JP2019145445A - 照明装置及び表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】導光板の上下両側にそれぞれ光源が配された場合において、上側に配された光源が高温となる事態を抑制する。【解決手段】LEDユニット30と、LEDユニット30に対して鉛直方向上側に配されると共に消費電力がLEDユニット30に比べて小さいLEDユニット40と、LEDユニット30と対向する面からなり、LEDユニット30から出射された光が入射する光入射面51と、LEDユニット40と対向する面からなり、LEDユニット40から出射された光が入射する光入射面52と、一方の板面からなり、光入射面51及び光入射面52から入射された光が出射される光出射面53と、を有する導光板50と、を備えることに特徴を有する。【選択図】図3

Description

本発明は、照明装置及び表示装置に関する。
従来、照明装置として、導光板の上下両側にそれぞれ光源が配されたものが知られている(下記特許文献1)。
特開2014−92699号公報
上記特許文献のように、導光板の上下両側にそれぞれ光源が配された構成では、下側に配された光源から発生した熱によって温められた空気が上昇し、その空気によって上側に配された光源が温められる。このため、上側に配された光源が下側に配された光源に比べて高温となる事態が懸念される。光源が高温になることで、光源の発光効率や寿命の低下、及び光源と対向する導光板の融解等が懸念される。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、導光板の上下両側にそれぞれ光源が配された場合において、上側に配された光源が高温となる事態を抑制することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の照明装置は、第1光源と、前記第1光源に対して鉛直方向上側に配されると共に消費電力が前記第1光源に比べて小さい第2光源と、前記第1光源と対向する面からなり、前記第1光源から出射された光が入射する第1光入射面と、前記第2光源と対向する面からなり、前記第2光源から出射された光が入射する第2光入射面と、一方の板面からなり、前記第1光入射面及び前記第2光入射面から入射された光が出射される光出射面と、を有する導光板と、を備えることに特徴を有する。上記構成では、第2光源の消費電力が、第1光源の消費電力よりも小さくなっている。これにより、第2光源の発熱量を第1光源の発熱量よりも小さくすることができる。この結果、第1光源で発生した熱によって温められた空気が上側(第2光源側)へ移動した場合において第2光源が高温となる事態を抑制できる。
本発明によれば、導光板の上下両側にそれぞれ光源が配された場合において、上側に配された光源が高温となる事態を抑制することができる。
本発明の実施形態1に係るテレビ受信装置の概略構成を示す分解斜視図 液晶表示装置の概略構成を示す分解斜視図 液晶表示装置の断面図(図1のIII−III線で切断した図に対応) LED基板に係る電気的構成を表すブロック図 バックライト装置を示す平面図 実施形態2に係るバックライト装置を示す平面図
<実施形態1>
本発明の実施形態1を図1から図4によって説明する。本実施形態では、表示装置としてテレビ受信装置10が備える液晶表示装置11について例示する。なお、各図面の一部にはX軸、Y軸及びZ軸を示しており、各軸方向が各図面で示した方向となるように描かれている。また、図3に示す左側が表側であり、図3に示す右側が裏側である。テレビ受信装置10は、図1に示すように、液晶表示装置11と、液晶表示装置11を挟むようにして収容する表裏両側のキャビネット12,13と、電源14と、チューナー15と、スタンド16と、を備える。液晶表示装置11(表示装置)は、全体として横長の方形(矩形状、長手状)をなし、縦置き状態で収容されている。つまり、液晶表示装置11は、その短辺方向が鉛直方向に沿う起立姿勢で配されている。なお、本実施形態では、Y軸方向が鉛直方向及び液晶表示装置11の短辺方向と一致している。
液晶表示装置11は、図2に示すように、表示パネルである液晶パネル17と、外部光源であるバックライト装置18(照明装置)と、を備え、これらが枠状のベゼル19により一体的に保持されるようになっている。液晶パネル17は、バックライト装置18から照射される光を利用して画像を表示することが可能となっている。液晶パネル17は、図2に示すように、平面視において横長の方形(矩形状)をなしており、透光性に優れた一対のガラス製の基板(アレイ基板及びCF基板)が所定のギャップを隔てた状態で貼り合わせられるとともに、両基板間に液晶が封入された構成とされる。アレイ基板には、互いに直交するソース配線とゲート配線とに接続されたスイッチング素子(例えばTFT)と、そのスイッチング素子に接続された画素電極、さらには配向膜等が設けられ、CF基板には、R(赤色),G(緑色),B(青色)等の各着色部が所定配列で配置されたカラーフィルタや対向電極、さらには配向膜等が設けられている。この液晶パネル17は、画面中央側にあって画像が表示可能な表示領域と、画面外周端側にあって表示領域の周りを取り囲む枠状(額縁状)をなす非表示領域とに区分されている。なお、一対の基板の外面側には、表裏一対の偏光板がそれぞれ貼り付けられている。
バックライト装置18は、図2に示すように、表側(光出射側、液晶パネル17側)に向けて開口する光出射部20を有した略箱型をなすシャーシ21と、シャーシ21の光出射部20を覆うようにして配される光学部材22と、一対のLEDユニット30,40と、一対のLEDユニット30,40からの光をそれぞれ導光して光学部材22(ひいては液晶パネル17)へと導く導光板50と、導光板50及び光学部材22を表側から押さえるフレーム26(押さえ部材)と、を備える。LEDユニット30,40は、それぞれLED基板31と、複数のLED32(Light Emitting Diode:発光ダイオード)と、備える。バックライト装置18は、その長辺側の両端部に、LEDユニット30,40がそれぞれ配されるとともに、一対のLEDユニット30,40間に導光板50が挟まれている、いわゆるエッジライト型(サイドライト型)とされている。以下では、バックライト装置18の各構成部品について詳しく説明する。
シャーシ21は、例えばアルミニウム板や電気亜鉛めっき綱板(SECC)などの金属板からなり、図2に示すように、平面視において液晶パネル17と同様に横長の方形状をなすとともに、短辺方向がY軸方向(鉛直方向)と一致している。シャーシ21は、横長の方形状をなす底板23と、底板23における長辺側及び短辺側の各外端からそれぞれ立ち上がる側板24とを有している。図3に示すように、4つの側板24のうち、長辺側に配される一対の側板24,24に対してLED基板31,31がそれぞれ取り付けられている。LEDユニット40(第2光源)は,LEDユニット30(第1光源)に対して鉛直方向上側に配されている。また、各側板24には、フレーム26及びベゼル19がねじ止めされている。
光学部材22は、図2に示すように、液晶パネル17と同様に平面視において横長の方形状をなしている。光学部材22は、導光板50の表側(光出射側)に載せられており、導光板50からの出射光を透過するとともにその透過光に所定の光学作用を付与しつつ液晶パネル17に向けて出射させる。光学部材22は、互いに積層される複数枚(本実施形態では3枚)のシート状の部材からなるものとされる。具体的な光学部材22(光学シート)の種類としては、例えば拡散シート、レンズシート、反射型偏光シートなどがあり、これらの中から適宜に選択して使用することが可能である。なお、図3では、3枚の光学部材22を1枚に簡略化して図示している。
フレーム26は、図2に示すように、導光板50の外周端部に沿って延在する枠状(額縁状)に形成されており、導光板50の外周端部をほぼ全周にわたって表側から押さえることが可能とされる。このフレーム26は、例えば合成樹脂製とされるとともに、表面が例えば黒色を呈する形態とされることで、遮光性を有するものとされる。フレーム26においてLEDユニット30,40と対向する面には、図3に示すように、光を反射させる光反射シート27がそれぞれ配されている。光反射シート27,27は、フレーム26の長辺部分においてほぼ全長にわたって延在する大きさを有している。一方の光反射シート27は、導光板50におけるLEDユニット30側の端部及びLEDユニット30を表側から覆うものとされる。他方の光反射シート27は、導光板50におけるLEDユニット40側の端部及びLEDユニット40を表側から覆うものとされる。また、フレーム26は、液晶パネル17における外周縁部を裏側から受けることができる。
次に、LEDユニット30,40の構成について説明する。LEDユニット30とLEDユニット40とは同一の部品であり、取付位置及び取付姿勢が相違している。本実施形態では、鉛直方向下側に配されるLEDユニットをLEDユニット30とし、鉛直方向上側に配されるLEDユニットをLEDユニット40としている。LEDユニット30が備えるLED32の個数とLEDユニット40が備えるLED32の個数は等しいものとされ、LEDユニット30が備える複数のLED32同士の間隔とLEDユニット40が備える複数のLED32同士の間隔は等しいものとされる。LED32は、LED基板31に固着される基板部上にLEDチップを樹脂材により封止した構成とされる。基板部に実装されるLEDチップは、主発光波長が1種類とされ、具体的には、青色を単色発光するものが用いられている。その一方、LEDチップを封止する樹脂材には、LEDチップから発せられた青色の光により励起されて所定の色を発光する蛍光体が分散配合されており、全体として概ね白色光を発するものとされる。なお、LED32の構成は上記したものに限定されない。このLED32は、LED基板31に対する実装面とは反対側の面が光出射面となる、いわゆる頂面発光型とされている。
LED基板31は、図2に示すように、シャーシ21の長辺方向に沿って延在する細長い板状をなすとともに、板面と直交する板厚方向がY軸方向と一致した姿勢で配されている。LED基板31の基材に用いる材料としては、例えば合成樹脂材料(具体的には紙フェノールまたはガラスエポキシ樹脂など)を用いることが可能である。LED32は、LED基板31の実装面において、その長さ方向(X軸方向)に沿って複数個が所定の配置間隔を空けつつ一列に並ぶ形で配されている。LED基板31の実装面には、図4に示すように複数のLED32を直列に接続する金属膜(銅箔など)からなる配線パターン28が形成されており、この配線パターン28の両端部に形成された端子部が外部のLED駆動基板29に接続されることで、駆動電力が各LED32に供給されるようになっている。なお、LED32は、例えばLED基板31に対してはんだ34(図3参照)によって実装されている。
LED駆動基板29(電流供給部)は、図4に示すように、LEDユニット30のLED基板31に電流を供給するLED駆動回路33と、LEDユニット40のLED基板31に電流を供給するLED駆動回路43と、を備える。LED駆動回路33は、LEDユニット30のLED32を定電流駆動するための定電流回路を有しており、LED駆動回路43は、LEDユニット40のLED32を定電流駆動するための定電流回路を有している。そして、LED駆動回路43からLEDユニット40のLED基板31へ供給される電流は、LED駆動回路33からLEDユニット30のLED基板31へ供給される電流よりも低くなっている。このため、LEDユニット40の消費電力は、LEDユニット30の消費電力に比べて小さいものとされる。なお、LED駆動基板29は、例えば、シャーシ21の底板23の裏面に設けられるが、これに限定されない。
導光板50は、屈折率が空気よりも十分に高く且つほぼ透明な(透光性に優れた)合成樹脂材料(例えばPMMAなどのアクリル樹脂やポリカーボネートなど)からなる。導光板50は、図2に示すように、液晶パネル17及びシャーシ21と同様に平面視にて横長の方形状をなしている。導光板50の長辺方向がX軸方向と、短辺方向がY軸方向とそれぞれ一致し、板面と直交する板厚方向がZ軸方向と一致している。導光板50は、図3に示すように、一対の光入射面51,52と、表側の板面(一方の板面)である光出射面53と、を有している。
光入射面51は、長辺側の一対の端面のうち、LEDユニット30(より詳しくはLEDユニット30を構成するLED32の光出射面35)と対向する面からなり、LEDユニット30の各LED32から出射された光が入射する面である。光入射面51(第1光入射面)は、鉛直方向下方を向く面となっている。LEDユニット30が備える複数のLED32(単位光源)は、光入射面51に沿って等間隔で並ぶものとされる。
光入射面52は、長辺側の一対の端面のうち、LEDユニット40(より詳しくはLEDユニット40を構成するLED32の光出射面36)と対向する面からなり、LEDユニット40の各LED32から出射された光が入射する面である。光入射面52(第2光入射面)は、鉛直方向上方を向く面となっている。LEDユニット40が備える複数のLED32(単位光源)は、光入射面52に沿って等間隔で並ぶものとされる。導光板50は、一対の光入射面51,52から入射された光を内部で伝播させつつ光学部材22側(表側)へ向くように立ち上げて光出射面53から出射させる機能を有する。
導光板50における裏側の板面54には、図3に示すように、その板面54から導光板50外部に出射した光を表側に反射させることが可能な光反射シート55がそのほぼ全域を覆う形で設けられている。光反射シート55は、シャーシ21の底板23と導光板50との間に挟まれた形で配されている。光反射シート55の下端部及び上端部はフレーム26に取り付けられた光反射シート27,27とそれぞれ対向状をなしている。これにより、LEDユニット30,40の各LED32からの出射光を対向される光反射シート27,55間で繰り返し反射して光入射面51,52へ効率的に入射させることができる。
また、導光板50における板面54(他方の板面)には、導光板50内に入射した光を光出射面53に向けて反射させることで光出射面53からの出射を促す光反射部60(図5参照)が形成されている。光反射部60は、複数のドット61によって構成され、導光板50の板面54と光反射シート55との間に介在されている。光反射部60は、導光板50の板面54に光反射性材料を印刷することで形成されている。光反射部60には、光反射性材料として例えば酸化チタンなどの金属酸化物を含有する白色を呈するインク(ペースト)が用いられている。この光反射部60は、導光板50内に入射した光のうち板面54に達した光を散乱させつつ光出射面53側に反射させることが可能とされる。光反射部60にて散乱反射されて光出射面53に向かう光には、光出射面53に対する入射角が臨界角を超えない光(全反射を破る光)が生じ、光を光出射面53から外部へと出射させることが可能とされる。
上述したようにLEDユニット40のLED基板31へ供給される電流は、LEDユニット30のLED基板31へ供給される電流よりも低くなっており、LEDユニット40の消費電力は、LEDユニット30の消費電力に比べて小さいものとされる。これにより、LEDユニット40の発熱量をLEDユニット30の発熱量よりも小さくすることができる。この結果、LEDユニット30で発生した熱によって温められた空気が上側へ移動した場合においてLEDユニット40が高温となる事態を抑制できる。しかしながら、相対的に低い電流が供給されるLEDユニット40の発光量はLEDユニット30の発光量よりも少なくなる。LEDユニット40とLEDユニット30との発光量に差があると、導光板50の光出射面53からの出射光にムラが生じることが懸念される。そこで、本実施形態の光反射部60は、LEDユニット40とLEDユニット30との発光量の差によって生じる光出射面53からの出射光のムラを低減することが可能な構成となっている。
光反射部60は、図5に示すように、上記したインクからなる多数のドット61を、導光板50の板面54内に分散配置することで構成されている。ドット61は、平面視において略丸形をなすとともに、板面54の面内において所定の間隔を空けつつX軸方向及びY軸方向に沿って概ね直線的に並列配置されている。各ドット61の面積及び配列間隔は、Y軸方向について変化するものとされる。また、各ドット61の面積及び配列間隔は、X軸方向については一定とされる。
ドット61の面積が大きい程、光出射面53からの光の出射を促すことができる。ドット61の面積は、LEDユニット30,40から遠い箇所に配されるもの程、大きくなっており、面積が最大となるドット61(符号61Aを付す)は、LEDユニット30よりもLEDユニット40に近い箇所に配されている。このため、板面54の面内における単位面積あたりの光反射部60の面積(光反射部60の面積密度)は、LEDユニット30,40からそれぞれ遠ざかる方向に向けて大きくなるとともに、最大となる位置がLEDユニット40寄りに偏在している。
次に本実施形態の効果について説明する。本実施形態では、LEDユニット40の消費電力が、LEDユニット30の消費電力よりも小さくなっている。これにより、LEDユニット40の発熱量をLEDユニット30の発熱量よりも小さくすることができる。この結果、LEDユニット30で発生した熱によって温められた空気が上側(LEDユニット40側)へ移動した場合においてLEDユニット40が高温となる事態を抑制できる。これにより、LEDユニット40が備えるLED32の発光効率や寿命の低下、LED基板31の高温による損傷、導光板50の融解等が生じる事態を抑制することができる。また、LEDユニット40が高温になると、はんだ34の熱膨張に起因してはんだ34にクラックが生じることが懸念されるが、このような事態も抑制することができる。
また、導光板50における板面54に配され、導光板50内に入射した光を光出射面53に向けて反射させることで光出射面53からの出射を促す光反射部60であって、板面54の面内での単位面積あたりに光反射部60が存在する面積の分布に関して、LEDユニット30及びLEDユニット40からそれぞれ遠ざかる方向に向けて大きくなるとともに、最大となる位置がLEDユニット40寄りに偏在している光反射部60を備える。
LEDユニット40の消費電力がLEDユニット30の消費電力よりも小さい場合には、LEDユニット40の発光量がLEDユニット30の発光量よりも少なくなり、導光板50の光出射面53からの出射光に輝度ムラが発生することが懸念される。そこで、上記構成では、導光板50内に入射した光を光出射面53に向けて反射させる光反射部60を備え、その光反射部60について、導光板50の板面54内での単位面積あたりに光反射部60が存在する面積の分布に関して、最大となる位置がLEDユニット40寄りに偏在するものとした。このようにすれば、光出射面53において、LEDユニット40寄りの位置からの光の出射を促すことができる。この結果、LEDユニット40の発光量がLEDユニット30の発光量よりも少ない場合において、光出射面53におけるLEDユニット40寄りの位置の輝度がLEDユニット30寄りの位置の輝度に比べて低くなる事態を抑制できるため、輝度ムラを抑制することができる。
また、LEDユニット30及びLEDユニット40に対して電流を供給するLED駆動基板29であって、LEDユニット40にはLEDユニット30に供給する電流よりも低い電流を供給するLED駆動基板29を備える。低い電流をLEDユニット40に供給することでLEDユニット40の消費電力を小さくすることができる。
また、LEDユニット30は、光入射面51に沿って等間隔で並ぶ複数のLED32を備え、LEDユニット40は、光入射面52に沿って等間隔で並ぶ複数のLED32を備え、LEDユニット30が備えるLED32の個数とLEDユニット40が備えるLED32の個数とは等しいものとされ、LEDユニット30が備える複数のLED32同士の間隔とLEDユニット40が備える複数のLED32同士の間隔とは等しいものとされる。このようにすれば、LEDユニット30及びLEDユニット40を同一の部材とすることができ、製造に係るコストを低減することができる。
<実施形態2>
次に、本発明の実施形態2を図5によって説明する。上記実施形態と同一部分には、同一符号を付して重複する説明を省略する。本実施形態のバックライト装置218では、図6に示すように、上側のLEDユニット240が備えるLED32の個数が、下側のLEDユニット30が備えるLED32の個数よりも少ないものとされる。これにより、LEDユニット240を構成するLED32の個数を減らすことで、LEDユニット240の消費電力をLEDユニット30の消費電力に比べて小さいものとすることができる。
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記した実施形態では、表示パネルとして液晶パネルを用いた液晶表示装置を例示したが、他の種類の表示パネルを用いた表示装置にも本発明は適用可能である。
(2)上記実施形態では、光源としてLEDを用いたものを示したが、有機ELなどを用いることも可能である。
(3)上記実施形態では、LEDユニット30及びLEDユニット40が同じ種類のLED32を備える構成を例示したが、これに限定されない。例えば、LEDユニット40が備えるLEDと、LEDユニット30が備えるLEDとが異なる構成であってもよい。例えば、LEDユニット30,40が備えるLEDの個数は各々同じとし、LEDユニット40が備えるLEDのLEDチップ(LED素子)の個数を、LEDユニット30が備えるLEDのLEDチップの個数よりも少なくすることで、LEDユニット40の消費電力をLEDユニット30の消費電力よりも小さくしてもよい。
(4)導光板50の光入射面は、導光板50の端面以外でもよい。例えば導光板50において光出射面とは反対側の板面の周端部を光入射面としてもよい。
(5)導光板の光反射部を構成するドットパターンは、図5で例示したものに限定されず適宜変更可能である。
17…液晶パネル(表示パネル)、18,218…バックライト装置(照明装置)、29…LED駆動基板(電流供給部)、30…LEDユニット(第1光源)、32…LED(単位光源)、40,240…LEDユニット(第2光源)、50…導光板、51…光入射面(第1光入射面)、52…光入射面(第2光入射面)、53…光出射面、54…板面(導光板における他方の板面)、60…光反射部

Claims (6)

  1. 第1光源と、
    前記第1光源に対して鉛直方向上側に配されると共に消費電力が前記第1光源に比べて小さい第2光源と、
    前記第1光源と対向する面からなり、前記第1光源から出射された光が入射する第1光入射面と、前記第2光源と対向する面からなり、前記第2光源から出射された光が入射する第2光入射面と、一方の板面からなり、前記第1光入射面及び前記第2光入射面から入射された光が出射される光出射面と、を有する導光板と、を備える照明装置。
  2. 前記導光板における他方の板面に配され、前記導光板内に入射した光を前記光出射面に向けて反射させることで前記光出射面からの出射を促す光反射部であって、前記他方の板面の面内での単位面積あたりに当該光反射部が存在する面積の分布に関して、前記第1光源及び前記第2光源からそれぞれ遠ざかる方向に向けて大きくなるとともに、最大となる位置が前記第2光源寄りに偏在している光反射部を備える請求項1に記載の照明装置。
  3. 前記第1光源及び前記第2光源に対して電流を供給する電流供給部であって、前記第2光源には前記第1光源に供給する電流よりも低い電流を供給する電流供給部を備える請求項1又は請求項2に記載の照明装置。
  4. 前記第1光源は、前記第1光入射面に沿って等間隔で並ぶ複数の単位光源を備え、
    前記第2光源は、前記第2光入射面に沿って等間隔で並ぶ複数の単位光源を備え、
    前記第1光源が備える前記単位光源の個数と前記第2光源が備える前記単位光源の個数とは等しいものとされ、
    前記第1光源が備える前記複数の単位光源同士の間隔と前記第2光源が備える前記複数の単位光源同士の間隔とは等しいものとされる請求項3に記載の照明装置。
  5. 前記第1光源は、前記第1光入射面に沿って並ぶ複数の単位光源を備え、
    前記第2光源は、前記第2光入射面に沿って並ぶ複数の単位光源を備え、
    前記第2光源が備える前記単位光源の個数は、前記第1光源が備える前記単位光源の個数よりも少ない請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の照明装置。
  6. 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の照明装置と、
    前記照明装置から照射される光を利用して画像を表示する表示パネルと、を備える表示装置。
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