JP2008300170A - Lighting system, and liquid crystal display device using it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光ダイオードを使用する光源を用いた照明装置およびこの照明装置を備えた液晶表示装置に関する。 The present invention relates to an illuminating device using a light source using a light emitting diode and a liquid crystal display device including the illuminating device.
昨今、中小型液晶ディスプレイ装置だけでなく、大型液晶ディスプレイ装置に対しても、発光ダイオード(以下、LED素子と称す)がバックライト光源として適用されるようになってきている状況にある。ところで、テレビ、パソコン等に広範に用いられる液晶表示装置は、従来の電子線を放出するブラウン管式の表示装置に比較し、フラットパネル・ディスプレイとして、奥行き寸法が短く薄型であることが大きな特徴となっている。この薄型の特徴をさらに生かすため、液晶表示装置は、従来の電圧制御する液晶部の後方から光を透過させるための光源を画面後方に配設するバックライト方式に対して、昨今、光源を表示画面の両側方に配置してこの両側方の光源の光を乱反射させ導光板を用いて液晶部の後方から面光源として光を導くサイドライト方式が採用されている。
そこで、中小型液晶ディスプレイでは、LED素子がサイドライト光源として適用されており、薄型軽量化の光源モジュールが実現されている。大型液晶ディスプレイにおいても、サイドライト光源を駆使することにより、中小型同様に、薄型軽量化が期待されている。
In recent years, light emitting diodes (hereinafter referred to as LED elements) are being applied as backlight light sources not only to small and medium liquid crystal display devices but also to large liquid crystal display devices. By the way, liquid crystal display devices widely used in televisions, personal computers, and the like have a major feature in that the depth dimensions are short and thin as a flat panel display compared to a conventional cathode ray tube type display device that emits an electron beam. It has become. In order to take advantage of this thin feature, the liquid crystal display device has recently displayed a light source in contrast to the conventional backlight method in which a light source for transmitting light from the back of the liquid crystal unit under voltage control is disposed behind the screen. A side light system is employed in which light is diffusely reflected from the light sources on both sides of the screen to guide light as a surface light source from the back of the liquid crystal unit using a light guide plate.
Therefore, in the small and medium-sized liquid crystal display, the LED element is applied as a sidelight light source, and a thin and lightweight light source module is realized. Large liquid crystal displays are expected to be thin and light as well as small and medium by using a sidelight light source.
従来、この光源モジュールでは、LED素子が発する光をLED素子が対向する導光板に集光するための光学系にシリンドリカルレンズを適用し、このLED素子を透明な半円柱状の樹脂で封止して幅広い線光源とした照明装置の光源や液晶ディスプレイ装置のバックライト光源モジュールとしている。
特許文献1、2に示されるように、表示用ブロックをはめ込む際に、屈折率が調整された光透過性のある物質或いは透明性の板材による枠体とともに組み込まれていることにより、繋ぎ目が目立ちにくい大画面表示装置を構成することが記載されている。これにより、大型導光板に多数の表示素子をマトリックス状に配列固定した表示装置本体を構成できることが示されている。
As shown in
前記公知例では、液晶ディスプレイ装置の光学系に対して、大型導光板を用いており、かつ繋ぎ目に対策を施して多数の表示用ブロックを設けて、分割表示を可能としている。
しかしながら、LED素子を用いた光学構成や、樹脂封止形状による放射角度分布の制御と分割導光の関係や、ライン分割制御に対する構成に関して、具体的な構成は言及がない。
例えば、図12(a)は、図1(b)において導光板121から光源モジュールK9を見た光源モジュールK9の上面図であり、図12(b)は、図12(a)のB−B線断面図であり、矢印はシリンドリカルレンズ989の上面でLED素子924の光が全反射する様子を示している。また、図12(c)は、図12(a)のD−D線断面拡大図である。
図12(a)に示すように、従来の光源モジュールK9では、光源搭載基板923上に複数の正方形のLED素子924が一列に実装されており、図12(b)に示すように、円筒状のシリンドリカルレンズ989でLED素子924が樹脂封止されている。
In the known example, a large light guide plate is used for the optical system of the liquid crystal display device, and a large number of display blocks are provided by taking measures against the joints, thereby enabling division display.
However, there is no specific configuration regarding the optical configuration using LED elements, the relationship between the radiation angle distribution control by the resin sealing shape and the split light guide, and the configuration for the line split control.
For example, FIG. 12A is a top view of the light source module K9 when the light source module K9 is viewed from the
As shown in FIG. 12 (a), in the conventional light source module K9, a plurality of
そして、図12(b)に示す縦断面内においては、LED素子924から発せられた光は、シリンドリカルレンズ989内を透過した後、屈折角が所定値以下の小さな光は白矢印に表したようにシリンドリカルレンズ989から出射され、一方、屈折角が大きい光は黒矢印のようにシリンドリカルレンズ989の上面等で全反射してシリンドリカルレンズ989内を進む。
また、図12(c)に示す横断面内においては、LED素子924から発せられた光は、矢印に示すように、シリンドリカルレンズ989内を放射状に進み、シリンドリカルレンズ989から出射される。
図13(a)は、図1(a)において表示画面Gを正対して見た場合の一体型の一体成型導光板929へのLED素子924の光の進み具合を矢印で示した概念図である。図13(a)に示すように、LED素子924の光は広がって進みライン制御が困難である。
In the vertical cross section shown in FIG. 12B, light emitted from the
In the cross section shown in FIG. 12C, the light emitted from the
FIG. 13 (a) is a conceptual diagram showing the progress of light of the
一方、図13(b)は、図1(a)において表示画面Gに正対して見た場合のラインl毎に分割成型された分割成型導光板929’に対する従来のLED素子924の用い方を示す概念図である。
分割成型導光板929’の各ラインlに対応して、表示画面Gの明るさをライン制御するためにLED素子924を多数設けており、LED素子924の原価が高騰するという問題が生じている。
本発明は上記実状に鑑み、発光ダイオードを光源とする光源モジュールの光取出し効率を向上させるとともに、サイドライト光源として導光板へのカップリング効率向上、さらに、高均一な輝度分布が可能であり、かつ少ない数の発光ダイオードでライン制御が可能な照明装置およびこの照明装置を用いた液晶表示装置の提供を目的とする。
On the other hand, FIG. 13 (b) shows how to use the
A large number of
In view of the above situation, the present invention improves the light extraction efficiency of a light source module using a light emitting diode as a light source, improves the coupling efficiency to a light guide plate as a sidelight light source, and further enables a highly uniform luminance distribution. It is another object of the present invention to provide an illumination device capable of line control with a small number of light emitting diodes and a liquid crystal display device using the illumination device.
第1の観点に関わる本発明の照明装置は、回路基板と、回路基板上に搭載され回路基板に形成される配線パターンに接続される複数個の発光ダイオードと、複数個の発光ダイオードを封止するレンズ体とを有する照明装置であって、複数個の発光ダイオードは、分割或いは分離されたレンズ体によって封止されており、複数個の発光ダイオードのレンズ体から出射される光の放射角度分布は、分割或いは分離されたレンズ体の形状により、それぞれ異なる所望の方向へ導光されている。 An illumination device according to a first aspect of the present invention includes a circuit board, a plurality of light emitting diodes mounted on the circuit board and connected to a wiring pattern formed on the circuit board, and a plurality of light emitting diodes sealed A plurality of light emitting diodes sealed with a divided or separated lens body, and a radiation angle distribution of light emitted from the lens bodies of the plurality of light emitting diodes Are guided in different desired directions depending on the shape of the divided or separated lens bodies.
第2の観点に関わる本発明の液晶表示装置は、回路基板と、回路基板上に搭載され回路基板に形成される配線パターンに接続される複数個の発光ダイオードと、複数個の発光ダイオードを封止するレンズ体とを有し、複数個の発光ダイオードは、分割或いは分離されたレンズ体によって封止されており、複数個の発光ダイオードのレンズ体から出射される光の放射角度分布は、分割或いは分離されたレンズ体の形状により、それぞれ異なる所望の方向へ導光される照明装置を備えている。 The liquid crystal display device according to the second aspect of the present invention includes a circuit board, a plurality of light emitting diodes mounted on the circuit board and connected to a wiring pattern formed on the circuit board, and a plurality of light emitting diodes sealed. The plurality of light emitting diodes are sealed by the divided or separated lens bodies, and the radiation angle distribution of the light emitted from the lens bodies of the plurality of light emitting diodes is divided. Alternatively, an illumination device that guides light in different desired directions depending on the shape of the separated lens body is provided.
本発明の照明装置または液晶表示装置は、発光ダイオードを光源とする光源モジュールの光取出し効率を向上させるとともに、サイドライト光源として導光板へのカップリング効率向上、さらに、高均一な輝度分布が可能であり、かつ少ない数の発光ダイオードでライン制御が可能である。 The illuminating device or liquid crystal display device of the present invention improves the light extraction efficiency of a light source module using a light emitting diode as a light source, improves the coupling efficiency to a light guide plate as a sidelight light source, and enables highly uniform luminance distribution In addition, line control is possible with a small number of light emitting diodes.
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
本発明を適用した液晶テレビ(液晶表示装置)1は、その前面図の図1(a)に示すように、画像表示部1hを有しており、この画像表示部1hには、電圧を印加した液晶の後方から透過させた光をカラーフィルタの個々の画素に照射し、各画素を発色させ表示画面Gに画像が表示されている。なお、図1(b)は、図1(a)のA−A線断面概念図である。
この画像表示部1hは、図1(b) に示すように、画像に応じた電圧が印加される液晶およびカラーフィルタの後方から光を透過させ各画素を発色させ画像を表示する液晶パネル120と、液晶パネル120を透過させる光の光源となる発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)124が実装され両側部に配設される光源搭載基板(回路基板)123と、両側方の発光ダイオード124からの光を取り入れ光を拡散させ矢印α1のように、取り入れた光を前方への光に導くための導光板121と、導光板121の裏面側(図1(b)の下側)に配設され導光板121裏面側に逃げた光を乱反射させて前方向き(矢印α1)の光とするための反射シート136と、反射シート136で反射した光等の導光板121から出射した光を前方向き(矢印α1)の均一な光とする光学シート134とを備え構成されている。
光源搭載基板123上に実装される発光ダイオード124(124r、124b、124g)は、図2(a)に示す長方形状のものであり、図2(b)に示すように、発光ダイオード124の+極124pと−極124mが光源搭載基板123上に形成された配線パターン13pにワイヤw1を用いてワイヤボンディングされている。なお、図2(b)は、図2(a)のF方向から見た発光ダイオード124が光源搭載基板123上の配線パターン13pにワイヤボンディングされ実装された状態を示している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
A liquid crystal television (liquid crystal display device) 1 to which the present invention is applied has an
As shown in FIG. 1B, the
The light emitting diodes 124 (124r, 124b, and 124g) mounted on the light
次に、上面視(図2(a)参照)で長方形の発光ダイオード124と正方形の発光ダイオードとの同面積での光強度の比較について説明する。
図2(c)は、発光ダイオード124の下面中心O点に立てた垂線cを、0度とし、図2(b)に示すように、O点廻りの角度θの発光ダイオード124が発する光の強度を示している。なお、横軸に垂線cを0度とした角度をとり、縦軸にその角度の光の強度、例えばカンデラ/平方メートル等の任意の単位をとっている。また、図2(a)に示すように、長方形状の発光ダイオード124の横方向とはその短手方向をいい、すなわち、光源モジュールKの光源搭載基板123の短辺方向をいう。また、発光ダイオード124の縦方向とはその長手方向をいい、すなわち、光源モジュールKの光源搭載基板123の長辺方向をいう。
図2(c)によれば、発光ダイオード124の縦方向、すなわち、光源モジュールKの光源搭載基板123の長辺方向の光が、中心O点に立てた垂線cの0度を中心とする狭角で強い光強度を示している。
Next, a comparison of light intensity in the same area between the rectangular
In FIG. 2C, the vertical line c set at the center O of the lower surface of the
According to FIG. 2 (c), the light in the longitudinal direction of the
また、図2(c)に示す長方形の発光ダイオード124の縦方向の光の強度と、図3 (b)に示す正方形の発光ダイオードの縦方向の光の強度(図3(c)参照)とを比較すると、導光板121の照射能力に影響が大きいと考えられるプラス・マイナス40度のピークを含む範囲で長方形の発光ダイオード124の光の強度が高い。従って、発光ダイオード124の縦方向、すなわち、光源モジュールKの光源搭載基板123の長辺方向の光に関しては、長方形の発光ダイオード124が正方形の発光ダイオードより望ましい。
一方、発光ダイオード124の横方向(図2(a)参照)の光に関しては、発光ダイオード124の下面中心点に立てた垂線近傍の光が、反射することなく導光板121に直接届くので効率が良い。しかし、垂線からの角度が大きくなるほど反射して導光板121への伝播することになり、反射による光の損失が生じ効率が悪くなる。
Further, the vertical light intensity of the rectangular
On the other hand, with respect to the light in the lateral direction of the light emitting diode 124 (see FIG. 2A), the light in the vicinity of the perpendicular standing at the center point of the lower surface of the
図3(a)は、図2(a)に示す長方形の発光ダイオード124の横方向の光強度と、図3(b)に示す正方形の発光ダイオードの横方向の光強度(図3(c)参照)とを重ねて図示したものである。なお、横軸に発光ダイオード下面中心点の垂線cを0度とした角度をとり、縦軸にその角度の光の強度をとっている。
図3(a)によれば、長方形の発光ダイオード124の横方向、すなわち、光源モジュールKの光源搭載基板123の短辺方向の光の強度は、図3(b)に示す正方形の発光ダイオードの横方向の光強度より、ほぼ全域の角度において高く、積分強度比で1.34倍を示している。よって、発光ダイオード124の横方向、すなわち、光源モジュールKの光源搭載基板123の短辺方向の光についても、長方形の発光ダイオード124が正方形の発光ダイオード924より望ましい。
3A shows the light intensity in the lateral direction of the rectangular
According to FIG. 3A, the light intensity in the lateral direction of the rectangular
これらの結果より、長方形の発光ダイオード124は、正方形の発光ダイオードに比べ、縦方向、すなわち光源モジュールKの光源搭載基板123の長辺方向、および横方向、すなわち光源モジュールKの光源搭載基板123の短辺方向の何れの方向に関しても、光強度の点から有利であることから、本実施形態では、長方形の発光ダイオード124を採用している。なお、長方形の発光ダイオード124は、長手方向の長さを長くして輝度をかせぐことができる。
From these results, the rectangular
<<第1実施形態>>
次に、第1実施形態の図1に示す液晶テレビ1の画像表示部1hにおける表示画面Gのライン分割制御に対応する光源モジュール(照明装置)K1について説明する。
なお、ライン制御とは、例えば、表示画面Gに花火が打ち上がった映像が表示された場合、花火以外の映像のライン領域(後記)を暗く表示したり、或いは、人が廊下を歩いている映像が表示されている場合に、廊下の映像のライン領域を明るく表示すること等をいう。
図4(a)は、図1に示す液晶テレビ1の表示画面Gに正対して見た画像表示部1h内の導光板、光源モジュールK1等の概念図であり、各発光ダイオード124は大きさの関係から模式的に示し、理解を容易にするため、光源搭載基板123上の発光ダイオード124を樹脂封止するレンズ19は省略して示している。図4(a)に示すように、導光板(分割導光板)121は、ラインl1〜l9毎に分割して成型され、構成される分割成型導光板である。
<< First Embodiment >>
Next, the light source module (illuminating device) K1 corresponding to the line division control of the display screen G in the
The line control means, for example, that when a video with fireworks is displayed on the display screen G, the line area (described later) of the video other than the fireworks is displayed darkly, or a person is walking in the corridor. When a video is displayed, it means that the line area of the hallway video is displayed brightly.
FIG. 4A is a conceptual diagram of the light guide plate, the light source module K1 and the like in the
図4(a)に示すように、画像表示部1hは、両側部にそれぞれ同一構成の光源モジュールK1が3つずつ左右対称に配設されており、各光源モジュールK1の一組の発光ダイオード124r、124b、124gが導光板121のラインl1〜l9をどのように受け持って照射するかを矢印で示している。
図4(b)は、第1実施形態の図4(a)に示す右下の光源モジュールK1の拡大図であり、発光ダイオード124の光の進行方向を矢印で示している。
図4(b)、図5(a)に示すように、光源モジュールK1を構成する光源搭載基板123上には、図2(a)に示す上面視で長方形の一組の赤色発光ダイオード124r、青色発光ダイオード124b、緑色発光ダイオード124gが対となってダイオードの長手方向と光源搭載基板123の長手方向を揃え一列に、3つのグループに分れて搭載されている。なお、図5(a)は、図4(a)に示す光源モジュールK1を導光板121側から見た上面図であり、レンズ19は省略して示している。
図4(b)に示すように、光源搭載基板123上に搭載された発光ダイオード124(124r、124b、124g)は、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、シリカ入りのアクリル樹脂等の透明な樹脂のレンズ(レンズ体)19によって樹脂封止されている。
As shown in FIG. 4A, in the
FIG. 4B is an enlarged view of the lower right light source module K1 shown in FIG. 4A of the first embodiment, and the light traveling direction of the
As shown in FIGS. 4B and 5A, on the light
As shown in FIG. 4B, the light emitting diodes 124 (124r, 124b, 124g) mounted on the light
このレンズ19は、レンズ上面19u1を有する分離レンズ(分離レンズ体)19aおよびレンズ上面19u2を有する分離レンズ(分離レンズ体)19bおよびレンズ上面19u3を有する分離レンズ(分離レンズ体)19cの3つの部分に分離されて構成されている。そして、分離レンズ19aは、導光板121に向けた先端部に行くに従い先細りの形状を呈するような態様で傾斜面19s1、19s1を有して構成され、同様に、分離レンズ19bは、導光板121に向けた先端部に行くに従い先細りの形状を呈するような態様で傾斜面19s2、19s2を有して構成され、同様に、分離レンズ19cは、導光板121に向けた先端部に行くに従い先細りの形状を呈するような態様で傾斜面19s3、19s3を有して構成されている。
The
分離レンズ19aの傾斜面19s1、19s1は、レンズ上面19u1より低い高さのレンズ上面19u4、19u4に接続されており、このレンズ上面19u4は、それぞれ接続レンズ19d1、19d2の上面を形成している。また、分離レンズ19bの傾斜面19s2、19s2は、レンズ上面19u2より低い高さのレンズ上面19u4、19u4に接続されており、このレンズ上面19u4は、それぞれ接続レンズ19d2、19d3の上面を形成している。また、分離レンズ19cの傾斜面19s3、19s3は、レンズ上面19u3より低い高さのレンズ上面19u4、19u4に接続されており、このレンズ上面19u4は、それぞれ接続レンズ19d3、19d4の上面を形成している。なお、接続レンズ19d1、19d2、19d3、19d4の各上面19u4は、光源搭載基板123と平行に形成されている。
The inclined surfaces 19s1, 19s1 of the
この分離レンズ19a内には、一組の発光ダイオード124r1、124b1、124g1が実装されており、また、分離レンズ19b内には、一組の発光ダイオード124r2、124b2、124g2が実装されており、また、分離レンズ19c内には、一組の発光ダイオード124r3、124b3、124g3が実装されている。
一組の発光ダイオード124r、124b、124gが実装された分離レンズ19a、19b、19cのそれぞれのレンズ上面19u1、19u2、19u3は、図4(b)に示すように、導光板121側に中心をもつ曲率半径を有した凹面状のレンズ形状の一部を成しており、分離されたレンズ19の各レンズ上面19u1、19u2、19u3が構成する全体の包絡線は、凹面状のレンズ形状を形成している。
そして、図4(a)に示すように、分離レンズ19a内の一組の発光ダイオード124r1、124b1、124g1が、導光板121のラインl1を受け持って照射しており、後記するように、分離レンズ19aのレンズ上面19u1は、一組の発光ダイオード124r1、124b1、124g1の光が、図4(b)の白矢印で示すように、導光板121のラインlに側方から入射するように形成されている。
同様に、図4(a)に示すように、分離レンズ19b内の一組の発光ダイオード124r2、124b2、124g2が、導光板121のラインl2を受け持って照射しており、後記するように、分離レンズ19bのレンズ上面19u2は、一組の発光ダイオード124r2、124b2、124g2の光が、図4(b)の白矢印で示すように、導光板121のラインl2に側方から入射するように形成されている。
A set of light emitting diodes 124r1, 124b1, 124g1 is mounted in the
The lens upper surfaces 19u1, 19u2, 19u3 of the
As shown in FIG. 4 (a), a set of light emitting diodes 124r1, 124b1, 124g1 in the
Similarly, as shown in FIG. 4 (a), a set of light emitting diodes 124r2, 124b2, and 124g2 in the
同様に、図4(a)に示すように、分離レンズ19c内の一組の発光ダイオード124r3、124b3、124g3が、導光板121のラインl3を受け持って照射しており、後記するように、分離レンズ19cのレンズ上面19u3は、一組の発光ダイオード124r3、124b3、124g3の光が、図4(b)の白矢印で示すように、導光板121のラインl3に側方から入射するように形成されている。
次に、レンズ上面19u1、19u2、19u3の形状の形成法について説明する。
図4(b)に示すように、分離レンズ19a内の発光ダイオード124g1の光c1が導光板121に向けて発せられ、光c1が当たるレンズ上面19u1の接線s0の垂線s1に対して光c1がθ1の角を有しているとすると、光c1は、光c1が当たるレンズ上面19u1で屈折して垂線s1に対してθ2の角を有する光c2となって図4(a)の導光板121のラインl1領域に入射する。
ここで、入射角θ1と出射角θ2との間には、次の関係がある。
n1sinθ1=n2sinθ2
なお、n1は、透明な樹脂のレンズ19の屈折率1.4〜1.55であり、n2は、レンズ19の外部の空気の屈折率1である。
Similarly, as shown in FIG. 4 (a), a set of light emitting diodes 124r3, 124b3, 124g3 in the
Next, a method of forming the shape of the lens upper surfaces 19u1, 19u2, 19u3 will be described.
As shown in FIG. 4B, the light c1 of the light emitting diode 124g1 in the
Here, the following relationship exists between the incident angle θ1 and the outgoing angle θ2.
n1sinθ1 = n2sinθ2
Note that n1 is a refractive index of 1.4 to 1.55 of the
同様に、分離レンズ19aの発光ダイオード124b1、124r1の光は、レンズ上面19u1でそれぞれ屈折して導光板121のラインl1領域に入射する。
同様に、分離レンズ19bの発光ダイオード124g2、124b2、124r2の光は、それぞれレンズ上面19u2で屈折して導光板121のラインl2領域に入射し、また、分離レンズ19cの発光ダイオード124g3、124b3、124r3の光は、それぞれレンズ上面19u3で屈折して導光板121のラインl3に入射する。以上のように、分離レンズ19a、19b、19c内の各一組の発光ダイオード124と導光板121のラインl1、l2、l3の領域がそれぞれ光結合するようにレンズ上面19u1、19u2、19u3が形成されている。
Similarly, light from the light emitting diodes 124b1 and 124r1 of the
Similarly, the light from the light emitting diodes 124g2, 124b2, and 124r2 of the
ここで、レンズ上面19u1、19u2、19u形状は、前記のように形成されるが、分離レンズ19a、19b、19c内においては、それぞれ赤、青、緑色の発光ダイオード124r、124b、124gが近接して配置されるので、発光ダイオード124r、124b、124gの光が混色して白色光が形成され、分離レンズ19a、19b、19cから導光板121に対して出射される。また、分離レンズ19a内の赤色の発光ダイオード124r1と分離レンズ19b内の緑色の発光ダイオード124g2とは、距離が離れているので、混色の度合いが低くなるが、接続レンズ19d2を介して、分離レンズ19a、19b、19cの各発光ダイオード124r、124b、124gの光が行き来するので、充分混色が行われ、レンズ19から導光板121に対して出射される。
同様に、分離レンズ19b内の赤色の発光ダイオード124r2と分離レンズ19c内の緑色の発光ダイオード124g3とは、距離が離れているので、混色の度合いが低くなるが、接続レンズ19d3を介して、分離レンズ19a、19b、19cの各発光ダイオード124r、124b、124gの光が行き来するので、充分混色が行われ、レンズ19から導光板121に対して出射される。
また、分離レンズ19a、19b、19c内のそれぞれの光も、接続レンズ19d2、19d3を介して、隣接のまたは近傍の分離レンズ19a、19b、19cの光が行き来するので、混色が行われ出射されることになる。こうして、分離レンズ19a、19b、19cの各一組の発光ダイオード124r、124b、124gの光はそれぞれ、図4(b)の白矢印に示すように、導光板121のラインl1、l2、l3に向けて出射されている。
Here, the lens upper surfaces 19u1, 19u2, and 19u are formed as described above, but the red, blue, and green
Similarly, since the red light emitting diode 124r2 in the
In addition, the lights in the
なお、レンズ19の短手方向で切断した横断面形状は、半円状等の任意の形状を適宜選択することができる。
前記と同様にして、図4(a)に示すように、導光板121のそれぞれのラインl1、l2、l3領域は、図4(a)中の左下の光源モジュールK1の分離レンズ19a、19b、19c内の各一組の発光ダイオード124r、124b、124gによってそれぞれ照射されている。
また、前記と同様に、導光板121のそれぞれのラインl4〜l6領域は、左右の光源モジュールK1、K1の分離レンズ19a、19b、19c内の各一組の発光ダイオード124r、124b、124gによって、両側方から、それぞれ照射されており、同様に、導光板121のそれぞれのラインl7〜l9領域は、左右の光源モジュールK1、K1の分離レンズ19a、19b、19c内の各一組の発光ダイオード124r、124b、124gによって、両側方から、それぞれ照射されている。
In addition, the cross-sectional shape cut | disconnected in the transversal direction of the
In the same manner as described above, as shown in FIG. 4A, the respective lines l1, l2, and l3 regions of the
Similarly to the above, each of the
第1実施形態の構成によれば、光源モジュールK1のレンズ19は、導光板121の分割したラインl1〜l9領域にそれぞれ入射するような封止樹脂形状の分離レンズ19a、19b、19cで構成され、それぞれ放射角度分布制御されたレンズ上面19u1、19u2、19u3が形成されるので、各発光ダイオード124の光は、効率良く導光板121のそれぞれのラインl1〜l9領域にカップリングして出射し集光することができる。
このように、光源モジュールK1の分離レンズ19a、19b、19c内の各一組の発光ダイオード124を、それぞれラインl1〜l9を受け持たせているので、各一組の発光ダイオード124を独立制御パルス変調駆動することによって、表示画面Gの自在なライン分割制御が可能である。
また、レンズ19が分離樹脂形状による導光板121の分割された領域に高効率な光結合、所謂高効率カップリングが行えるので、従来に比べ、1/3程度の数の発光ダイオードでライン制御が行える。そのため、分割した導光に対応して光源モジュールK1の光源搭載基板123数の最適化が行え、原価低減が図れ、大幅なコスト低下が可能である。
According to the configuration of the first embodiment, the
In this way, each set of
In addition, since the
また、レンズ19の各分離レンズ19a、19b、19c内で各一組の発光ダイオード124の光で混色を図ることが可能である。また、低い高さのレンズ上面19u4を有する接続レンズ19d2の部分で隣接する分離レンズ19a、19bまたは近傍の分離レンズ19c内の発光ダイオード124の光を透過させ、混色を図ることが可能であり、同様に、低い高さのレンズ上面19u4を有する接続レンズ19d3の部分で隣接する分離レンズ19b、19cまたは近傍の分離レンズ19a内の発光ダイオード124の光を透過させ、混色を図ることができる。
Further, it is possible to achieve color mixing with the light of each set of
すなわち、複数個の発光ダイオード124が封止される分離された分離レンズ19a、19b、19cには、一つの単位として各赤、青、緑色の発光ダイオード124が対または周期となって実装されているので、各赤、青、緑色の独立した原色光と、赤、青、緑色の混色である白色光とが調整されて、導光板121のラインに対して出射することができる。
加えて、レンズ19に傾斜面19s1、19s2、19s3を形成することにより、導光板121に対して大きな傾斜を有する発光ダイオード124の光を全反射させることなく、傾斜面19s1、19s2、19s3を透過させて導光板121への光として取り出すことができ、光の取り出し効率向上を図れる。
なお、上記説明においては、各分離レンズ19a、19b、19cに対して、一組の赤、青、緑の発光ダイオード124r、124g、124bを有する場合を例示して説明したが、各分離レンズ19a、19b、19cに対して、一組に限定されることなく複数組の赤、青、緑の発光ダイオード124を並置して構成することも可能である。
That is, the separated
In addition, by forming the inclined surfaces 19
In the above description, the case where each of the
<<第2実施形態>>
次に、第2実施形態の光源モジュール(照明装置)K2について、図5(b)を用いて説明する。なお、図5(b)は、第2実施形態の図4(a)に示す右下側の光源モジュールK2の拡大図であり、発光ダイオード124の光の進行方向を矢印で示している。
図5(b)に示すように、第2実施形態のレンズ(レンズ体)29は、第1実施形態の光源モジュールK1におけるレンズ上面19u4を有する接続レンズ19d1、19d2、19d3、19d4を無くし、完全に分割して分割レンズ(分割レンズ体)29a、29b、29cにそれぞれ独立して形成したものである。そして、各分割レンズ29a、29b、29c内に各一組の赤色発光ダイオード124r、青色発光ダイオード124b、緑色発光ダイオード124gを対として実装している。
これ以外の構成は、第1実施形態と同様であるから、第1実施形態のレンズ19の構成要素についての10番台の符号を20番台に変更して示し、詳細な説明は省略する。
<< Second Embodiment >>
Next, a light source module (illumination device) K2 of the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5B is an enlarged view of the light source module K2 on the lower right side shown in FIG. 4A of the second embodiment, and the light traveling direction of the
As shown in FIG. 5B, the lens (lens body) 29 of the second embodiment eliminates the connecting lenses 19d1, 19d2, 19d3, 19d4 having the lens upper surface 19u4 in the light source module K1 of the first embodiment, and is completely And divided lenses (divided lens bodies) 29a, 29b, and 29c are formed independently. Each pair of red
Since the configuration other than this is the same as that of the first embodiment, the reference numerals in the 10th order of the components of the
第2実施形態によれば、各一組の赤、青、緑の発光ダイオード124毎に独立して分割レンズ29a、29b、29cを形成したので、分割レンズ29a、29b、29cを互いに連結する接続レンズがなく、隣接の又は近傍の分割レンズ内の赤、青、緑の発光ダイオード124の光による混色を行うことなく、鮮明な色を表示画面Gに表示することができる。なお、各分割レンズ29a、29b、29c内では、赤、青、緑の発光ダイオード124の混色が行われ、分割レンズ29a、29b、29cから導光板121に向け出射される。
また、上記以外の第1実施形態の作用効果は同様に奏する。なお、レンズ29の短手方向で切断した横断面形状は、半円形状等の任意の形状を適宜選択することが可能である。
According to the second embodiment, since the
The operational effects of the first embodiment other than those described above are similarly achieved. Note that the cross-sectional shape of the
<<第3実施形態>>
次に、第3実施形態の図1に示す液晶テレビ1の画像表示部1hにおける表示画面Gのライン制御に対応する光源モジュール(照明装置)K3について、図6、図7を用いて説明する。
図6(a)は、図1に示す液晶テレビ1の表示画面Gに正対して見た画像表示部1h内の導光板、光源モジュールK3等の概念図であり、各発光ダイオード124は大きさの関係から模式的に示し、光源搭載基板123上の発光ダイオード124を樹脂封止するレンズ39を省略して示している。図6(a)に示すように、導光板121は、ラインl1、l2、…、l9毎に分割して成型され、構成される分割成型導光板である。
図6(a)に示すように、画像表示部1hは、両側部にそれぞれ同一構成の光源モジュールK3が3つずつ左右対称に配設されており、各光源モジュールK3の一組の発光ダイオード124r、124b、124gが導光板121のラインl1、l2、…、l9をどのように受け持って照射するかを矢印で示している。
なお、図6(b)は、第3実施形態の図6(a)に示す右下側の光源モジュールK3の拡大図であり、また、図7は、図6(b)の光源モジュールK3を導光板121(二点鎖線で示す)側から見た概念的上面図である。
<< Third Embodiment >>
Next, a light source module (illumination device) K3 corresponding to the line control of the display screen G in the
FIG. 6A is a conceptual diagram of the light guide plate, the light source module K3, and the like in the
As shown in FIG. 6A, in the
FIG. 6B is an enlarged view of the light source module K3 on the lower right side shown in FIG. 6A of the third embodiment, and FIG. 7 shows the light source module K3 of FIG. It is a conceptual top view seen from the light-guide plate 121 (it shows with a dashed-two dotted line) side.
第3実施形態の光源モジュールK3の光源搭載基板123上には、上面視で図2(a)に示す長方形の赤色発光ダイオード124r、青色発光ダイオード124b、緑色発光ダイオード124gが、図7に示すように、各2組ずつ対となって3グループに分れて搭載されている。第3実施形態は、第1、第2実施形態に比べ、発光ダイオード124が2組ずつ対となってその数を倍にして、高輝度対応の発光ダイオードの配置構成としている。
これらの光源搭載基板123上に搭載された発光ダイオード124(124r、124b、124g)は、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、シリカ入りのアクリル樹脂等の透明な樹脂のレンズ(レンズ体)39によって樹脂封止されており、後記するように、レンズ39の上面39u(39u1、39u2、39u3)が凸面状のレンズ形状を呈するとともに、発光ダイオード124の光を全反射させて所望の導光板121のラインl1〜l9に導くような傾斜面39s11、39s12、39s21、39s22、39s31、39s32を形成している。
On the light
The light emitting diodes 124 (124r, 124b, 124g) mounted on the light
図6(b)に示すように、レンズ39は、レンズ上面39u1を有する分離レンズ(分離レンズ体)39aおよびレンズ上面39u2を有する分離レンズ(分離レンズ体)39bおよびレンズ上面39u3を有する分離レンズ(分離レンズ体)39cの3つの部分に分離され構成されている。この分離レンズ39aには、光源搭載基板123中心側から放射状に形成され、全反射角度面である傾斜面39s11、39s12が構成されている。同様に、分離レンズ39bは、光源搭載基板123中心側から放射状に形成され、全反射角度面である傾斜面39s21、39s22が構成されている。同様に、分離レンズ39cは、光源搭載基板123中心側から放射状に形成され、全反射角度面である傾斜面39s31、39s32が構成されている。なお、全反射角度面である傾斜面39s11、39s12、39s21、39s22、39s31、39s32については、第4実施形態の分割レンズ49a、49b、49cの傾斜面49s11、49s12、49s21、49s22、49s31、49s32と同様に形成されているものであり、第4実施形態で詳述する。
As shown in FIG. 6B, the
そして、分離レンズ39aの傾斜面39s11、39s12は、レンズ上面39u1より低い高さのレンズ上面39u4、39u4に接続され、このレンズ上面39u4、39u4は、それぞれ接続レンズ39d1、39d2の上面を形成している。また、分離レンズ39bの傾斜面39s21、39s22は、レンズ上面39u2より低い高さのレンズ上面39u4、39u4に接続され、このレンズ上面39u4は、それぞれレンズ39d2、39d3の上面を形成している。また、分離レンズ39cの傾斜面39s31、39s32は、レンズ上面39u3より低い高さのレンズ上面39u4、39u4に接続され、このレンズ上面39u4は、それぞれレンズ39d3、39d4の上面を形成している。なお、接続レンズ39d1、39d2、39d3、39d4のそれぞれの上面39u4は、光源搭載基板123と平行に形成されている。この分離レンズ39a、39b間の低い高さのレンズ上面39u4および傾斜面39s12、39s21は、合わせ金型を斜め横方向に抜くことにより成型することができる。同様に、分離レンズ39b、39c間の低い高さのレンズ上面39u4および傾斜面39s22、39s31は、合わせ金型を、反対方向の斜め横方向に抜くことにより成型することができる。
The inclined surfaces 39s11 and 39s12 of the
この分離レンズ39a内には、図7に示すように、2組の発光ダイオード124r1、124b1、124g1が計6つ実装されており、また、分離レンズ39b内には、2組の発光ダイオード124r2、124b2、124g2が計6つ実装されており、また、分離レンズ39c内には、2組の発光ダイオード124r3、124b3、124g3が計6つ実装されている。
図6(b)に示すように、レンズ39の導光板121に対向するレンズ上面39u1、39u2、39u3は、光源搭載基板123側に中心をもつ曲率半径を有する凸面状のレンズ形状の一部を成し、各レンズ上面39u1、39u2、39u3が構成する全体の包絡線は、凸面状のレンズ形状を形成している。
そして、図6(a)に示すように、分離レンズ39a内の二組の発光ダイオード124r1、124b1、124g1が、導光板121のラインl1を受け持って照射しており、後記するように、分離レンズ39aのレンズ上面39u1は、二組の発光ダイオード124r1、124b1、124g1の光が、図6(b)の白矢印で示すように、導光板121のラインl1に側方から入射するように形成されている。
また、図6(a)に示すように、分離レンズ39b内の二組の発光ダイオード124r2、124b2、124g2が、導光板121のラインl2を受け持って照射しており、後記するように、分離レンズ39bのレンズ上面39u2は、二組の発光ダイオード124r2、124b2、124g2の光が、図6(b)の白矢印で示すように、導光板121のライン2に側方から入射するように形成されている。
また、図6(a)に示すように、分離レンズ39c内の二組の発光ダイオード124r3、124b3、124g3が、導光板121のラインl3を受け持って照射しており、後記するように、分離レンズ39cのレンズ上面39u3は、二組の発光ダイオード124r3、124b3、124g3の光が、図4(b)の白矢印で示すように、導光板121のラインl3に側方から入射するように形成されている。
In the
As shown in FIG. 6B, the lens upper surfaces 39u1, 39u2, 39u3 facing the
As shown in FIG. 6 (a), two sets of light emitting diodes 124r1, 124b1, and 124g1 in the
Further, as shown in FIG. 6A, two sets of light emitting diodes 124r2, 124b2, and 124g2 in the
Further, as shown in FIG. 6A, two sets of light emitting diodes 124r3, 124b3, and 124g3 in the
次に、レンズ上面39u1、39u2、39u3の形状の形成法について説明する。
例えば、図6(b)に示すように、分離レンズ39bにおける発光ダイオード124g2の光c3が導光板121に向けて発せられ、光c3が当たるレンズ上面39u2の接線s0の垂線s1に対して光c3がθ3の角を有しているとすると、光c3は、光c3が当たるレンズ上面39u1で屈折して垂線s1に対してθ4の角を有する光c4となって導光板121のラインl2領域に入射する。ここで、入射角θ3と出射角θ4との間には、次の関係がある。
n3sinθ3=n4sinθ4
なお、n3は、透明な樹脂のレンズ39の屈折率1.4〜1.55であり、n4は、レンズ39の外部の空気の屈折率1である。
同様にして、発光ダイオード124b2の光は、レンズ上面39u2で屈折して導光板121のラインl2領域に入射し、また、発光ダイオード124r2の光は、レンズ上面39u2で屈折して導光板121のラインl2領域に入射する。
同様にして、分離レンズ39aの発光ダイオード124g1、124b1、124r1の光は、それぞれレンズ上面39u1で屈折して導光板121のラインl1領域に入射し、同様にして、分離レンズ39cの発光ダイオード124g3、124b3、124r3の光は、それぞれレンズ上面39u3で屈折して導光板121のラインl3領域に入射する。以上のように、分離レンズ39a、39b、39c内の各二組の発光ダイオード124と導光板121のラインl1、l2、l3の領域が光結合するようにレンズ上面39u1、39u2、39u3が形成されている。
Next, a method for forming the shapes of the lens upper surfaces 39u1, 39u2, and 39u3 will be described.
For example, as shown in FIG. 6B, the light c3 of the light emitting diode 124g2 in the
n3sinθ3 = n4sinθ4
Here, n3 is a refractive index of 1.4 to 1.55 of the
Similarly, the light from the light emitting diode 124b2 is refracted by the lens upper surface 39u2 and enters the line l2 region of the
Similarly, light from the light emitting diodes 124g1, 124b1, and 124r1 of the
ここで、レンズ上面39u1、39u2、39u3形状は、前記のように形成されるが、分離レンズ39a、39b、39c内においては、それぞれ赤、青、緑色の発光ダイオード124r、124b、124gが近接して配置されるので、発光ダイオード124r、124b、124gの光が混色して白色光が形成され、分離レンズ39a、39b、39cから導光板121に対して出射される。
また、分離レンズ39a内の赤色の発光ダイオード124r1と分離レンズ39b内の緑色の発光ダイオード124g2とは、距離が離れているので、混色の度合いが低くなるが、接続レンズ39d2を介して、分離レンズ39a、39b、39cの各発光ダイオード124r、124b、124gの光が行き来するので、充分混色が行われ、レンズ19から導光板121に対して出射される。
同様に、分離レンズ39b内の赤色の発光ダイオード124r2と分離レンズ39c内の緑色の発光ダイオード124g3とは、距離が離れているので、混色の度合いが低くなるが、接続レンズ39d3を介して、分離レンズ39a、39b、39cの各発光ダイオード124r、124b、124gの光が行き来するので、充分混色が行われ、レンズ39から導光板121に対して出射される。
また、分離レンズ39a、39b、39c内のそれぞれの光も、接続レンズ39d2、39d3を介して、隣接のまたは近傍の分離レンズ39a、39b、39cの光が行き来するので、混色が行われ出射されることになる。こうして、分離レンズ39a、39b、39cの各二組の発光ダイオード124r、124b、124gの光はそれぞれ、図6(b)の白矢印に示すように、導光板121のラインl1、l2、l3に向けて出射されている。
Here, the lens upper surfaces 39u1, 39u2, and 39u3 are formed as described above, but the red, blue, and green
In addition, since the red light emitting diode 124r1 in the
Similarly, since the red light emitting diode 124r2 in the
In addition, the lights in the
加えて、第3実施形態においては、図6(b)に示すように、光源搭載基板123中心側から放射する形状の傾斜面39s31を形成しているため、矢印c5、c6のような直接、レンズ上面39u3に入射しない光を、傾斜面39s31で反射させることにより、レンズ上面39u3に入射させることができる。また、光源搭載基板123中心側から放射する形状であって扇型を成す傾斜面39s32を形成しているため、矢印c7、c8のような直接、レンズ上面39u3に入射しない光を、傾斜面39s32で反射させることにより、レンズ上面39u3に入射させることができる。同様に、光源搭載基板123中心側から放射する形状の傾斜面39s11、39s12、39s21、39s22を形成しているので、直接、レンズ上面39u1、39u2に入射しない光を、傾斜面39s11、39s12、39s21、39s22で反射させることにより、レンズ上面39u1、39u2に入射させることができる。
また、光源モジュールK3の概念的上面図の図7に示すように、発光ダイオード124が樹脂封止されるレンズ39は、上面視で周期的に広い幅をもつ広幅領域の分離レンズ39a、39b、39cと狭い幅をもつ狭幅領域の接続レンズ39d1、39d2、39d3、39d4とを有し、幅を変調させた、いわば、ウォブリング形状を呈している。
In addition, in the third embodiment, as shown in FIG. 6 (b), since the inclined surface 39s31 having a shape radiating from the center side of the light
Further, as shown in FIG. 7 of the conceptual top view of the light source module K3, the
このウォブリング形状のレンズ39を用いることにより、発光ダイオード124から発せられる導光板121への方向に対して傾斜角の大きな光を、全反射させることなく黒矢印で示す光として取り出すことが可能となる。
また、狭幅領域の接続レンズ39d2、39d3を透過する白矢印の光は、光の回析現象によって隣接の広幅領域の分離レンズ39a、39cの傾斜幅域39kから黒矢印で示す斜め向きの光として取り出すことができる。すなわち、分離レンズ39aの発光ダイオード124の接続レンズ39d2、39d3を通る光を傾斜幅域39kから黒矢印で示す斜め向きの光として取り出すことができ、また、分離レンズ39bの発光ダイオード124の接続レンズ39d2、39d3を通る光を傾斜幅域39kから黒矢印で示す斜め向きの光として取り出すことができ、また、分離レンズ39cの発光ダイオード124の接続レンズ39d3、39d2を通る光を傾斜幅域39kから黒矢印で示す斜め向きの光として取り出すことができる。従って、上面視で周期的に幅を変調させたウォブリング形状のレンズ39を用いることで、導光板121への集光性を高めることができる。
By using this wobbling
Further, the light of the white arrows transmitted through the connection lenses 39d2 and 39d3 in the narrow area is light obliquely shown by the black arrows from the
なお、光源モジュールK3の光源搭載基板123上の透明樹脂のレンズ39の横断面は、半円状であっても良いし、その横断面形状は任意に選択できる。
前記と同様にして、図6(a)に示すように、導光板121のそれぞれのラインl1、l2、l3領域は、図6(a)中の左下の光源モジュールK3の分離レンズ39a、39b、39c内の各二組の発光ダイオード124r、124b、124gによってそれぞれ照射されている。
また、前記と同様に、導光板121のそれぞれのラインl4〜l6領域は、左右の光源モジュールK3、K3の分離レンズ39a、39b、39c内の各二組の発光ダイオード124r、124b、124gによって、両側方から、それぞれ照射されており、同様に、導光板121のそれぞれのラインl7〜l9領域は、左右の光源モジュールK3、K3の分離レンズ39a、39b、39c内の各二組の発光ダイオード124r、124b、124gによって、両側方から、それぞれ照射されている。
The cross section of the
In the same manner as described above, as shown in FIG. 6A, the respective lines l1, l2, and l3 regions of the
Similarly to the above, each of the lines l4 to l6 of the
第3実施形態によれば、光源モジュールK3のレンズ39は、導光板121の分割したラインl1、l2、…領域にそれぞれ入射するような封止樹脂形状の分離レンズ39a、39b、39cで構成され、それぞれ放射角度分布制御されたレンズ上面39u1、39u2、39u3が形成されるため、各発光ダイオード124の光は、効率良く導光板121のそれぞれのラインl1、l2、…領域にカップリングして出射し集光することができる。
このように、光源モジュールK3の分離レンズ39a、39b、39c内の各二組の発光ダイオード124を、それぞれラインl1、l2、…を受け持たせているので、各二組の発光ダイオード124を独立制御パルス変調駆動することによって、表示画面Gの自在なライン分割制御が可能である。
また、レンズ39が分離樹脂形状による導光板121の分割された領域に高効率な光結合、所謂、高効率カップリングが行えるので、従来に比べ、1/3程度の数の発光ダイオードでライン制御が行える。そのため、分割した導光に対応する光源モジュールK3の光源搭載基板123数の最適化が行え、原価低減が図れ、大幅なコスト低下が可能である。
According to the third embodiment, the
In this way, each of the two sets of
In addition, since the
また、レンズ39の各分離レンズ39a、39b、39c内で各二組の発光ダイオード124の光で混色を図ることが可能である。 また、低い高さのレンズ上面39u4を有する接続レンズ39d2の部分で隣接する分離レンズ39a、39bまたは近傍の分離レンズ39c内の発光ダイオード124の光を透過させ、混色を図ることが可能である。また、低い高さのレンズ上面39u4を有する接続レンズ39d3の部分で隣接する分離レンズ39b、39cまたは近傍の分離レンズ39a内の発光ダイオード124の光を透過させ、混色を図ることが可能である。
すなわち、複数個の発光ダイオード124が封止される分離された分離レンズ39a、39b、39cには、一つの単位として各赤、青、緑色の発光ダイオード124が対または周期となって実装されているので、各赤、青、緑色の独立した原色光と、赤、青、緑色の混色である白色光とが調整されて、導光板121のラインに対して出射することができる。
Further, it is possible to achieve color mixing with the light of each of the two sets of
That is, the separated
加えて、レンズ39は、分離した分離封止樹脂形状に形成され、全反射角度面である傾斜面39s11、39s12、39s21、39s22、39s31、39s32が形成されるので、分離レンズ39a、39b、39cのレンズ上面39u1、39u2、39u3に直接届かない光を、傾斜面39s11、39s12、39s21、39s22、39s31、39s32で全反射させレンズ上面39u1、39u2、39u3に導き、導光板121に向けて出射することができる。そのため、更に、高効率なカップリング放射、すなわち導光板121への高効率な光結合を行える。
また、分離レンズ39a、39b、39c内にそれぞれ長方形の赤色発光ダイオード124r、青色発光ダイオード124b、緑色発光ダイオード124gが、各2つずつ対となって(図7参照)、搭載されるので、高輝度化が可能である。
なお、本実施形態では、分離レンズ39a、39b、39c内に2組の長方形の赤色発光ダイオード124r、青色発光ダイオード124b、緑色発光ダイオード124gを搭載した場合を例示したが、2組に限定されることなく任意の組の発光ダイオード124r、124b、124gを搭載可能であることはいうまでもない。また、本実施形態では、長方形の発光ダイオード124を例示して説明したが、正方形等の任意の形状の発光ダイオードも適用可能であることは言うまでもない。
In addition, the
In addition, the rectangular red
In the present embodiment, a case where two sets of rectangular red
<<第4実施形態>>
次に、第4実施形態の光源モジュール(照明装置)K4について、図8、図9、図10を用いて説明する。なお、図8(a)は、図1に示す液晶テレビ1の表示画面Gに正対して見た第4実施形態の画像表示部1h内の導光板、光源モジュールK4等の概念図であり、各発光ダイオード124は大きさの関係から模式的に示し、光源搭載基板123上の発光ダイオード124を樹脂封止するレンズ49は省略して示している。
また、図8(b)は、第4実施形態の図8(a)に示す右下の光源モジュールK4の拡大図であり、発光ダイオード124の光の進行方向を矢印で示している。また、図9は、図8(b)の光源モジュールK4を導光板121(二点鎖線で示す)側から見た概念的上面図である。なお、第3実施形態と同様な構成要素については、第3実施形態のレンズ39の構成要素に対する30番台の符号を40番台に変更して示し、詳細な説明は省略する。
図8(b)に示すように、第4実施形態のレンズ(レンズ体)49は、第3実施形態の図6(b)に示す光源モジュールK3におけるレンズ上面39u4を有する接続レンズ39d1、39d2、39d3、39d4を無くし、分割レンズ49a、49b、49cに完全に分割してそれぞれ独立して形成したものである。そして、図9に示すように、各分割レンズ(分割レンズ体)49a、49b、49c内に各2組の赤色発光ダイオード124r、青色発光ダイオード124b、緑色発光ダイオード124gを対として6つずつ実装している。
<< Fourth Embodiment >>
Next, a light source module (illumination device) K4 of the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 8A is a conceptual diagram of the light guide plate, the light source module K4, and the like in the
FIG. 8B is an enlarged view of the lower right light source module K4 shown in FIG. 8A of the fourth embodiment, and the light traveling direction of the
As shown in FIG. 8B, the lens (lens body) 49 of the fourth embodiment includes connection lenses 39d1, 39d2, which have a lens upper surface 39u4 in the light source module K3 shown in FIG. 6B of the third embodiment. 39d3 and 39d4 are eliminated, and the lenses are completely divided into divided
図9に示すように、各分割レンズ49a、49b、49cは、上面視で卵型様の形状を呈しており、発光ダイオード124r、124b、124gの搭載方向に対して傾斜する接線をもつ曲面を有している。そのため、従来の図12に示すシリンドリカルレンズ989では、光源モジュールK9の長手方向と同方向に進んで導光板121に到達しない光を、図9の矢印に示すように、導光板121に向けた方向の成分をもつ光として出射させることができる。
ここで、図8(b)に示すように、分割レンズ49bの傾斜面49s21、49s22は、分割レンズ49aの傾斜面49s11および分割レンズ49cの傾斜面49s32より面積が大きいため、図9の太矢印で示すように、より多くの光を出射させることができる。
なお、本実施形態では、分割レンズ49a、49b、49cを、上面視で、卵型様の形状として、発光ダイオード124r、124b、124gの搭載方向に対して傾斜する接線をもつ曲面を有する場合を説明したが、発光ダイオード124r、124b、124gの搭載方向に対して傾斜する平面をもつ分割レンズ49a、49b、49cであっても良い。
As shown in FIG. 9, each of the divided
Here, as shown in FIG. 8B, the inclined surfaces 49s21 and 49s22 of the divided
In the present embodiment, the divided
図10(a)は、図8(b)に示す分割レンズ49a、49b、49c内の発光ダイオード124r、124b、124gの光の進み方の概要を示す概念的縦断面図である。
図10(a)に示すように、分割レンズ49a内の各発光ダイオード124r1、124b1、124g1の光は、レンズ上面49u1に直接届く光c6と、分割レンズ49aの傾斜面49s11に反射してレンズ上面49u1に届く光c71と、分割レンズ49aの傾斜面49s12に反射してレンズ上面49u1に届く光c72とがある。同様に、分割レンズ49b内の各発光ダイオード124r2、124b2、124g2の光は、レンズ上面49u2に直接、届く光c6と、分割レンズ49bの傾斜面49s21に反射してレンズ上面49u2に届く光c73と、分割レンズ49bの傾斜面49s22に反射してレンズ上面49u2に届く光c74とがある。同様に、分割レンズ49c内の各発光ダイオード124r3、124b3、124g3の光は、レンズ上面49u3に直接、届く光c6と、分割レンズ49cの傾斜面49s31に反射してレンズ上面49u3に届く光c75と、分割レンズ49cの傾斜面49s32に反射してレンズ上面49u3に届く光c76とがある。
そして、図8(b)、図10(a)の白矢印に示すように、分割レンズ49a、49b、49c内の各二組の発光ダイオード124r、124b、124g(図9参照)の光は、それぞれ導光板121のラインl1、l2、l3に向けて出射されている。
FIG. 10A is a conceptual longitudinal sectional view showing an outline of how light travels through the
As shown in FIG. 10A, the light from each of the light emitting diodes 124r1, 124b1, 124g1 in the
Then, as shown by the white arrows in FIGS. 8B and 10A, the light of each of the two sets of
次に、図10(a)に示す分割レンズ49bの傾斜面49s21、49s22に全反射してレンズ上面49u2に届く光c73、c74、および、傾斜面49s21、49s22の光源搭載基板123の上面に対する傾斜角ψについて説明する。
分割レンズ49bの傾斜面49s21、49s22に全反射する光c73、c74が、それぞれ傾斜面49s21、49s22と成す角θは、以下の関係を満たす。
θ≦90 − sin−1(1/n1)
なお、n1は、分割レンズ49bを構成する樹脂の屈折率であり、等号の場合、光c73、c74が傾斜面49s21、49s22に沿って進むことを示す。
一方、図10(a)に示すように、分割レンズ49bの傾斜面49s21、49s22が光源搭載基板123の上面と成す角ψは、大き過ぎると分割レンズ49b内部の発光ダイオード124r2、124b2、124g2の光線を反射して反対側のほうへ方向を変え過ぎてしまう。一方、角ψは、小さ過ぎると分割した導光板121の所望の狙った分割したラインl2領域に結合カップリングされず隣接のラインl1、l3領域に入射してしまうので分割した導光板121としては、隣接の導光エリアへの光漏れとして見られることになる。
Next, the light c73 and c74 that are totally reflected by the inclined surfaces 49s21 and 49s22 of the
The angles θ formed by the light beams c73 and c74 totally reflected by the inclined surfaces 49s21 and 49s22 of the
θ ≦ 90 − sin −1 (1 / n1)
Note that n1 is the refractive index of the resin constituting the
On the other hand, as shown in FIG. 10A, if the angle ψ formed by the inclined surfaces 49s21 and 49s22 of the
この現象を避けるためには、分割レンズ49bの傾斜面49s21、49s22の角度ψを調整する必要がある。この条件として、次の関係を満たす必要がある。
ψ<90−tan−1(h/2L)
なお、Lは、発光ダイオード124r2、124b2、124g2の下面、すなわち発光ダイオード124を搭載した光源搭載基板123上面から導光板121までの距離であり、hは、導光板121のラインl2の幅である。
このψの角度範囲は、20°から80°の範囲が望ましく、最適範囲は、30°から70°の範囲である。
これらの範囲は、分割レンズ49bの幅と光源搭載基板123上面からの高さ、さらに、光源搭載基板123上面から導光板121までの距離Lと、分割した導光板121のラインl2の幅hの数値によって決まるため一義的には定まらない。また、ディスプレイ、すなわち表示画面Gの大きさにも依存する。このため、角度範囲としている。このようなことから、角度ψは、これらの設計パラメータから設計し調整して定めることになる。
上述した如く、分割レンズ49bには、図8(b)、図10(a)に示すように、傾斜面49s21、49s22が、側面視で扇型形状を呈する態様であって光源搭載基板123の上面に対して鋭角を成すように形成されている。なお、光源搭載基板123の発光ダイオード124を搭載した上面と、 発光ダイオード124r2、124b2、124g2の上面とは平行であるものとする。
In order to avoid this phenomenon, it is necessary to adjust the angle ψ of the inclined surfaces 49s21 and 49s22 of the
ψ <90−tan −1 (h / 2L)
Note that L is the distance from the lower surface of the light emitting diodes 124r2, 124b2, and 124g2, that is, the upper surface of the light
The angle range of ψ is preferably in the range of 20 ° to 80 °, and the optimum range is in the range of 30 ° to 70 °.
These ranges include the width of the
As described above, as shown in FIGS. 8B and 10A, the
同様にして、分割レンズ49aの傾斜面49s11および分割レンズ49cの傾斜面49s32が、側面視で扇型形状を呈する態様であって、光源搭載基板123の上面と鋭角を成す角ψを設定し形成されており、ψの角度範囲は、20°から80°の範囲が望ましく、最適範囲は、30°から70°の範囲である。
また、分割レンズ49aの傾斜面49s12は、発光ダイオード124r1、124b1等の光c72が全反射してレンズ上面49u1に入射するように形成されており、分割レンズ49cの傾斜面49s31は、発光ダイオード124g3、124b3等の光c75が全反射してレンズ上面49u3に入射するように形成されている。
本構成により、分割レンズ49a、49b、49c内の発光ダイオード124r、124g、124bの光は、全反射角度面である傾斜面49s11、49s12、49s21、49s22、49s31、49s32を用いて全反射させ、効率よく導光板121に出射することが可能である。
また、図10(b)は、図10(a)に示す分割レンズ49bを、従来の円筒状のシリンドリカルレンズ989で形成した場合のシリンドリカルレンズ989から出射される光の進み方を示した概念的縦断面図である。
図10(b)に示すように、従来のシリンドリカルレンズ989の上面989uは、光源搭載基板923と平行であり、シリンドリカルレンズ989から出射される光は、白矢印で表すように、実施形態4の分割レンズ49b(図10(a)参照)と異なり、導光板のラインに向けて集光されることなく放射され効率が悪い。
Similarly, the inclined surface 49s11 of the divided
The inclined surface 49s12 of the
With this configuration, the light from the
FIG. 10B is a conceptual diagram showing how light emitted from the
As shown in FIG. 10B, the
図10(c)は、図8(b)のE−E線断面図であり、光源モジュールK4を短手方向で切断した横断面図である。
図10(c)に示すように、光源搭載基板123上に搭載された発光ダイオード124b2は、ワイヤw1を用いて光源搭載基板123上の配線パターン13pにワイヤボンディングされており、この発光ダイオード124b2は、分割レンズ49bによって樹脂封止されている。
分割レンズ49bは、光源搭載基板123上に垂直に立設する両側面(請求項4の側面)49k2、49k2と、この両側面49k2、49k2に連続し、発光ダイオード124b2の下面中心からレンズ49頂部までの寸法より大きな曲率半径の円筒面または該曲率半径が一様でない非円筒面である曲面の上面(請求項4の上面)49u2とを有する形状に形成されている。本構成は、図12(c)に示す従来のシリンドリカルレンズ989の構成に比較して、発光ダイオード124が対向する狭領域の導光板121に向けて、図10(c)に示す矢印間により多くの光を集光することができ、導光板121に効率良く出射することができる。
図10(d)は、光源モジュールK4の変形例の概念的上面図である。
図10(d)に示すように、変形例の光源モジュールK4は、上面視で分割レンズ49a、49b、49cを矩形状に形成し、各分割レンズ49a、49b、49c内に発光ダイオード124r、124b、124gを一組ずつ樹脂封止した場合である。なお、各分割レンズ49a、49b、49c内に樹脂封止する発光ダイオード124r、124b、124gの組数は、任意に設定できることは言うまでもない。
FIG.10 (c) is the EE sectional view taken on the line of FIG.8 (b), and is the cross-sectional view which cut | disconnected the light source module K4 in the transversal direction.
As shown in FIG. 10C, the light emitting diode 124b2 mounted on the light
The
FIG. 10D is a conceptual top view of a modification of the light source module K4.
As shown in FIG. 10 (d), the light source module K4 according to the modified example has divided
第4実施形態によれば、各2組の赤、青、緑の発光ダイオード124毎に独立して分割レンズ49a、49b、49cを形成したので、分割レンズ49a、49b、49cを互いに連結する接続レンズがなく、隣接のまたは近傍の分割レンズ49a、49b、49c内の赤、青、緑の発光ダイオード124の光による混色を無くし、鮮明な色を表示画面Gに表示することが可能である。なお、各分割レンズ49a、49b、49c内では、赤、青、緑の発光ダイオード124の混色が行われ、分割レンズ49a、49b、49cから導光板121に向け出射される。
また、分割レンズ49a、49b、49cを完全に分割してそれぞれ完全に独立して形成したので、全反射角度面である傾斜面49s11、49s12、49s21、49s22、49s31、49s32の領域が増加し、分割レンズ49a、49b、49cのレンズ上面49u1、49u2、49u3に直接届かない光を、全反射角度面の傾斜面49s11、49s12、49s21、49s22、49s31、49s32で全反射させレンズ上面49u1、49u2、49u3に多く導け、導光板121に向けて出射することができる。そのため、更に、高効率なカップリング放射、すなわち高効率な光結合を行うことができる。なお、上記以外の第3実施形態の作用効果は同様に奏する。
According to the fourth embodiment, since the
Further, since the divided
なお、第1〜第4実施形態においては、光源モジュールの光源搭載基板123に3つに分離または分割したレンズを形成し、3つの各分離レンズまたは分割レンズ内の対となった発光ダイオード124r、124b、124gで、導光板121の3つのラインをそれぞれ照射するように構成した場合を例示して説明している。
図11は、第1〜第4実施形態の変形例の図1に示す液晶テレビ1の表示画面Gに正対して見た画像表示部1h内の導光板、光源モジュールK等の概念図である。
図11に示すように、光源モジュールKの光源搭載基板123に対となった発光ダイオード124r、124b、124gを5対、分けて搭載し、各対となった発光ダイオード124r、124b、124gを5つの分離または分割したレンズでそれぞれ樹脂封止する。そして、これらの5つの各対となった発光ダイオード124r、124b、124gで、それぞれ導光板121の5つのラインl1、l2、l3、l4、l5を照射させている。このように、導光板121のラインは、それぞれ光源搭載基板123に形成された任意の数に分離または分割した分離レンズまたは分割レンズ内の対の発光ダイオード124r、124b、124gで照射することが可能である。
In the first to fourth embodiments, the light
FIG. 11 is a conceptual diagram of a light guide plate, a light source module K, and the like in the
As shown in FIG. 11, five pairs of
前記第1〜第4実施形態から、最適構成の光源モジュールKは、構成上では、光源モジュールの構成寸法と分割した導光板121のラインの幅hと導光板121までの距離L等に依存して設計でき、また、物理的には、樹脂材料を適宜、選択してその封止樹脂の屈折率を考慮し、光源モジュール形状及び光源モジュールの構成寸法等により設計できるものである。
以上、第1〜第4実施形態によれば、分離或いは分割レンズによる分割成型した導光板121のライン毎の分割導光を行うことにより、ライン毎に独立した制御パルス変調駆動によるライン分割制御が効果的に行える。また、光源モジュールと分割導光の最適化により、輝度と混色の均一性を達成する照明装置および液晶表示装置を実現できる。
加えて、レンズから出射される光の放射角度分布を、分割或いは分離されたレンズ体の形状により、それぞれ異なる所望の方向へ導光されるように構成したので、最少の光源搭載基板数および発光ダイオード数による低コスト化が図れ、最少の部品実装による低コスト構成の照明装置および液晶表示装置を実現できる。
なお、本実施形態では、分割成型した導光板121を例示して説明したが、一体成型の導光板にも、本発明を有効に適用可能である。
From the first to fourth embodiments, the light source module K having the optimal configuration depends on the configuration dimensions of the light source module, the line width h of the divided
As described above, according to the first to fourth embodiments, by performing divided light guide for each line of the
In addition, since the radiation angle distribution of the light emitted from the lens is configured to be guided in different desired directions depending on the shape of the divided or separated lens body, the minimum number of light source mounted substrates and light emission The cost can be reduced by the number of diodes, and a low-cost illumination device and liquid crystal display device can be realized by mounting a minimum number of components.
In the present embodiment, the split-shaped
本発明の活用例として、液晶テレビ以外に、カーナビゲーション用、携帯電話用、パーソナルコンピュータ用の中小型液晶ディスプレイ用等、広汎に適用可能である。 As an application example of the present invention, in addition to a liquid crystal television, the present invention can be widely applied to a car navigation system, a mobile phone, and a small and medium liquid crystal display for a personal computer.
1…液晶テレビ(液晶表示装置)、
19、29、39、49…レンズ(レンズ体)、
19a、19b、19c…分離レンズ(分離レンズ体)、
29a、29b、29c、49a、49b、49c…分割レンズ(分割レンズ体)、
39a、39b、39c…分離レンズ(分離レンズ体、広幅領域)、
39d1、39d2、39d3、39d4…接続レンズ(狭幅領域)
39s11、39s12、39s21、39s22、39s31、39s32、49s11、49s12、49s21、49s22、49s31、49s32…傾斜面
49k2…側面(請求項4の側面)、
49u2…上面(請求項4の上面)、
121…導光板(分割導光板)、
123…光源搭載基板(回路基板)、
124…発光ダイオード、
124r、124r1、124r2、124r3…赤色発光ダイオード、
124b、124b1、124b2、124b3…青色発光ダイオード、
124g、124g1、124g2、124g3…緑色発光ダイオード124g、
K1、K2、K3、K4…光源モジュール(照明装置)
1 ... Liquid crystal television (liquid crystal display),
19, 29, 39, 49 ... lens (lens body),
19a, 19b, 19c ... separation lens (separation lens body),
29a, 29b, 29c, 49a, 49b, 49c ... split lens (split lens body),
39a, 39b, 39c ... separation lens (separation lens body, wide area),
39d1, 39d2, 39d3, 39d4 ... Connecting lens (narrow area)
39s11, 39s12, 39s21, 39s22, 39s31, 39s32, 49s11, 49s12, 49s21, 49s22, 49s31, 49s32 ... inclined surface 49k2 ... side surface (side surface of claim 4),
49u2 ... upper surface (upper surface of claim 4),
121 ... Light guide plate (divided light guide plate),
123 ... Light source mounting board (circuit board),
124 ... Light emitting diode,
124r, 124r1, 124r2, 124r3 ... red light emitting diodes,
124b, 124b1, 124b2, 124b3 ... blue light emitting diodes,
124g, 124g1, 124g2, 124g3, green
K1, K2, K3, K4 ... Light source module (lighting device)
Claims (12)
前記複数個の発光ダイオードは、分割或いは分離された前記レンズ体によって封止されており、
前記複数個の発光ダイオードの前記レンズ体から出射される光の放射角度分布は、前記分割或いは分離されたレンズ体の形状により、それぞれ異なる所望の方向へ導光されている
ことを特徴とする照明装置。 An illumination device comprising a circuit board, a plurality of light emitting diodes mounted on the circuit board and connected to a wiring pattern formed on the circuit board, and a lens body for sealing the plurality of light emitting diodes. And
The plurality of light emitting diodes are sealed by the lens body divided or separated,
The illumination angle distribution of light emitted from the lens body of the plurality of light emitting diodes is guided in different desired directions depending on the shape of the divided or separated lens body. apparatus.
ことを特徴とする請求項1に記載の照明装置。 The divided or separated lens body forms an acute angle with respect to the upper surface of the circuit board in a fan-shaped form in a side view, and totally reflects the light of the sealed light emitting diode, thereby the upper surface of the lens body. The illuminating device according to claim 1, further comprising an inclined surface that guides the light.
ことを特徴とする請求項2に記載の照明装置。 The lighting device according to claim 2, wherein an angle of the inclined surface of the divided or separated lens body with respect to the upper surface of the circuit board is 20 degrees to 80 degrees.
ことを特徴とする請求項1に記載の照明装置。 The divided or separated lens body has a cross section cut in a short direction, both side surfaces standing on the circuit board and the both side surfaces, and the top of the lens body from the center of the bottom surface of the lens body. The lighting device according to claim 1, wherein the lighting device has a shape having a curved upper surface having a radius of curvature larger than the dimension up to.
ことを特徴とする請求項1に記載の照明装置。 The illumination device according to claim 1, wherein the divided or separated lens body has a curved surface having a tangent that is inclined or an inclined plane with respect to a mounting direction of the light emitting diode in a top view.
ことを特徴とする請求項5に記載の照明装置。 The illumination device according to claim 5, wherein the divided or separated lens body has an oval shape when viewed from above.
前記各広幅領域内に、赤、緑、青の各色の前記発光ダイオードを対として搭載した
ことを特徴とする請求項1に記載の照明装置。 The divided or separated lens body has a shape in which a wide region having a wide width in a top view and a narrow region having a narrow width are periodically repeated,
The lighting device according to claim 1, wherein the light emitting diodes of each color of red, green, and blue are mounted as a pair in each of the wide regions.
ことを特徴とする請求項1に記載の照明装置。 Each of the divided or separated lens bodies has a convex or concave lens shape with its entire envelope in a side view, and each of the divided or separated lens bodies or separated lens bodies in the lens body. The illumination device according to claim 1, wherein the illumination device forms a convex lens shape or a concave lens shape in a side view.
ことを特徴とする請求項1に記載の照明装置。 The radiation angle distribution of the light of the plurality of light emitting diodes emitted from the lens body propagates from the divided lens body or the separated lens body respectively divided or separated, and is guided to the line of the corresponding divided light guide plate. The lighting device according to claim 1, wherein line division control is performed.
ことを特徴とする請求項1に記載の照明装置。 In the divided lens body or the separated lens body in which the plurality of light emitting diodes are sealed, the red, blue, and green light emitting diodes are mounted in pairs or as a single unit. The independent primary color lights of red, blue and green and white light which is a mixed color of red, blue and green are adjusted and guided to the lines of the divided light guide plate. The lighting device described in 1.
ことを特徴とする請求項1に記載の照明装置。 The lighting device according to claim 1, wherein the lighting device is a sidelight-type backlight light source that irradiates from a side of a display screen that displays an image.
ことを特徴とする液晶表示装置。 A liquid crystal display device comprising the illumination device according to any one of claims 1 to 11.
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