JP2006156231A

JP2006156231A - バックライト

Info

Publication number: JP2006156231A
Application number: JP2004347208A
Authority: JP
Inventors: Yuji Azuma; 祐二我妻; Hideo Inoue; 英夫井上; Yoji Kawasaki; 要二川崎
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2006-06-15

Abstract

【課題】簡単な構成で、中空領域の遠方まで十分な光量の光を到達させることができ、輝度の均斉度を向上することのできるバックライトを提供する。
【解決手段】ＬＥＤ１０と、コリメーションレンズ１５と、扁平なレンズ部１６ｂを配列したフライアイレンズ１６とを具備して光源部２０を構成する。ＬＥＤ１０を光源として用いることにより、不要な拡散方向への光の出射を抑制し、光源からの出射光をコリメーションレンズ１５で効率よく平行光に変換することができる。そして、効率よく平行光に変換された光をフライアイレンズ１６の各レンズ部１６ｂによって扁平な矩形の光束に変換することにより、光源部２０からの出射光の多くを、反射シート３０等で反射させることなく直接的に中空領域３５の遠方まで到達させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、中空方式のバックライトに関する。

従来、液晶テレビ等に用いるバックライト方式としては、光源からの光を中空領域に出射し、反射シートに反射させ、光拡散シートから出光する中空方式が知られている。ところで、この種のバックライトは、一般に、導光板を内蔵する方式のものに比べて、軽量化等を図れる反面、輝度ムラを発生し易い等の問題がある。

そこで、例えば、特許文献１には、光源である冷陰極管ランプ等の放電管から照射される光を長尺な凸レンズ体によって光源から離れた位置に集めるとともに、空気層（中空領域）に接する乱反射層（反射シート）を光源から遠ざかるにつれて上向きに傾斜させた技術が開示されている。
特開平８−１７１８０６号公報

しかしながら、放電管等の光源は全周から放射線状に光を出射する円筒光源であるため、上述の特許文献１に開示された技術のように、たとえ光源と中空領域との間に凸レンズ体を設けたとしても当該凸レンズで集光できる光は限られている。従って、上述の技術では、中空領域の遠方まで十分な光量の光を到達させることが困難であり、たとえ反射シートを傾斜させたとしても十分な輝度の均斉度を得ることが困難である。

これに対処し、放電管と凸レンズ体との間に、さらに複数のレンズ等を介装することも考えられるが、このように複数のレンズを用いた場合、バックライトの大型化や構造の複雑化等を招く虞がある。

本発明は、簡単な構成で、中空領域の遠方まで十分な光量の光を到達させることができ、輝度の均斉度を向上することのできるバックライトを提供することを目的とする。

本発明は、発光ダイオードと、当該発光ダイオードからの出射光をそれぞれ扁平な矩形の光束に変換する複数のレンズ部をマトリクス状に配列したフライアイレンズとを有する光源部と、前記光源部に縁端部が連接する反射手段と、前記反射手段との間に中空領域を形成し、前記フライアイレンズの各レンズ部から前記中空領域に入射した光を出光する出光手段と、を具備したことを特徴とする。

本発明のバックライトによれば、簡単な構成で、中空領域の遠方まで十分な光量の光を到達させることができ、輝度の均斉度を向上することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１，２は本発明の第１の実施形態に係わり、図１はバックライトの分解斜視図、図２はバックライトの断面図、図３はフライアイレンズの各レンズ部が形成する光束を示す説明図である。

図１，２において符号１は液晶テレビ等に好適なバックライトを示し、このバックライト１は、上面が開口した扁平な略箱形形状のケース２を有する。ケース２は、例えば射出成型による樹脂成型品で構成され、背面板２ａの内側一側寄りには隔壁３が立設している。そして、この隔壁３は、ケース２の内部を、ＬＥＤ収容室５と、導光室６とを画成している。

ＬＥＤ収容室５は、複数（例えば、３個）の表面実装型の発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称す）１０を光源として収容する。具体的には、ＬＥＤ収容室５の長手方向両端部には互いに対向する一対の基板保持溝５ａが凹設しており、これら基板保持溝５ａは、各ＬＥＤ１０を等間隔毎に実装したＬＥＤ基板１１をＬＥＤ収容室５内に保持する。

そして、図１，２に示すように、ＬＥＤ収容室５内に収容保持された各ＬＥＤ１０は、当該ＬＥＤ１０に対応して隔壁３に保持されるコリメーションレンズ１５及びフライアイレンズ１６（後述する）とともに、ケース２の一側に光源部２０を構成する。

具体的に説明すると、隔壁３は、各ＬＥＤ１０に対応する各位置に、ＬＥＤ収容室５と導光室６とを連通する連通溝７をそれぞれ有する。さらに、各連通溝７は、互いに対向する壁面に、ＬＥＤ収容室５側から順に、コリメーションレンズ保持溝７ａと、フライアイレンズ保持溝７ｂとを有する。

コリメーションレンズ１５は、コリメーションレンズ保持溝７ａに挿入保持される平面略矩形形状のレンズ基板１５ａの出射側に、レンズ部１５ｂが一体形成されたレンズ部材である。そして、コリメーションレンズ１５は、ＬＥＤ１０から入射する光を、略平行光に変換して出射する。

フライアイレンズ１６は、フライアイレンズ保持溝７ｂに挿入保持される平面略矩形形状のレンズ基板１６ａ上に、平面矩形形状をなす複数のレンズ部１６ｂがマトリクス状に一体形成されたレンズ部材である。ここで、図１，３に示すように、各レンズ部１６ｂは、幅方向（背面板２ａに沿う方向）の寸法が高さ方向（ケース２の厚さ方向）の寸法に比べて大きく設定された広角なレンズ部である。具体的には、各レンズ部１６ｂは、その幅方向と高さ方向の寸法比が２：１以上であることが望ましく、本実施形態において、各レンズ部１６ｂのセル寸法は、例えば１．８ｍｍ×０．６ｍｍに設定されている。そして、このような形状により、各レンズ部１６ｂは、コリメーションレンズ１５で略平行光に変換されたＬＥＤ１０からの出射光を、幅方向に扁平な矩形の光束に変換して導光室６内に出射する。その際、図３に示すように、各レンズ部１６ｂから出射する各光束は、そのほとんどが互いに重畳するようになっており、これにより、フライアイレンズ１６は、全体として幅方向に扁平な均一照度の光束を導光室６内に出射する。

導光室６は、反射手段としての反射シート３０を収容する。具体的には、反射シート３０は背面板２ａに沿って配設される矩形のシートで構成され、その一側の縁端部に、光源部２０が連接する。図１に示すように、この反射シート３０は、光源部２０に近い位置に、例えば高反射性フィルムの貼着によって形成された鏡面３０ａを有し、光源部２０に遠い位置に、例えば拡散反射シートの貼着によって形成された拡散面３０ｂを有する。ここで「鏡面」とは、完全な鏡面反射をする反射面でなくても、鏡面反射に近い反射面であればよいことを意味し、同様に「拡散面」も、少なくとも拡散反射に近い反射面であればよいことを意味している。本実施形態において、この鏡面３０ａと拡散面３０ｂとの境界は直線状をなし、その面積比率は例えば３：４である。また、導光室６内において、ケース２の各側面板２ｂ、及び隔壁３には、略拡散面３０ｂに入射した場合と同じ反射をする白色塗装面３１がそれぞれに施されている。

また、導光室６の開口端部には、反射シート３０と略平行に対向する拡散板３３が配設されており、この拡散板３３は、導光室６内において、反射シート３０との間に中空領域３５を形成する。この拡散板３３は、光源部２０から中空領域３５に入射した光を、拡散を伴い出光する出光手段である。また、この拡散板３３の出光面（すなわち、中空領域３５とは反対側）には、拡散板３３から出向した光を正面方向に集光し、正面輝度を高めるプリズムシート３４が貼着される。

なお、図中符号３６は、ケース２に冠設するベゼルである。このベゼル３６には、プリズムシート３４の発光面に対応する開口部３６ａが開口しており、図２に示すように、ケース２に冠設することにより、ＬＥＤ収容室５の上面開口部を閉塞し、さらに、拡散板３３及びプリズムシート３４の縁辺部をケース２との間に挟持する。

図２に示すように、このようなバックライト１において、光源部２０から中空領域３５に入射した光は、反射シート３０の鏡面３０ａまたは拡散面３０ｂに入射する。鏡面３０ａに入射した光は、入射角に対し、反射角が略同じ角度で反射するため、光が入射した位置よりもさらに遠方で拡散板３３に入射される。また、拡散面３０ｂに入射した光は、様々な方向に拡散するため、比較的光が入射した位置の近傍で拡散板３３に入射される。従って、光源部２０に近い位置では拡散板３３からの光の出光量を減少させ、遠方での出光量を増加させることができ、均斉度が向上する。

このような実施形態によれば、点光源であるＬＥＤ１０を光源として用いることにより、不要な方向への光の拡散を抑制することができ、光源からの出射光をコリメーションレンズ１５で効率よく平行光に変換することができる。そして、この効率よく平行光に変換された光をフライアイレンズ１６の各レンズ部１６ｂによって扁平な矩形の光束に変換することにより、簡単な構成で、光源部２０からの出射光の多くを、反射シート３０等で反射させることなく直接的に中空領域３５の遠方まで到達させることができる。

従って、光源部２０から遠方の位置での拡散板３３からの光の出光量を増加させることができ、バックライト１の均斉度を向上することができる。

さらに、反射シート３０の光源部２０に近い位置を鏡面３０ａとし、遠い位置を拡散面３０ｂとすることにより、反射シート３０で反射する光についても、多くの光を効率よく光源部２０の遠方に導くことができる。

次に、図４，５は本発明の第２の実施形態に係わり、図４はバックライトの断面図、図５は反射シートの光源部付近での反射を示す拡大断面図である。なお、本実施形態において、上述の第１の実施形態と同様の構成については同符号を付して説明を省略する。

図４に示すように、この第２の実施の形態が、第１の実施形態と異なる点は、高反射性フィルムからなる鏡面３０ａの上に、さらに拡散透過手段である拡散シート３７を配設した点である。

図５に示すように、光源部に近い位置で反射シート３０に光が入射すると、当該入射光は、鏡面３０ａで鏡面反射後に拡散シート３７で拡散透過する。この拡散透過は、拡散面３０ｂに入射した場合のように反射光がさまざまな方向に拡散されるわけではなく、拡散シート３７から出射するときの角度にほぼ依存する。すなわち、反射後の光の方向をある程度制御しながら拡散することができるため、第１の実施形態のように光を遠くに反射することができる。

なお、上述の各実施形態においては、表面実装型のＬＥＤ１０を光源部２０の光源として用いた一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、レンズ部を発光部に一体的に備えたいわゆる砲弾型のＬＥＤを光源部の光源として用いてもよい。この場合、特に、ＬＥＤから出射する光の指向角を小さくすることができるので、コリメーションレンズを省略して光源部を構成することも可能である。

また、光源部２０に用いるＬＥＤ１０等の数は上述のものに限定されるものではなく、バックライトのサイズ等に応じて適宜変更してもよいことは勿論である。

また、特に大型のバックライト１においては、均斉度をより向上するため、反射シート３０の鏡面３０ａ上に局所的に拡散面を設けたり、或いは拡散面３０ｂ上に局所的に鏡面を設ける等のチューニングを行うことも可能である。

本発明の第１の実施形態に係わり、バックライトの分解斜視図同上、バックライトの断面図フライアイレンズの各レンズ部が形成する光束を示す説明図本発明の第２の実施形態に係わり、バックライトの断面図同上、反射シートの光源部付近での反射を示す拡大断面図

符号の説明

１…バックライト、１０…発光ダイオード、１６…フライアイレンズ、１６ｂ…レンズ部、２０…光源部、３０…反射シート（反射手段）、３０ａ…鏡面、３０ｂ…拡散面、３３…拡散板（出光手段）、３５…中空領域、３７…拡散シート（拡散透過手段）
代理人弁理士伊藤進

Claims

発光ダイオードと、当該発光ダイオードからの出射光をそれぞれ扁平な矩形の光束に変換する複数のレンズ部をマトリクス状に配列したフライアイレンズとを有する光源部と、
前記光源部に縁端部が連接する反射手段と、
前記反射手段との間に中空領域を形成し、前記フライアイレンズの各レンズ部から前記中空領域に入射した光を出光する出光手段と、
を具備したことを特徴とするバックライト。
前記反射手段は、前記光源部に近い位置を鏡面とし、遠い位置を拡散面としたことを特徴とする請求項１記載のバックライト。
前記反射手段の鏡面上に、光を拡散透過させる拡散透過手段を施したことを特徴とする請求項２記載のバックライト。