WO2013061866A1 - 照明装置およびそれを備えた表示装置 - Google Patents

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Abstract

 画面全体の輝度を高くすることが可能な照明装置を提供する。この照明装置(10)では、導光板(12)には複数の散乱ドット(12e)が設けられ、導光板に、所定の間隔で複数の高輝度中心点(交点(O1))がマトリクス状に設定され、高輝度中心点を中心とする領域(S1a)における散乱ドットの形成密度は、領域(S1a)以外の領域(S1b)における散乱ドットの形成密度よりも高い。

Description

照明装置およびそれを備えた表示装置
 この発明は、照明装置およびそれを備えた表示装置に関し、特に、光源からの光が入射される導光板を含む照明装置およびそれを備えた表示装置に関する。
 非発光型の表示パネル(被照明部材)を搭載する液晶表示装置(表示装置)には、通常、表示パネルに対して光を照射するバックライト装置(照明装置)も搭載される。このようなバックライト装置として、複数のLED(光源)と、LEDからの光が入射される導光板とを備えたバックライト装置が知られている。
 図12および図13は、LEDおよび導光板を備えた従来の一例による表示装置の構造を示した図である。表示装置1001は図12に示すように、表示パネル(被照明部材)1002と、表示パネル1002を照明するバックライト装置(照明装置)1010とを備えている。バックライト装置1010は、複数のLED(光源)1011と、LED1011からの光が入射される導光板1012と、導光板1012の光出射面1012a側に配置される複数の光学シート1013と、導光板1012の背面1012b側に配置される反射シート1014と、これらを収納するシャーシ1015とを含んでいる。
 導光板1012は、最も広い面であるとともに表示パネル1002側に設けられた光出射面1012aと、光出射面1012aとは反対側に設けられた背面1012bと、LED1011が対向配置される光入射側面1012cと、光入射側面1012cと交差する方向(B方向)に延びる側面1012d(図13参照)とを有する。
 導光板1012の光出射面1012aには図13に示すように、光入射側面1012cに入射した光を散乱させ進行方向を変更して、光を光出射面1012aから表示パネル1002側に出射させる複数の散乱ドット1012eが形成されている。
 ここで、例えば液晶表示装置では、輝度のスペックが画面中央部の輝度を用いて表されることが多いため、画面中央部の輝度の向上が図られる。このため、バックライト装置1010では、導光板1012の中央領域の散乱ドット1012eは、他の領域の散乱ドット1012eよりも小さいピッチで配置されている。これにより、画面中央部の輝度を高くすることが可能である。
 なお、導光板の中央領域の散乱ドットを小さいピッチで配置した表示装置は、例えば特許文献1に開示されている。
特開2008-286955号公報(第9頁-第10頁、第6図)
 しかしながら、従来の一例による表示装置1001では、画面中央部の輝度を高くすることができる一方、画面周縁部の輝度が低下する。このため、表示装置1001の構造では、画面全体の輝度を高くすることが困難であるという問題点がある。
 この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、画面全体の輝度を高くすることが可能な照明装置およびそれを備えた表示装置を提供することである。
 上記目的を達成するために、この発明の照明装置は、光源と、光源からの光が入射される光入射側面、光を被照明部材に向かって出射する光出射面、および、光出射面とは反対側に配置された背面を含む導光板と、を備え、導光板の光出射面または背面には、光入射側面に入射した光を散乱させて光出射面から出射させる複数の散乱ドットが設けられ、導光板に、所定の間隔で複数の高輝度中心点がマトリクス状に設定され、高輝度中心点を中心とする第1領域における散乱ドットの形成密度は、第1領域以外の第2領域における散乱ドットの形成密度よりも高い。
 この照明装置では、上記のように、導光板に、所定の間隔で複数の高輝度中心点がマトリクス状に設定され、高輝度中心点を中心とする第1領域における散乱ドットの形成密度は、第1領域以外の第2領域における散乱ドットの形成密度よりも高い。これにより、第1領域から出射する光の量を第2領域から出射する光の量よりも多くすることができる。このため、導光板にマトリクス状に複数設定された高輝度中心点上の輝度を高くすることができる。これにより、画面中央部だけでなく画面全体の輝度を高くすることができる。また、画面輝度の均一性を向上させることができる。なお、導光板全体を均一に高輝度化しなくても、数箇所のスポットを高輝度化するだけでも同じような視覚効果が得られる。
 上記照明装置において、好ましくは、導光板のうちの被照明部材の表示領域に対応する領域は、対向する2つの長辺および対向する2つの短辺を有し、導光板のうちの表示領域に対応する領域を導光板の長辺方向および短辺方向にそれぞれ3等分して得られる9個の領域に、高輝度中心点が1つずつ設定される。このように構成すれば、画面全体の輝度を容易に高くすることができるとともに、画面輝度の均一性をより向上させることができる。
 この場合、好ましくは、長辺の長さをH、短辺の長さをVとし、短辺から内側にH/n(nは9または6)またはH/2だけ離れた線を第1線、長辺から内側にV/nまたはV/2だけ離れた線を第2線とすると、3つの第1線と3つの第2線との交点位置に、高輝度中心点が設定される。このように構成すれば、上記交点上の輝度を用いて表示装置の輝度が算出される場合に、画面全体の輝度を効果的に高くすることができるとともに、画面輝度の均一性を効果的に向上させることができる。
 上記照明装置において、好ましくは、第1領域の散乱ドットは、第2領域の散乱ドットよりも大きい外形を有する。このように構成すれば、第1領域の散乱ドットの形成密度を第2領域の散乱ドットの形成密度よりも容易に高くすることができる。
 上記照明装置において、好ましくは、第1領域の散乱ドットは、第2領域の散乱ドットよりも小さいピッチで配置されている。このように構成すれば、第1領域の散乱ドットの形成密度を第2領域の散乱ドットの形成密度よりも容易に高くすることができる。
 上記照明装置において、好ましくは、散乱ドットは、導光板の光出射面または背面に形成された凹凸を含む。このように構成すれば、容易に散乱ドットを設けることができる。
 なお、凹凸とは、凹部だけの構造や凸部だけの構造を含む概念である。
 上記照明装置において、好ましくは、散乱ドットは、導光板の背面に設けられた反射層を含む。このように構成すれば、容易に散乱ドットを設けることができる。
 上記第1領域の散乱ドットが第2領域の散乱ドットよりも大きい外形を有する照明装置において、好ましくは、第1領域の散乱ドットは、第2領域の散乱ドットの3倍以下の直径を有する。
 この発明の表示装置は、上記の構成の照明装置と、照明装置に照明される表示パネルとを備える。このように構成すれば、画面全体の輝度を高くすることが可能な表示装置を得ることができる。
 以上のように、本発明によれば、画面全体の輝度を高くすることが可能な照明装置およびそれを備えた表示装置を容易に得ることができる。
本発明の第1実施形態の表示装置の構造を示した断面図である。 図1に示した本発明の第1実施形態の導光板および光源の構造を示した図である。 図1に示した本発明の第1実施形態の導光板の散乱ドットの構造を示した断面図である。 図1に示した本発明の第1実施形態の導光板の散乱ドットの構造を示した断面図である。 図1に示した本発明の第1実施形態の導光板の散乱ドットの構造を示した断面図である。 図1に示した本発明の第1実施形態の導光板の構造を示した図である。 図1に示した本発明の第1実施形態の導光板の散乱ドットの構造を示した拡大図である。 本発明の第2実施形態の導光板および光源の構造を示した図である。 図8に示した本発明の第2実施形態の導光板の散乱ドットの構造を示した拡大図である。 本発明の第3実施形態の導光板および光源の構造を示した図である。 本発明の変形例の導光板の構造を示した図である。 従来の一例による表示装置の構造を示した断面図である。 図12に示した従来の一例による表示装置の導光板および光源の構造を示した平面図である。
 以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、理解を容易にするために、断面図であってもハッチングを施さない場合がある。
(第1実施形態)
 図1~図7を参照して、本発明の第1実施形態による表示装置1の構造について説明する。
 本発明の第1実施形態による表示装置1は例えばテレビジョン受像機などに用いられるものである。また、表示装置1は図1に示すように、表示パネル2(被照明部材)と、表示パネル2の背面側に配置され、表示パネル2を照明する照明装置10とを備えている。なお、「表示パネル2の背面側」の「背面側(図1では下側)」は、他の構成要素にも適用される方位概念である。
 表示パネル2は液晶表示パネルからなり、図示しない液晶層を挟み込む2枚のガラス基板を有する。また、表示パネル2は照明装置10に照明されることにより画像を表示する。表示パネル2の周縁部を覆うように図示しないベゼルが配置されており、表示パネル2のうちのベゼルの開口部に対応する領域が表示領域2aとなっている。
 照明装置10はエッジライト型(サイドライト型とも言う)のバックライト装置である。また、照明装置10は、複数の光源11と、光源11からの光を導く導光板12と、導光板12の光出射面12a側に配置される複数の光学シート13と、導光板12の背面12b側に配置される反射シート14と、これらを収納するシャーシ15とを含んでいる。
 複数の光源11は図2に示すように、導光板12の後述する光入射側面12cに対向配置されている。言い換えると、複数の光源11は導光板12の対向する2辺に沿って配置されている。また、複数の光源11はA方向(導光板12の長辺方向)に互いに所定の間隔を隔てて配列されている。光源11は例えばLEDにより構成されており、白色光を出射する。
 導光板12は図1および図2に示すように、平板状に形成されている。導光板12は、最も広い面であるとともに表示パネル2に向かって面状光を出射する光出射面12aと、光出射面12aとは反対側に設けられた背面12bと、光源11からの光が入射される光入射側面12cと、光入射側面12cと直交(交差)する方向(導光板12の短辺方向であるB方向)に延びる側面12dとを有する。導光板12は、光入射側面12cに入射した光を導光し、光の進行方向を変更して表示パネル2に向かって面状光を出射する機能を有する。
 導光板12の例えば背面12bには、光入射側面12cに入射した光の進行方向を変更して、光を光出射面12aから表示パネル2側に出射させる多数(複数)の散乱ドット12eが形成されている。散乱ドット12eは例えば千鳥状に配置されているが、千鳥状以外の形状(例えばマトリクス状)に配置されていてもよい。なお、図面では、理解を容易にするために、散乱ドット12eの数を少なくして散乱ドット12eを大きく描いている。
 散乱ドット12eは例えば図3および図4に示すように、導光板12の背面12bに形成された凹部や凸部である。なお、散乱ドット12eは図示しないが、導光板12の光出射面12aに形成された凹部や凸部であってもよい。凹部や凸部は、例えば半球状に形成されていてもよいし、四角錐形状やその他の形状に形成されていてもよい。また、散乱ドット12eは図5に示すように、導光板12の背面12bに設けられた反射層であってもよい。反射層は、例えば白色インクにより形成されていてもよいし、他の材料により形成されていてもよい。
 後述する領域S1a内を除き、散乱ドット12eは、光源11から遠ざかる(導光板12の内側に向かう)にしたがって大きい直径(外形)を有するように形成されている。図2に示すように、光源11から最も遠い領域(導光板12の中央部)に設けられた散乱ドット12eは、光源11に最も近い領域に設けられた散乱ドット12eよりも大きい直径(外形)を有する。
 ここで、図2に示すように、導光板12のうちの表示パネル2の表示領域2a(図1参照)に対応する領域(表示領域2aの真下の領域)を領域S1とする。本実施形態では、説明を簡単にするために、導光板12全体が領域S1である場合について説明する。領域S1は2つの長辺12fと2つの短辺12gとを有する矩形状に形成されている。本実施形態では、光入射側面12cが領域S1の長辺12fとなり、側面12dが領域S1の短辺12gとなっている。領域S1の長辺12fはHの長さを有し、短辺12gはVの長さを有する。
 短辺12gから内側にH/9だけ離れた線を線Lh1、短辺12gから内側にH/2だけ離れた線を線Lh2とし、長辺12fから内側にV/9だけ離れた線を線Lv1、長辺12fから内側にV/2だけ離れた線を線Lv2とする。3つの線Lh(2つの線Lh1および線Lh2)と3つの線Lv(2つの線Lv1および線Lv2)との9個の交点O1を中心とする小面積領域を領域S1aとし、領域S1のうちの領域S1a以外の領域を領域S1bとする。なお、図2、図6および図7の2点鎖線で囲われた円形の領域は、領域S1aを表している。線Lh(線Lh1およびLh2)は、本発明の「第1線」の一例であり、線Lv(線Lv1およびLv2)は、本発明の「第2線」の一例である。また、領域S1aは、本発明の「第1領域」の一例であり、領域S1bは、本発明の「第2領域」の一例である。
 交点O1は、導光板12に、長辺方向および短辺方向に所定の間隔でマトリクス状に配置(設定)されている。また、交点O1は、後述するように大きい直径(外形)を有する散乱ドット12eが形成される領域S1aの中心に位置するため、高輝度中心点となる。また、図6に示すように、領域S1(導光板12のうちの表示パネル2の表示領域2aに対応する領域)を長辺方向および短辺方向にそれぞれ3等分して得られる9個の領域を、領域S1cとすると、9個の領域S1cに交点O1(高輝度中心点)が1つずつ配置(設定)されている。
 図7に示すように、領域S1aにおける散乱ドット12eの形成密度は、領域S1bにおける散乱ドット12eの形成密度よりも高い。なお、形成密度とは、単位面積当たりの散乱ドット12eの形成面積のことを言う。本実施形態では、領域S1aの散乱ドット12eは領域S1bの散乱ドット12eよりも大きい直径(外形)を有するように形成されている。領域S1aの散乱ドット12eの直径は領域S1bの散乱ドット12eの直径の3倍以下の大きさであることが好ましい。例えば、領域S1aの散乱ドット12eは約0.3mm以上約1.5mm以下の直径を有し、領域S1bの散乱ドット12eは約0.1mm以上約0.5mm以下の直径を有してもよい。なお、領域S1aの散乱ドット12eと領域S1bの散乱ドット12eとは、A方向に等しいピッチP1で配列されている。
 図1に示すように、複数の光学シート13は拡散板、プリズムシートおよびレンズシートなどにより構成されており、導光板12からの光を拡散させたり所定の視野角に集光する機能を有する。なお、拡散板、プリズムシートおよびレンズシートなどは、必要に応じて設けられるものであり、無くてもよい。
 反射シート14は、導光板12の背面12bから出射した光を反射して導光板12に再度入射させる機能を有する。
 本実施形態では、上記のように、導光板12に、所定の間隔で9個の高輝度中心点(交点O1)がマトリクス状に設定され、高輝度中心点(交点O1)を中心とする領域S1aにおける散乱ドット12eの形成密度は、領域S1a以外の領域S1bにおける散乱ドット12eの形成密度よりも高い。これにより、領域S1aから出射する光の量を領域S1bから出射する光の量よりも多くすることができる。このため、導光板12の高輝度中心点(交点O1)に対応する表示パネル2上の9点の輝度を高くすることができる。これにより、画面(表示領域2a)中央部の輝度だけでなく画面周縁部の輝度も高くすることができるので、画面全体の輝度を高くすることができる。また、画面輝度の均一性を向上させることができる。なお、導光板12全体を均一に高輝度化しなくても、数箇所のスポットを高輝度化するだけでも同じような視覚効果が得られる。
 また、上記のように、導光板12の領域S1を長辺方向および短辺方向にそれぞれ3等分して得られる9個の領域S1cに、高輝度中心点(交点O1)が1つずつ配置(設定)されている。これにより、画面全体の輝度を容易に高くすることができるとともに、画面輝度の均一性をより向上させることができる。
 また、上記のように、短辺12gから内側にH/9またはH/2だけ離れた線を線Lh(線Lh1および線Lh2)とし、長辺12fから内側にV/9またはV/2だけ離れた線を線Lv(線Lv1および線Lv2)とし、3つの線Lhと3つの線Lvとの9個の交点位置に、高輝度中心点(交点O1)を配置(設定)する。これにより、上記交点O1上の輝度を用いて表示装置1の輝度が算出される場合に、画面全体の輝度を効果的に高くすることができるとともに、画面全体の輝度の均一性を効果的に向上させることができる。
 また、上記のように、領域S1aの散乱ドット12eは、領域S1bの散乱ドット12eよりも大きい直径(外形)を有する。これにより、領域S1aの散乱ドット12eの形成密度を領域S1bの散乱ドット12eの形成密度よりも容易に高くすることができる。
(第2実施形態)
 本発明の第2実施形態の表示装置では図8に示すように、上記第1実施形態と同様、領域S1aにおける散乱ドット12eの形成密度は、領域S1bにおける散乱ドット12eの形成密度よりも高い。本実施形態では図9に示すように、領域S1aの散乱ドット12eのA方向のピッチP11は、領域S1bの散乱ドット12eのA方向のピッチP12よりも小さい。例えば、領域S1aの散乱ドット12eのピッチP11を約0.5mm以上約1.5mm以下にし、領域S1bの散乱ドット12eのピッチP12を約1.0mm以上約3.0mm以下にしてもよい。
 なお、領域S1aの散乱ドット12eのB方向のピッチを、領域S1bの散乱ドット12eのB方向のピッチより小さくしてもよい。また、領域S1aの散乱ドット12eのA方向およびB方向のピッチのそれぞれを、領域S1bの散乱ドット12eのA方向およびB方向のピッチより小さくしてもよい。
 第2実施形態のその他の構造は、上記第1実施形態と同様である。
 本実施形態では、上記のように、領域S1aの散乱ドット12eは、領域S1bの散乱ドット12eよりも小さいピッチで配置されている。これにより、領域S1aの散乱ドット12eの形成密度を領域S1bの散乱ドット12eの形成密度よりも容易に高くすることができる。
 第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
(第3実施形態)
 本発明の第3実施形態の表示装置では図10に示すように、短辺12gから内側にH/6だけ離れた線を線Lh1とし、長辺12fから内側にV/6だけ離れた線を線Lv1として、3つの線Lh(2つの線Lh1および線Lh2)と3つの線Lv(2つの線Lv1および線Lv2)との9個の交点O1(高輝度中心点)を中心とする所定領域を領域S1aとしている。そして、例えば上記第1実施形態と同様にして、領域S1aにおける散乱ドット12eの形成密度を、領域S1bにおける散乱ドット12eの形成密度よりも高くしている。なお、上記第2実施形態と同様にして散乱ドット12eの形成密度を高くしてもよい。
 第3実施形態のその他の構造および効果は、上記第1および第2実施形態と同様である。
 なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
 例えば、上記実施形態では、表示パネルを液晶表示パネルに適用した例について示したが、本発明はこれに限らず、液晶表示パネル以外の表示パネルに適用してもよい。
 また、上記実施形態では、照明装置の一例として表示パネルを照明するバックライト装置について説明したが、本発明はこれに限らず、表示パネル以外の被照明部材を照明する照明装置にも適用可能である。
 また、上記実施形態では、複数の光源を導光板の対向する2辺に沿って配列させる例について示したが、本発明はこれに限らず、複数の光源を導光板の1辺のみまたは4辺に沿って配列させてもよい。
 また、上記実施形態では、光源としてLEDを用いた例について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、光源として、例えば陰極管などを用いてもよい。
 また、上記実施形態では、導光板12全体が領域S1(表示パネル2の表示領域2aに対応する領域)である場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば図11に示した本発明の変形例の導光板12のように構成してもよい。すなわち、表示パネル2の表示領域2aに対応する領域S1と領域S1の外側に配置される領域S2とを含むように、導光板12を形成してもよい。なお、図11のハッチング領域は領域S2を示している。図11では散乱ドット12eは領域S1だけに形成され領域S2には形成されていないが、散乱ドット12eは領域S1だけでなく領域S2にも形成されていてもよい。
 また、上述した実施形態および変形例の構成を適宜組み合わせて得られる構成についても、本発明の技術的範囲に含まれる。
 1 表示装置
 2 表示パネル(被照明部材)
 2a 表示領域
 10 照明装置
 11 光源
 12 導光板
 12a 光出射面
 12b 背面
 12c 光入射側面
 12e 散乱ドット
 12f 長辺
 12g 短辺
 Lh、Lh1、Lh2 線(第1線)
 Lv、Lv1、Lv2 線(第2線)
 O1 交点(高輝度中心点)
 P1、P11、P12 ピッチ
 S1 領域(表示領域に対応する領域)
 S1a 領域(第1領域)
 S1b 領域(第2領域)
 S1c 領域

Claims (9)

  1.  光源と、
     前記光源からの光が入射される光入射側面、光を被照明部材に向かって出射する光出射面、および、前記光出射面とは反対側に配置された背面を含む導光板と、
     を備え、
     前記導光板の前記光出射面または前記背面には、前記光入射側面に入射した光を散乱させて前記光出射面から出射させる複数の散乱ドットが設けられ、
     前記導光板に、所定の間隔で複数の高輝度中心点がマトリクス状に設定され、
     前記高輝度中心点を中心とする第1領域における前記散乱ドットの形成密度は、前記第1領域以外の第2領域における前記散乱ドットの形成密度よりも高いことを特徴とする照明装置。
  2.  前記導光板のうちの前記被照明部材の表示領域に対応する領域は、対向する2つの長辺および対向する2つの短辺を有し、
     前記導光板のうちの前記表示領域に対応する領域を前記導光板の長辺方向および短辺方向にそれぞれ3等分して得られる9個の領域に、前記高輝度中心点が1つずつ設定されることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
  3.  前記長辺の長さをH、前記短辺の長さをVとし、前記短辺から内側にH/n(nは9または6)またはH/2だけ離れた線を第1線、前記長辺から内側にV/nまたはV/2だけ離れた線を第2線とすると、
     3つの前記第1線と3つの前記第2線との交点位置に、前記高輝度中心点が設定されることを特徴とする請求項2に記載の照明装置。
  4.  前記第1領域の前記散乱ドットは、前記第2領域の前記散乱ドットよりも大きい外形を有することを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の照明装置。
  5.  前記第1領域の前記散乱ドットは、前記第2領域の前記散乱ドットよりも小さいピッチで配置されていることを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の照明装置。
  6.  前記散乱ドットは、前記導光板の前記光出射面または前記背面に形成された凹凸を含むことを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の照明装置。
  7.  前記散乱ドットは、前記導光板の前記背面に設けられた反射層を含むことを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の照明装置。
  8.  前記第1領域の前記散乱ドットは、前記第2領域の前記散乱ドットの3倍以下の直径を有することを特徴とする請求項4に記載の照明装置。
  9.  請求項1~8のいずれか1項に記載の照明装置と、
     前記照明装置に照明される表示パネルとを備えることを特徴とする表示装置。
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