(57)【要約】【課題】発光面全体を面発光させた場合の輝度ムラ等を抑制することができ、しかも、発光領域毎の輝度制御を違和感なく行うことができるバックライト装置を提供する。【解決手段】外面側に発光面１２が設定された拡散板８と、拡散板８の内面側に実装面５ａが対向された実装基板５と、実装面５ａ上に実装された複数のＬＥＤ６と、ＬＥＤ６群を囲繞して拡散板８と実装基板５との間に空隙１０を形成する枠体７とを備えた所謂直下型方式のバックライト装置１において、実装面５ａの反射率Ｒ１を、枠体７の内周面７ａの反射率Ｒ２よりも小さく設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外面側に発光面が設定された光学部材と、
前記光学部材の内面側に実装面が対向された実装基板と、
前記実装面上に実装された複数の発光素子と、
前記発光素子群を囲繞して前記光学部材と前記実装基板との間に空隙を形成する枠体とを備え、
前記実装面の反射率を前記枠体の内周面の反射率よりも小さく設定したことを特徴とするバックライト装置。
【請求項２】
前記枠体の内周面は鏡面であることを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
【請求項３】
前記複数の発光素子は、前記発光面に設定される複数の領域毎にグループ化され、各グループ毎に点灯制御されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバックライト装置。
【請求項４】
前記グループ内における前記発光素子の間隔は、隣接する前記グループ間における前記発光素子の間隔よりも相対的に小さく設定されていることを特徴とする請求項３記載のバックライト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光面を形成する拡散板等の光学部材の内面側に、複数の発光ダイオードの発光素子を光源として対向配置した所謂直下型方式のバックライト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液晶表示装置等に用いられるバックライト装置においては、拡散板等の内面側に複数の冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ）が光源として対向配置された、所謂直下型方式のバックライト装置が広く採用されている。この種のバックライト装置では、一般に、各ＣＣＦＬからの出射光を発光面までの空間（空気層）内で混合させることにより、発光面を均一な輝度で白色発光させるよう構成されている。
【０００３】
また、近年、バックライト装置においては、液晶表示装置を用いたテレビ等の普及に伴う液晶表示装置の画質向上等の要求に対処し、液晶パネルのセル動作に同期させて各ＣＣＦＬの点灯を制御する技術が開発されている。例えば、特許文献１には、液晶パネルのフレーム周期に同期してＣＣＦＬを点滅点灯させることで動画を表示する際のぼやけを抑制し、液晶表示装置の画質向上を図る技術が開示されている。
【０００４】
また、直下型方式のバックライト装置において、更に細分化された領域毎に発光面の輝度や色度等を制御するため、ＣＣＦＬに代えて発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として採用し、発光面に設定された発光領域毎にＬＥＤを個別に点灯制御する技術が提案されている。
【０００５】
その一方で、上述のように複数のＬＥＤを直下配置した場合、各ＬＥＤからの出射光が広範囲に亘って相互に影響し合い、その結果、例えば、発光面全体を面発光させようとした場合に中央部の輝度が周辺部よりも相対的に高くなる等の輝度ムラが生じる虞がある。また、発光領域毎に輝度等を制御しようとした場合にも、相互の発光領域間で、漏れ光が所望の発光領域以外の領域に必要以上に影響を及ぼす等の虞がある。
【０００６】
これに対処し、例えば、非特許文献１には、各ＬＥＤの周囲に隔壁を設け、この隔壁を用いて発光領域を区分する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２５２１２７号公報
【非特許文献１】SID 06 DIGEST 1520-1523 44.4/T.Shirai
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の非特許文献１に開示された技術のように隔壁を設けた場合、隔壁が発光面上に暗線として現出したり、発光区分があまりにも明瞭となり、発光領域の境界近傍において画像上の発光強度を滑らかにコントロールすることが困難となる等の虞がある。
【０００８】
本発明は、発光面全体を面発光させた場合の輝度ムラ等を抑制することができ、しかも、発光領域毎の輝度制御を違和感なく行うことができるバックライト装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、外面側に発光面が設定された光学部材と、前記光学部材の内面側に実装面が対向された実装基板と、前記実装面上に実装された複数の発光素子と、前記発光素子群を囲繞して前記光学部材と前記実装基板との間に空隙を形成する枠体とを備え、前記実装面の反射率を前記枠体の内周面の反射率よりも小さく設定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のバックライト装置によれば、発光面全体を面発光させた場合の輝度ムラ等を抑制することができ、しかも、発光領域毎の輝度制御を違和感なく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、図１はバックライト装置の要部を示す分解斜視図、図２はバックライト装置の平面図、図３は図２のIII−III線に沿う要部断面図である。
【００１２】
図１乃至図３において、符号１は液晶テレビ等に好適なバックライト装置を示し、このバックライト装置１は、光源ユニット２を有する。光源ユニット２は、平板状の実装基板５を有し、この実装基板５の一方の面側に設定された実装面５ａ上に、発光素子として複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）６が実装されて要部が構成されている。この光源ユニット２には、実装面５ａ上のＬＥＤ６群を囲繞する枠体７が固設され、枠体７の端部には光学部材としての拡散板８が配置されている。そして、拡散板８の縁辺部及び枠体７にベゼル９が冠設されることにより、拡散板８は、実装基板５との間に所定の空隙（空気層）１０を隔てた状態で枠体７に保持されている。
【００１３】
実装基板５は、平面視略矩形形状をなす回路基板で構成されている。この実装基板５は、例えば、難燃性グレードＦＲ−４のプリント配線基板、ガラス不織布とガラス布とエポキシ樹脂とを用いたコンポジット積層基板（ＣＥＭ−３基板）、或いは、アルミ基板等を用いて構成されている。また、実装基板５の実装面５ａ側は、例えば、黒色のＰＥＴシートが貼着されることにより、反射率Ｒ１が２０％以下、好ましくは反射率Ｒ１が５％の低反射面で構成されている。なお、実装面５ａ側の反射率Ｒ１は、例えば、実装基板５に用いられるレジストの色等によって調整されるものであってもよい。
【００１４】
各ＬＥＤ６は、例えば、青色の発光体に黄色の蛍光体が付加された面実装型の白色ＬＥＤで構成されている。本実施形態において、実装面５ａには６４個のＬＥＤ６が実装されるようになっており、これらＬＥＤ６は、等間隔毎に配置されることで実装面５ａ上に８×８のマトリクスを形成する。
【００１５】
ここで、ＬＥＤ６の出射面には、片凸レンズ６ａが固設されている。この片凸レンズ６ａの光学特性は、例えば、ＬＥＤ６の出力特性や配列状態等に基づくシミュレーション等によって適宜設定されており、これにより、各ＬＥＤ６の法線方向を光軸とする出射光の放射状態等が最適化されている。
【００１６】
なお、ＬＥＤ６としては、上述の白色ＬＥＤに代えて、例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれ単色の発光体からなるＬＥＤを使用してもよく、さらに、出射光に紫外線を含む発光体にＲ，Ｇ，Ｂそれぞれに発光する蛍光体を付加したものを使用してもよい。
【００１７】
枠体７は、実装基板５の縁辺部に沿って実装面５ａから突出するよう周設された矩形の環状部材で構成されている。この枠体７において、実装基板５と拡散板８との間の空隙１０を囲繞する内周面７ａ（すなわち、ＬＥＤ６群を以上する内周面７ａ）は、例えば、白色の反射シートが貼着されることにより、反射率Ｒ２が８０％以上、好ましくは反射率Ｒ２が９５％の高反射面で構成されている。ここで、内周面７ａは、鏡面であることがより好ましい。
【００１８】
拡散板８は、実装基板５と略同形の平面視略矩形形状をなす平板状の部材で構成されている。拡散板８の外面側には、レンズシート等からなる複数の光学シート１１が貼着され、最外に位置する光学シート１１の外面が発光面１２として設定されている。
【００１９】
このように、本実施形態のバックライト装置１は、拡散板８の内面側に複数のＬＥＤ６が光源として対向配置された、所謂直下型方式のバックライト装置で構成されている。このバックライト装置１を領域発光させるべく、例えば、図２に示すように、発光面１２には、等分割された４×４個の発光領域１２ａが設定されている。また、これらの発光領域１２ａに対応して、実装基板５上の各ＬＥＤ６は、隣接する２×２個毎の小群にグループ化されている。そして、実装基板５に接続された点灯回路１５（図１参照）によって、各ＬＥＤ６がグループ毎にそれぞれ独立駆動されることにより、バックライト装置１は、発光領域毎に所望の輝度を得ることが可能となっている。ここで、各ＬＥＤ６のグループは、例えば、ＰＷＭ制御によって駆動される。この場合において、各グループに対するＰＷＭ信号は、ＬＥＤ６の温度特性等を参照した上で、図示しないフォトセンサやカラーセンサからの信号に基づいてフィードバック制御されることが望ましい。
【００２０】
このような構成のバックライト装置１において、点灯回路１５によってグループ毎にＬＥＤ６が点灯制御されると、点灯制御されたグループ内の各ＬＥＤ６からの出射光は、その多くが、片凸レンズ６ａで調光されることにより、ＬＥＤ６の法線方向に対して所定の放射角以内で空隙１０内を進行する。そして、これらの光は、空隙１０内で混合さえながら拡散板８に達し、主として対応する発光領域１２ａの発光に寄与するとともに、その周辺の所定領域の微発光に寄与する。一方、片凸レンズ６ａで好適に調光されることなくＬＥＤ６の法線方向に対して大きな放射角で放射された一部の光や拡散板８で反射した一部の光等は、実装面５ａに到達すると、これらの光の多くが、そのまま吸収される。すなわち、実装面５ａの反射率Ｒ１は小さな反射率（例えば、Ｒ１＝５％）に設定されているため、実装面５ａに到達した光の多くがそのまま吸収される。従って、各ＬＥＤ６から出射された光は、空隙１０内で必要以上の広範囲に拡散されることが的確に防止され、所望の発光領域１２ａ毎の輝度制御を違和感なく実現することが可能となる。
【００２１】
また、発光面１２を全面発光させるべく点灯回路１５によって全てのＬＥＤ６が点灯制御された場合においても、同様に、各ＬＥＤ６からの出射光は、空隙１０内で必要以上の広範囲に拡散されることなく、主として対応する発光領域１２ａの発光に寄与するとともに、その周辺の所定領域の微発光に寄与する。これにより、隣接する発光領域１２ａのＬＥＤ６からの光が互いの発光を補完し合い、各発光領域１２ａの境界近傍における輝度ムラの発生が抑制される。ここで、発光面１２上の端部（縁辺部）では、隣接する発光領域１２ａが存在しないため、周辺のＬＥＤ６からの補完は期待できないが、枠体７の内周面７ａの反射率Ｒ２は大きな反射率（例えば、Ｒ２＝９５％）に設定されているため、端部に位置するＬＥＤ６からの光の一部が、内周面７ａで反射して自己の発光領域１２ａの端部の発光を補完する。これにより、発光面１２を全域に渡って発光させた場合の輝度ムラを好適に抑制することが可能となる。
【００２２】
ここで、図４は、実装面５ａの反射率Ｒ１を５％、内周面７ａの反射率Ｒ２を９５％（非鏡面）に設定した上述のバックライト装置１を全面発光させた際の発光面１２全域に渡る輝度分布のシミュレーション結果であり、図７中の折れ線Ａは、当該バックライト装置１の、図２のIII−III線に沿う輝度分布のシミュレーション結果である。
【００２３】
また、図５は、実装面５ａの反射率Ｒ１を５％、内周面７ａを反射率Ｒ２が９５％の鏡面に設定した上述のバックライト装置１を全面発光させた際の発光面１２全域に渡る輝度分布のシミュレーション結果であり、図７中の折れ線Ｂは、当該バックライト装置１の、図２のIII−III線に沿う輝度分布のシミュレーション結果である。
【００２４】
一方、図６は、上述のバックライト装置１において、実装面５ａの反射率Ｒ１は５％のまま保持したまま、内周面７ａの反射率Ｒ２を５％に変更し、全面発光させた際の発光面１２全域に渡る輝度分布のシミュレーション結果を比較例として示すものであり、図７中の折れ線Ｃは、当該反射率Ｒ２を変更後のバックライト装置１の、図２のIII−III線に沿う輝度分布のシミュレーション結果を比較例として示すものである。
【００２５】
これらの対比からも明らかなように、実装面５ａの反射率Ｒ１を低い反射率に設定するとともに、内周面７ａの反射率Ｒ２を実装面５ａの反射率Ｒ１よりも相対的に高い反射率に設定することにより、発光面１２の端部に暗部が発生することを抑制し、発光面１２を全域に渡って高い輝度の均斉度で発光させることが可能となる。さらに、内周面７ａを鏡面とすることにより、発光面１２を全面発光させた際の輝度の均斉度をより向上させることができる。
【００２６】
ところで、上述のバックライト装置１においては、８×８個のＬＥＤ６を均等配置し、１６等分割した発光面１２上の各発光領域１２ａをそれぞれ２×２個のＬＥＤ６を使用して発光させる場合の一例について説明したが、１の発光領域１２ａ毎のＬＥＤ６の数、ＬＥＤ６の配置、発光領域１２ａの形状、発光領域１２ａの数等は、適用される液晶表示装置の大きさや解像度等によって任意に変更することが可能である。
【００２７】
例えば、図８，９に示すように、１０×１０個のＬＥＤ６を用い、２５等分割した発光面１２上の各発光領域１２ａをそれぞれ２×２個のＬＥＤ６を使用して発光させることも可能である。
【００２８】
さらに、例えば、発光領域１２ａに対応するグループ間で隣接するＬＥＤ６の間隔ｄ２を、同一グループ内で隣接するＬＥＤ６の間隔ｄ１よりも相対的に大きく設定することも可能である。このように構成すれば、例えば、バックライト装置１の一の発光領域１２ａのみを領域発光させる際に、隣接する他の発光領域１２ａに対するＬＥＤ６からの直接的な「漏れ光」の量を抑制することができる。これにより、各ＬＥＤ６の点灯制御による明るさの領域コントロールを鮮明なものとすることが可能となる。
【００２９】
その一方で、発光区分の過剰な明瞭化を抑制したい場合、実装面５ａの反射率Ｒ１を高く設定することにより、該当する発光領域１２ａの周辺領域を微発光させるための光を補うことができる。そして、このように実装面５ａの反射率Ｒ１を高めることにより、ＬＥＤ６から出射される光の利用効率を向上することができる。なお、この場合においても、発光面１２を全面発光させた際の輝度ムラを抑制すべく、実装面５ａと内周面７ａとの反射率の関係は、Ｒ１＜Ｒ２に設定されていることは勿論である。
【００３０】
このような構成によれば、例えば、図１０中に破線でに示すように、ＬＥＤ６から出射される光の利用効率を向上させつつも、全ＬＥＤ６を均等配置した場合の相対輝度特性（図１０中に実線で示す）と略同等の相対輝度特性を得ることができる。
【００３１】
なお、上述の実施形態においては、ＬＥＤを発光素子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、有機ＥＬ等を発光素子として用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】バックライト装置の要部を示す分解斜視図
【図２】バックライト装置の平面図
【図３】図２のIII−III線に沿う要部断面図
【図４】実装面の反射率を５％に設定し且つ内周面の反射率を９５％に設定したバックライト装置を全面発光させたときの輝度分布のシミュレーション結果を模式的に示す説明図
【図５】実装面の反射率を５％に設定し且つ内周面を反射率が９５％の鏡面に設定したバックライト装置を全面発光させたときの輝度分布のシミュレーション結果を模式的に示す説明図、
【図６】比較例として実装面の反射率及び内周面の反射率を５％に設定したバックライト装置を全面発光させたときの輝度分布のシミュレーション結果を模式的に示す説明図
【図７】バックライト装置を全面発光させたときの図２のIII−III線に沿う各輝度分布のシミュレーション結果を示す説明図
【図８】バックライト装置の変形例を示す平面図
【図９】図８のIX−IX線に沿う要部断面図
【図１０】バックライト装置を領域発光させたときの図８のIX−IX線に沿う輝度分布のシミュレーション結果を示す説明図
【符号の説明】
【００３３】
１…バックライト装置、２…光源ユニット、５…実装基板、５ａ…実装面、６…発光ダイオード（発光素子）、６ａ…片凸レンズ、７…枠体、７ａ…内周面、８…拡散板（光学部材））、９…ベゼル、１０…空隙、１１…光学シート、１２…発光面、１２ａ…発光領域、１５…点灯回路、Ｒ１…反射率（実装面の反射率）、Ｒ２…反射率（内周面の反射率）、ｄ１…間隔（グループ内における発光素子の間隔）、ｄ２…間隔（グループ間における発光素子の間隔）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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