(57)【要約】      （修正有）【課題】車載用カーナビゲーションのように搭載スペースの制約から装置全体の薄型化が要求される場合に、発光素子の直上位置での輝度を抑えることで輝度ムラの発生を防止する面状ライトユニットを提供する。【解決手段】面状ライトユニット１は、実装基板２と、実装基板２上に実装された発光素子３と、発光素子３の上方に配置される拡散板４とを備える。発光素子３の直上において拡散板４に光拡散パターン１２が形成されている。光拡散パターン１２は、中心部に形成される六角形状の中心反射部と、中心反射部の周囲に形成されるドット状反射部とを有する。ドット状反射部は中心反射部の周囲に点在する反射ドットの集合体がなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装基板と、前記実装基板上に実装された発光素子と、前記発光素子の上方に配置される拡散板とを備え、発光素子の直上において前記拡散板に光拡散パターンが形成されている面状ライトユニットであって、
前記光拡散パターンは、中心部に形成される六角形状の中心反射部と、中心反射部の周囲に形成されるドット状反射部とを有し、ドット状反射部が中心反射部の周囲に点在する反射ドットの集合体からなる面状ライトユニット。
【請求項２】
前記ドット状反射部は、中心反射部から離れるのにしたがって反射ドットの大きさが次第に小さくなる請求項１に記載の面状ライトユニット。
【請求項３】
前記ドット状反射部は、中心反射部の外周縁に沿って隣接する反射ドッドが密に配列される請求項１又は２に記載の面状ライトユニット。
【請求項４】
前記ドット状反射部は、外形形状が六角形又は円形である請求項１乃至３のいずれかに記載の面状ライトユニット。
【請求項５】
前記拡散板は、基材の表面に白色塗料で形成される光拡散パターンを有する請求項１に記載の面状ライトユニット。
【請求項６】
前記光拡散パターンは、全体が白色塗料によって形成される中心反射部と、ドット状の白色塗料によって形成されるドット状反射部と、を有する請求項５に記載の面状ライトユニット。
【請求項７】
前記中心反射部は、正六角形状、縦長六角形状又は横長六角形状の中から選択された六角形状からなる請求項１乃至３のいずれかに記載の面状ライトユニット。
【請求項８】
前記実装基板に密着する反射シートを備え、反射シートは実装基板上に実装された発光素子に対応する部分に開口部を有する請求項１に記載の面状ライトユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置等の直下型バックライトとして使用される面状ライトユニットに係り、特に、薄型化に伴う輝度ムラの発生を抑えたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶テレビや車載用カーナビゲーション等に使用されている液晶表示装置では、液晶パネルの背面に直下型バックライトとしてＬＥＤ等の発光素子を用いた面状ライトユニットを使用することがある。この種の面状ライトユニットでは、薄型化に伴って、拡散板における発光素子の直上位置での輝度が高くなり輝度ムラが発生することがある。このため、従来にあっては、輝度が高くなる領域の光の一部を複数重ねたライティングカーテン層によって遮光するものがあった（特許文献１）。また、発光素子の光を受光する拡散層の表面に複数の微小反射部を点在させた面状ライトユニットも提案されていた(特許文献２)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３１３１０３号公報
【特許文献２】特開２００５−２８４２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１における面状ライトユニットでは、ライティングカーテン層を複数重ねたことで、ライティングカーテン層を形成する印刷の位置ズレによる輝度ムラがより目立ちやすくなるため、印刷の位置精度を高めることが必要になるという問題があった。また、ライティングカーテン層を形成する印刷の回数も多くなるため、製造コストも高くなるという問題もあった。
【０００５】
一方、上記特許文献２のように、拡散層の表面全体に複数の微小反射部をランダムに点在させた面状ライトユニットでは、発光素子の直上位置での輝度が高くなり輝度ムラが発生するという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、車載用カーナビゲーションのように搭載スペースの制約から装置全体の薄型化が要求される場合に、発光素子の直上位置での輝度を抑えることで輝度ムラの発生を防止する面状ライトユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の面状ライトユニットは、実装基板と、前記実装基板上に実装された発光素子と、前記発光素子の上方に配置される拡散板とを備え、発光素子の直上において前記拡散板に光拡散パターンが形成されている面状ライトユニットであって、前記光拡散パターンは、中心部に形成される六角形状の中心反射部と、中心反射部の周囲に形成されるドット状反射部と、を有し、ドット状反射部が中心反射部の周囲に点在する反射ドットの集合体からなるものである。
【０００８】
本発明の面状ライトユニットにおいて、ドット状反射部は、中心反射部から離れるのにしたがって反射ドットの大きさが次第に小さくなるものであってもよい。
【０００９】
また、本発明の面状ライトユニットにおいて、ドット状反射部は、中心反射部の外周縁に沿って隣接する反射ドッドが密に配列されるものであってもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の面状ライトユニットでは、発光素子の上方に配置される拡散板の光拡散パターンが、中心部に形成される六角形状の中心反射部と、中心反射部の周囲に形成されるドット状反射部とを有し、ドット状反射部が中心反射部の周囲に点在する反射ドットの集合体からなるので、光拡散パターン内でのグラデーションが滑らかなものとなり、発光素子から拡散板の照射された強い光を均一に拡散することができ、輝度ムラの発生を防ぐことができた。
【００１１】
また、本発明によれば、ドット状反射部の反射ドットの大きさが、中心反射部から離れるのにしたがって次第に小さくなることによって、ドット状反射部内において滑らかなグラデーションを形成し易くなった。
【００１２】
また、本発明によれば、ドット状反射部の中で、中心反射部の外周縁に沿って隣接する反射ドッドが密に配列されることによって、中心反射部とドット状反射部との境界おいて滑らかなグラデーションを形成し易くなった。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る面状ライトユニットの分解斜視図である。
【図２】図１に示す面状ライトユニットの組付け断面図である。
【図３】拡散板に形成される光拡散パターンの形状を示す拡大図である。
【図４】発光素子の平面形状に対する光拡散パターンの位置関係を示す説明図である。
【図５】光拡散パターンの１〜４列の反射ドット列の配列を示す説明図である。
【図６】六角形以外の中心反射部を有する光拡散パターンの３種類の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る面状ライトユニットの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面は、本発明の面状ライトユニットを模式的に表したものである。これらの実物の寸法および寸法比は、図面上の寸法および寸法比と必ずしも一致していない。また、重複説明は適宜省略させることがあり、同一部材には同一符号を付与することがある。さらに、本発明の技術的範囲は以下で説明する各実施の形態には限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
【００１５】
図１乃至図５には、本発明の一実施形態に係る面状ライトユニットが示されている。この面状ライトユニット１は、樹脂、金属、合金等からなる矩形状の実装基板２と、この実装基板２の上面にダイボンド、ワイヤーボンド、フリップチップ等で実装された発光ダイオード等からなる複数の発光素子３と、この発光素子３に対面してその上方に配置される拡散板４と、を備えている。また、面状ライトユニット１は、実装基板２の上面に密着する反射シート５を備える。反射シート５は、実装基板２上に実装された発光素子３に対応する部分に開口部６を有している。開口部６は、発光素子３の平面形状より大きく且つ平面形状とほぼ相似形に形成され、発光素子３の発光面から上方に向けて出射される光を妨げないようにしている。さらに、面状ライトユニット１は、拡散板４の上方にプリズムシート７と偏光シート８からなる光学シートを備えている。上述した実装基板２、発光素子３、拡散板４、反射シート５、プリズムシート７及び偏光シート８は、箱状のバックケース９内に収められ、その上からフレーム状のフロントケース１０を被せることでユニット化される。なお、前記拡散板４の上にさらに一枚の補助拡散板４’を配置することもある。補助拡散板４’の片面又は両面がシボ加工されていてもよい。
【００１６】
拡散板４は、図１及び図２に示すように、実装基板２の上面に配置された複数の発光素子３を覆うように実装基板２の上方に配置される。拡散板４は、実装基板２と所定の間隔をもって対面するように、実装基板２の周縁に配置された樹脂フレーム１１に支持されている。拡散板４には光拡散パターン１２が形成されている。拡散板４は、例えば曇りガラスなどの半透明の基材からなり、発光素子３と対面する拡散板４の入射面４ａに、前記光拡散パターン１２が形成されている。なお、拡散板４の基材が半透明の曇りガラスに限定されないことは勿論である。
【００１７】
光拡散パターン１２は、図２及び図３に示すように、各発光素子３の直上位置において発光素子３ごとに設けられ、中心部に形成される六角形状の中心反射部１２ａと、中心反射部１２ａの周囲に形成されるドット状反射部１２ｂとを有し、ドット状反射部１２ｂが中心反射部１２ａの周囲に点在する反射ドット１３の集合体からなる。
【００１８】
中心反射部１２ａは、図４に示したように、発光素子３の平面形状をカバーする大きさに形成され、その中心が発光素子３の平面形状の中心とほぼ一致するように配置される。中心反射部１２ａは、例えば白色塗料によって全体がべた塗りされたものである。このように、中心反射部１２ａを発光素子３の直上に設けたことにより、発光素子３から直上に出射される強い光の一部が遮光され、遮光された光が実装基板２や反射シート５側に反射する。その結果、拡散板４を透過する拡散光が低くなることで中心反射部１２ａでの輝度を抑えることができる。中心反射部１２ａは、前記白色塗料によるスクリーン印刷によっても形成することができる。
【００１９】
一方、中心反射部１２ａの周囲に形成されるドット状反射部１２ｂは、中心反射部１２ａの周囲に六角形状に形成され、その外形形状が中心反射部１２ａの外形形状とほぼ相似形となっている。また、ドット状反射部１２ｂは、中心反射部１２ａの周囲に所定の範囲で点在する反射ドット１３の集合体からなり、この実施形態では中心反射部１２ａの周囲に４列の反射ドット１３が点在する大きさに形成されている。各反射ドット１３は、例えば中心反射部１２ａと同様、拡散板４の入射面４ａにスクリーン印刷されたドット状の白色塗料からなり、発光素子３からの光を反射するものである。さらに、この実施形態では、ドット状反射部１２ｂは、中心反射部１２ａから離れるのにしたがって反射ドット１３の大きさが次第に小さくなっている。この実施形態において、各反射ドット１３は円形をしており、ドットの径を次第に小さくすることによってグラデーションを調整し、拡散板４における輝度の最適化を図っている。この実施形態ではドット状反射部１２ｂは、中心反射部１２ａの外形形状とほぼ相似形の六角形となっているので、中心反射部１２ａの周囲に均等のグラデーションを形成することができる。なお、前記ドット状反射部１２の外形形状は六角形に限られるものではなく、例えば円形であってもよい。また、ドット状反射部１２の外形形状が、中心反射部１２ａの外形形状とほぼ相似形に限定されるものではない。
【００２０】
さらにまた、この実施形態では、図５（ａ）に示すように、中心反射部１２ａの外周縁１２ａａに沿って配列される反射ドッド、すなわちドット状反射部１２ｂの最も内側に位置する１列目の反射ドット列１３ａは、隣接する反射ドット１３ａａ同士が中心反射部１２ａの外周縁１２ａａに沿って密に配列されている。また、１列目に配列される各反射ドット１３ａａの径が他の列のものより大きい。そのため、１列目の反射ドット列１３ａでは、反射ドット１３ａａによって反射される光の割合がまだ高く、拡散板４を透過する拡散光の割合がまだ低い。そして、１列目の反射ドット１３ａａを照射する発光素子３からの光の強さも中心反射部１２ａを照射する光より少し弱くなるので、中心反射部１２ａと１列目の反射ドット列１３ａとの境界には滑らかなグラデーションが形成される。
【００２１】
また、図５（ｂ）に示すように、２列目の反射ドット列１３ｂを構成する各反射ドット１３ｂｂは、１列目の反射ドット列１３ａを構成する各反射ドット１３ａａより径が少し小さい。また、２列目の反射ドット１３ｂｂは、１列目の反射ドット列１３ａを構成する各反射ドット１３ａａ同士の間に配置され、隣接する反射ドッド１３ｂｂ同士の間には僅かな隙間ができる程度に配置される。このように、２列目を構成する各反射ドット１３ｂｂは１列目の反射ドット１３ａａより径が小さく且つ反射ドット１３ｂｂ同士の間の隙間も１列目のものより多少大きい。そのため、反射ドット１３ｂｂによって反射される光の割合が１列目のものより少しだけ低くなり、拡散板４を透過する拡散光の割合が１列目のものより少し高くなる。そして、２列目の反射ドット１３ｂｂを照射する発光素子３からの光の強さも１列目の反射ドット１３ａａを照射する光より少し弱くなるので、１列目の反射ドット列１３ａと２列目の反射ドット列１３ｂの境界には滑らかなグラデーションが形成される。
【００２２】
また、図５（ｃ）に示すように、３列目の反射ドット列１３ｃを構成する各反射ドット１３ｃｃは、２列目の反射ドット列１３ｂを構成する各反射ドット１３ｂｂより径が小さい。また、３列目の反射ドット１３ｃｃは、２列目の反射ドット列１３ｂを構成する各反射ドット１３ｂｂ同士の間に配置され、隣接する反射ドット１３ｃｃ同士の間には２列目のときに出来た僅かな隙間より少し大きな隙間ができる程度に配置される。このように、３列目を構成する各反射ドット１３ｃｃは２列目の反射ドット１３ｂｂより径が小さく且つ反射ドット１３ｃｃ同士の間の隙間も２列目のものより多少大きい。そのため、反射ドット１３ｃｃによって反射される光の割合が２列目のものより少しだけ低くなり、拡散板４を透過する拡散光の割合が２列目のものより少し高くなる。そして、３列目の反射ドット１３ｃｃを照射する発光素子３からの光の強さも２列目の反射ドット１３ｂｂを照射する光より少し弱くなるので、２列目の反射ドット列１３ｂと３列目の反射ドット列１３ｃの境界には滑らかなグラデーションが形成される。
【００２３】
さらに、図５（ｄ）に示すように、４列目の反射ドット列１３ｄを構成する各反射ドット１３ｄｄは、３列目の反射ドット列１３ｃを構成する各反射ドット１３ｃｃより径がさらに小さい。また、４列目の反射ドット１３ｄｄは、３列目の反射ドット列１３ｃを構成する各反射ドット１３ｃｃ同士の間に配置され、隣接する反射ドット１３ｄｄ同士の間には３列目のときに出来た少し大きな隙間よりさらに大きな隙間ができる程度に配置される。このように、４列目を構成する各反射ドット１３ｄｄは３列目の反射ドット１３ｃｃより径がさらに小さく且つ反射ドット１３ｄｄ同士の間の隙間も３列目のものより多少大きい。そのため、反射ドット１３ｄｄによって反射される光の割合が３列目のものより少しだけ低くなり、拡散板４を透過する拡散光の割合が３列目のものより少し高くなる。そして、４列目の反射ドット１３ｄｄを照射する発光素子３からの光の強さも３列目の反射ドット１３ｃｃを照射する光より少し弱くなるので、３列目の反射ドット列１３ｃと４列目の反射ドット列１３ｄの境界には滑らかなグラデーションが形成される。なお、本実施形態では中心反射部１２ａの周囲に４列の反射ドット列を設けた場合について説明したが、４列に限定されないこと勿論である。
【００２４】
上述したように、ドッド状反射部１２ｂは、中心反射部１２ａに近いほど一つ一つの反射ドッド１３の径が大きく且つ各反射ドッド１３が密に配列され、中心反射部１２ａから遠く離れるほど一つ一つの反射ドッド１３の径小さくなり且つ各反射ドット１３が粗に配列されている。すなわち、ドット状反射部１２ｂにおける反射ドット１３の面積占有率が中心反射部１２ａに近い位置では大きく、中心反射部１２ａに遠い位置では小さい。その結果、発光素子３から出射された光は、中心反射部１２ａに近い位置では発光素子３からの光の強さが大きいので、反射ドット１３によって反射される光の割合を高くして、拡散板４を透過する拡散光を低くする。一方、中心反射部１２ａから遠い位置では発光素子３からの光の強さが次第に小さくなるので、光反射ドット１３によって反射される光の割合を次第に低くして、拡散板４を透過する拡散光を高くする。このように、光拡散パターン１２を構成する各反射ドットの径の大きさと密度を調整することで、光拡散パターン１２内に滑らかなグラデーションを形成し、それによって拡散板４全体の輝度ムラの発生を防ぐものとなっている。
【００２５】
本発明の実施形態では、中心反射部１２ａの外形形状が六角形に形成されているので、図５（ａ）に示したように、１列目の反射ドット列１３ａを、隣接する各反射ドット１３ａａ同士がぴったりと接した状態で配列させることができる。また、１列目の反射ドット列１３ａの外側に配列される２列目の反射ドット列１３ｂ、３列目の反射ドット列１３ｃ、４列目の反射ドット列１３ｄは、各列の中では隣接する各反射ドッド同士の間の隙間が均一であり且つその隙間が中心反射部１２ａから離れるにしたがって次第に大きくなる。その結果、中心反射部１２ａとドット状反射部１２ｂとの境界及びドット状反射部１２ｂ内に滑らかなグラデーションが形成されて、光拡散パターン１２の全領域において輝度ムラのない均一な照射が可能となる。
【００２６】
図６には中心反射部の外形形状が六角形でない場合の光拡散パターンの例が示される。例えば、図６（ａ）には光拡散パターン２２の中心反射部２２ａの外形形状を円形にした場合の例が示され、図６（ｂ）には光拡散パターン３２の中心反射部３２ａの外形形状を四角形にした場合の例が示され、図６（ｃ）には光拡散パターン４２の中心反射部４２ａの外形形状を八角形にした場合の例が示されている。いずれの場合にも各ドット状反射部２２ｂ，３２ｂ，４２ｂの１列目の反射ドット列２３ａ，３３ａ，４３ａは、各列の中で隣接する各反射ドット間の隙間が不均一となり、また中心反射部２２，３２，４２の外周縁２２ａａ，３２ａａ，４２ａａとの間に隙間ができるなど、中心反射部とドット状反射部との境界、及びドット状反射部の内において滑らかなグラデーションが形成されないものとなる。
【００２７】
本発明において、光拡散パターンの中心反射部の外形形状は、正六角形状、縦長六角形状又は横長六角形状の中から選択することができる。例えば、拡散板の上方に配置されるプリズムシートのバイアス方向、発光素子の縦横の配置、拡散板の縦横長さの比率などによって適宜最良の六角形状が選択される。また、実装基板上に複数配置された発光素子間のピッチが縦横方向で同じか異なっているかによっても適宜最良の六角形状が選択される。
【符号の説明】
【００２８】
１  面状ライトユニット
２  実装基板
３  発光素子
４  拡散板
４’  補助拡散板
４ａ  入射面
５  反射シート
６  開口部
７  プリズムシート
８  偏光シート
９  バックケース
１０  フロントケース
１１  樹脂フレーム
１２，２２，３２，４２  光拡散パターン
１２ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａ  中心反射部
１２ａａ，２２ａａ，３２ａａ，４２ａａ  中心反射部の外周縁
１２ｂ，２２ｂ，３２ｂ，４２ｂ  ドット状反射部
１３  反射ドット
１３ａ，２３ａ，３３ａ，４３ａ  １列目の反射ドット列
１３ｂ  ２列目の反射ドット列
１３ｃ  ３列目の反射ドット列
１３ｄ  ４列目の反射ドット列
１３ａａ  １列目の反射ドット
１３ｂｂ  ２列目の反射ドット
１３ｃｃ  ３列目の反射ドット
１３ｄｄ  ４列目の反射ドット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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