WO2010016321A1

WO2010016321A1 - 照明装置およびそれを備えた液晶表示装置

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Publication number: WO2010016321A1
Application number: PCT/JP2009/060144
Authority: WO
Inventors: 寛久矢倉; 哲也濱田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2008-08-08
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2010-02-11
Anticipated expiration: 2011-02-08
Also published as: US20110116015A1; US8436974B2; CN102089570A

Abstract

　光の利用効率が低下するのを抑制しながら、輝度ムラの発生を抑制することが可能な照明装置を提供する。この照明装置（１０）は、導光板（３）の光入射面（３ａ）に対して垂直に配置された部分（８ａ）を少なくとも有し、その部分（８ａ）上にＬＥＤ（７）が実装されるＦＰＣ（８）を備えている。そして、ＦＰＣ（８）は、ＬＥＤ（７）と光入射面（３ａ）との間の領域下に位置する部分（８ｂ）をさらに有しており、部分（８ｂ）は、光入射面（３ａ）に向かって斜め下方向に傾斜している。

Description

照明装置およびそれを備えた液晶表示装置

　本発明は、照明装置およびそれを備えた液晶表示装置に関する。

　従来、面状光を出射することが可能な照明装置が知られており、液晶表示装置の液晶表示パネルを照明するためのバックライトユニットとして利用されている。このような液晶表示装置用の照明装置には、直下型やサイドライト型などが存在する。

　なお、直下型の照明装置とは、液晶表示パネルの直下に光源を配置したものである。その一方、サイドライト型の照明装置とは、液晶表示パネルの直下に導光板を配置し、その導光板の所定の側端面と対向するように光源を配置したものである（たとえば、特許文献１参照）。このサイドライト型の照明装置では、光源から光が発光されると、その光が導光板の所定の側端面を介して導光板内に導入される。そして、導光板内に導入された光が面状光となって液晶表示パネルを照明する。

　図４は、従来のサイドライト型の照明装置の一例を簡略化した図である。図４を参照して、従来のサイドライト型の照明装置では、複数の発光ダイオード素子（ＬＥＤ）１０１が光源として用いられている。この光源としての複数のＬＥＤ１０１は、フレキシブルプリント配線板１０２に実装されているとともに、互いに所定の間隔を隔てて配列されている。

　また、ＬＥＤ１０１からの光を面状に変換する導光板１０３は、透明な板状部材からなっており、４つの側端面と、その４つの側端面に対して垂直な前面および裏面とを有している。この導光板１０３の４つの側端面のうちの所定の側端面は、ＬＥＤ１０１が対向配置される面であって、ＬＥＤ１０１からの光を導光板１０３内に導入する光入射面として機能する。また、導光板１０３の前面は、液晶表示パネル（図示せず）側に向く面であって、導光板１０３内に導入された光を液晶表示パネル側に向けて面状に出射する光出射面として機能する。

　そして、従来では、ＬＥＤ１０１からの光を導光板１０３の光入射面に効率的に入射させるために、ＬＥＤ１０１の発光面を導光板１０３の光入射面に密接させている。また、ＬＥＤ１０１の固定は、ＬＥＤ１０１が実装されたＦＰＣ１０２の一部を導光板１０３の裏面に両面テープ（図示せず）で接着することによって行われている。

特開２００５－２３５５６０号公報

　図４に示した従来の構成では、ＬＥＤ１０１の使用数を減らすことによりコストダウンなどを図ろうとすると、導光板１０３のＬＥＤ１０１側の端部領域において輝度ムラ（目玉ムラ）が発生するという不都合が生じる。たとえば、図５の状態からＬＥＤ１０１の使用数を減らして図６の状態にすると、隣接するＬＥＤ１０１間に対応する部分１１０が暗くなり、輝度ムラ（目玉ムラ）の原因となってしまう。なお、図４に示した従来の構成では、導光板１０３のＬＥＤ１０１側の端部領域における輝度ムラ（目玉ムラ）以外に、全面にわたって帯状の輝度ムラが発生するという不都合も生じる。

　上記のような不都合を解消する方法としては、ＬＥＤ１０１と導光板１０３の光入射面との間隔を大きくすることが考えられる。

　しかしながら、図４に示した従来の構成において、ＬＥＤ１０１と導光板１０３の光入射面との間隔を大きくすると、輝度ムラの発生を抑制することは可能となるが、ＬＥＤ１０１からの光を導光板１０３の光入射面に効率的に入射させるのが困難になってしまう。これにより、光の利用効率が低下するという新たな不都合が生じる。

　また、図４に示した従来の構成では、導光板１０３のＬＥＤ１０１側の端部領域において、ＦＰＣ１０２と導光板１０３との間の両面テープ（図示せず）を光が透過し、その光がＦＰＣ１０２によって吸収されてしまう。このため、光の利用効率がさらに低下するという不都合がある。

　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、光の利用効率が低下するのを抑制しながら、輝度ムラの発生を抑制することが可能な照明装置およびそれを備えた液晶表示装置を提供することである。

　上記した目的を達成するために、この発明の第１の局面による照明装置は、互いに所定の間隔を隔てて配列された複数の発光ダイオード素子と、発光ダイオード素子が対向配置される光入射面と、光入射面に対して垂直で、かつ、被照明体側に向く光出射面とを少なくとも有する導光板と、導光板の光入射面に対して垂直に配置された第１部分を少なくとも有し、その第１部分上に発光ダイオード素子が実装されるフレキシブルプリント配線板とを備えている。そして、フレキシブルプリント配線板は、第１部分に加えて、発光ダイオード素子と導光板の光入射面との間の領域下に位置する第２部分をさらに有しており、フレキシブルプリント配線板の第２部分は、導光板の光入射面に向かって斜め下方向に傾斜し、かつ、発光ダイオード素子からの光を導光板の光入射面に向けて反射するように形成されている。

　この第１の局面による照明装置では、上記のように、発光ダイオード素子と導光板の光入射面との間の領域下に、フレキシブルプリント配線板の第２部分（導光板の光入射面に向かって斜め下方向に傾斜し、かつ、発光ダイオード素子からの光を導光板の光入射面に向けて反射するように形成された部分）を配置することによって、発光ダイオード素子と導光板の光入射面との間の領域下に向かう光（導光板の光入射面に向かわない光）を導光板の光入射面に向けて反射することができる。このため、発光ダイオード素子と導光板の光入射面との間隔を大きくした場合に、発光ダイオード素子と導光板の光入射面との間の領域下に向かう光（導光板の光入射面に向かわない光）が増加したとしても、その光を導光板の光入射面に入射させることができる。これにより、光の利用効率が低下するのを抑制しながら、発光ダイオード素子と導光板の光入射面との間隔を大きくすることが可能となる。その結果、発光ダイオード素子と導光板の光入射面との間隔を大きくすることにより輝度ムラの発生の抑制を図ったとしても、光の利用効率が低下するのを抑制することができる。

　上記のことから、この第１の局面による照明装置では、発光ダイオード素子の使用数を減らしたとしても、光の利用効率が低下するのを抑制しながら、導光板の発光ダイオード素子側の端部領域における輝度ムラ（目玉ムラ）の発生を抑制することが可能となる。これにより、発光ダイオード素子にかかるコストを削減することができる。また、発光ダイオード素子の温度上昇が抑制されるので、発光ダイオード素子の発光効率を向上させることができる。

　上記第１の局面による照明装置において、導光板の光出射面側とは反対の裏面側に配置された反射シートをさらに備え、反射シートの発光ダイオード素子側の端部がフレキシブルプリント配線板の第２部分上にまで延びており、かつ、フレキシブルプリント配線板の第２部分上に貼り付けられていることが好ましい。このように構成すれば、フレキシブルプリント配線板の第２部分が高い光反射率を有する光反射部となるので、導光板の光入射面に入射する光がより増加し、光の利用効率をより向上させることができる。

　上記第１の局面による照明装置において、好ましくは、フレキシブルプリント配線板の第１部分上に実装された発光ダイオード素子が導光板の板厚方向の中心に寄るように、フレキシブルプリント配線板の第１部分に対する第２部分の傾斜角度が設定されている。このように構成すれば、帯状の輝度ムラが全面にわたって発生するのをより抑制することができる。

　上記第１の局面による照明装置において、フレキシブルプリント配線板の第２部分が配線領域であることが好ましい。

　上記第１の局面による照明装置において、好ましくは、導光板の光出射面とは反対側の裏面にドットパターンが形成されており、導光板の裏面の発光ダイオード素子側の端部領域にはフレキシブルプリント配線板の第２部分が接着されておらず、ドットパターンの形成領域が導光板の裏面の全面にわたっている。このように構成すれば、導光板の発光ダイオード素子側の端部領域における光のロスを低減することができる。

　上記第１の局面による照明装置において、好ましくは、発光ダイオード素子と導光板の光入射面との間の領域上に、発光ダイオード素子からの光を導光板の光入射面に向けて反射するための光反射部が設けられている。このように構成すれば、発光ダイオード素子と導光板の光入射面との間の領域下に向かう光（導光板の光入射面に向かわない光）に加えて、発光ダイオード素子と導光板の光入射面との間の領域上に向かう光（導光板の光入射面に向かわない光）についても導光板の光入射面に向けて反射することができる。これにより、導光板の光入射面に入射する光がより増加し、光の利用効率のさらなる向上を図ることができる。

　この発明の第２の局面による液晶表示装置は、上記第１の局面による照明装置と、照明装置からの光が照射される液晶表示パネルとを備えている。このように構成すれば、容易に、光の利用効率が低下するのを抑制しながら、輝度ムラの発生を抑制することができる。

　以上のように、本発明によれば、光の利用効率が低下するのを抑制しながら、輝度ムラの発生を抑制することが可能な照明装置およびそれを備えた液晶表示装置を容易に得ることができる。

本発明の一実施形態による照明装置の分解斜視図である。図１に示した一実施形態による照明装置の断面図である。本発明の効果を説明するための図である。従来のサイドライト型の照明装置の一例を簡略化した図である。従来の問題点を説明するための図である。従来の問題点を説明するための図である。

　以下に、図１および図２を参照して、本実施形態による照明装置１０について説明する。

　本実施形態の照明装置１０は、液晶表示装置に設置されるバックライトユニットとして用いられるものであって、面状の光を生成し、その光を液晶表示パネル（被照明体）２０の裏面側から液晶表示パネル２０に対して照射するように構成されている。なお、本実施形態の照明装置１０は、たとえば、産業用途の液晶表示装置に設置される。

　また、照明装置１０は、サイドライト型であり、バックケース１と、反射シート２と、導光板３と、光学シート４と、光源モジュール５と、フレーム６とを少なくとも備えている。そして、反射シート２、導光板３、光学シート４、光源モジュール５およびフレーム６がバックケース１に装着された構造となっている。

　バックケース１は、板金や樹脂成形品などからなっているとともに、液晶表示パネル２０側に開口を持つ箱状に形成されている。すなわち、バックケース１は、四角形状の底部と、その底部の外周部に立設された４つの側部とを有している。そして、バックケース１の底部上の４つの側部で囲まれた領域が収納スペースとなっている。

　反射シート２は、バックケース１の底部上に配置されており、導光板３の後述する裏面３ｃを覆っている。このような反射シート２を設けることによって、導光板３の裏面３ｃから光が漏れ出たとしても、その光が反射シート２で反射されるので、導光板３の裏面３ｃから漏れ出た光を導光板３に再導入させることが可能となる。

　導光板３は、後述する発光ダイオード素子（ＬＥＤ）７からの光を導光するためのものであって、反射シート２上に配置されている。この導光板３は、樹脂製の透明な板状部材からなっており、ＬＥＤ７が対向配置される側端面３ａを含む４つの側端面と、その４つの側端面に繋がる前面３ｂおよび裏面３ｃとを有している。そして、導光板３の側端面３ａは、ＬＥＤ７からの光を導光板３内に導入する光入射面として機能する。また、導光板３の前面３ｂは、導光板３の光入射面３ａに対して垂直で、かつ、液晶表示パネル２０側に向く面であり、導光板３内に導入された光を液晶表示パネル２０側に向かう方向に面状に出射する光出射面として機能する。なお、以下の説明では、導光板３の側端面３ａを光入射面３ａと言うとともに、導光板３の前面３ｂを光出射面３ｂと言う。

　また、導光板３の裏面３ｃは、導光板３の光入射面３ａに対して垂直で、かつ、導光板３の光出射面３ｂとは反対側に位置する面である。そして、導光板３の裏面３ｃには、複数の微細な凹凸からなるドットパターン（凹凸パターン）３ｄが形成されている。この導光板３のドットパターン３ｄは、導光板３内に導入された光が導光板３の光出射面３ｂから液晶表示パネル２０側に向かう方向に効率的に出射されるように、導光板３内に導入された光の進行方向を変換するためのものである。

　光学シート４は、拡散シートやプリズムシートなどを含んでおり、導光板３の光出射面３ｂ上に配置されている。この光学シート４によって、導光板３の光出射面３ｂから出射される光の拡散や集光などが行われる。

　光源モジュール５は、複数のＬＥＤ７や、それが実装されるフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）８などを含んでいる。複数のＬＥＤ７は、それぞれが導光板３の光入射面３ａと対向するように、導光板３の光入射面３ａに沿った方向に互いに所定の間隔を隔てて配列されている。

　また、ＦＰＣ８は、導光板３の光入射面３ａに対して垂直に配置された部分（本発明の「第１部分」）８ａを少なくとも有している。そして、そのＦＰＣ８の部分８ａ上にＬＥＤ７が実装されている。なお、ＦＰＣ８は、ＬＥＤ７が実装される部分８ａに加えて、配線領域が設けられた部分（本発明の「第２部分」）８ｂをさらに有している。

　ここで、本実施形態では、ＬＥＤ７と導光板３の光入射面３ａとの間隔が、輝度ムラの発生を抑制することが可能な距離に保持されている。そして、ＬＥＤ７と導光板３の光入射面３ａとの間の領域（空間）下に、ＬＥＤ７からの光を導光板３の光入射面３ａに向けて反射するための光反射部が設けられている。

　具体的な構造としては、ＦＰＣ８の配線領域となる部分８ｂが実装領域となる部分８ａよりも導光板３の光入射面３ａ側に位置しており、そのＦＰＣ８の部分８ｂが導光板３の光入射面３ａに向かって斜め下方向に傾斜している。すなわち、ＦＰＣ８の傾斜した部分８ｂが、ＬＥＤ７と導光板３の光入射面３ａとの間の領域（空間）下に位置していることになる。

　さらに、反射シート２のＬＥＤ７側の端部２ａがＦＰＣ８の部分（ＬＥＤ７と導光板３の光入射面３ａとの間の領域（空間）下に位置し、かつ、導光板３の光入射面３ａに向かって斜め下方向に傾斜した部分）８ｂ上にまで延びており、かつ、反射シート２のＬＥＤ７側の端部２ａがＦＰＣ８の部分８ｂ上に貼り付けられている。これにより、ＦＰＣ８の部分８ｂが光反射部として機能するので、ＬＥＤ７と導光板３の光入射面３ａとの間の領域（空間）下においてＬＥＤ７からの光を導光板３の光入射面３ａに向けて反射することが可能となる。

　また、本実施形態では、ＦＰＣ８の部分８ａおよび８ｂが一体的に連結されており、そのＦＰＣ８の部分８ａおよび８ｂの境界部が折り曲げられることによって、ＦＰＣ８の部分８ｂが導光板３の光入射面３ａに向かって斜め下方向に傾けられている。そして、ＦＰＣ８の部分８ａ上に実装されたＬＥＤ７が導光板３の板厚方向の中心に寄るように、ＦＰＣ８の部分８ａに対する部分８ｂの傾斜角度が設定されている。

　ところで、ＦＰＣ８の部分８ｂは、導光板３の裏面３ｃのＬＥＤ７側の端部領域には接着されていない。すなわち、導光板３の裏面３ｃのＬＥＤ７側の端部領域が空きスペースとなっている。そこで、本実施形態では、その空きスペースを含む導光板３の裏面３ｃの全面にわたってドットパターン３ｄを形成している。

　フレーム６は、枠状に成形された白色プラスチックからなっているとともに、バックケース１の開口に取り付けられている。そして、そのフレーム６の枠部によって、光学シート４の外周部が上方から押え付けられている。

　また、フレーム６のＬＥＤ７側の枠部６ａの一部は、導光板３の光入射面３ａに向かって上斜め方向に傾斜するように形成されている。このフレーム６の枠部６ａの傾斜した部分は、ＬＥＤ７と導光板３の光入射面３ａとの間の領域（空間）上に位置しており、ＬＥＤ７と導光板３の光入射面３ａとの間の領域（空間）上においてＬＥＤ７からの光を導光板３の光入射面３ａに向けて反射するための光反射部として機能する。すなわち、本実施形態では、ＬＥＤ７と導光板３の光入射面３ａとの間の領域（空間）上に光反射部が設けられた状態となっている。

　本実施形態では、上記のように、ＬＥＤ７と導光板３の光入射面３ａとの間の領域（空間）下に、ＦＰＣ８の部分（導光板３の光入射面３ａに向かって斜め下方向に傾斜し、かつ、ＬＥＤ７からの光を導光板３の光入射面３ａに向けて反射するように形成された部分）８ｂを配置することによって、ＬＥＤ７と導光板３の光入射面３ａとの間の領域（空間）下に向かう光（導光板３の光入射面３ａに向かわない光）を導光板３の光入射面３ａに向けて反射することができる。このため、ＬＥＤ７と導光板３の光入射面３ａとの間隔を大きくした場合に、ＬＥＤ７と導光板３の光入射面３ａとの間の領域（空間）下に向かう光（導光板３の光入射面３ａに向かわない光）が増加したとしても、その光を導光板３の光入射面３ａに入射させることができる。これにより、光の利用効率が低下するのを抑制しながら、ＬＥＤ７と導光板３の光入射面３ａとの間隔を大きくすることが可能となる。その結果、ＬＥＤ７と導光板３の光入射面３ａとの間隔を大きくすることにより輝度ムラの発生の抑制を図ったとしても、光の利用効率が低下するのを抑制することができる。

　上記のことから、本実施形態では、ＬＥＤ７の使用数を減らしたとしても、光の利用効率が低下するのを抑制しながら、導光板３のＬＥＤ７側の端部領域における輝度ムラ（目玉ムラ）の発生を抑制することができる。すなわち、図３に示すように、ＬＥＤ７の使用数を減らしたとしても、ＬＥＤ７と導光板３の光入射面３ａとの間隔を大きくすれば、導光板３の光入射面３ａの近傍において隣接するＬＥＤ７からの光が互いに混色するため、結果として導光板３のＬＥＤ７側の端部領域における輝度ムラ（目玉ムラ）の発生を抑制することが可能となる。これにより、ＬＥＤ７にかかるコストを削減することができる。また、ＬＥＤ７の温度上昇が抑制されるので、ＬＥＤ７の発光効率を向上させることができる。

　また、本実施形態では、上記のように、反射シート２のＬＥＤ７側の端部２ａをＦＰＣ８の部分８ｂ上にまで延ばし、かつ、ＦＰＣ８の部分８ｂ上に貼り付けることによって、ＦＰＣ８の部分８ｂが高い光反射率を有する光反射部となるので、導光板３の光入射面３ａに入射する光がより増加し、光の利用効率をより向上させることができる。

　また、本実施形態では、上記のように、ＦＰＣ８の部分８ａ上に実装されたＬＥＤ７が導光板３の板厚方向の中心に寄るように、ＦＰＣ８の部分８ａに対する部分８ｂの傾斜角度を設定することによって、帯状の輝度ムラが全面にわたって発生するのをより抑制することができる。

　また、本実施形態では、上記のように、導光板３の裏面３ｃのＬＥＤ７側の端部領域にＦＰＣ８の部分８ｂを接着せず、導光板３の裏面３ｃの全面にわたってドットパターン３ｄを形成することによって、導光板３のＬＥＤ７側の端部領域における光のロスを低減することができる。

　また、本実施形態では、上記のように、白色プラスチックからなるフレーム６のＬＥＤ７側の枠部６ａの一部を導光板３の光入射面３ａに向かって上斜め方向に傾斜させ、そのフレーム６の枠部６ａの傾斜した部分をＬＥＤ７と導光板３の光入射面３ａとの間の領域（空間）上に配置することによって、ＬＥＤ７と導光板３の光入射面３ａとの間の領域（空間）下に向かう光に加えて、ＬＥＤ７と導光板３の光入射面３ａとの間の領域（空間）上に向かう光についても導光板３の光入射面３ａに向けて反射することができる。これにより、導光板３の光入射面３ａに入射する光がより増加し、光の利用効率のさらなる向上を図ることができる。

　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特許請求の範囲によって示され、さらに、特許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。

　たとえば、上記実施形態では、ＦＰＣ８の部分８ｂ（ＬＥＤ７と導光板３の光入射面３ａとの間の領域下に位置し、かつ、導光板３の光入射面３ａに向かって斜め下方向に傾斜した部分）上に反射シート２のＬＥＤ７側の端部２ａを貼り付けたが、本発明はこれに限らず、ＦＰＣ８の部分８ｂ上が反射面となるように、ＦＰＣ８の部分８ｂ上に所定の塗装処理を施してもよい。

　　　２　反射シート
　　　２ａ　端部
　　　３　導光板
　　　３ａ　光入射面
　　　３ｂ　光出射面
　　　３ｃ　裏面
　　　３ｄ　ドットパターン
　　　６ａ　枠部（光反射部）
　　　７　ＬＥＤ（発光ダイオード素子）
　　　８　ＦＰＣ（フレキシブルプリント配線板）
　　　８ａ　部分（第１部分）
　　　８ｂ　部分（第２部分）
　　　１０　照明装置
　　　２０　液晶表示パネル

Claims

　互いに所定の間隔を隔てて配列された複数の発光ダイオード素子と、
　前記発光ダイオード素子が対向配置される光入射面と、前記光入射面に対して垂直で、かつ、被照明体側に向く光出射面とを少なくとも有する導光板と、
　前記導光板の光入射面に対して垂直に配置された第１部分を少なくとも有し、前記第１部分上に前記発光ダイオード素子が実装されるフレキシブルプリント配線板とを備え、
　前記フレキシブルプリント配線板は、前記第１部分に加えて、前記発光ダイオード素子と前記導光板の光入射面との間の領域下に位置する第２部分をさらに有しており、
　前記フレキシブルプリント配線板の第２部分は、前記導光板の光入射面に向かって斜め下方向に傾斜し、かつ、前記発光ダイオード素子からの光を前記導光板の光入射面に向けて反射するように形成されていることを特徴とする照明装置。
　前記導光板の光出射面側とは反対の裏面側に配置された反射シートをさらに備え、
　前記反射シートの前記発光ダイオード素子側の端部が前記フレキシブルプリント配線板の第２部分上にまで延びており、かつ、前記フレキシブルプリント配線板の第２部分上に貼り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
　前記フレキシブルプリント配線板の第１部分上に実装された前記発光ダイオード素子が前記導光板の板厚方向の中心に寄るように、前記フレキシブルプリント配線板の第１部分に対する第２部分の傾斜角度が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
　前記フレキシブルプリント配線板の第２部分が配線領域であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
　前記導光板の光出射面とは反対側の裏面にドットパターンが形成されており、
　前記導光板の裏面の前記発光ダイオード素子側の端部領域には前記フレキシブルプリント配線板の第２部分が接着されておらず、前記ドットパターンの形成領域が前記導光板の裏面の全面にわたっていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
　前記発光ダイオード素子と前記導光板の光入射面との間の領域上に、前記発光ダイオード素子からの光を前記導光板の光入射面に向けて反射するための光反射部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
　請求項１～６のいずれかに記載の照明装置と、
　前記照明装置からの光が照射される液晶表示パネルとを備えていることを特徴とする液晶表示装置。