６ 特開２００６－２７８０７７

　特許文献１や特許文献２に記載された照明装置では、ＬＥＤが高密度に配置されているが、近年ではＬＥＤの高輝度化が進み、より少ない数のＬＥＤで必要とされる全光量をまかなえるようになっている。但しこれにより、次のような問題が発生する。

　面光源を形成するＬＥＤは、通常格子状に配置される。特許文献２に記載の照明装置のように、拡散板を支持する支持ピンを配置する場合、支持ピンの配置位置として真っ先に考えられるのは格子の目の中央である。図６にはそのようにした例が示されている。図６は平面図であるが、支持ピン１０１だけは斜め上から見た図像で描いてある。支持ピン１０１は四方をＬＥＤ１０２で取り囲まれ、そのいずれとも等距離を保つことになる。

　図７には図６のＬＥＤ１０２で照明される拡散板１０３の輝度面が示されている。輝度面には支持ピン１０１の影が生じる。支持ピン１０１の四方をＬＥＤ１０２が取り囲む状態では、図７に示すように、十字形の影１０１Ｓが生じることになる。

　図８に示すように、ＬＥＤ１０２が千鳥格子状に配置されていて、その中の１個が支持ピン１０１で置き換えられているといった配置では、支持ピン１０１は六方をＬＥＤ１０２で囲まれることになり、図９に示すように、拡散板１０３の輝度面には六方に延びる影１０１Ｓが現れる。ＬＥＤ１０２の高密度化を図り、図１０に示すように行方向の間隔を詰めたとすれば、図１１に示すように、矩形の対角線に沿う形の十字形の影１０１Ｓが生じることになる。いずれにせよ、このような影は拡散板に輝度ムラを生じさせ、照明装置が表示装置のバックライトとして用いられる場合には表示画質を損なうので、極力排除する必要がある。

　本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、発光素子を含む発光モジュールを複数個、格子状に配置したものを光源とし、この光源からの光を拡散板に照射する照明装置において、拡散板を支持する支持ピンが拡散板に投じる影を小さくし、拡散板の輝度ムラを目立ちにくく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備えた照明装置において、前記光源は、発光素子を含む発光モジュールが複数個、前記拡散板を支持するシャーシ上に格子状に配置されたものであり、前記シャーシ上に、前記拡散板を支持する支持ピンが点在せしめられ、前記支持ピンは、隣接する前記発光モジュール同士を結ぶ線分上に配置される。

　この構成によると、支持ピンが拡散板に投じる影は、両側の発光モジュールから照射される光により形成される影が合体した、細長い小面積のものとなり、拡散板の輝度ムラが目立ちにくくなる。

　本発明の好ましい実施形態によれば、前記発光モジュールは、前記発光素子を覆う拡散レンズを含む。

　拡散レンズは発光素子からの出射光のうち横方向に向かう分が多くなるように配置されるものであり、拡散レンズが存在すると支持ピンの影が強調されやすいが、いずれにせよ本発明の構成によれば、影が細長い小面積のものとなり、拡散板の輝度ムラが目立ちにくくなる。

　本発明の好ましい実施形態によれば、前記支持ピンは、両側の前記発光モジュールから等距離の位置に配置される。

　この構成によると、支持ピンの一方の側にのみ濃い影が形成されるということがなく、どちらの側でも同じような濃さの影となるので、影が目立ちにくい。

　本発明の好ましい実施形態によれば、前記発光素子を実装する実装基板が前記支持ピンを支持する。

　この構成によると、発光モジュールと支持ピンの位置関係を正確に設定できる上、設定した位置関係を恒常的に維持できる。機種変更により、実装基板が異なる寸法のシャーシに取り付けられることになったとしても、発光モジュールと支持ピンの位置関係はそのまま異機種のシャーシに持ち越せるので、支持ピンの配置に頭を悩ます必要がない。

　本発明の好ましい実施形態によれば、前記支持ピンのうち、少なくとも前記発光モジュールからの照射光が当たる箇所は光反射率の高い表面を有する。

　この構成によると、発光モジュールからの照射光が支持ピンに吸収されにくいので、発光モジュールが発する光を拡散板の照明に十分に利用することができる。

　本発明の好ましい実施形態によれば、前記支持ピンは、光反射率の高い物質を混入した樹脂材料で成型される。

　この構成によると、表面の光反射率の高い支持ピンを容易に得ることができる。

　本発明の好ましい実施形態によれば、前記発光素子が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、支持ピンに起因する輝度ムラが目立ちにく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、前記表示パネルが液晶表示パネルである。

　この構成によると、支持ピンに起因する輝度ムラが目立ちにく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機が構成される。

　この構成によると、画面上に支持ピンに起因する輝度ムラが目立ちにく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、発光素子を含む発光モジュールからの出射光により支持ピンが拡散板に投じる影は、細長い小面積のものとなり、拡散板の輝度ムラが目立ちにくくなる。

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。 本発明の好ましい実施形態に係る照明装置の支持ピン配置構成の説明図である。 図２の支持ピン配置構成により拡散板に生じる影の形状イメージを示す図である。 支持ピンの取り付け状態を示す実装基板の断面図である。 テレビジョン受像器の分解斜視図である。 支持ピン配置構成の第１の説明図である。 図６の支持ピン配置構成により拡散板に生じる影の形状イメージを示す図である。 支持ピン配置構成の第２の説明図である。 図８の支持ピン配置構成により拡散板に生じる影の形状イメージを示す図である。 支持ピン配置構成の第３の説明図である。 図１０の支持ピン配置構成により拡散板に生じる影の形状イメージを示す図である。 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。

　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４３に光を照射する光源を備える。光源は、発光素子としてのＬＥＤ２２とそれを覆う拡散レンズ２４を含む発光モジュールＭＪが複数個、拡散板４３を支持するシャーシ４１上に格子状に配置されて構成される。シャーシ４１の上には、拡散板４３を支持する支持ピン２６が点在せしめられる。支持ピン２６は、隣接する発光モジュールＭＪ同士を結ぶ線分上に配置される。

　前述の通り、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１３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１４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。ＬＥＤ２２としては、互いに異なる色で発光する３個のＬＥＤチップを組み合わせて白色光を得るものを使用することができる。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に取り付けられている。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が組み合わせられている。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の組み合わせが複数組、互いに平行する形でシャーシ４１上に並べられる。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。

　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。

　シャーシ４１の上には、拡散板４３を支持する支持ピン２６が点在せしめられている。支持ピン２６は図１には図示されていない。本発明では、支持ピン２６の配置位置を、発光モジュールＭＪが形成する格子の目の中央ではなく、隣接する発光モジュールＭＪ同士を結ぶ線分上に設定した。図２に線分Ｌを示す。言うまでもないが、線分Ｌは観念的なものであり、実体として存在する訳ではない。支持ピン２６は、線分Ｌの上で、両側の発光モジュールＭＪから等距離の位置に配置される。

　支持ピン２６をこのように配置すると、支持ピン２６を両側から挟む２個の発光モジュールＭＪのみが支持ピン２６の影の形成に関与することになる。支持ピン２６が拡散板４３に投じる影２６Ｓは、図３に示す通り、両側の発光モジュールＭＪから照射される光により形成される影が合体した、細長い小面積のものとなり、拡散板４３の輝度ムラが目立ちにくくなる。また、支持ピン２６が両側の発光モジュールＭＪから等距離の位置に配置されることにより、支持ピン２６の一方の側にのみ濃い影が形成されるということがなく、どちらの側でも同じような濃さの影となるので、影が一層目立ちにくい。

　支持ピン２６を、実装基板２１が支持することとすることができる。図４にその構造例を示す。図４の支持ピン２６は根元にフランジ２７を有し、フランジ２７より下に突き出した部分は、反射シート４２に形成した貫通穴を通じて、実装基板２１に形成した貫通穴に差し込まれている。支持ピン２６が拡散板４３を支持する状態になれば、支持ピン２６が実装基板２１から外れることはなくなるが、接着剤などを用いて支持ピン２６を確実に実装基板２１に固定しておいてもよい。

　実装基板２１が支持ピン２６を支持する構成とすることにより、発光モジュールＭＪと支持ピン２６の位置関係を正確に設定できる上、設定した位置関係を恒常的に維持できる。機種変更により、実装基板２１が異なる寸法のシャーシ４１に取り付けられることになったとしても、発光モジュールＭＪと支持ピン２６の位置関係はそのまま異機種のシャーシ４１に持ち越せるので、支持ピン２６の配置に頭を悩ます必要がない。

　支持ピン２６は、少なくとも発光モジュールＭＪからの照射光が当たる箇所は、光反射率の高い表面を有することとするのがよい。このようにすれば、発光モジュールＭＪからの照射光が支持ピン２６に吸収されにくいので、発光モジュールＭＪが発する光を拡散板４３の照明に十分に利用することができる。

　支持ピン２６の表面の光反射率は、その表面の色を明色、特に白色にすることにより高めることができる。支持ピン２６を、ポリカーボネート等の樹脂材料に酸化チタンや硫酸バリウム等、光反射率の高い物質を混入したもので成型することとすれば、表面の光反射率の高い支持ピン２６を容易に得ることができる。

　図５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、本発明の好ましい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。

　本発明は、発光素子を含む発光モジュールを複数個、格子状に配置したものを光源とし、この光源からの光を拡散板に照射する照明装置に広く利用可能である。また、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
　　　２６　支持ピン
　　　５９　液晶表示パネル
　　　６９　表示装置
　　　８９　テレビジョン受像器

Claims (10)

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備え、
   　前記光源は、発光素子を含む発光モジュールが複数個、前記拡散板を支持するシャーシ上に格子状に配置されたものであり、
   　前記シャーシ上に、前記拡散板を支持する支持ピンが点在せしめられ、前記支持ピンは、隣接する前記発光モジュール同士を結ぶ線分上に配置される。
2. 請求項１の照明装置であって、以下を特徴とするもの：
   　前記発光モジュールは、前記発光素子を覆う拡散レンズを含む。
3. 請求項１の照明装置であって、以下を特徴とするもの：
   　前記支持ピンは、両側の前記発光モジュールから等距離の位置に配置される。
4. 請求項１の照明装置であって、以下を特徴とするもの：
   　前記発光素子を実装する実装基板が前記支持ピンを支持する。
5. 請求項１の照明装置であって、以下を特徴とするもの：
   　前記支持ピンのうち、少なくとも前記発光モジュールからの照射光が当たる箇所は光反射率の高い表面を有する。
6. 請求項５の照明装置であって、以下を特徴とするもの：
   　前記支持ピンは、光反射率の高い物質を混入した樹脂材料で成型される。
7. 請求項１の照明装置であって、以下を特徴とするもの：
   　前記発光素子がＬＥＤである。
8. 表示装置であって、以下を特徴とするもの：
   　請求項１から７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。
9. 請求項８の表示装置であって、以下を特徴とするもの：
   　前記表示パネルが液晶表示パネルである。
10. テレビジョン受像機であって、以下を特徴とするもの：
    　請求項８の表示装置を備える。

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