WO2012102096A1

WO2012102096A1 - エッジライト型照明装置及び表示装置

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Publication number: WO2012102096A1
Application number: PCT/JP2012/050575
Authority: WO
Inventors: 時児中川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2011-01-24
Filing date: 2012-01-13
Publication date: 2012-08-02
Anticipated expiration: 2013-07-24

Abstract

　狭額縁化が可能であり、ＬＥＤによる輝度ムラが発生せず、面光源として均一な光を発光可能であるとともに、コストが安価であり、組立が容易で実装作業性が良好である、エッジライト型照明装置および表示装置を提供する。　放熱性を有する横長の帯形状の基板２１に、複数の凹部２２が設けられ、該凹部２２内にＬＥＤ２３が埋設されているＬＥＤ光源２０を、導光板１１の側面方向に配設してエッジライト型照明装置１０を構成し、該エッジライト型照明装置１０を液晶表示パネル３の背面側に配置して、液晶表示装置１を構成した。

Description

エッジライト型照明装置及び表示装置

　本発明は、エッジライト型照明装置及び表示装置に関し、特に液晶表示装置等の面光源として好適なエッジライト型照明装置およびそれを用いた表示装置に関する。

　エッジライト型（サイドライト方式ということもある）照明装置は、液晶表示装置等の表示装置において、表示パネルに外部光を照射するためのバックライト等として広く用いられている。このようなエッジライト型の照明装置の光源としてＬＥＤ（発光ダイオード）を用いたものは、長寿命、高発光効率の利点を有しているため、特に注目されている。

　図５および図６は、このようなＬＥＤを用いたエッジライト型の照明装置を備えた液晶表示装置の概略構成を示した分解斜視図および要部の断面図である。図示されるように液晶表示装置１００は、ベゼル１０２、液晶表示パネル１０３、および照明装置１０４を備える。ベゼル１０２は、液晶表示パネル１０３の周縁に被せられる額縁形状を有しており、シャーシ１１４と共に液晶表示装置１００全体の強度を確保するものである。液晶表示パネル１０３は、２枚のガラスを貼り合わせてその間に液晶を封止したもので、前面に画像を表示することができるようになっている。

　照明装置１０４は、浅底の箱形状を有するシャーシ１１４を備えており、このシャーシ１１４の内部には、光学シート１０７～１０９、導光板１１１、反射シート１１０および複数のＬＥＤ１２１が実装されたＬＥＤ基板１２０が収納可能とされている。光学シート１０７～１０９、導光板１１１、反射シート１１０、ＬＥＤ基板１２０等は、フレーム１０５によりシャーシ１１４内に固定されている。

　図６に示されるように、導光板１１１は、ＬＥＤ基板１２０のＬＥＤ１２１からの光を導入するための光入射面１１１ａと、その光入射面１１１ａから導入された光を上方向（照射方向）に出射するための光出射面１１１ｂとを有している。光入射面１１１ａは、導光板１１１の所定の側端面によって構成されると共に、光出射面１１１ｂは導光板１１１の前面によって構成されている。

　図７は、図６のＬＥＤ基板と導光板の一部を示し、光出射面側から見た状態を示す説明図である。図７に示すように、液晶表示装置が狭額縁構造になると、ＬＥＤ１２１と導光板１１１の光入射面１１１ａの間隔が小さくなる。そうすると、導光板１１１において、ＬＥＤ１２１が設けられている部分に対応する部位１３０に対し、ＬＥＤ１２１の設けられていない部分に対応する部位１３１が暗くなって、ＬＥＤ１２１のピッチで明暗となる輝度ムラが発生するという問題があった。照明装置に上記のような輝度ムラが発生すると、表示装置の表示品位が低下してしまう。

　更に、ＬＥＤ１２１と導光板１１１の隙間が小さくなると、冷却効率が悪くなって、発熱によるＬＥＤ１２１の動作不良が発生する虞があるという問題があった。

　このような問題を解決するために、例えば導光板の側面に、金属板に反射シートを積層した部材を密着させ、そこに設けた孔にＬＥＤパッケージを挿入することで、輝度ムラを改善する方法が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００８－１６６２００号公報

　上記特許文献１の照明装置は、積層部材を用意する必要があり、部品点数が増えることから、コストが上昇するという問題があった。また、部品点数が増えるということは、実装の面でも、組立作業が煩雑になってしまうことになる。

　上記実状に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、エッジライト型照明装置において、狭額縁化が可能であり、ＬＥＤによる輝度ムラが発生せず、面光源として均一な光を発光可能であるとともに、コストが安価であり、組立が容易で実装作業性が良好である、エッジライト型照明装置および表示装置を提供することにある。

　このような課題を解決するために、本発明のエッジライト型照明装置は、導光板と、該導光板の側面方向に配設されたＬＥＤ光源を備えるエッジライト型照明装置であって、前記ＬＥＤ光源は、放熱性を有する基板に複数の凹部が設けられ、該凹部内にＬＥＤが埋設されていることを要旨とするものである。

　本発明のエッジライト型照明装置は、前記ＬＥＤ光源の基板は、前記凹部の周囲が平坦な平坦部として形成されていることや、前記凹部内に埋設されているＬＥＤの表面が前記平坦部の表面と同一或いは平坦部の表面よりも内側になるように配置されていることや、前記基板が金属製であることや、前記基板がアルミニウム製であることが好ましい。

　本発明のエッジライト型照明装置は、前記基板の凹部の周囲に反射層が設けられていることが好ましい。

　本発明の表示装置は、上記のエッジライト型照明装置を、表示パネルの外光照射装置として用いたことを要旨とするものである。

　本発明の表示装置において、前記表示パネルが液晶表示装置であることが好ましい。

　本発明のエッジライト型照明装置は、上記構成を採用したことにより、狭額縁化をした場合であっても、ＬＥＤ導光板との間隔を確保して、輝度ムラを防止して均一な光を照射することが可能である。更に本発明のエッジライト型照明装置は、構造が複雑にならず、単純な構造でよく、部品や組立の精度を必要としない。そのため、装置の組立が容易で装置を安価に提供することができる。

　また、本発明のエッジライト型照明装置は、ＬＥＤと導光板の間の間隔を確保できるので、冷却効率が向上し、熱による導光板の変形等を防止して、均一な光の照射を安定して行うことができる。

　本発明の表示装置は、上記のエッジライト型照明装置を外光照射装置として用いたものであるから、狭額縁化しても輝度ムラの発生を防止できる。更に、表示装置の輝度を向上させることが可能であり、輝度ムラのない表示品位の優れた表示画像を得ることができる。更に、照明装置の発光効率を向上させ、安定した発光が可能である。

本発明のエッジライト型照明装置を備えた液晶表示装置の一実施例の概略構成を示す分解斜視図である。図１の液晶表示装置の要部断面図である。図１のエッジライト型照明装置のＬＥＤ光源の外観を示す斜視図である。（ａ）は図３のＬＥＤ光源の一部を発光面側から見た正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ－Ｂ断面図である。従来のエッジライト型照明装置を備えた液晶表示装置の概略構成を示す分解斜視図である。従来のエッジライト型照明装置を備えた液晶表示装置の概略構成を示す要部の断面図である。図６のＬＥＤ基板と導光板の一部を示し、光出射面側から見た状態を示す説明図である。本発明のエッジライト型照明装置のＬＥＤ基板と導光板の一部を示し、光出射面側から見た状態を示す説明図である。

　以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の表示装置の一実施例としての液晶表示装置を模式的に示した分解斜視図であり、図２は図１の液晶表示装置の要部断面図である。図１及び図２に示すように、液晶表示装置１は、表示パネルとして液晶表示パネル３と、この液晶表示パネル３に光を照射するためのエッジライト型照明装置（以下、単に照明装置ということもある。）４を備え、これらがベゼル２などにより一体的に保持されるようになっている。ベゼル２は、液晶表示パネル３の周縁に被せられる額縁形状を有しており、照明装置４が備えるシャーシ１４と共に液晶表示装置１全体の強度を確保するものである。

　液晶表示パネル３は、平面に視て横長の長方形状を有している。この液晶表示パネル３は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ基板とカラーフィルタ（ＣＦ）基板とからなる一対のガラス基板が所定の間隔を置いて平行に対向して貼り合わせられ、両ガラス基板間に液晶が封止された構成をなしている。

　液晶表示パネル３は、ＴＦＴアレイ基板に複数のＴＦＴおよび画素電極がマトリクス状に形成されている。ＣＦ基板には、複数の着色パターンがマトリクス状に形成され、そのほぼ全面に共通電極が形成されている。液晶表示パネル３は、画素電極と共通電極との間に印加する電圧を変化させて液晶を配向制御することで、画像を表示することができるようになっている。尚、液晶表示パネル３の表面と背面にはそれぞれ偏光板（図示せず）が配されている。

　照明装置４は、基板２１に複数のＬＥＤ（発光ダイオード）２３が実装されたＬＥＤ光源２０が、液晶表示パネル３の側面方向に配置されている、いわゆるエッジライト型（サイドライト型ということもある）の照明装置である。照明装置４は、液晶表示パネル３側に向けて開口した開口部を有した略箱形のシャーシ１４と、シャーシ１４の開口部を覆うように配される光学シート７～９を備える。更にシャーシ１４の内部には、発光源となるＬＥＤ光源２０と、該ＬＥＤ光源２０からの光を液晶表示パネル３側へと導く導光板１１と、この導光板１１の背面側に配される反射シート１０とを備える。

　導光板１１は、例えば厚さが３～４ｍｍ程度の透明な樹脂製の板で構成される。導光板１１は、ＬＥＤ光源２０からの光を導入するための光入射面１１ａと、その光入射面１１ａから導入された光を上方向（照射方向）に出射するための光出射面１１ｂとを有している。

　図３は、図１のＬＥＤ光源の外観を示す斜視図である。図３に示すようにＬＥＤ光源２０は、放熱性を有する横長の帯形状の基板２１に、複数の凹部２２が設けられ、該凹部２２内にＬＥＤ２３が埋設されている。複数の凹部２２は、基板２１の長手方向に沿って所定の間隔で、一直線状に設けられている。

　ＬＥＤ２３は、例えば青色光を発生させるＬＥＤチップを、黄色蛍光体が混合された透明樹脂で密封したパッケージ構造を有しており、ＬＥＤ２３の発光面２３ａから白色光を放出することが可能となっている。図２に示すように、ＬＥＤ２３は、ＬＥＤ光源２０をシャーシ１４内に実装した際に、発光面２３ａが導光板１１の光入射面１１ａと対向するように、基板２１に配置されている。

　図４（ａ）は図３のＬＥＤ光源の一部を発光面側から見た正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ－Ｂ断面図である。ＬＥＤ光源２０の基板２１は、凹部２２の周囲は、表面が平坦な平坦部２４として形成されている。凹部２２の周囲とは、図４（ｂ）中における基板長手方向（左右方向）となる凹部２２の左右、凹部２２同士の間、及び基板短手方向となる凹部２２の上下等を含む。

　更にＬＥＤ２３の表面は、図４（ｂ）に示すように、上記平坦部２４と略面一、或いは上記平坦部２４よりも内側となっていて、ＬＥＤ２３が基板２１の平坦部２４から突出しないように配置されている。

　また基材２１の発光面側の表面には、図４（ｂ）に示すように、絶縁層２５が形成され、該絶縁層２５の上に配線パターン２６が形成されている。更に図４（ｂ）に示すように、平坦部２４の表面には、反射シート２７が積層されている。すなわち、ＬＥＤ光源２０における基板２１の表面は、ＬＥＤ２３の周囲が平坦部２４として形成され、該平坦部２４の表面に反射シート２７からなる表面反射層が設けられている。

　基材２１の凹部２２では、絶縁層２５の上にＬＥＤ２３が実装され、ＬＥＤ２３の端子が配線パターン２６と接続されている。複数個のＬＥＤ２３、２３、・・・は、配線パターン２６によって直列に接続されている。

　基板２１は放熱性を有する材料であればよいが、金属製であることが、放熱性、加工性が良好であることから好ましく、特にアルミニウム製であることが更に好ましい。基板２１は、例えば板状に成形した材料を切削加工等によって凹部２２を形成しても良いし、或いは鋳造等により凹部２２を成形してもよい。

　反射シート２７は、例えば厚さが０．１～２ｍｍ程度の反射性を有するプラスチックシートが用いられる。反射シート２７は、鏡面反射、乱反射のいずれでも良い。鏡面反射の反射シート２７として、例えば、アルミニウムや銀等の金属を蒸着したポリエステルフィルム等が挙げられる。また乱反射する反射シート２７としては、導光板側の表面を白色に塗装したシート等が用いられる。このようなシートとしては例えば、白色ポリエステルフィルム、超白色ポリエステルフィルム、界面多重反射型反射シート、多孔質ＰＰ、微発泡ポリエステルシート等が挙げられる。

　図８は、本発明のエッジライト型照明装置のＬＥＤ基板と導光板の一部を示し、光出射面側から見た状態を示す説明図である。図８は、図７の従来のＬＥＤ基板と導光板の関係に対応している。図８に示すように、本発明のエッジライト型照明装置は、ＬＥＤ光源２０のＬＥＤ２３が放熱性の基板２１の凹部２２に埋設されているので、ＬＥＤ２３の表面端部と導光板１１との間の隙間Ｐ２は、従来の隙間Ｐ１（図７参照）と比較して大きく確保することができる。

　このようにＬＥＤ２３と導光板１１との隙間Ｐ２が大きくなると、ＬＥＤ２３と導光板１１との間隔が広がるため、ＬＥＤ２３から放出された光が、ＬＥＤ２３、２３どうしの間に拡散しやすくなる。その為従来のようにＬＥＤ２３のピッチごとに明暗となる輝度ムラが改善される。尚、ＬＥＤ２３の数を増やして、ＬＥＤ２３どうしの間隔を小さくする（ＬＥＤのピッチを小さくする）ことで、輝度ムラは改善されるが、ＬＥＤ２３の実装数が多くなりコストが上昇し、放熱効率も低下する。これに対し、本発明では、従来とＬＥＤ２３の実装数が同じ数であっても、輝度ムラを改善することができるので、コスト上昇や放熱性の低下の問題は発生しない。

　また、ＬＥＤ２３と導光板１１との隙間Ｐ２が大きくなると、導光板１１の面積をＬＥＤ光源２０側に拡大することができる。導光板１１の面積が拡大すると、輝度ムラを改善することができる。

　また、ＬＥＤ２３が放熱性の基板２１の凹部２２に埋設されているので、ＬＥＤ２３において発生する熱を放熱性の基板２１を介して拡散することができる為、冷却効率が良く、発光効率が向上する。

　ＬＥＤ光源２０の基板２１は、放熱性の素材により凹部２２が形成された基板２１が一つの部材により構成されている場合、複数の基板等を積層することで凹部を形成する場合と比較して、部品点数が少ないのでコスト的に有利である。

　ＬＥＤ光源２０は、平坦部２４に反射シート２７が積層されているので、ＬＥＤ２３、２３間の反射率を向上させることができ、輝度ムラを更に改善できる。

　図１及び図２に示すように、照明装置４において、フレーム５は、偏光選択性反射シート７、レンズシート８、拡散シート９等の光学シート、導光板１１および反射シート１０を、この順番で上から積層させた状態でシャーシ１４に固定するためのものである。

　シャーシ１４は、アルミなどからなる金属製の板材を折り曲げ加工等によって浅底の箱形状に成形されており、その内部に光学シート７～９、導光板１１、反射シート１０、ＬＥＤ基板２０を収容することができるようなっている。シャーシ１４は、底板部と、この底板部の四辺の外縁から立ち上がる側板部とから構成される。側板部には、フレーム５およびベゼル２等がネジ止め等によって固定可能とされている。

　拡散シート９は、導光板１１から出射される光を拡散させることで、輝度分布を均一にするためのものである。レンズシート８は、拡散シート９から出射される光を集光することで、正面輝度を高めるためのものである。また、偏向選択性反射シート７は、レンズシート８から出射された光が、偏向板に吸収されないように選択的に反射させるためのものである。

　図１及び図２に示すように、照明装置４は、ＬＥＤ光源２０のＬＥＤ２３から放射された光が、導光板１１の光入射面１１ａから導光板１１の内部に入射する。導光板１１の内部に入射した光は、導光板１１内を進み反射シート１０により反射し、内部で平面状に広がり導光板１１の光出射面１１ｂから面状に出射される。光出射面１１ｂから出射した面状の光は、拡散シート９、レンズシート８、偏光選択性反射シート７等を通過して、輝度、均一性等の光学的特性を向上させて液晶表示パネル３の背面側に照射される。

　本発明の表示装置は、図１及び図２に示すように、液晶表示パネル等の表示パネルに外光を照射する外光照射装置として、上記照明装置を備えるものである。本発明の表示装置は、液晶表示装置として大型テレビジョン等に好適に利用することができる。特に本発明は、筐体の薄型化、狭額縁化のテレビジョン等の液晶表受装置に最適に利用することができる。

　また本発明の表示装置は、液晶表示装置に限定されるものではなく、表示パネルと外光照射装置を組み合わせて構成される表示装置であれば、各種の表示パネルを用いた表示装置に利用することができる。

Claims

　導光板と、該導光板の側面方向に配設されたＬＥＤ光源を備えるエッジライト型照明装置であって、前記ＬＥＤ光源は、放熱性を有する基板に複数の凹部が設けられ、該凹部内にＬＥＤが埋設されていることを特徴とするエッジライト型照明装置。
　前記ＬＥＤ光源の基板は、前記凹部の周囲が平坦な平坦部として形成されていることを特徴とする請求項１記載のエッジライト型照明装置。
　前記凹部内に埋設されているＬＥＤの表面が前記平坦部の表面と同一或いは平坦部の表面よりも内側になるように配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載のエッジライト型照明装置。
　前記基板が金属製であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のエッジライト型照明装置。
　前記基板がアルミニウム製であることを特徴とする請求項４記載のエッジライト型照明装置。
　前記基板の凹部の周囲に反射層が設けられていることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のエッジライト型照明装置。
　上記請求項１～６のいずれか１項に記載のエッジライト型照明装置を、表示パネルの外光照射装置として用いたことを特徴とする表示装置。
　前記表示パネルが液晶表示装置であることを特徴とする請求項７記載の表示装置。