JP4835936B2 - 面状照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、サイドライト方式の面状照明装置に関し、特に、液晶表示装置の照明手段として用いられる光源のＬＥＤ（発光ダイオード）からの光に起因するホットスポットを抑制することができる面状照明装置に関する。

従来、液晶照明装置の照明手段としての面状照明装置には、液晶表示部に背面側から光を照射するバックライト型の照明装置が使用されている。このようなバックライト型照明装置の具体的な構成としては、例えば、以下のような形態がある。

バックライト型照明装置に使用される透光性を有する導光板には、その側面に近接して、あるいは導光板の側面に形成した切り込み部内に、複数のＬＥＤや冷陰極光源ランプが配設されている。ＬＥＤや冷陰極光源ランプから放射され、導光板内に入射した光は、導光板内部で反射、拡散等されて導光板の出射面から出射されるが、この導光板内に入射した光を効率良く出射面から出射させるために、導光板の裏面側に反射板が設けられている。

しかし、このような形態では、表示品質が良好ではないので、従来、バックライト構造として、液晶表示領域での輝線発生を防止するとともに輝度の低下を防止するため、図７に示すように、後部にリフレクタ１０３を設けた光源ランプ１０２に沿って帯状の光吸収層１０８を、導光板１０４の表面側に拡散板１０５と光反射層１０９との間に設けている。そして、導光板１０４の裏面側には、反射板１０７との間に光吸収層１０８を、光源ランプに沿って印刷により設け、出射された光はプリズムシート１０６を通過するバックライト装置がある（例えば、特許文献１参照）。

また、光源としてＬＥＤを用いた場合、ＬＥＤの近傍において放射される光の光量が多いために、ＬＥＤ近傍の導光板出射面で輝度が高く、他の部分（例えば、隣り合うＬＥＤ間の導光板出射面）で輝度が低くなり、輝度ムラが発生するという不具合があった。そこで、図８に示すように、この輝度ムラを防止する手段として、基板６上のＬＥＤ５を覆うように導光板２の縁部に沿って反射吸収シート７を設けると共に、この反射吸収シート７の裏側に、ＬＥＤ５を覆うように光吸収部８を設けるものがある。ＬＥＤ５を発光させると、ＬＥＤ５の導光板２側の側端面の下端部から出射された出射光Ｌ１、Ｌ２は、切り込み部４を介してそれぞれ導光板２にその側部側から導入され、導光板２の表面に対して入射角θで入射し、導光板２の表面において反射吸収シート７の裏面の光吸収部８に吸収される。出射光Ｌ３は、その入射角が導光板２の屈折率に対する臨界角であるθより大きいため、出射光Ｌ３は導光板２の表面で全反射する。ＬＥＤ５の近傍において、ＬＥＤ５から出射された出射光が反射板３を介さずに、直接、導光板２の表面から出射されることがないため、ＬＥＤ５の近傍において輝度が高くなる輝度ムラを防止することができる。（例えば、特許文献２参照）。

特開平１０―１６１１１９号公報（段落００２０〜００２５、図１） 特開２００３−２４２８１７公報（段落００４５〜００４７、図３）

上記従来技術において、特許文献１の発明は、光吸収層が光源に対して、上面及び下面に形成され、それによって液晶表示部の輝度を改善するものである。また、特許文献２の発明では、ＬＥＤを覆うように設けられた光吸収部は、反射吸収シートの裏面（ＬＥＤと対向する面）に形成されたものであり、ＬＥＤに対して上方に設けられ、ＬＥＤ近傍の光を吸収し、輝度の高かった部分の輝度を低下させて均一性を図るものである。

しかしながら、近時のバックライト装置においては、照明に寄与する有効エリアの拡大に対する要求が益々大きくなってきており、この観点からＬＥＤ近傍における輝度の不均一な部分（ホットスポット）の更なる抑制が求められている。また、ＬＥＤから下方に出射される光を有効に利用するため、反射板をＬＥＤの下部まで伸ばすことが考えられているが、そのような場合でもホットスポットを生じることがある。

そこで、本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ホットスポットを抑制して、ＬＥＤ近傍の明部、即ち、輝度ムラの発生を防止することができる面状照明装置を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明の面状照明装置は、基本的構成として、点状光源を固定したＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）、導光板、導光板の下面に配置される反射板を構成要素として含み、また、これら構成要素を収容する板金フレームを含んでいる。さらに、上記構成要素として、導光板の上面に配置される拡散板を含んでもよい。そして、本発明の面状照明装置は、反射板の入光部側端面を点状光源後方のＦＰＣまで伸ばすとともに、反射板の点状光源の下部および直前方に相当する部分を切り欠き、さらに、前記切り欠き部分を覆う程度の大きさを有する短冊状の光吸収部材を、板金フレームの座部に貼着させていることを特徴とするものである。

また、前記反射板に切り欠き部分を設けると共に、拡散板に切り欠き部分を設けてもよい。

（発明の形態）
（１）導光板と、該導光板の入光面に沿って配置される点状光源と、前記導光板の裏面側に配置される反射板とを有する面状照明装置において、前記反射板は、前記導光板の入光面側に配置される端辺が、前記導光板の入光面よりも点状光源側に位置するように構成され、かつ、前記点状光源に対応する位置には光吸収部が形成されており、前記反射板に形成された光吸収部は、前記反射板の前記点状光源に形成された切り欠き部と、該切り欠き部の裏面側に配置される光吸収部材とから構成されていることを特徴とする面状照明装置。（請求項１）。

本項の面状照明装置によれば、反射板の点状光源側の端辺は、導光板の入光面よりも、より点状光源側に位置するように構成されるとともに、反射板の点状光源に対応する位置には光吸収部が形成されており、点状光源周囲でのホットスポットの発生を抑制する。
また、反射板に光吸収部を設けることにより、面状照明装置としての輝度は幾分低下するが、反射板の端辺をＦＰＣと接触する程度まで伸ばしたことにより輝度が向上する。

さらに、本項の面状照明装置によれば、反射板の切り欠き部には光吸収部材が裏面（下面、点状光源と対向する面の反対側の面）に配置され、光吸収部材を反射板の表面（上面、点状光源と対向する面）に形成する場合に対して、切り欠き部には反射板の厚み分（例えば、１９５μｍ）の段差（壁）が形成されることになり、それによって、ＬＥＤから下方に出射して光吸収部材で吸収しきれなかった光の成分を反射させ、進行方向を反転することによって、ホットスポットの発生を抑制することができる。
また、反射板の切り欠き部分のみに相当する部分に、光吸収部材が露出しているから、下面側からの光の反射を有効に防ぐとともに、切り欠き部以外では、反射板の機能として輝度の向上が図れる。

（２）前記反射板に形成された光吸収部は、点状光源の直前方に、略半円状に形成されていることを特徴とする（１）項に記載の面状照明装置。（請求項２）。
本項の面状照明装置によれば、切り込み部が半円状に切り取られ、その部分に光吸収部が形成される。ＬＥＤからの下方への光は、放射状に出射されると考えられるので、半円状にすることにより、効果的に吸収できる。

（３）前記導光板の出射面側に配置される拡散板をさらに備え、前記拡散板は、前記導光板の入光面側に配置される端辺が、前記導光板の入光面よりも点状光源側に位置するように構成されていることを特徴とする（１）項又は（２）項に記載の面状照明装置。（請求項３）。
本項の面状照明装置によれば、点状光源から出射される上下の光線が上方では光拡散板で拡散され、下方では光吸収部に吸収されるので、ホットスポットの発生の抑制と輝度の向上が図れる。

（４）前記拡散板上に額縁状の金属フレームが配置されており、前記拡散板は、前記点状光源に対応する位置に切り欠き部を有し、該切り欠き部の先端部が前記導光板の出射面上に位置することを特徴とする（３）項に記載の面状照明装置。（請求項４）。
本項の面状照明装置によれば、輝度の向上を維持しつつ、点状光源から上方に出射する光に起因して発生するホットスポットも抑制することができる。

本発明に係る面状照明装置によれば、点状光源から放出される光を効率よく利用することができるので、出射面全体の平均輝度を高くすることができると共に、ホットスポットの発生が抑制されて、入光部の見栄えを改善できる。

以下、本発明に係る面状照明装置の第１の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１(a)、(b)は、面状照明装置を分解し、模式的に表した上面図である。面状照明装置１において、四方を側壁１４で囲まれた板金フレーム１３内には、ＦＰＣ１２に固着されたＬＥＤからなる点状光源１１、導光板１８およびその下部に設けられる反射板１５、黒色テープからなる光吸収部材１７が設けられている。点状光源１１は、ＦＰＣ１２に固着され、板金フレーム１３の側壁１４に支持されている。図１〜図３において示すように、板金フレーム１３に対して、上から順に導光板１８、反射板１５が重ねられている。反射板１５は、導光板１８の入光面１９側に配置されるその端辺ｈが、導光板１８の入光面１９よりも点状光源１１側に位置するように、図示の例では点状光源の基部まで延長されている。そして、反射板１５には、その点状光源１１の導光板１８側に切り欠き部１６が設けられ、該切り欠き部１６を、反射板１５と板金フレーム１３との間に配置した、光吸収部材１７としての短冊状の黒色テープ（例えば、反射板の厚みと同等の厚さ１９５μｍ）で覆うことにより（図１(a)に点線で示されている）、光吸収部ａが形成されている。

点状光源１１の周辺の一部を拡大した図１（ｂ）及び図２で説明すると、反射板１５は点状光源１１の下部に入り込むようにその端部まで伸びており、上部から見た場合、点状光源１１の前方で略半円形状に切り欠き部６が形成されている。板金フレーム１３の点状光源１１が設けられる側に、あらかじめ光吸収部ａを構成する黒色テープを貼っておけば、反射板１５を板金フレーム１３に配置した時に、切り欠き部１６の部分に光吸収部材１７である黒色テープがむき出しとなり、点状光源１１の前方側に切り欠き部１６の形状に対応した光吸収部ａが位置することになる。

上記構成において、点状光源１１から下方に出射された光は、図４の矢印方向で示すように、切り欠き部１６の光吸収部材１７に吸収され、また、反射板１５の切り欠き部１６の壁１５Ｅに進んだ光は、反射されて光吸収部材１７に吸収される。したがって、ホットスポットの発生を抑制することができる。また、反射板１５の端辺がＦＰＣ１２と接触する程度まで伸ばされるので、表示面の輝度が向上する。

次に、他の実施形態を図５及び図６に基づいて説明する。図５及び図６において、拡散板２０が導光板１８上に設けられる以外は、上記実施形態と同一なので、同一部分の説明を省略する。拡散板２０は、導光板１８の上において、導光板１８の入光面側に配置される端辺が、導光板１８の入光面よりも点状光源１１側に位置するように、ＬＥＤ１１を覆うように伸ばされており、かつ、ＬＥＤ１１の正面部において、半円形状の切り欠き部２１が形成されている。

このような構成にすると、ＬＥＤ１１から側方に漏れた光を拡散して方向を変換することにより照明光として有効活用できるとともに、ＬＥＤ１１の直前方部分を拡散板２０が覆うように構成した場合に比して、ＬＥＤ１１から直前方に出射された光が、拡散板２０ではなく拡散板２０上に配置されている図示していない額縁状の金属フレームに入射し、正反射に近い状態で反射するため、不均一な照明光として視認されることなく導光板１８内を進行して、導光板１８の端部で囲まれた光拡散パターンにより拡散され、光路を変換されて導光板の出射面から有効な照明光となって出射される。

同時に、上記第１の実施形態で説明したと同様に、反射板１５の端辺ｈは、導光板１８の入光面１９よりも点状光源１１側に位置するように構成され、かつ、点状光源１１に対応する位置には、光吸収部ａが形成されているので、点状光源１１から下方に出射された光は、図４の矢印方向で示すように、光吸収部ａに吸収される。したがって、ホットスポットの発生の抑制や、表示面の輝度が向上する効果も得られる。

（a）は、本発明に係る面状照明装置を分解し、上面から見た模式図であり、（b）は、（a）の一部拡大図である。 図１（a）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図１（a）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 図２において、本発明の面状照明装置の切り欠き部に入射する光路を説明する図である。 本発明の他の実施形態を示す、図１に相当する模式図である。 図５の実施形態においてＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 従来のバックライト装置の一部断面図である。 従来のバックライト装置の一部断面図である。

符号の説明

１ 面状照明装置
１１ 点状光源（ＬＥＤ）
１２ ＦＰＣ
１３ 板金フレーム
１４ 側壁
１５ 反射板
１６ 切り欠き部
１７ 光吸収部材
１８ 導光板
１９ 入光面
２０ 拡散板
２１ 切り欠き部（拡散板の切り欠き部）
ａ 光吸収部

Claims (4)

1. 導光板と、該導光板の入光面に沿って配置される点状光源と、前記導光板の裏面側に配置される反射板とを有する面状照明装置において、
   前記反射板は、前記導光板の入光面側に配置される端辺が、前記導光板の入光面よりも点状光源側に位置するように構成され、かつ、前記点状光源に対応する位置には光吸収部が形成されており、前記反射板に形成された光吸収部は、前記反射板の前記点状光源に形成された切り欠き部と、該切り欠き部の裏面側に配置される光吸収部材とから構成されていることを特徴とする面状照明装置。
2. 前記反射板に形成された光吸収部は、略半円状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
3. 前記導光板の出射面側に配置される拡散板をさらに備え、前記拡散板は、前記導光板の入光面側に配置される端辺が、前記導光板の入光面よりも点状光源側に位置するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の面状照明装置。
4. 前記拡散板上に額縁状の金属フレームが配置されており、前記拡散板は、前記点状光源に対応する位置に切り欠き部を有し、該切り欠き部の先端部が前記導光板の出射面上に位置することを特徴とする請求項３に記載の面状照明装置。

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