JP2009193892A

JP2009193892A - 面状照明装置および表示装置

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Publication number: JP2009193892A
Application number: JP2008035349A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Fujiyama; 裕藤山; Hiroaki Kimura; 浩明木村
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2008-02-15
Filing date: 2008-02-15
Publication date: 2009-08-27
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Abstract

【課題】簡単な構造で薄型化を図れるとともに、領域毎調光制御が可能な面状照明装置を実現する。
【解決手段】本発明のバックライトモジュール１は、段差２１ａ〜２１ｃを有する導光板２と、導光板２の側面側に複数配置されるＬＥＤ３と、各段差２１ａ〜２１ｃと当該段差と対向するＬＥＤ３との間に設けられるライトガイド４ａ〜４ｃを備えている。各ＬＥＤ３の光度を調節することにより、各下面２２ａ〜２２ｄに対応する領域毎の調光制御が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば液晶表示装置のバックライトとして用いられ、複数領域毎の調光制御（ローカルディミング制御、エリアアクティブ制御等）が可能な面状照明装置に関するものである。

従来より、液晶表示装置等の光源装置として用いられるバックライトは、大別して直下型およびエッジライト型がある。

直下型バックライトは、液晶パネルの直下に配する構成であり、図１７は、代表的な直下型バックライト３０１を示す断面図である。バックライト３０１では、拡散板３０２の下部に設けられたＬＥＤ基板３０３上に光源となるＬＥＤ３０４を配置し、ＬＥＤ（発光ダイオード）３０４からの光を拡散板３０２によって拡散して外部に放出する。ＬＥＤ３０４は、冷陰極蛍光管のような線状光源ではなく点状光源のため、液晶表示装置の表示画像の各領域の明暗と同期してバックライト各領域の明暗を調整する、いわゆる領域毎調光制御（ローカルディミング制御、エリアアクティブ制御等）が実現でき、これにより液晶表示装置の大幅なコントラスト向上、及び低消費電力化を図ることが可能となる。ここで、ローカルディミング制御については特許文献１の［０００４］段落により詳しく説明されている。エリアアクティブ制御も技術内容は同じであり、表現が異なるだけである。しかしながら、バックライト３０１では、光源部の発光ムラ抑制のためＬＥＤ基板３０３と拡散板３０２との距離Ｔ_１を長くする必要があり、薄型化が困難である。

現状、液晶テレビや液晶モニター等の大型液晶表示装置においては、ますます薄型化が進んでいる。そのため、大型画面サイズで主流の光源は、直下型バックライトからエッジライト型バックライトへ転換されつつある。

エッジライト型バックライトは、光源を表示装置額縁近辺に配し、アクリル樹脂等の透光性樹脂（導光板）に光源光を入射させて均一面発光を得る構成である。図１８は、ＬＥＤ光源を用いた代表的なエッジライト型バックライト４０１を示す断面図である。バックライト４０１では、導光板４０２の側部に設けられたＬＥＤ基板４０３上に光源となるＬＥＤ４０４を配置し、ＬＥＤ４０４からの光を導光板４０２によって上部に放出する。導光板４０２の厚さＴ_２を厚くしなくてもＬＥＤ４０４からの光を上部に放出できるので、液晶表示装置の薄型化が容易である。しかしながら、導光板４０２では、画面全体での発光しかできないため、ローカルディミング制御等の領域毎調光制御が不可能である。

そこで、液晶表示装置の薄型化と領域毎調光制御との両方を実現するため、様々なバックライトの構成が提案されている（例えば、特許文献２〜５参照）。

図１９（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ特許文献２に記載のタンデム型面光源装置５０１、５１１、５２１、５３１を示している。面光源装置５０１、５１１、５２１、５３１はそれぞれ、光源からの距離が離れるほどに厚さが減ぜられる複数の導光板５０２、５１２、５３２を複数個、もしくは一体型の導光板５２２を有しており、それぞれの段差に光源５０３が配置されている。各光源の光度を調節することにより、複数の導光板毎の調光が可能となり、液晶表示装置の薄型、且つ大型化を容易にしている。

しかしながら、図２０に示すように、特許文献２に記載の構成では、光源付近に輝線が発生する。これに対し、特許文献３では、輝線の発生を抑制するために、段差に設けられる光源の導光板入光部を延長した構成を開示している。

図２１（ａ）〜（ｉ）は、それぞれ特許文献３に記載の面光源装置６０１、６１１、６２１、６３１、６４１、６５１、６６１、６７１、６８１を示している。面光源装置６０１、６１１、６２１、６３１、６４１、６５１、６６１、６７１、６８１はそれぞれ、光源からの距離が離れるほどに厚さが減ぜられる複数の導光板６０２、６１２、６２２、６３２、６４２、６５２、６６２、６７２、６８２を有しており、それぞれの段差に光源６０３が配置されている。例えば図２１（ａ）に示すように、導光板６０２には、段差に設けられる光源６０３の手前に延長部６０２ａが設けられており、導光板６１２、６２２、６３２、６４２、６５２、６６２、６７２、６８２においても、同様の延長部が設けられている。これにより、液晶表示装置の大型／薄型化と領域毎調光制御とを図るとともに、図１９に示すタンデム型面光源装置における光源付近の輝線の発生を抑制している。

図２２（ａ）および（ｂ）は、特許文献４に記載のバックライト７０１を示している。バックライト７０１は、複数の導光板７０２を有しており、各導光板７０２間に光源７０３が配置されている。導光板７０２の発光面側長手両サイドには突出縁部７０４が設けられている。これにより、液晶表示装置の大型／薄型化と領域毎調光制御とを図ることが可能となっている。

さらに、特許文献５は、面内輝度の均一度を上げるために、導光板に傾斜面を設け、傾斜角度を最適化する構成を開示している。

図２３（ａ）および（ｂ）は、特許文献５に記載の照明装置８０１を示しており、図２３（ｃ）は、特許文献５に記載の照明装置８１１を示している。照明装置８０１は、複数の導光板８０２を有しており、導光板８０２間に光源８０３が配置されている。これにより、図２３（ｂ）に示すように、複数の表示領域毎の調光が可能となっている。また、導光板８０２に傾斜面を設け、傾斜角度を最適化することにより、面内輝度の均一化を図っている。また、照明装置８１１は、照明装置８０１において導光板８０２の代わりに２枚の楔型の断面形状を有する導光板８１２ａおよび導光板８１２ｂを積層配置した構成である。導光板８１２ａ・８１２ｂの断面形状を最適化することにより、面内輝度の均一化を図ることができる。

また、特許文献６には、エッジライト型のバックライトモジュールを光源段差部にて接合する構成が開示されている。図２４（ａ）および（ｂ）は、それぞれ特許文献６に記載のバックライト９０１，９１１を示す断面図である。バックライト９０１，９１１はそれぞれ、複数の導光板９０２、９１２および光源９０３を備える発射部９０４、９１４を有しており、導光板９０２および発射部９０４並びに導光板９１２および発射部９１４が、接続された段差構造として形成されている。これにより、大サイズのバックライト構造が形成可能となっているとともに、各光源９０３の光度を調節することで、領域毎調光制御も可能となっている。
特開２００７-２８６６２７号公報（２００７年１１月１日公開）特開平１１−２８８６１１号公報（１９９９年１０月１９日公開）特開２００１−３１２９１６号公報（２００１年１１月９日公開）特開２００１−４２３２７号公報（２００１年２月１６日公開）特開２００２−７５０３６号公報（２００２年３月１５日公開）特開２００７−１１５６９５号公報（２００７年５月１０日公開）

近年、環境負荷等の観点から、バックライトに用いられる光源は、現状多用されている冷陰極蛍光管からＬＥＤへの置き換えが進みつつある。しかしながら、光源としてＬＥＤを用いる場合、上記従来の構成では、構造が複雑になるという問題を生じる。

具体的には、特許文献２〜５に記載の構成において光源としてＬＥＤを用いると、ＬＥＤを搭載する基板（光源部）を離れた位置に分割して設ける必要があるため、部材コストの上昇を招く。さらに、各基板間の接続箇所が増え、構造が複雑になるため、組立作業性の難易度が高いという問題がある。

また、導光板が分割されている場合（例えば、図１９（ａ）、図２１（ｃ）、図２２〜図２４）、上記に加え、各々の導光板を保持するための構造が必要となるため、更に構造が複雑になる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構造で薄型化を図れるとともに、領域毎調光制御が可能な面状照明装置および表示装置を実現することにある。

本発明に係る面状照明装置は、上記課題を解決するために、透明な平板である導光板と前記導光板の一方の側面側に配置される光源とを有し、前記導光板は、前記光源からの光を上面から出射させる面状照明装置であって、前記光源は、前記導光板の上面に垂直な方向に複数配置され、前記導光板の下面は、少なくとも１つの段差を有し、各段差と当該段差に対向する前記光源との間には、段差より厚みの薄い平板状のライトガイドが設けられていることを特徴としている。

上記の構成によれば、導光板の一方の側面側に導光板の上面と垂直な方向に、光源が複数配置され、導光板は、光源からの光を上面から出射させる。ここで、導光板の下面には少なくとも１つの段差が設けられており、各段差と当該段差に対向する光源との間に、光源からの光を当該段差へと導く平板状のライトガイドが設けられている。

これにより、段差と対向する光源からの光は、ライトガイド内部を通って段差へ入射する。段差へ入射した光は、当該段差とその次の段差（または導光板の光源が設けられていない他方の側面）との間の下面において屈折／散乱し、上面から出射される。また、導光板の側面に対向する光源からの光は、当該側面へ入射し、側面と次の段差との間の下面において屈折／散乱し、上面から出射される。

このように、導光板の側面および各段差から入射した光は、導光板の異なる領域における下面において屈折／散乱し、上面から出射される。したがって、複数の光源各々に流す電流を調節して、導光板の側面および各段差へ入射する光の光度を調節することにより、段差で区切られる複数の領域毎の明暗を制御することができる。

また、導光板の側面付近に光源を配置するエッジライト方式であるため、直下型の面状照明装置に比べ、薄く形成できる。さらに、光源は、導光板の一方の側面付近のみ配置されるので、光源にＬＥＤを使用する場合であっても、ＬＥＤを設けるための基板は１つだけで済み、基板を支える構造やＬＥＤへの配線も簡略化できる。したがって、簡単な構造で薄型化を図れるとともに、領域毎調光制御が可能な面状照明装置を実現できるという効果を奏する。

本発明に係る面状照明装置は、以上のように、透明な平板である導光板と前記導光板の一方の側面側に配置される光源とを有し、前記導光板は、前記光源からの光を上面から出射させる面状照明装置であって、前記光源は、前記導光板の上面に垂直な方向に複数配置され、前記導光板の下面は、少なくとも１つの段差を有し、各段差と当該段差に対向する前記光源との間には、段差より厚みの薄い平板状のライトガイドが設けられているので、簡単な構造で薄型化を図れるとともに、領域毎調光制御が可能な面状照明装置を実現できるという効果を奏する。

本発明の一実施形態について図１ないし図１６に基づいて説明すると以下の通りである。

図２は、本実施形態に係るバックライトモジュール１の構成を示す斜視図であり、図３は、図２に示すバックライトモジュール１において、導光板２を分割した導光ブロック２０の１つを取り付ける前の状態を示す斜視図であり、図１は、図２に示すバックライトモジュール１のＡ−Ａ断面図である。バックライトモジュール１は、液晶表示装置の光源として用いられ、導光板２、複数のＬＥＤ３および３つのライトガイド４ａ、４ｂ、４ｃを有しており、筐体５内に保持される。

導光板２は、アクリル樹脂やポリカ樹脂などの可視光を透過する材料から形成されており、互いに幅の等しい６つの導光ブロック２０に分割されている。導光板２は、薄い透明な平板であり、上面、下面および側面を有している。上面と下面とは、導光板２の厚み方向に互いに対向している広い面である。また、側面は導光板２の厚み方向と垂直な方向に対向している。

導光板２の一方の側面近傍には、複数のＬＥＤ３が配置されている。ＬＥＤ３の発する光は、導光板２の側面に入射し、導光板２の上面から出射され、拡散シート（図示せず）、プリズムシート（図示せず）を通って外部に放出される。

ここで導光板の近傍とは、導光板と光源との隙間を樹脂等で埋める必要が無いと言うことであり、機械的な接触のみであれば接触していても構わない。光源から出た光が導光板、またはライトガイドに入らずに外部に漏れる光は光源と導光板、またはライトガイドとの距離が短いほど少なくなるが実用上、問題のない程度の隙間があっても良いことはいうまでも無い。

ここで、導光板２の上面は平坦である一方、導光板２の下面は、３つの段差２１ａ、２１ｂ、２１ｃが設けられている。これにより、導光板２は、ＬＥＤ３が設けられていない他方の側面からＬＥＤ３が設けられている側面に向かって、厚さが段階的に薄くなるように階段状に形成されている。なお、段差の数は３つに限られず、ローカルディミング制御における各制御領域の大きさにより、適宜変更してもよい。

これにより、導光板２の上面と下面とが平行となるので、横断面が楔形の導光板に比較して楔の開き角度を検討する必要がなく設計が容易であるとともに、機械による切削加工で導光板を形成する場合でも、導光板２を容易に加工できる。

さらに、段差２１ａとＬＥＤ３との間、段差２１ｂとＬＥＤ３との間、および段差２１ｃとＬＥＤ３との間には、それぞれライトガイド４ａ、４ｂ、４ｃが設けられている。ライトガイド４ａ、４ｂ、４ｃは、アクリル樹脂やポリカ樹脂などの可視光を透過する材料によって平板状に形成されている。各ライトガイド４ａ、４ｂ、４ｃの厚さは、各段差２１ａ、２１ｂ、２１ｃと等しいか、またはそれより薄くなっている。各ライトガイド４ａ、４ｂ、４ｃのＬＥＤ３が設けられている側の端部から入射した光は、他方の端部へ導かれて、それぞれ段差２１ａ、２１ｂ、２１ｃへ入射する。

図４は、バックライトモジュール１の部分拡大図であり、図１の破線四角枠内を示している。図４に示すように、ＬＥＤ３は、導光板２の上面と垂直に設けられたＬＥＤ基板７上に配置されている。便宜上、導光板２の端部と対向するＬＥＤ３をＬＥＤ３ａ、ライトガイド４ａの端部と対向するＬＥＤ３をＬＥＤ３ｂ、ライトガイド４ｂの端部と対向するＬＥＤ３をＬＥＤ３ｃ、ライトガイド４ｃの端部と対向するＬＥＤ３をＬＥＤ３ｄとする。

また、導光板２とライトガイド４ａとの間には、反射シート６ａが設けられている。同様に、ライトガイド４ａとライトガイド４ｂとの間、ライトガイド４ｂとライトガイド４ｃとの間、およびライトガイド４ｃと筐体５との間には、それぞれ反射シート６ｂ、６ｃ、６ｄが設けられている。反射シート６ａ〜６ｄにより、導光板２とライトガイド４ａとの境界、ライトガイド４ａとライトガイド４ｂとの境界、ライトガイド４ｂとライトガイド４ｃとの境界、およびライトガイド４ｃと筐体５との境界において、光が反射される。

したがって、各ライトガイドの一方の端部から入射した光は、そのまま当該ライトガイドの他方の端部から段差に入射する。したがって、より領域毎の調光制御が容易になり、高コントラスト化を図ることができる。

図５は、バックライトモジュール１の部分拡大図であり、図１の破線丸枠内を示している。各ライトガイド４ａ、４ｂ、４ｃのＬＥＤ３が設けられていない側の端部は、それぞれ段差２１ａ、２１ｂ、２１ｃと近接して対向している。

図６は、バックライトモジュール１の部分拡大図であり、図１の一点鎖線四角枠内を示している。図６（ａ）に示すように、導光板２の段差を除く下面２２ａ〜２２ｄには、酸化チタン２３ａ等の白色顔料を印刷することにより、反射処理が施されている。ここで、下面２２ａは、導光板２のＬＥＤ３が設けられている側面と段差２１ａとの間の領域であり、下面２２ｂは、段差２１ａと段差２１ｂとの間の領域であり、下面２２ｃは、段差２１ｂと段差２１ｃとの間の領域であり、下面２２ｄは、段差２１ｃと導光板２のＬＥＤ３が設けられていない側面との間の領域である。

また、酸化チタン２３ａ等の白色顔料を印刷する代わりに、図６（ｂ）に示すように、下面２２ａ〜２２ｄを透光性樹脂２３ｂにて一体成形してもよく、反射処理の種類／方法等に関しては特に限定されるものではない。

続いて、ＬＥＤ３から出射される光の経路について、図７〜図１０に基づいて具体的に説明する。

図７に示すように、ＬＥＤ３から出射された光は、導光板２の側面、およびライトガイド４ａ〜４ｃの端部に入射する。具体的には、図８に示すように、ＬＥＤ３ａが発する光Ｌａは、導光板２の側面に入射し、ＬＥＤ３ｂが発する光Ｌｂは、ライトガイド４ａの端部に入射し、ＬＥＤ３ｃが発する光Ｌｃは、ライトガイド４ｂの端部に入射し、ＬＥＤ３ｄが発する光Ｌｄは、ライトガイド４ｃの端部に入射に入射する。

導光板２の側面に入射した光Ｌａは、図９に示すように、反射処理が施された導光板２の下面２２ａにおいて屈折／散乱する。これにより、光Ｌａは、下面２２ａの反対側の上面から出射される。

一方、光Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄは、反射シート６ａ〜６ｄにより、それぞれライトガイド４ａ、４ｂ、４ｃの内部を光ファイバ内部における伝播と同様に伝播する。その後、図１０に示すように、光Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄは、ライトガイド４ａ、４ｂ、４ｃの他端から段差２１ａ、２１ｂ、２１ｃに入射する。

図９に示すように、段差２１ａ、２１ｂ、２１ｃから入射した光Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄは、光Ｌａと同様、反射処理が施された導光板２の下面２２ｂ、２２ｃ、２２ｄにおいて屈折／散乱する。これにより、光Ｌｂは、下面２２ｂの反対側の上面から出射され、光Ｌｃは、下面２２ｃの反対側の上面から出射され、光Ｌｄは、下面２２ｄの反対側の上面から出射される。

ここで、バックライトモジュール１では、各ＬＥＤ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに流す電流を調節して、光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄそれぞれの光度を制御できるようになっている。これにより、下面２２ａの反対側の上面に対応する領域、下面２２ｂの反対側の上面に対応する領域、下面２２ｃの反対側の上面に対応する領域、および下面２２ｄの反対側の上面に対応する領域、の４つの領域毎の調光制御が可能となる。

また、図２および図３に示すように、導光板２は、ＬＥＤ３が設けられている側面から当該側面と対向する側面に向かう方向と垂直な方向に、複数の導光ブロック２０（図２では６つに）分割されている。また、各ライトガイド４ａ〜４ｃも、幅が導光ブロック２０と等しくなるように６つに分割されている。これにより、異なる導光ブロックに対応するライトガイド間の光の混合を防止することができる。さらに、バックライトモジュール１では、ＬＥＤ３の光度を各導光ブロック２０の端面に位置するＬＥＤ３毎に制御可能となっている。これにより、６つの導光ブロック２０で区分される領域毎の明るさも調節できるので、図１１に示すように、６×４＝２４の領域毎の調光制御が可能となっている。

以上のように、バックライトモジュール１では、各ＬＥＤ３の発光をＯＮ／ＯＦＦすることにより所望の面を発光／消灯させることが可能となる。さらに、液晶表示映像の各領域毎の明暗と同期して、バックライトモジュール１側の明暗も各領域毎に調整するローカルディミング制御も可能となる。これにより、液晶表示装置の高コントラスト化／低消費電力化を図りつつ、且つ薄型の液晶表示装置を提供することが可能となる。

また、バックライトモジュール１は、導光板２のＬＥＤ３が設けられている側の側面と段差２１ａとの間隔、段差２１ａと段差２１ｂとの間隔、段差２１ｂと段差２１ｃとの間隔、および、段差２１ｃと導光板２のＬＥＤ３が設けられていない側の側面との間隔が互いに等しくなっている。さらに、各導光ブロック２０の幅も、当該間隔と等しくなっている。これにより、導光ブロックで区分される領域の横幅と段差で区分される領域の縦幅とが等しくなるので、図１１に示す調光制御可能な単位領域を正方形とすることができる。

なお、通常の使用においては問題とならないが、隣り合う導光板間において、多少の光漏れが発生する場合がある。そのため、さらなる高コントラスト化を図るために、隣り合う導光ブロック２０の間に反射シートを設けてもよい。

なお、ＬＥＤ３ａは、導光板２の側面に近接しているのに対し、ＬＥＤ３ｂ〜３ｄは、それぞれライトガイド４ａ〜４ｃを介して導光板２の段差２１ａ〜２１ｃに入射する。また、ＬＥＤ３ｂと段差２１ａとの間隔、ＬＥＤ３ｃと段差２１ｂとの間隔、およびＬＥＤ３ｄと段差２１ｃとの間隔は、この順で大きくなる。このため、発光輝度を画面全体で均一にする場合、ＬＥＤ３ａ〜３ｄから出射される光Ｌａ〜Ｌｄの光度は、Ｌａ＜Ｌｂ＜Ｌｃ＜Ｌｄとなるように調節される。

また、各導光板２は、ＬＥＤ３が設けられている側の側面から当該側面と対向する側面に向かって段階的に厚くなるように形成されている。すなわち、各下面２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄに対応する領域における導光板２の厚さが異なる。また、導光板２の側面と段差との間隔、および段差間の距離が短すぎると、例えば、図７および図８において、ＬＥＤ３ａからの光Ｌａが、下面２２ａに対応する領域を超えて下面２２ｂに対応する領域に入射してしまうおそれがある。その場合、各領域の境界付近の明暗調整が難しくなるので、各領域での導光板２の厚さと導光板２の側面から各領域終端までの距離との比率を適宜設定する。

具体的には、図１２に示すように、導光板２の一方の側面から各段差２１ａ、２１ｂ、２１ｃおよび導光板２の他方の側面までの距離を、それぞれＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４とし、導光板２の上面から各下面２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄまでの距離を、ぞれぞれｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４とすると、ｔ１／Ａ１、ｔ２／Ａ２、ｔ３／Ａ３およびｔ４／Ａ４がそれぞれ１／２０以下となるように設定する。また、下面２２ａ〜２２ｄにおける反射処理の濃淡によっても明暗調節は可能である。

図１３は、バックライトモジュール１の分解斜視図である。バックライトモジュール１は、筐体５に、反射シート６ｄ、ライトガイド４ｃ、反射シート６ｃ、ライトガイド４ｂ、反射シート６ｂ、ライトガイド４ａ、反射シート６ａ、および導光板２をこの順で積層し、ＬＥＤ３を配置したＬＥＤ基板７を筐体５の内側に設けることにより構成される。バックライトモジュール１はエッジライト方式であることにより、ＬＥＤ基板７が細長く形成されるため、ＬＥＤ３の配置面積を小さくすることができる。

また、ＬＥＤ基板７の裏面には、ＬＥＤ３が発生する熱を筐体５の金属シャーシ等に放熱するため、放熱シリコーンシート等が設けられている。上記のように、ＬＥＤ基板７は面積が小さいため、放熱シリコーンシート等の量も少なくて済み、更なるコストダウンを図ることができる。

このように、バックライトモジュール１は、特に光源としてＬＥＤを採用する直下型バックライトと比較すると、ＬＥＤを搭載する基板面積を削減でき、大幅な厚みの低減を図ることができる。また、バックライトモジュール１では、ＬＥＤ基板７が１つだけで済むので、従来のタンデム型面光源装置と比較して、ＬＥＤ基板の面積の縮小、導光板や基板等の取付け構造の簡略化を図ることができる。また、ＬＥＤ基板同士の接続が不要となり、製造コストを抑えることができる。このように、複雑な工程を必要とすることなく、バックライトモジュール１を製造することができる。

続いて、バックライトモジュールの変形例について、図１４〜図１６に基づいて説明する。

図１４は、本実施形態の変形例に係るバックライトモジュール１０１の構成を示す斜視図である。バックライトモジュール１０１は、１２個に分割された導光板２を２つ組み合わせ、筐体１０５によって保持した構成である。また、図２に示すバックライトモジュール１では、光源としてのＬＥＤ３は筐体５の一方の長辺側のみに設けられていたが、バックライトモジュール１０１では、ＬＥＤ３が筐体１０５の両方の長辺側に設けられている。これにより、液晶表示装置の更なる大型化に対応したバックライトモジュールを実現することができる。

図１５は、バックライトモジュール１０１の概略構成を示すＡ−Ａ断面図である。バックライトモジュール１０１は、２つの導光板２をＬＥＤ３が設けられていない側面同士が向かい合うように線対称に組み合わせた構成であり、図の右側は、図１に示す構成と略同一である。これにより、２つの導光板２に対応する領域において、領域Ｒ１〜Ｒ８の８つの領域毎の調光制御が可能となり、図１４に示すバックライトモジュール１０１全体では、９６の領域毎の調光制御が可能となる。

なお、バックライトモジュール１０１は、導光板２を２つ組み合わせた構成であったが、分割された導光板を３つ以上組み合わせてもよい。これにより、バックライトモジュールの更なる大型化を図ることができる。

図１６は、本実施形態の変形例に係るバックライトモジュール２０１の概略構成を示す断面図である。バックライトモジュール２０１は、図１に示すバックライトモジュール１において、導光板２の代わりに導光板１０２を設けた構成である。導光板２は、上面と下面とが平行になるように構成されている。これに対し、導光板１０２では、ＬＥＤ３が設けられる側の領域を除く各段差１０２ａ〜１０２ｃで区切られた領域単位では、導光板１０２がテーパー状に形成されるように、下面が斜面に形成されている。このように各領域毎においても厚さを均等にしていないことにより、導光板１０２の体積低減による軽量化を図ることができる。一般に、導光板は金型を作製し射出成形にて形成するため、導光板の表面を平面に形成する場合と斜面に形成する場合とで、製造コストは変わらない。

また、本実施形態では、光源としてＬＥＤを用いていたが、冷陰極管などの蛍光灯を用いてもよい。この場合でも、導光板の各段差によって区分される領域毎の調光制御は可能である。

導光板とライトガイドはいずれも透明な平板であり、同じ材料で作成されてもよい。しかし、光を入れたり出したりする面は平坦であることが必要であることから、導光板は表面が平坦であることが必要であり、ライトガイドは側面さえ平坦であれば良い。細かい凹凸は光を漏らすのが、うねりは光が漏れない程度の大きさであれば許容されるのでライトガイドは導光板より柔軟性があっても良い。

また、本実施形態のバックライトモジュールを液晶表示装置のバックライトとして用いることにより、簡単な構造で薄型化を図れるとともに、領域毎調光制御が可能な液晶表示装置を実現することができる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明に係るバックライトモジュールは、液晶表示装置のバックライトだけでなく、内照式看板の光源などにも適用できる。

図２に示すバックライトモジュールのＡ−Ａ断面図である。本発明の実施形態に係るバックライトモジュールの構成を示す斜視図である。図２に示すバックライトモジュールにおいて、導光板を分割した導光ブロックの１つを取り付ける前の状態を示す斜視図である。図１に示すバックライトモジュールの破線四角枠内の部分拡大図である。図１に示すバックライトモジュールの破線丸枠内の部分拡大図である。図１に示すバックライトモジュールの一点鎖線四角枠内の部分拡大図である。図１に示すバックライトモジュールにおける光の経路を示す断面図である。図７に示すバックライトモジュールの破線四角枠内の部分拡大図である。図７に示すバックライトモジュールの一点鎖線四角枠内の部分拡大図である。図７に示すバックライトモジュールの破線丸枠内の部分拡大図である。図２に示すバックライトモジュールにおいて、領域毎の調光制御を行っている状態を示す斜視図である。図１に示すバックライトモジュールの導光板およびライトガイドのサイズを説明するための断面図である。図２に示すバックライトモジュールの分解斜視図である。本発明の実施形態の変形例に係るバックライトモジュールの構成を示す斜視図である。図１４に示すバックライトモジュールの概略構成を示すＡ−Ａ断面図である。本発明の実施形態の他の変形例に係るバックライトモジュールの構成を示す断面図である。代表的な直下型バックライトを示す断面図である。代表的なエッジライト型バックライトを示す断面図である。従来のタンデム型面光源装置を示す図である。従来のタンデム型面光源装置および当該装置の輝度と位置との関係を示す図である。従来の他の面光源装置を示す図である。従来のさらに他のバックライトを示す図である。従来のさらに他の照明装置を示す図である。従来のさらに他のバックライトを示す図である。

符号の説明

１、１０１、２０１バックライトモジュール（面状照明装置）
２、１０２導光板
２０導光ブロック
２１ａ〜２１ｃ段差
２２ａ〜２２ｄ下面
３ＬＥＤ（発光ダイオード）
４ａ〜４ｃライトガイド
６ａ〜６ｄ反射シート

Claims

透明な平板である導光板と前記導光板の一方の側面側に配置される光源とを有し、
前記導光板は、前記光源からの光を上面から出射させる面状照明装置であって、
前記光源は、前記導光板の上面に垂直な方向に複数配置され、
前記導光板の下面は、少なくとも１つの段差を有し、
各段差と当該段差に対向する前記光源との間には、段差より厚みの薄い平板状のライトガイドが設けられていることを特徴とする面状照明装置。
前記導光板の下面は、前記一方の側面と対向する他方の側面から前記一方の側面に向かって前記導光板の厚さが段階的に薄くなるように階段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。
前記導光板の前記一方の側面から前記他方の側面に向かう方向を縦方向として、
前記導光板が横方向に複数の導光ブロックに等間隔に分割されていることを特徴とする請求項１または２に記載の面状照明装置。
前記ライトガイドの上面と対向するライトガイドの下面との間、および前記ライトガイドの上面と前記導光板の下面との間に、可視光を反射する反射シートが設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項にに記載の面状照明装置。
前記導光板または導光ブロックの下面または側面に反射処理を施したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の面状照明装置。
前記ライトガイドは、前記横方向の幅が前記導光ブロックの前記横方向の幅と等しくなるように、前記導光ブロックと同数に分割されていることを特徴とする請求項３に記載の面状照明装置。
前記導光ブロック間に可視光を反射する反射シートが設けられていることを特徴とする請求項３または６に記載の面状照明装置。
前記段差は複数設けられ、各段差の間隔、および前記導光板の側面と当該側面に最も近い段差との間隔が互いに等しいことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の面状照明装置。
前記導光ブロックの前記横方向の幅が前記間隔に等しいことを特徴とする請求項７に記載の面状照明装置。
前記導光板を複数有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の面状照明装置。
前記導光板は、２つの導光板の前記光源が設けられていない側面同士が向かい合うように配置されることを特徴とする請求項１０に記載の面状照明装置。
請求項１〜１１に記載の面状照明装置をバックライトとして備えることを特徴とする表示装置。