光源モジュール、及び光源モジュールを備えた液晶表示装置
【課題】複数の光源を並べて配設した光源基板が互いに複数個直列に配設されている場合であっても、輝度むらの発生を抑制し得る光源モジュール、及び光源モジュールを備えた液晶表示装置を提供する。
【解決手段】LED基板24aの単位長さL当たりにLEDチップ23aがN個配置される光源密度でLED基板24a上にLEDチップ23aが配置されるように、LEDチップ23aをM個ずつ集めた該LED素子群GをLED基板24aに均等に配置したときにおけるLED素子群Gの中心位置同士の間隔LM/Nは、N個のLEDチップ23aを該光源密度でLED基板24aに均等に配置したときのLEDチップ23a・23a間の間隔L/Nよりも、LED基板24a・24a間におけるLEDチップ23a・23aの間隔に近い値となっている。
【解決手段】LED基板24aの単位長さL当たりにLEDチップ23aがN個配置される光源密度でLED基板24a上にLEDチップ23aが配置されるように、LEDチップ23aをM個ずつ集めた該LED素子群GをLED基板24aに均等に配置したときにおけるLED素子群Gの中心位置同士の間隔LM/Nは、N個のLEDチップ23aを該光源密度でLED基板24aに均等に配置したときのLEDチップ23a・23a間の間隔L/Nよりも、LED基板24a・24a間におけるLEDチップ23a・23aの間隔に近い値となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光源モジュール、及び光源モジュールを備えた液晶表示装置に関するものであり、詳細には、光学部材と、光学部材に沿って配設された複数の光源とを備え、上記光源から光学部材に入射された光が該光学部材の内部を導光しつつ、該光学部材の表面から出射される光源モジュール、及び光源モジュールを備えた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置は、薄型、軽量にできることから色々な分野に使用されている。液晶テレビをはじめとする液晶表示装置においては、光源からの光を導光板によって面状に出射させる導光板を備えたバックライトが多用されている。また、バックライトの光源として、LED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)が使用されている。
【0003】
バックライトの光源の配置には、直下型とサイドエッジ型(サイドライト型ともいう)とがある。一般的な直下型は、液晶パネルの下に、LEDをマトリックス状に配列させて液晶パネルを均一に照射する方式である。また、直下型には、LEDと拡散レンズ(光を拡散させるレンズ)を用いてLEDから出射される光を広げて液晶パネルを均一に照射する方式もある。
【0004】
このようなバックライトでは、種々の形態のLED光源を使用することができる。
【0005】
具体的には、例えば特許文献1に開示された面状照明装置は、図25(a)(b)に示すように、基板101上にLEDチップ102が線状に配された線状光源装置100を用いて導光板103の端部から光照射するエッジライト型のバックライトとなっている。
【0006】
上記線状光源装置100を用いた場合、LEDチップ102を個別に配置する方法に比べてLEDチップ102に電力を供給する配線の煩雑さを軽減できる等のメリットがある。しかし、特に大型の液晶表示装置においては、導光板103が大きいため、導光板103の大きさに合わせて単一の線状光源装置100を配置した場合、線状光源装置100の大きさが大型化し、製造コストが増大すると共に、線状光源装置100を液晶表示装置に組み付ける際に大型の組み立て装置が必要になる等の組み立て性が低下するという問題がある。また、このような大型の線状光源装置100では、LEDチップ102の発熱による熱膨張の問題があり、例えば、LEDチップ102の発熱により基板101に歪み及び反りが発生し易くなるという弊害がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2010−15709号公報(2010年1月21日公開)
【特許文献2】特開2000−91646号公報(2000年7月19日公開)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上記の問題を解決する方法として、例えば、大型の線状光源に代えて、小型の線状光源を複数直列に配列して使用する方法が考えられる。複数の小型の線状光源を用いた場合、大型の線状光源を用いる場合に比べてコストを低減することができ、組み立て性も向上させることができる。また、熱膨張についても小型の基板毎に歪み及び反りの影響が分散するため、全体として大きな歪み及び反りが発生することを防ぐことができる。
【0009】
しかしながら、上記の方法には下記の問題点がある。
【0010】
まず、線状光源において、輝度むらが小さくなるように、基板にLEDチップを直列に配置するには、LEDチップ間の間隔が等しくなるように配列することが望ましい。すなわち、LEDチップの密度が高い箇所は輝度が高く、LEDチップの密度が低い箇所は輝度が低くなるので、輝度むらが発生する。また、LED配置の間隔等の規則性を急激に変化させると輝度が急激に変化するため輝度むらが発生する。そこで、LEDチップの間隔が均等となるように配列させる。これにより、LEDチップにおける基板全体に対する密度が均等に分散されるので、上記の輝度むらを低減することができる。
【0011】
しかし、LEDチップの周囲には封止樹脂、封止樹脂をせき止めるダム構造、及び配線等の周辺構造を形成する必要があるため、LEDチップを基板の末端部まで配置することができない。このため、LEDチップは、上記の周辺構造を形成できる程度に末端から距離をおいて配置する必要がある。この結果、線状光源の基板の末端部ではLED素子を配置することができず、複数の小型の線状光源を直列配置する方法では、線状光源の継ぎ目の部分はLED素子が配置できない暗部となり、輝度むらが発生するという問題点を有している。
【0012】
また、線状光源の基板はLEDチップの発熱によりある程度膨張するため、基板を複数配列する際には基板同士が熱膨張時に衝突しない程度に間隔をあけることが望ましい。しかし、その場合は、LED素子が配置しない暗部の領域がさらに増加し、上記の輝度むらがより大きくなる。
【0013】
そこで、このような光源基板の末端で輝度が低下する問題に対し、特許文献2においては、図26に示すように、LED基板201の末端のLED密度を増加させる方法が開示されている。この方法を複数の小型の線状光源を直列配置した複合線状光源に適応した場合、LED基板201末端のLED素子高密度部位と基板継ぎ目のLED素子が配置されていない部位との輝度が十分混合して、均一化した状態で光が外部へ出射される場合のみ有効となる。仮に、上記の部位間で輝度が混合しないで光が外部へ出射される場合は、LED継ぎ目の暗部に隣接してLED素子高密度部位の明部が発現するため、逆に輝度むらが大きくなる。上記の問題を解消するには、一般に、LED素子の出射光を拡散させて隣接するLED素子の出射光同士を十分に混合させる必要があり、このためには光源装置内に出射光の混合スペースを設ける必要があり、光源装置が大型化する問題がある。液晶表示装置においては、一般的に厚さや額縁の幅に制限があることから、上記のスペースを設けることが特に難しく、上記の方式では輝度むらを解消することが困難であるという問題点を有している。
【0014】
本願発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、複数の光源を並べて配設した光源基板が互いに複数個直列に配設されている場合であっても、輝度むらの発生を抑制し得る光源モジュール、及び光源モジュールを備えた液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明の光源モジュールは、上記課題を解決するために、光学部材と、上記光学部材に沿って配設された複数の光源とを備え、上記光源から光学部材に入射された光が該光学部材の内部を導光しつつ、該光学部材の表面から出射される光源モジュールにおいて、上記複数の光源を並べて配設した光源基板が、互いに複数個直列に配設されていると共に、上記各光源基板の端部においては、複数の光源を集めて近接配置した光源群が形成されており、光源基板の単位長さL当たりに光源がN個配置される光源密度で光源基板上に光源が配置されるように、光源をM個ずつ集めた該光源群を光源基板に均等に配置したときにお
ける該光源群の中心位置同士の間隔LM/Nは、N個の光源を該光源密度で光源基板に均等に配置したときの光源間の間隔L/Nよりも、光源基板間における光源の間隔に近い値となっていることを特徴としている。
【0016】
上記の発明によれば、複数の光源を並べて配設した光源基板が、互いに複数個直列に配設されている。このような場合、光源基板の各末端においては、配線等の周辺構造を形成する必要がある等の理由により、光源を配置することができず、その結果、暗部となり、輝度むらが発生するという問題点を有している。
【0017】
そこで、本発明では、各光源基板の端部においては、複数の光源を集めて近接配置した光源群が形成されており、光源基板の単位長さL当たりに光源がN個配置される光源密度で光源基板上に光源が配置されるように、光源をM個ずつ集めた該光源群を光源基板に均等に配置したときにおける該光源群の中心位置同士の間隔LM/Nは、N個の光源を該光源密度で光源基板に均等に配置したときの光源間の間隔L/Nよりも、光源基板間における光源の間隔に近い値となっている。
【0018】
すなわち、複数の光源基板を配列した構造であっても、単純に光源を均等に配置するよりも光源群を均等に配置する方が光源基板間における光源配列の不連続性を低減することができ、かつ輝度むらを改善することができる。
【0019】
したがって、複数の光源を並べて配設した光源基板が互いに複数個直列に配設されている場合であっても、輝度むらの発生を抑制し得る光源モジュールを提供することができる。
【0020】
本発明の光源モジュールでは、前記各光源基板の端部における光源群同士の間隔は、互いに均一とすることができる。
【0021】
これにより、光源基板間の光源群の間隔に合わせて光源基板における光源群を均等な間隔で配置することができる。この結果、光源基板、及び光源基板の端部における光源配列の非連続的な変化による輝度むらの発生を抑制することができる。
【0022】
本発明の光源モジュールでは、前記各光源基板の端部における各光源群内の光源の密度は、該光源基板の中央側から末端にかけて段階的に高くなるように設定されているとすることが可能である。
【0023】
これにより、光源基板の端部近傍における複数の光源を集めて近接配置した光源群毎に配置する状態から、光源基板の中央における光源を1個毎に個別に配置する状態に連続的に変化させることができる。
【0024】
したがって、本発明の光源モジュールでは、各光源基板の中央部においては、複数の光源は一列に直列に配設されており、かつ各光源同士の間隔は互いに均一とすることができる。
【0025】
これにより、光源群毎に光源を配置することによる輝度むらを防止することができる。また、光源基板の端部における光源群毎の光源配置状態に、配置状態が緩やか変化するため、配置状態の変化の途中で輝度むらが発生することが無い。
【0026】
本発明の光源モジュールでは、前記各光源基板の中央部においては、上記複数の光源は一列に直列に配設されており、かつ上記各光源同士の間隔は互いに均一となっているとすることができる。
【0027】
すなわち、光源基板の中央部は、光源基板間の非連続的な変化による輝度むらの影響を受けない。このため、各光源基板の中央部においては、複数の光源は一列に直列に配設されており、かつ各光源同士の間隔は互いに均一となっているとすることにより、複雑な輝度制御をしなくても、輝度むらの発生を抑制することができる。
【0028】
本発明の光源モジュールでは、前記光学部材は、平板状にてなり、入射した光を内部で全反射させて導光しながら上面から光を出射する導光板と、上記導光板の下側に設けられ、かつ該導光板の下面の入射部から該導光板に光を入射させるように光を結合する光結合部材とからなっていると共に、前記光源は、上記光結合部材の下側から該光結合部材に入射光を発するように配設されていることが好ましい。
【0029】
これにより、導光板の下方の光源から出射された光は、光結合部材を介して導光板に入射され、導光板の内部を全反射しながら一部の光は導光板の端部まで伝搬すると共に、その途中では適宜光路変換素子にて、全反射条件が破られ、導光板の上面から出射する。
【0030】
この結果、従来のサイドエッジ型導光板とは異なり、導光板直下型のバックライトとなっているので、サイドエッジ型導光板においては必要であった熱膨張を回避するための光源と導光板との隙間が不要となり、光源から導光板への結合効率を高め、光利用効率を向上することができる。
【0031】
また、本発明では、導光板とは別体の光結合部材を設けることにより、平板状の導光板の下面の入射部から光を入射させるので、導光板の内部では入射光が全反射しながら導光される。この結果、導光板を加工しなくても済み、光源から導光板への結合効率を高め、光利用効率を向上し得ると共に、製造コストも軽減される。
【0032】
本発明の液晶表示装置は、上記課題を解決するために、上記記載の光源モジュールをバックライトとして備えていることを特徴としている。
【0033】
上記の発明によれば、複数の光源を並べて配設した光源基板が互いに複数個直列に配設されている場合であっても、輝度むらの発生を抑制し得る光源モジュールを備えた液晶表示装置を提供することができる。
【発明の効果】
【0034】
本発明の光源モジュールは、以上のように、複数の光源を並べて配設した光源基板が、互いに複数個直列に配設されていると共に、上記各光源基板の端部においては、複数の光源を集めて近接配置した光源群が形成されており、光源基板の単位長さL当たりに光源がN個配置される光源密度で光源基板上に光源が配置されるように、光源をM個ずつ集めた該光源群を光源基板に均等に配置したときにおける該光源群の中心位置同士の間隔LM/Nは、N個の光源を該光源密度で光源基板に均等に配置したときの光源間の間隔L/Nよりも、光源基板間における光源の間隔に近い値となっているものである。
【0035】
本発明の液晶表示装置は、以上のように、上記記載の光源モジュールをバックライトとして備えているものである。
【0036】
それゆえ、複数の光源を並べて配設した光源基板が互いに複数個直列に配設されている場合であっても、輝度むらの発生を抑制し得る光源モジュール、及び光源モジュールを備えた液晶表示装置を提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】(a)は本発明における光源モジュールの実施の一形態を示すものであって、光源モジュールに備えられたLED基板に配列されたLEDチップの構成を示す平面図であり、(b)は上記のLEDチップ配列によるX軸方向の輝度分布を示す図である。
【図2】上記光源モジュールを備えた液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。
【図3】(a)は上記液晶表示装置の全体構成を示す断面図であり、(b)は、(a)に示す液晶表示装置における光源ユニットの構成を示す断面図である。
【図4】上記液晶表示装置における光源モジュールの構成を示す斜視図である。
【図5】上記光源モジュールにおける光源ユニットの構成を示す分解斜視図である。
【図6】上記光源ユニットにおけるLED基板の構成を示す平面図である。
【図7】(a)はLEDチップから出射した光が放物面を有する光結合部材を介して導光板に入射するときの光路を示す断面図であり、(b)はLEDチップ近傍を示す要部断面図である。
【図8】(a)はLEDチップから出射した光が楕円面を有する光結合部材を介して導光板に入射するときの光路を示す断面図であり、(b)はLEDチップ近傍を示す要部断面図である。
【図9】上記導光板を取り除いた光源モジュールの構成を示す斜視図である。
【図10】図9において切断面Sで切断した断面図である。
【図11】図10のA側の要部構成を拡大して示す断面図である。
【図12】光源ユニットにおけるLED基板の構成を示す平面図である。
【図13】(a)はLED基板に配列されたLEDチップの比較例の構成を示す平面図であり、(b)は上記比較例のLEDチップ配列によるX軸方向の輝度分布を示す図である。
【図14】(a)はLED基板に配列されたLEDチップにおける他の比較例の構成を示す平面図であり、(b)は上記他の比較例のLEDチップ配列によるX軸方向の輝度分布を示す図である。
【図15】(a)はLED基板に配列されたLEDチップにおける変形例の構成を示す要部平面図であり、(b)はLED基板に配列されたLEDチップにおける変形例の構成を示す平面図である。
【図16】(a)は液晶表示装置の構成を示す正面図であり、(b)はその側面図である。
【図17】本発明における光源モジュール、及び光源モジュールを備えた液晶表示装の他の実施の形態を示すものであって、2列のLEDチップを備えた光源ユニットの構成を示す断面図である。
【図18】端部に光源ユニットを有し、2つのLEDチップから出射した光が放物面又は楕円面を有する光結合部材を介して導光板に入射するときの光路を示す断面図である。
【図19】上記液晶表示装置の端部の構成を示す要部断面図である。
【図20】(a)(b)は、シャーシの導光板保持面よりも下方に位置している光結合部材及び光源を示す断面図である。
【図21】(a)は本発明における光源モジュール、及び光源モジュールを備えた液晶表示装のさらに他の実施の形態を示すものであって、液晶表示装置の構成を示す分解斜視図であり、(b)は上記液晶表示装置の要部の構成を示す断面図である。
【図22】2つのLEDチップから出射した光が放物面又は楕円面を有する光結合部材を介して導光板に入射するときの光路を示す断面図である。
【図23】(a)は液晶表示装置の構成を示す断面図であり、(b)は導光板の輝度分布を示すグラフである。
【図24】本発明における光源モジュールのさらに他の実施の形態を示すものであって、エッジライト方式のバックライトを示す側面図である。
【図25】(a)は従来のバックライトの構成を示すものであって、光源ユニットの構成を示す斜視図であり、(b)はその断面図である。
【図26】(a)は従来の他のバックライトの構成を示すものであって、LED基板の端部側のLEDチップにおける密度を高めたバックライトの構成を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【0038】
〔実施の形態1〕
本発明の一実施形態について図1〜図16に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【0039】
(液晶表示装置の全体構成)
本実施の形態の光源モジュールを備えた液晶表示装置の構成について、図2に基づいて説明する。図2は、本実施の形態の液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。
【0040】
本実施の形態の液晶表示装置1は、図2に示すように、光源モジュールとしてのバックライト10、拡散板2A、プリズムシート3、拡散シート2B、液晶パネル4及びベゼル5がこの順に重ねられて配置されている。液晶表示装置1においては、バックライト10から出射された光が、拡散板2A、プリズムシート3、及び拡散シート2Bを通過して液晶パネル4に入射する。そして、液晶パネル4において光透過率を部分的に変化させることにより、所望の画像が表示されることになる。尚、液晶パネル4は、矩形の平板状であり、拡散板2A、プリズムシート3、及び拡散シート2Bも液晶パネル4と略同じ形状を有している。また、ここでは、液晶パネル4の長辺に平行な方向をX方向とし、液晶パネル4の短辺に平行な方向をY方向とし、X方向及びY方向の両方に垂直な方向をZ方向とする。X方向は、長手方向ともいう。また、Z方向は、液晶パネル4の法線方向ともいえる。
【0041】
(光源モジュールの構成)
光源モジュールとしてのバックライト10は、図2に示すように、下から順に、つまり液晶パネル4に対して遠い方から順に、光源ユニット20、一筋の開口11aを有するシャーシ11、シャーシ11と同様に一筋の開口12aを有する反射シート12、及び光学部材としての導光板13にて構成されている。シャーシ11は、例えば鉄等の材質により形成されており、バックライト10の強度を高めるものである。シャーシ11は、液晶パネル4と略同じサイズの矩形に形成されている。
【0042】
上記光源ユニット20は、凹部21aを有する光源ホルダー21を備えている。凹部21aはX方向に伸びた長尺状つまり帯状の溝である。光源ホルダー21は、液晶パネル4における長辺方向に沿って端部側に配置されている。
【0043】
反射シート12は、導光板13から漏れ出た光を反射し、導光板13に戻すために設けられている。反射シート12は、光源ユニット20内の後述する光学部材としての光結合部材30が導光板13に当接する部分で2つの区切られており、区切られた2つの反射シート間に一筋の開口12aが形成されている。すなわち、導光板13における、光源ユニット20側の下面には、光結合部材30と当接する領域、及び反射シート12が設けられた領域が存在する。そして、光は、導光板13における、光結合部材30と当接する領域を介して導光板13へ入射することとなる。
【0044】
導光板13は、入射してくる光を液晶パネル4側へ導くためのものであり、平板状である。
【0045】
尚、本発明の光源モジュールは、少なくとも光源ユニット20と導光板13とを有していれば足りる。
【0046】
(光源ユニットの構成)
次に、光源ユニット20の構成について、図3(a)(b)、図4及び図5に基づいて説明する。図3(a)は、液晶表示装置1の全体構成を示す断面図であり、図3(b)は、液晶表示装置1における光源ユニットの構成を示す断面図である。図4は、液晶表示装置1におけるバックライトの構成を示す斜視図である。図5は、バックライトにおける光源ユニットの構成を示す分解斜視図である。図6は、光源ユニットにおけるLED基板の構成を示す平面図である。
【0047】
上記光源ユニット20は、図3(a)(b)〜図5に示すように、光源としてのLED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)チップを搭載した光源基板としてのLED基板24aと、長尺状の光結合部材30と、ヒートシンク22とを備えている。光結合部材30は、LEDチップから発せられた光を結合させ、導光板13に対して所定の角度で入射させるための光学素子である。また、板状部材としてのヒートシンク22には、LED基板24a及び光結合部材30が搭載されている。また、導光板13、光結合部材30、LED基板24a、及びヒートシンク22は、この順に重ねて配設されている。尚、半導体のLEDチップは非常に微細なサイズであるため、図3〜図5では、図面の煩雑さを防ぐための記載を割愛する。
【0048】
上記光結合部材30は、図4にも示すように、X方向の断面が二股形状である透光部材からなっている。そして、この二股形状の一方側がLED基板24a上に配置されている。また、光結合部材30は、LED基板24aと反対側に頂部平坦面を有し、この頂部平坦面に導光板13が固定されている。
【0049】
LED基板24a上のLEDチップから発した光は、光結合部材30の二股形状の一方の入光面から入光し、光結合部材30内部を伝搬し、導光板13との固定部分である頂部平坦面で、導光板13と光結合する。つまり導光板13に入射する。導光板13に入射した光は、導光板13内部を全反射しながらY方向に伝搬しつつ、その光の一部は、導光板13の裏面に形成された光取り出し手段としての光散乱体により全反射条件が破られ、単位導光板13表面からZ方向上方である矢印Laに出射する。尚、上記光散乱体は、導光板13裏面に印刷等で形成された微小パターンである。このように光源ユニット20は、LEDチップからの光を導光板13の凡そ全面から出射することができるので、面発光装置として利用することができる。光源ユニット20におけるLEDチップから導光板13までの光の詳細挙動については、後述する。
【0050】
本実施の形態では、光源としてLEDチップを用いているが、これは、半導体チップ状のLEDは形状がさらに小さくかつ狭い領域に配置できるので、安価な低出力のLEDチップを用いた場合にも、間隔を詰めて多くのLEDを配置することで照度も向上し、高機能の、バックライトの光源として利用できる点で好ましいためである。ただし、これに限るものではなく、例えば、パッケージに収納されたLEDでもよく、有機EL発光素子又は無機EL発光素子を用いることも可能である。
【0051】
図5に示すように、LED基板24aの表面には、白色系樹脂からなるダム26aが形成されている。図6に示すように、ダム26aは、液晶表示装置1の幅方向(長手方向)に長尺に形成されている。また、ダム26aは、凹部状に形成されている(後述する図11参照)。そして、ダム26a内には、図6に示すように、LEDチップ23aが、ダム26aの長手方向に例えば数mmの間隔をあけて列状に配置されている。ダム26aの外周には、光結合部材30との位置調整のためのアライメントマーク27aが設けられている。アライメントマーク27aは、LEDチップ23aの実装位置を規定するために予めLED基板24aに準備されたものである。また、LED基板24aは、いわゆるプリント配線基板であり、アルミナ、セラミック、ガラスエポキシ樹脂等の材料から構成される
。LED基板24aの厚さは、例えば2mmである。
【0052】
また、図6では示されていないが、ダム26a内には、複数のLEDチップ23aを封止する透明樹脂が充填されている。そして、この透明樹脂には、蛍光体が含まれている。尚、蛍光体は、個々のLEDチップ23aに対し同一の種類のものが用いられている。
【0053】
また、LED基板24aには、ボス用穴28a・28aが形成されている。このボス用穴28a・28aは、後述するボス35a・35a(後述する図9参照)を挿入するための穴である。
【0054】
光結合部材30は、図4及び図5に示すように、X方向に垂直な断面形状が略U字形状つまりトンネル状又はアーチ状であり、X方向に長尺な棒状体である。そして、導光板13とLEDチップ23aとの間に設けられている。
【0055】
この結果、本実施の形態の液晶表示装置1は、液晶パネル4と、液晶パネル4に光を照射する導光板13と、導光板13に光を結合する光学部材としての光結合部材30と、上記光結合部材30に入射光を発するLEDチップ23aとを備え、上記液晶パネル4、導光板13、光結合部材30、LEDチップ23aがこの順に並んで配設された構成になっている。そして、液晶表示装置1におけるバックライト10は、LEDチップ23aが導光板13の下方に設けられた光源直下型のバックライト10となっている。そして、これらLEDチップ23aは、出射光の光軸方向つまり入射光における最も輝度の高い方向が、平板状の導光板13に対して直交するように配置されている。
【0056】
また、図3(a)(b)に示すように、光源ユニット20は、液晶表示装置1の裏面側の端部に、突出部として設けられている。そして、光源ユニット20の内部に光結合部材30とLEDチップ23aとが格納されている。また、光源ユニット20は、液晶表示装置1の長手方向(X方向)に帯状に形成されており、内部に格納されている光結合部材30もX方向に帯状に形成されている。つまり、「突出部」は、光源ユニット20を構成する部材のうち、光結合部材30、LEDチップ23a及びそのカバー等で構成されると換言できる。
【0057】
本実施の形態では、突出部である光源ユニット20がシャーシ11の平坦面から突出した断面長方形状にて形成されているが、これに限定されるものではなく、断面が半円形、半楕円形、三角形等の四角形以外の多角形であっても構わない。つまり、突出部とは、断面が四角形の凸部形状である構成のみを意図するものではなく、内部に光結合部材又は光源等を格納できる機能を有する限り、種々の形状・大きさが許容される。
【0058】
また、本実施の形態では、液晶表示装置1は、導光板の加工という技術思想を伴うことなく、光源としてのLEDチップ23aから導光板13への光結合効率を高め、光利用効率を向上し得る。以下、光結合部材30の詳細構造及び光路について説明する。
【0059】
光結合部材30は、上述したように、導光板13とLEDチップ23aとの間に設けられた断面略U字形状の帯状体つまり棒状体からなっている。光結合部材30の材質は、導光板13の材質と同じ樹脂からなっている。同じ材質であれば、屈折率を同じにすることができるので、光結合部材30から導光板13への光の入射が円滑に行われる。導光板13の屈折率が光結合部材30の屈折率より僅かに高い構成でも構わない。また樹脂に限るものではなく硝子等の材質でも構わない。
【0060】
詳細には、図7(a)に示すように、光結合部材30における導光板13側の表面は、平板状の導光板13に当接する入射部としての頂部平坦面31と、曲面32a・32bと
からなっている。曲面32a・32bは、頂部平坦面31から両端側にそれぞれ導光板13から遠ざかるように伸びる反射面として形成されている。
【0061】
曲面32a・32bは、例えば、図7(a)に示す断面放物線とすることができる。すなわち、曲面32a・32bは、液晶パネル4の長手方向(X方向)に垂直な光結合部材30の断面形状において、放物線を構成する。ただし、必ずしもこれに限るものではなく、断面楕円、弓型等の湾曲形状、又は頂部平坦面31から斜めに傾斜する平面であっても、導光板に光を有効に結合できる形状であれば構わない。これにより、光結合部材30が、光源から出射された光を、光結合部材内部で曲げながら伝搬し、平板状の導光板13に対して斜めに入射させるように機能する。このため、光源からの光の殆どを導光板13に結合させることができる。
【0062】
また、光結合部材30における導光板13側とは反対側の表面、つまり光結合部材30の下端は、2つの下端平坦面となっている。この2つの下端平坦面のうち1つがLEDチップ23aからの光を入光する入光面33aとなっている。LEDチップ23aは、入光面33aの真下に配置されている。そして、入光面33aの一部に高さ0.5mm程度のスペーサ25aが形成され、LEDチップ23aと光結合部材30との衝突によるLEDチップ23aの破損を防いでいる。LEDチップ23aは、LED基板24aにボンディングされている。すなわち、LEDチップ23aは、スペーサ25a近傍に接着剤等を塗布することで、LED基板24aに接着固定される。
【0063】
さらに、光結合部材30の下端側の中央部には凹部34が形成されている。ただし、必ずしもこれに限らず、凹部34が存在しない断面かまぼこ状や断面半円状でもよい。すなわち、本実施の形態では、反射面32a及び32bにて反射する光の導光板13への光路が確保できればよいので、光路とならない部分は凹部34としてくり抜くことができる。これにより、コスト削減を図ることができる。尚、凹部34に図示せぬ反射シート等の反射手段を設けることも可能である。これにより、頂部平坦面31近傍で発生した迷光が発生する場合があっても迷光の一部を導光板13側に反射させ液晶パネル4への照射を向上させることができる。
【0064】
光結合部材30の入光面33aの下側には、LED基板24aにボンディングされたLEDチップ23aが近接して設けられている。LEDチップ23aは、図7(b)に示すように、例えば断面放物線からなる曲面32aの焦点位置Fよりも端部側に存在することが好ましい。これにより、図7(a)に示すように、例えばLEDチップ23aから出射された光は、光結合部材30の入光面33aから入光し、断面放物線の曲面32aにて反射される。そして、その反射光が光結合部材30の頂部平坦面31に到達し、到達方向を維持して導光板13に斜めに入射する。導光板13に入射した光は、図7(a)に示す導光板13の右側の内部を全反射して進みつつ、導光板13の裏面、すなわち反射シート12側の面に設けられている図示しない光路変換部である光散乱体と衝突することにより、導光板13中を進む角度が変わる。そして、進む角度に応じて、全反射条件が破られた光と全反射条件を満たす光とになる。全反射条件が破られた光は、導光板13の液晶パネル4側表面から出射し、前記拡散シート2及びプリズムシート3を通して液晶パネル4に向かう。一方、全反射条件を満たす光は、導光板13から出射せず、反射シート12で反射し、導光板13のさらに右側の内部(図4におけるY方向)を全反射して進みつつ、図示しない光路変換部である光散乱体と衝突することにより導光板13中を進む角度が変わる。
【0065】
すなわち、導光板13に入射した光は、導光板13内部を全反射し端部へ向かう光路中、導光板13の裏面に設けられた光散乱体の作用により、導光板13の液晶パネル4側表面に対する全反射条件が破れた光が生じ、この光が導光板13から出射する。一方、全反
射条件を満たす光は、導光板13内部を全反射して端部へ向かい、この光路中、再び導光板13の裏面に設けられた光散乱体の作用により、導光板13から出射する光が生じる。このように、光源ユニット20では、導光板13内部において、入射光が全反射し端部へ向かう光路中に光散乱体を設けて入射光の進む角度を変えることにより、導光板13外部へ光を出射させている。
【0066】
このような光路は、図8(a)に示す断面楕円の光結合部材30においても同様である。そして、図8(b)に示すように、断面楕円の光結合部材30においても、LEDチップ23aは、例えば断面楕円からなる曲面32aの焦点位置Fよりも端部側に存在することが好ましい。
【0067】
(LED基板と光結合部材との固定)
次に、本実施の形態のLED基板24aと光結合部材30との固定について、図9〜図11に基づいて説明する。図9は、光源ユニット20における導光板13を取り除いた構成を示す斜視図である。図10は、図9の構成を切断面Sで切断したときの断面図を示す。図11は、図10の構成のA側の要部構成を拡大して示した断面図である。
【0068】
図9〜図11に示すように、光結合部材30は、X方向に長尺であり、X方向に垂直な断面が頂部平坦面31を根元とした二股形状(断面略U字形状)の帯状体である。頂部平坦面31からA側(一方の側)に延びる股部は、LED基板24a上に配置されている。LED基板24aは、ビス34aによりヒートシンク22に螺合されている。
【0069】
光結合部材30におけるLED基板24aと対向する部分には、光結合部材30とLED基板24aとを固定するための2つのボス35a・35a’が設けられている。これらボス35a・35a’は、LED基板24aのボス用穴28a・28aに挿入される。そして、これらボス35a・35a’は、LED基板24aに接着固定されたボス35a、及びLED基板24aに対し取り外し可能に取り付けられたボス35a’に割当てられている。すなわち、ボス35a・35a’のうちボス35aのみが、LED基板24aのボス用穴28に挿入されると共に、接着剤等で固定されている。一方、ボス35a’は、LED基板24aのボス用穴28に挿入されているだけである。
【0070】
さらに、図10に示すように、ヒートシンク22には、その上のLED基板24aのボス用穴28aと連通する貫通穴22aが設けられている。この貫通穴22aは、LED基板24aのボス用穴28aを貫通するボス35a・35a’を収容するための穴であると共に、余分な接着剤が溜まる部分になっている。また、この貫通穴22aは、ヒートシンク22を貫通しており、補修の際に利用される。
【0071】
光結合部材30における頂部平坦面31に対しB側(他方の側)には、LED基板が配置されていない。頂部平坦面31からB側に延びる股部には、ヒートシンク22と対向する部分に、光結合部材30とヒートシンク22とを固定するための2つのボス35b・35b’が設けられている。図10に示すように、ヒートシンク22には、これらボス35b・35b’を挿入するための貫通穴22b・22bが設けられている。そして、これらボス35b・35b’は、ヒートシンク22に接着固定されたボス35b、及びヒートシンク22に対し取り外し可能に取り付けられたボス35b’に割当てられている。すなわち、ボス35b・35b’のうちボス35bのみが、ヒートシンク22の貫通穴22bに挿入されると共に、接着剤で固定されている。ヒートシンク22の貫通穴22bは、補修の際に利用される。
【0072】
また、光結合部材30における導光板13と対向する部分には、頂部平坦面31が形成されている。導光板13は、この頂部平坦面31で接触固定されている。この頂部平坦面
31が、LED基板24aからの光を導光板13へ光を結合する部分となっている。
【0073】
また、図9に示すように、光結合部材30における、頂部平坦面31からA側に延びる股部には、スペーサ25aが設けられている。このスペーサ25aは、光結合部材30の入光面33aとLED基板24aとのクリアランスを保つために設けられている。また、頂部平坦面31からB側に延びる股部には、ヒートシンク22と当接するスペーサ25bが設けられている。光結合部材30の入光面33aとLED基板24aとの平行度を保つ必要があるため、スペーサ25bは、スペーサ25aよりも、LED基板24aの厚さ分だけ高さが大きくなっている。
【0074】
また、図11に示すように、LED基板24a及び光結合部材30の接合部分では、環状のダム26aの内側に複数のLEDチップ23aが配置されている。このLEDチップは、スペーサ25aよりも外側に配置されている。また、LEDチップ23aは、スペーサ25aにより光結合部材30と離間している。このスペーサ23aにより、LEDチップ23aと光結合部材30との衝突によるLEDチップ23aの破損を防いでいる。すなわち、このスペーサ25aの存在によって、LED基板24aと、光結合部材30の入光面33aとの間にLEDチップ23aを配置しかつLEDチップ23aを破損させない隙間を設けることができる。
【0075】
このように、LEDチップ23aは、LED基板24a、スペーサ25a及び接着剤を介して、光結合部材30に固定されている。その結果、LEDチップ23aと光結合部材30とは一体化する。
【0076】
また、LEDチップ23aを封止する透明樹脂は、ダム26により堰き止められており、その硬化物は、発光部23cを構成する。LEDチップ23aから発した光は、この透明樹脂の硬化物により波長変換される。このため、発光部23c全体が発光する。発光部23cと光結合部材30の入光面33aとの間のクリアランスは、例えば0.1mmで設定される。そして、このクリアランスは、上述のスペーサ25aにより確保される。また、LEDチップ23aから出射した光は、入光面33aに入光し光結合部材20内部を伝搬して、曲面32aで全反射し頂部平坦面31に到達し導光板13に入射する。図11に示す矢印Lbは、LEDチップ23aから導光板13へ向かう代表的な光路の一例を示している。
【0077】
また、LED基板24a及び光結合部材30における接合部分の寸法の一例として、次の寸法が挙げられる。すなわち、ダム26のY方向の幅が1.5mm、LED基板24aの厚さが2mm、発光部23cのY方向の幅が0.65mm、発光部23cと光結合部材30の入光面33aとの間のクリアランスが0.1mmである。
【0078】
(LED基板におけるLEDチップの配列)
ところで、本実施の形態では、光源ユニット20は、図4に示すように、前記LEDチップ23aと、一方向に延伸する棒状の光結合部材30と、この光結合部材30の下方に、該光結合部材30に沿ってLEDチップ23aを配置して一方向に延伸するLED基板24aとを備えている。
【0079】
上記構成の光源ユニット20では、LEDチップ23aの発光によって、光結合部材30、及びLEDチップ23aを搭載するLED基板24aが熱膨張する。ここで、本実施の形態では、光結合部材30は例えばアクリル樹脂にて形成される一方、LED基板24aには金属配線パターンが配設されている。このため、光結合部材30の方がLED基板24aよりも熱膨張が大きい。この結果、光結合部材30がLED基板24aに密着固定されていると、両者の熱膨張の差により、反りが発生する。
【0080】
そこで、本実施の形態では、光結合部材30及びLED基板24aは、導光板13の長辺方向に平行にそれぞれ延伸する方向に対して、例えば、8個に分割されたものからなっており、それぞれの間には隙間としての継ぎ目が設けられている。このため、光結合部材30とLED基板24aとがそれぞれ熱膨張してもそれぞれ互いに独立して伸縮する。その結果、光結合部材30及びLED基板24aが反るということがないようになっている。
【0081】
したがって、光結合部材30における延伸方向の熱膨張による光結合部材30と光源基板との歪み及び反りを抑制し得る光源ユニット20を提供することができる。
【0082】
一方、このように形成した場合に、次の問題が発生する。
【0083】
すなわち、LEDチップ23a・23aの間隔が、LED基板24a・24a間ではLED基板24aの内部に比べて大きく、これ以上、詰めて配設することができない。一方、LED基板24a・24a間のLEDチップ23aの間隔をLED基板24aの内部の間隔に適用するとLEDチップ23aのチップ数を増やすことができない。
【0084】
具体的には、例えば、図13(a)に示すように、LED基板24a上にLEDチップ23aが2mmの間隔で均等に配置されているとする。ここで、LEDチップ23aの配置間隔は光源ユニット20に要求される輝度に応じて適宜設定すればよく、例えば、より高輝度が必要な場合はLEDチップ23aの密度を上げるためにLEDチップ23aの配置間隔をより小さくすればよい。一方、LED基板24aの継ぎ目部分におけるLEDチップ23aの間隔は3mmとなっている。この理由は、LEDチップ23aの周辺構造を形成するために確保する必要がある基板末端からのマージン距離とLED基板24aが熱膨張したときにLED基板24a同士が衝突することを避けるための基板間隔の距離を足し合わせた距離だけLEDチップ23aの間隔を最低限空ける必要があるためである。そこで、例えば、図13(a)においては、継ぎ目のLEDチップ23a・23a間に必要な最低距離が3mmの場合を想定している。このため、輝度むらを最低限とするためにLED基板24a上のLEDチップ23aにおける間隔の2mmにできるだけ近い3mmを基板継ぎ目のLEDチップ23aの間隔としている。この結果。LED基板24a・24a間は隙間が空くので、LEDチップ23a・23a間隔がここだけ大きくなる。
【0085】
このように設定した場合における輝度分布について、図13(b)に基づいて説明する。図13(b)は、各LEDチップ23aの輝度分布を正規分布と仮定して各LEDチップ23aの輝度を足し合わせて全体の輝度分布を算出して示す輝度分布図である。
【0086】
図13(b)に示すように、LED基板24aの継ぎ目においては、LEDチップ23aの間隔が大きくなっていることから、継ぎ目以外の領域に比べて30%程度輝度が低下していることがわかる。すなわち、LED基板24aの内部では、LEDチップ23aは2mmピッチでムラがなくなる設計となっているので、LED基板24a・24a間でムラが発生することになる。尚、LED基板24aの中央部においては、LEDチップ23aは2mmピッチであるため、全体の輝度は均一である。
【0087】
そこで、図14(a)に示すように、例えば、LED基板24a上に複数のLEDチップ23aを間隔が等しくなるように直列配列することが考えられる。ここでは、例えば、LED基板24a上のLEDチップ23aの間隔を、基板継ぎ目における最低間隔距離である3mmに合わせて、3mmとしたとする。
【0088】
この場合の輝度分布は、図14(b)に示すように、LEDチップ23aの間隔におい
て急激に変化する部分が無くなり、全体として輝度の変動が小さくなり、輝度むらが軽減している。
【0089】
しかしながら、LEDチップ23aの配設密度が図13(a)(b)の場合よりも小さくなる結果、全体輝度が例えば、2/3に低下している。前述したように、LEDチップ23aの配置間隔は光源ユニット20に要求される輝度に応じて設定することが望ましく、LEDチップ23aの間隔を3mm以下にする必要がある程度に高輝度が要求される場合は、LEDチップ23aを単に等間隔に配置するという構成を適用することができない。
【0090】
そこで、本実施の形態では、図1(a)に示すように、LEDチップ23aの例えば2個ずつが近接配置されたLED素子群Gを構成し、LED素子群G同士の間隔が均等になるようにLEDチップ23aが配置されている。LED素子群Gを構成するLEDチップ23aの数は2個に限定される必要はなく、3個以上であってもよい。
【0091】
すなわち、例えば、1.4mm当たりLEDチップ23aが1個の密度でLEDチップ23aを配置する輝度を要求される場合であって、0.2mm間隔で2個以上のLEDチップ23aを近接配置したLED素子群Gを形成する場合、LED素子群G当たりのLEDチップ23aの数が2個の場合は、図1(a)に示すように、LED素子群Gの間隔は2.6mmとなる(LED素子群Gの中央位置同士の距離は2.8mm)。尚、LED素子群G当たりのLEDチップ23aの数を3個とした場合は図示していないがLED素子群G同士の間隔は3.8mmとなる(LED素子群Gの中央位置同士の距離は4.2mm)。
【0092】
このように、LED素子群G同士の間隔は基板継ぎ目のLEDチップ23aの間隔に近いほど好適であり、図14(a)に示すように、LED継ぎ目におけるLEDチップ23aの間隔が3mmである場合は、LEDチップ23aが2個からなるLED素子群Gの中心位置同士の間隔を2.8mmにすることが好適である。LEDチップ23aを均等に配置する場合は、LEDチップ23aの間隔を1.4mmにする必要があることに対し、LED素子群Gの中心位置同士の間隔を2.8mmにすることによりLED継ぎ目でのLEDチップ23aの間隔における不連続性の度合いを低減することができる。ここで、連続性とはLEDチップ23aが一定の規則に則って配列している状態を意味しており、LED素子群Gが均等に配置する規則性が基板継ぎ目の部分でも殆ど損なわれていないため、LEDチップ23aを個別に配置する方法よりも不連続性の度合いを低減することが可能となる。
【0093】
この結果、図1(b)に示すように、基板継ぎ目の輝度むらを大幅に低減できる。すなわち、図1(b)に示すように、基板継ぎ目の輝度は、基板継ぎ目以外の領域に比べて約10%程度の輝度低下で収まっていることが判る。
【0094】
上記の効果を一般化する下記のようになる。
【0095】
まず、LED基板24aの継ぎ目におけるLEDチップ23aの間隔がWであって、LED基板24aにおける単位長さL当たりのLEDチップ23aの配置数をNとする。この場合、LEDチップ23aをLED基板24aに均等に配置した場合のLEDチップ23a・23a間の間隔はL/Nとなる。一方、LEDチップ23aをM個集めたLED素子群Gを均等に配置した場合におけるLED素子群Gのセンター位置同士の間隔はLM/Nとなる。したがって、LM/NがL/NよりもWに近い値である場合は、単純にLEDチップ23aを均等に配置するよりもLED素子群Gを均等に配置する方がLED基板24aの継ぎ目におけるLEDチップ23aの配列の不連続性を低減することができ、輝度
むらを改善することができる。
【0096】
具体的には、図1(a)において、LEDチップ23aの間隔Wを3.2mmとし、1個のLED基板24aの長さLを11.2mmとし、単一のLEDチップ23aが配置数N=8にて一列に均等配置されているとする場合、LEDチップ23a・23a間の間隔はL/N=11.2/8=1.4mmとなる。一方、LEDチップ23aを例えばM=2
個ずつ集めたLED素子群GをLEDチップ23aの配置数N=8にて均等に配置した場合におけるLED素子群Gのセンター位置同士の間隔はLM/N=11.2×2/8=2.8となる。
【0097】
この結果、LM/N=2.8mmがL/N=1.4mmよりもW=3.2mmに近い場
合は、単純にLED素子23aを均等に配置するよりもLED素子群Gを均等に配置する方が基板継ぎ目におけるLED素子23a配列の不連続性を低減することができ、輝度むらを改善することができる。尚、上記においてLED素子群Gが均等に配置されるとは、完全にLED素子群G同士の距離が一定である必要はなく、上記の条件を満たす程度に略均等に配置していればよい。
【0098】
この場合、LEDチップ23aを単に一列に均等に配置する方法に比べて基板継ぎ目以外の部分における輝度の変動が大きくなることが考えられる。しかしながら、図1(b)に示すように、上記輝度の変動は±2%程度であり、基板継ぎ目の輝度変動の大きさと比べて極めて小さい程度に抑えられていることが判る。
【0099】
ここで、本実施の形態では、変形例として、さらに好ましいLEDチップ23aの配列とすることが可能である。この変形例について、図15(a)(b)に基づいて説明する。図15(a)(b)は、基板継ぎ目の近傍は図1(a)で説明したLED素子群Gの均等配置とし、LED基板24aの中央部は単一のLEDチップ23aを均等配置とする実施形態を説明するものである。
【0100】
図15(a)(b)に示すように、LED基板24aの継ぎ目近傍でのみLEDチップ23aを近接配置したLED素子群Gを等間隔で配置し、それ以外の部分では単一のLEDチップ23aを等間隔に配置することがより望ましい。
【0101】
ここで、さらに、図15(a)(b)に示すように、LED基板24aの中央部に向かってLED素子群G内のLEDチップ23a同士の間隔を0.1mmから段階的に大きくすると共に、LED素子群G同士の間隔を段階的に小さくすることが好ましい。つまり、LEDチップ23aの配置密度を一定に保ちながら、基板継ぎ目部分から基板中央部分に向かって段階的にLEDチップ23aの配置方法を変化させる。
【0102】
すなわち、LED基板24aの末端から離れるに伴ってLED素子群G内のLEDチップ23a・23aのピッチを少しずつ広げていく、つまりLED素子群G内におけるLEDチップ23aの配設密度を小さくしていくことによって、LEDチップ23の配置密度を変化させずに配列方法を緩やかに変化させることができる。このように、LED素子群G内におけるLEDチップ23aのピッチを緩やかに変化させることによって、重ね合わせの輝度分布も緩やかに変化させることができ、ムラにはならないようにすることができる。
【0103】
このように、LEDチップ23aの配列方法を急激に変化させると、変化させた個所で急激に輝度が変化し、輝度むらが発生するが、上記のように長距離に亘ってLEDチップ23aの配置方法を緩やかに変更することによって、急激な輝度の変化を抑制し、輝度むらの発生を軽減することができる。
【0104】
尚、図15(a)(b)において、LEDチップ23aの大きさが0.1mm角程度であれば、チップ間隔を0.1〜0.2mmで配列させることが可能である。
【0105】
本実施の形態でのLED基板24aの長さは例えば110mmであり、LED基板24a・24a間における輝度むらを改善するには、LED基板24aの両端10mmずつぐらいにLED素子群G毎のLEDチップ23aの配列を用いればよい。
【0106】
尚、LED基板24aの端部におけるLEDチップ23aの位置は、LED基板24aの端部から1mmぐらいの位置にしか実装ができない。このため、LED基板24a・24a間のスペースが1mm程度は空くので、LED基板24a・24a間のチップ間隔は最小でも3mm程度は実際に空くことになる。
【0107】
また、LED基板24a・24a間のムラは、LED基板24a・24a間の±5mm程度で急激に輝度の増減があるために視認されるのであって、例えば、同じ30%の輝度変化であってもLED基板24a内で緩やかに変化して行くことに対しては比較的視認され難い。
【0108】
また、本実施の形態では、例えば、1つのLED基板24a内のチップ数は例えば72個であり、ピッチは〜1.5mm程度とすることが可能である。尚、図13(a)(b)の状態に対してLED基板24aの末端部のみチップ数を増やすという方法もあるが、チップ数の増加は光量アップするがコスト増を招く。このため、チップ総量を変えずに継ぎ目のムラを低減できる不等ピッチ配列が好ましい。
【0109】
(液晶表示装置への適用)
上述したように、本実施形態の光源ユニット20は、図16(a)(b)に示すように、液晶表示装置1に適用することが可能である。この場合、図4に示す光源ユニット20をX方向に並べて配置して使用する。そして、これにより、導光板13も、X方向及びY方向の寸法が共に大きなものとして構成される。このような構成とすることにより、液晶表示装置の液晶パネル4の大面積化に対応して、導光板13の面積を大きし、大画面の液晶表示装置1の実用に適したバックライトを実現することができる。
【0110】
例えば、ヒートシンク22として、長さ110mm、幅100mm、厚さ2mmのものを8枚使用し、8組のヒートシンク22、光結合部材30及びLED基板24aのセットを配置し、その上に大型の導光板13を固定する方式の面発光装置を構成し、液晶パネル4を背面から照明するバックライト方式の液晶表示装置1を構成することが可能である。
【0111】
また、本実施の形態では、バックライト10を液晶表示装置1に適用していた。しかし、必ずしもこれに限らず、例えば、バックライト10を照明装置に適用することが可能である。すなわち、本実施の形態のバックライト10は、そのまま大型平面光源への適用が可能である。また、導光板13の周辺に部材が不要であることから、シームレスに並べることにより、さらに、大きな平面光源への適用が可能である。
【0112】
以上のように、本実施の形態のバックライト10では、光学部材としての少なくとも導光板13と、導光板13に沿って配設された複数の光源としてのLEDチップ23aとを備え、LEDチップ23aから導光板13に入射された光が導光板13の内部を導光しつつ、導光板13の表面から出射される。そして、複数のLEDチップ23aを並べて配設した光源基板としてのLED基板24aが、互いに複数個直列に配設されている。
【0113】
このような場合、LED基板24aの各末端においては、配線等の周辺構造を形成する
必要がある等の理由により、LEDチップ23aを配置することができず、その結果、暗部となり、輝度むらが発生するという問題点を有している。
【0114】
そこで、本実施の形態では、各LED基板24aの端部においては、複数のLEDチップ23aを集めて近接配置したLED素子群Gが形成されており、LED基板24aの単位長さL当たりにLEDチップ23aがN個配置される光源密度でLED基板24a上にLEDチップ23aが配置されるように、LEDチップ23aをM個ずつ集めた該LED素子群GをLED基板24aに均等に配置したときにおけるLED素子群Gの中心位置同士の間隔LM/Nは、N個のLEDチップ23aを該光源密度でLED基板24aに均等に配置したときのLEDチップ23a・23a間の間隔L/Nよりも、LED基板24a・24a間におけるLEDチップ23a・23aの間隔Wに近い値となっている。
【0115】
すなわち、複数のLED基板24aを配列した構造であっても、単純にLEDチップ23aを均等に配置するよりもLED素子群Gを均等に配置する方がLED基板24a・24a間におけるLEDチップ23aの配列の不連続性を低減することができ、かつ輝度むらを改善することができる。
【0116】
したがって、複数のLEDチップ23aを並べて配設したLED基板24aが互いに複数個直列に配設されている場合であっても、輝度むらの発生を抑制し得るバックライト10を提供することができる。
【0117】
また、本実施の形態のバックライト10では、各LED基板24aの端部におけるLED素子群G同士の間隔は、互いに均一となっている。
【0118】
これにより、これにより、LED基板24a・24a間のLED素子群Gの間隔に合わせてLED基板24aにおけるLED素子群Gを均等な間隔で配置することができる。この結果、LED基板24a、及びLED基板24aの端部におけるLEDチップ23aの配列の非連続的な変化による輝度むらの発生を抑制することができる。
【0119】
また、本実施の形態のバックライト10では、各LED基板24aの端部における各LED素子群G内のLEDチップ23aの密度は、該LED基板24aの中央側から末端にかけて段階的に高くなるように設定されているとすることが可能である。
【0120】
これにより、LED基板24aの端部近傍における複数のLEDチップ23aを集めて近接配置したLED素子群G毎に配置する状態から、LED基板24aの中央におけるLEDチップ23aを1個毎に個別に配置する状態に連続的に変化させることができる。
【0121】
したがって、本実施の形態のバックライト10では、各LED基板24aの中央部においては、複数のLEDチップ23aは一列に直列に配設されており、かつ各LEDチップ23a同士の間隔は互いに均一とすることができる。
【0122】
このため、LED素子群G毎にLEDチップ23aを配置することによる輝度むらを防止することができる。また、LED基板24aの端部におけるLED素子群G毎のLEDチップ23aの配置状態に、配置状態が緩やか変化するため、配置状態の変化の途中で輝度むらが発生することが無い。
【0123】
また、本実施の形態のバックライト10は、光学部材は、平板状にてなり、入射した光を内部で全反射させて導光しながら上面から光を出射する導光板13と、導光板13の下側に設けられ、かつ該導光板13の下面の頂部平坦面31から該導光板13に光を入射させるように光を結合する光結合部材30とからなっている。また、LEDチップ23aは
、光結合部材30の下側から該光結合部材30に入射光を発するように配設されている。
【0124】
これにより、導光板13の下方のLEDチップ23aから出射された光は、光結合部材30を介して導光板13に入射され、導光板13の内部を全反射しながら一部の光は導光板13の端部まで伝搬すると共に、その途中では適宜光路変換素子にて、全反射条件が破られ、導光板13の上面から出射する。
【0125】
この結果、従来のサイドエッジ型導光板とは異なり、導光板直下型のバックライトとなっているので、サイドエッジ型導光板においては必要であった熱膨張を回避するためのLEDチップ23aと導光板13との隙間が不要となり、LEDチップ23aから導光板13への結合効率を高め、光利用効率を向上することができる。
【0126】
また、本実施の形態では、導光板13とは別体の光結合部材30を設けることにより、平板状の導光板13における下面の頂部平坦面31から光を入射させるので、導光板13の内部では入射光が全反射しながら導光される。この結果、導光板13を加工しなくても済み、LEDチップ23aから導光板13への結合効率を高め、光利用効率を向上し得ると共に、製造コストも軽減される。
【0127】
また、本実施の形態の液晶表示装置1では、本実施の形態の光源モジュールをバックライト10として備えている。
【0128】
したがって、複数のLEDチップ23aを並べて配設したLED基板24aが互いに複数個直列に配設されている場合であっても、より適切に輝度むらの発生を抑制し得る光源モジュールを備えた液晶表示装置1を提供することができる。
【0129】
〔実施の形態2〕
本発明の他の実施の形態について図17〜図20に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態1の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0130】
前記実施の形態1では、光源ユニット20のLEDチップ23aはLED基板24aに1列に配設されていたが、本実施の形態では、光源ユニットのLEDチップ23aが2列に配設されている点が異なっている。
【0131】
すなわち、本実施の形態のバックライト10における光源ユニット20’では、図17に示すように、光結合部材30の頂部平坦面から両側に延びる2つの股部それぞれに、LED基板24a・24bが固定されており、それらLED基板24a・24bのそれぞれにLEDチップ23a・23bが設けられている。これらLEDチップ23a・23bは、出射光の光軸方向つまり入射光における最も輝度の高い方向が、平板状の導光板13に対して直交するように配置されている。この結果、本実施の形態のバックライト10は、LEDチップ23a・23bが導光板13の下方に設けられた光源直下型のバックライト10となっている。
【0132】
ここで、液晶表示装置1では、図17に示すように、光源ユニット20’は導光板13の端部に設けられている。したがって、LEDチップ23aからの光は、図18に示すように、光結合部材30を介して導光板13の右側方向に入射され、そのまま導光板13の内部で全反射しながら導光板13の図示しない右端に向かう。一方、LEDチップ23bからの光は、図18に示すように、光結合部材30を介して導光板13の左側方向に入射される。しかし、図17に示すように、導光板13の左側は、位置決めピン14が設けら
れており、直ちに導光板13の下側端部13aとなる。このため、図18に示すように、光結合部材30を介して導光板13の左側方向に入射した光は直ぐに導光板13の下側端部13aに到達し、この下側端部13aにて反射される。この結果、導光板13の下側端部13aにて反射された光は、LEDチップ23aからの光と同様に、導光板13の内部で全反射しながら導光板13の右端に向かうことになる。これにより、断面略U字形状の帯状体からなる光結合部材30の入光面33a・33bに沿って2列にLEDチップ23a・23bを配した場合には、2列に並んだLEDチップ23a・23bによって導光板13の内部で光量を多くして導光させることができる。
【0133】
この結果、本実施の形態では、液晶表示装置1の画面の端部に横切って帯状の光源ユニット20’を設けることにより、前記液晶パネル4において、均一で滑らかな輝度分布を得ることが可能となる。
【0134】
そして、バックライト10では、導光板13の下方からLEDチップ23a・23bの光を導入させる。このため、従来のサイドエッジ型のバックライトの光利用効率は例えば約75%であったのに対して、本実施の形態のバックライト10の光利用効率は約88%となる。したがって、従来のサイドエッジ型のバックライトよりも光利用効率においても優れている。
【0135】
また、バックライト10では、従来のサイドエッジ型のバックライトとは異なり、液晶パネル4の端部に光源が存在しない。このため、図19に示すように、液晶パネル4の端部に、直接、フレーム6を設けることが可能である。この結果、額縁寸法を例えば6mm以下にすることが可能となり、狭額縁化を図ることができる。
【0136】
このように、本実施の形態の液晶表示装置1では、液晶パネル4、導光板13、光結合部材30、並びに、LEDチップ23a・23bがこの順に配設されている。すなわち、液晶表示装置1では、導光板13の下方にLEDチップ23a・23bを設けると共に、導光板13とLEDチップ23a・23bとの間に、LEDチップ23a・23bから出射された光を、導光板13の下面の頂部平坦面31から光を入射させるように光を結合する光結合部材30を設けている。このため、導光板13の下方のLEDチップ23a・23bから出射された光は、光結合部材30を介して導光板13に入射され、導光板13の内部を全反射しながら導光板13の端部まで移動しつつ、その途中で図示しない光路変換素子にて全反射条件が破られ、導光板13から出射し、反射シート12で反射し、更に導光板13内を通過し、導光板13の液晶パネル4側表面から出射し、上記拡散シート2及びプリズムシート3を通して液晶パネル4に向かう。
【0137】
この結果、従来のサイドエッジ型導光板とは異なり、導光板直下型のバックライトとなっているので、額縁寸法を小さくすることができ、意匠効果も向上することができる。また、サイドエッジ型導光板においては必要であった熱膨張を回避するためのLEDチップ23a・23bと導光板13との隙間が不要となるので、隙間から光が漏れることがない。すなわち、液晶表示装置1では、導光板13の下方に光結合部材30並びにLEDチップ23a・23bを配設するので、導光板13の厚さ方向は長手又は短手の平面方向よりも熱膨張が小さい。それゆえ、導光板13の伸縮が小さく、光結合部材30とLEDチップ23a・23bとを近接できる。例えば、光結合部材30とLEDチップ23a・23bとの隙間を例えば0.5mm以下にすることができる。尚、光結合部材30は導光板13に当接しているので、隙間はない。このため、LEDチップ23a・23bから導光板13への結合効率を高め、光利用効率を向上することができる。
【0138】
また、本実施形態では、導光板13とは別体の光結合部材30を設けることにより、平板状の導光板13に対して斜めに光を入射させるので、導光板13の内部では入射光が全
反射しながら導光される。
【0139】
すなわち、本実施形態では、光結合部材30は、頂部平坦面31が導光板13に当接する断面略U字形状の帯状体つまり棒状体にてなっている。
【0140】
この結果、導光板の加工をしなくてもLEDチップ23a・23bからの光結合部材30を介した入射光を導光板13の内部にて導光させることができる。このため、導光板13自体は、単純な平板で足りるので、大型の導光板13に対する加工が不要となる。また、導光板13を加工するのは困難であるが、光結合部材30の加工はそれに比べて容易であり、製造コストを削減することができる。
【0141】
また、液晶表示装置1では、光結合部材30は、導光板13の端部に設けられている。この結果、LEDチップ23a・23bからの光を導光板13の端部にて入射させることになるので、導光板13において一方向に向けて導光させ、導光板13の全面から光を取出し、液晶パネル4の全面を照射することが可能となる。
【0142】
したがって、導光板13の加工を伴うことなく、LEDチップ23a・23bから導光板13への結合効率を高め、光利用効率を向上し得るバックライト10及び液晶表示装置1を提供することができる。
【0143】
また、本実施の形態のバックライト10では、光結合部材30は、導光板13に対して斜めに光を入射させる。これにより、平板状の導光板13に対して斜めに光を入射させるので、導光板13の内部では入射光が全反射しながら導光される。この結果、導光板の加工をしなくても済み、LEDチップ23a・23bから導光板13への結合効率を高め、光利用効率を向上し得ると共に、製造コストも軽減される。
【0144】
また、本実施の形態のバックライト10では、光結合部材30は、反射面である曲面32a・32bを有し、LEDチップ23a・23bからの入射光を曲面32a・32bにて反射させて導光板13に対して光を入射させる。これにより、LEDチップ23a・23bから出射された光は、光結合部材30に入射し、曲面32a・32bにて反射する。そして、曲面32a・32bにて反射された光は、導光板13の下面の頂部平坦面31から導光板13に入射するように結合される。
【0145】
この結果、導光板13の加工を伴うことなく、曲面32a・32bを有する光結合部材30にてLEDチップ23a・23bからの光を導光板13へ効率よく結合して入射させることができる。
【0146】
また、本実施の形態のバックライト10では、光結合部材30は、導光板13内で全反射させるように導光板13に光を入射させる。これにより、光利用効率を向上し得るバックライト10を提供することができる。
【0147】
さらに、本実施の形態では、LEDチップ23a・23bは、光結合部材30への入射光における光軸方向が平板状の導光板13に対して直交するように配置されている。このため、LEDチップ23a・23bの配置を平板状の導光板13に対して斜めにする必要がないので、LEDチップ23a・23bの配置も容易であり、構造や組み立て方法が単純である。
【0148】
したがって、導光板13の加工を伴うことなく、LEDチップ23a・23bから導光板13板への結合効率を高め、光利用効率を向上し得るバックライト10及び液晶表示装置1を提供することができる。
【0149】
また、本実施の形態のバックライト10では、LEDチップ23a・23bは、光結合部材30の長手方向に沿って2列に設けられている。具体的には、LEDチップ23a・23bは、断面略U字形状の光結合部材30における下端弦の両端部の直下に中心線に沿って平行に2列に設けられている。
【0150】
これにより、導光板13に入射させるときに、2列のLEDチップ23a・23bをそれぞれ反対方向に光出射させることによって、2列間の中点を通る線を軸対称として光結合部材30の両側つまり導光板13の両端側にそれぞれ導光させることができる。したがって、単純な構造にて、導光板13において輝度分布の均一化を図ることができる。
【0151】
また、本実施の形態のバックライト10では、光源は、複数のLEDチップ23a・23bからなっている。LEDチップ23a・23bは形状が小さく微少間隔で密に配列することができ、これにより、LEDチップ23a・23bは形状が小さくかつ照度も大きいので、バックライト10の光源として適切である。
【0152】
また、本実施の形態では、導光板13を加工せずに済み、かつ下方から光入射するので、液晶表示装置1の薄型化を図ることができる。具体的には、導光板13の加工にはある程度の厚さが必要である。この場合、従来のエッジライト方式は光源の幅よりも導光板を薄くすると光結合率が低下するため薄型化に限界がある。この点、本実施の形態では、導光板13を薄型化すれば、テレビの薄型化及び軽量化に繋がる。また、導光板13の材料を節約できるので、加工が不要な点からも低コスト化を図ることができる。また、LEDチップ23a・23bを上向きに実装すればよいので、LEDチップ23a・23bを含め、液晶表示装置1を構成する各部材群の組み立てにおいて、組み立て方向が1方向の組み込み方向で済む。その結果、組み立ての製造装置構成や、組み立て作業が簡単になる。
【0153】
すなわち、従来のエッジライトの場合は、側面から光源を取り付ける必要があるので、液晶表示装置全体として1方向の組込み方向ですまず、製造がやや困難となる。
【0154】
また、本実施の形態では、光結合部材30は、帯状に設けられている。さらに、この帯状に設けられた光結合部材30は、方形平板状の導光板13における長手方向に平行に設けられている。
【0155】
これにより、光結合部材30と複数のLEDチップ23a・23bとの関係を1:1にする必要がなくなり、複数のLEDチップ23a・23bを1つの光学部材にて覆うので、光学系の構造を単純化することができる。また、LEDチップ23a・23bも光結合部材30に沿って設けることができるので、LEDチップ23a・23bの配線が容易となる。
【0156】
また、上記光結合部材30は、方形平板状の導光板13における縦又は横方向つまり長手方向か短手方向に対し、一本の直線状の部材で構成されてもよく、また、いくつかに区切られた光結合部材の小片を帯状に連ね一直線上に配置しても構わない。
【0157】
これにより、1つの光源に対し1の光学素子を設ける必要がなくなり、複数の光源を1つの光学部材にて覆うので、光学系の構造を単純化することができる。また、光源はパッケージに収納されたタイプのものでも良いが、半導体チップ状のものも適用できる。光源は、光結合部材に沿って配置され、光源の配線も容易となる。
【0158】
ところで、バックライト10では、図17に示すように、導光板13の下側には、導光板13を平面で保持する平板状のシャーシ11が設けられている。そして、シャーシ11
の導光板保持面は、光結合部材30が導光板13に当接する位置付近で開口(図2の開口11a)を有する。そして、光結合部材30、及びLEDチップ23a・23bは、シャーシ11の導光板保持面よりも下方に位置している。すなわち、本実施の形態では、図20(a)に示すように、開口11aを有するシャーシ11に別体の光源ホルダー21が接合されており、これにより、光結合部材30及びLEDチップ23a・23bは、シャーシ11の導光板保持面11bよりも下方に位置している。しかし、必ずしもこれに限らず、例えば、図20(b)に示すように、シャーシ11に凹部を設けてその凹部にLEDチップ23a・23b、及び光結合部材30を搭載することも可能である。この場合においても、光結合部材30及びLEDチップ23a・23bは、シャーシ11の導光板保持面11bよりも下方に位置している。
【0159】
このような構成とすることによって、導光板13の背面側においては、光結合部材30及びLEDチップ23a・23bのみが突出していることになる。したがって、光結合部材30及びLEDチップ23a・23b以外の部分を薄型化することが可能となる。このため、全体として薄型化を図ることができる。さらに、このような構成とすることによって、LEDチップ23a・23bの放熱の面でも優れたものとなる。また、光源ユニット20’をシャーシ11と接続しておくことによって、シャーシ11が放熱板として機能するので、高い放熱性能を得ることができる。この結果、LEDチップ23a・23bの発光効率も向上する。
【0160】
〔実施の形態3〕
本発明のさらに他の実施の形態について図21〜図23に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1及び実施の形態2と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態1及び実施の形態2の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0161】
前記実施の形態1及び実施の形態2のバックライト10では、光源ユニット20が導光板13の端部に設けられていたが、本実施の形態のバックライトでは、光源ユニット20’が導光板13の中心線上に設けられている点が異なっている。
【0162】
すなわち、本実施の形態の液晶表示装置1における光源モジュールとしてのバックライト10’は、図21(a)(b)に示すように、液晶パネル4の中央直下に配置されている点で、図17に示す液晶表示装置1と異なっている。
【0163】
上記液晶表示装置1は、図21(a)(b)に示すように、VESAフレーム40、バックライト10’、拡散板2A、プリズムシート3、拡散シート2B、液晶パネル4及びベゼル5がこの順に重ねられて配置されている。
【0164】
また、バックライト10’は、下から順に、つまり液晶パネル4に対して遠い方から順に、光源ユニット20’が取り付けられたシャーシ11、反射シート12、及び導光板13にて構成されている。
【0165】
シャーシ11は、バックライト10’の強度を高めるものである。シャーシ11は、液晶パネル4と略同じサイズであり、凹部11aを除きの平板状である。シャーシ11における平板状部分の導光板13側の平面は、反射シート12及び導光板13を保持する導光板保持面となる。
【0166】
凹部11aは、液晶パネル4の長辺に平行な方向に延びた長尺状(帯状)の溝であり、液晶パネル4における短辺方向の中央部分に対向する位置に形成されている。すなわち、
凹部21aは、液晶パネル4の横方向である長手方向に沿っており、かつ、液晶パネル4の縦方向である短手方向における中心線に対向するように配置されている。
【0167】
そして、段差部である凹部21aの底面には、例えば8個等の複数のLED基板及び光結合部材30から構成される光源ユニット20’が、凹部21aの長手方向に沿って列状に並んで設置される。
【0168】
また、光源ユニット20’は、前記実施の形態2にて説明したように、光源としての前記LEDチップ23a・23bを搭載した2つのLED基板24a・24bと、長尺状の光結合部材30と、ヒートシンク22とを備えている。
【0169】
上記構成のバックライト10’では、図22に示すように、LEDチップ23bから出射された光は光結合部材30の断面楕円等の曲面32aにて反射され、その反射光が光結合部材30の頂部平坦面31に到達し、到達方向を維持して導光板13に斜めに入射する。そして、導光板13に入射された光は、図22に示す導光板13の内部右側を全反射して進みつつ、図示しない光路変換部である光散乱体と衝突することにより導光板13中を進む角度が変わり、全反射条件が破られ、導光板13から出射し、前記反射シート12で反射し、さらに導光板13内を通過し、導光板13の前記液晶パネル4側表面から出射し、前記拡散シート2及びプリズムシート3を通して液晶パネル4に向かう。一方、LEDチップ23bから出射された光も、図22に示すように、導光板13内において、LEDチップ23aからの光とは対称に進む。
【0170】
この結果、本実施の形態の液晶表示装置1におけるバックライト10’では、液晶表示装置1の画面の中央部に横切って帯状の光源ユニット20’を設けることにより、図23(a)(b)に示す輝度分布を有する導光板13からの出射光を得ることができる。そして、この画面の中央が明るいという輝度分布は、液晶表示装置1を適切に表示するための輝度分布に適合している。このため、本実施の形態では均一で滑らかな輝度分布を得ることが可能となる。この結果、従来のサイドエッジ型のバックライトよりも、優れているといえる。
【0171】
〔実施の形態4〕
本発明のさらに他の実施の形態について図24に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1〜実施の形態3と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態1〜実施の形態3の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0172】
前記実施の形態1〜実施の形態3では、光源ユニット20は、導光板13の下側に設けられていた。
【0173】
しかしながら、本発明の光源モジュールは、複数のLEDチップ23aからなるLED素子群GをLED基板24aに等間隔に配設することを特徴としている。したがって、本発明の光源モジュールは、実施の形態1〜3に示す光学部材として導光板13と光結合部材30との両方を備えていなくても、光学部材として導光板13のみを備えている場合であっても、適用が可能である。
【0174】
すなわち、本実施の形態の光源モジュールとしてのバックライト10’’は、図24に示すように、LED基板24aの表面には、白色系樹脂からなるダム26aが形成されており、このダム26aの内部にLEDチップ23aが配設されている。
【0175】
このように、本実施の形態の光源モジュールとしてのバックライト10’’では、LED基板24aは導光板13の側面に対向して配置されており、LEDチップ23aから直接導光板13の側面に光を入射させている。
【0176】
したがって、本実施の形態のバックライト10’’は、従来の一般的なエッジライト方式においても適用が可能である。
【0177】
尚、本発明は、上述した各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り、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜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。
【産業上の利用可能性】
【0178】
本発明は、テレビ、モニター等の液晶表示装置のバックライトに用いることができ、特に、光源直下型のバックライトに適用可能である。また、そのバックライトは、大型平面光源として照明装置に適用することが可能である。
【符号の説明】
【0179】
1 液晶表示装置
10 バックライト(光源モジュール)
10’ バックライト(光源モジュール)
10’’ バックライト(光源モジュール)
13 導光板(光学部材)
20 光源ユニット
20’ 光源ユニット
23a・23b LEDチップ(光源)
24a・24b LED基板(光源基板)
30 光結合部材(光学部材)
31 頂部平坦面(入射部)
32a・32b 曲面
33a・33b 入光面
G LED素子群(光源群)
【技術分野】
【0001】
本発明は、光源モジュール、及び光源モジュールを備えた液晶表示装置に関するものであり、詳細には、光学部材と、光学部材に沿って配設された複数の光源とを備え、上記光源から光学部材に入射された光が該光学部材の内部を導光しつつ、該光学部材の表面から出射される光源モジュール、及び光源モジュールを備えた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置は、薄型、軽量にできることから色々な分野に使用されている。液晶テレビをはじめとする液晶表示装置においては、光源からの光を導光板によって面状に出射させる導光板を備えたバックライトが多用されている。また、バックライトの光源として、LED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)が使用されている。
【0003】
バックライトの光源の配置には、直下型とサイドエッジ型(サイドライト型ともいう)とがある。一般的な直下型は、液晶パネルの下に、LEDをマトリックス状に配列させて液晶パネルを均一に照射する方式である。また、直下型には、LEDと拡散レンズ(光を拡散させるレンズ)を用いてLEDから出射される光を広げて液晶パネルを均一に照射する方式もある。
【0004】
このようなバックライトでは、種々の形態のLED光源を使用することができる。
【0005】
具体的には、例えば特許文献1に開示された面状照明装置は、図25(a)(b)に示すように、基板101上にLEDチップ102が線状に配された線状光源装置100を用いて導光板103の端部から光照射するエッジライト型のバックライトとなっている。
【0006】
上記線状光源装置100を用いた場合、LEDチップ102を個別に配置する方法に比べてLEDチップ102に電力を供給する配線の煩雑さを軽減できる等のメリットがある。しかし、特に大型の液晶表示装置においては、導光板103が大きいため、導光板103の大きさに合わせて単一の線状光源装置100を配置した場合、線状光源装置100の大きさが大型化し、製造コストが増大すると共に、線状光源装置100を液晶表示装置に組み付ける際に大型の組み立て装置が必要になる等の組み立て性が低下するという問題がある。また、このような大型の線状光源装置100では、LEDチップ102の発熱による熱膨張の問題があり、例えば、LEDチップ102の発熱により基板101に歪み及び反りが発生し易くなるという弊害がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2010−15709号公報(2010年1月21日公開)
【特許文献2】特開2000−91646号公報(2000年7月19日公開)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上記の問題を解決する方法として、例えば、大型の線状光源に代えて、小型の線状光源を複数直列に配列して使用する方法が考えられる。複数の小型の線状光源を用いた場合、大型の線状光源を用いる場合に比べてコストを低減することができ、組み立て性も向上させることができる。また、熱膨張についても小型の基板毎に歪み及び反りの影響が分散するため、全体として大きな歪み及び反りが発生することを防ぐことができる。
【0009】
しかしながら、上記の方法には下記の問題点がある。
【0010】
まず、線状光源において、輝度むらが小さくなるように、基板にLEDチップを直列に配置するには、LEDチップ間の間隔が等しくなるように配列することが望ましい。すなわち、LEDチップの密度が高い箇所は輝度が高く、LEDチップの密度が低い箇所は輝度が低くなるので、輝度むらが発生する。また、LED配置の間隔等の規則性を急激に変化させると輝度が急激に変化するため輝度むらが発生する。そこで、LEDチップの間隔が均等となるように配列させる。これにより、LEDチップにおける基板全体に対する密度が均等に分散されるので、上記の輝度むらを低減することができる。
【0011】
しかし、LEDチップの周囲には封止樹脂、封止樹脂をせき止めるダム構造、及び配線等の周辺構造を形成する必要があるため、LEDチップを基板の末端部まで配置することができない。このため、LEDチップは、上記の周辺構造を形成できる程度に末端から距離をおいて配置する必要がある。この結果、線状光源の基板の末端部ではLED素子を配置することができず、複数の小型の線状光源を直列配置する方法では、線状光源の継ぎ目の部分はLED素子が配置できない暗部となり、輝度むらが発生するという問題点を有している。
【0012】
また、線状光源の基板はLEDチップの発熱によりある程度膨張するため、基板を複数配列する際には基板同士が熱膨張時に衝突しない程度に間隔をあけることが望ましい。しかし、その場合は、LED素子が配置しない暗部の領域がさらに増加し、上記の輝度むらがより大きくなる。
【0013】
そこで、このような光源基板の末端で輝度が低下する問題に対し、特許文献2においては、図26に示すように、LED基板201の末端のLED密度を増加させる方法が開示されている。この方法を複数の小型の線状光源を直列配置した複合線状光源に適応した場合、LED基板201末端のLED素子高密度部位と基板継ぎ目のLED素子が配置されていない部位との輝度が十分混合して、均一化した状態で光が外部へ出射される場合のみ有効となる。仮に、上記の部位間で輝度が混合しないで光が外部へ出射される場合は、LED継ぎ目の暗部に隣接してLED素子高密度部位の明部が発現するため、逆に輝度むらが大きくなる。上記の問題を解消するには、一般に、LED素子の出射光を拡散させて隣接するLED素子の出射光同士を十分に混合させる必要があり、このためには光源装置内に出射光の混合スペースを設ける必要があり、光源装置が大型化する問題がある。液晶表示装置においては、一般的に厚さや額縁の幅に制限があることから、上記のスペースを設けることが特に難しく、上記の方式では輝度むらを解消することが困難であるという問題点を有している。
【0014】
本願発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、複数の光源を並べて配設した光源基板が互いに複数個直列に配設されている場合であっても、輝度むらの発生を抑制し得る光源モジュール、及び光源モジュールを備えた液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明の光源モジュールは、上記課題を解決するために、光学部材と、上記光学部材に沿って配設された複数の光源とを備え、上記光源から光学部材に入射された光が該光学部材の内部を導光しつつ、該光学部材の表面から出射される光源モジュールにおいて、上記複数の光源を並べて配設した光源基板が、互いに複数個直列に配設されていると共に、上記各光源基板の端部においては、複数の光源を集めて近接配置した光源群が形成されており、光源基板の単位長さL当たりに光源がN個配置される光源密度で光源基板上に光源が配置されるように、光源をM個ずつ集めた該光源群を光源基板に均等に配置したときにお
ける該光源群の中心位置同士の間隔LM/Nは、N個の光源を該光源密度で光源基板に均等に配置したときの光源間の間隔L/Nよりも、光源基板間における光源の間隔に近い値となっていることを特徴としている。
【0016】
上記の発明によれば、複数の光源を並べて配設した光源基板が、互いに複数個直列に配設されている。このような場合、光源基板の各末端においては、配線等の周辺構造を形成する必要がある等の理由により、光源を配置することができず、その結果、暗部となり、輝度むらが発生するという問題点を有している。
【0017】
そこで、本発明では、各光源基板の端部においては、複数の光源を集めて近接配置した光源群が形成されており、光源基板の単位長さL当たりに光源がN個配置される光源密度で光源基板上に光源が配置されるように、光源をM個ずつ集めた該光源群を光源基板に均等に配置したときにおける該光源群の中心位置同士の間隔LM/Nは、N個の光源を該光源密度で光源基板に均等に配置したときの光源間の間隔L/Nよりも、光源基板間における光源の間隔に近い値となっている。
【0018】
すなわち、複数の光源基板を配列した構造であっても、単純に光源を均等に配置するよりも光源群を均等に配置する方が光源基板間における光源配列の不連続性を低減することができ、かつ輝度むらを改善することができる。
【0019】
したがって、複数の光源を並べて配設した光源基板が互いに複数個直列に配設されている場合であっても、輝度むらの発生を抑制し得る光源モジュールを提供することができる。
【0020】
本発明の光源モジュールでは、前記各光源基板の端部における光源群同士の間隔は、互いに均一とすることができる。
【0021】
これにより、光源基板間の光源群の間隔に合わせて光源基板における光源群を均等な間隔で配置することができる。この結果、光源基板、及び光源基板の端部における光源配列の非連続的な変化による輝度むらの発生を抑制することができる。
【0022】
本発明の光源モジュールでは、前記各光源基板の端部における各光源群内の光源の密度は、該光源基板の中央側から末端にかけて段階的に高くなるように設定されているとすることが可能である。
【0023】
これにより、光源基板の端部近傍における複数の光源を集めて近接配置した光源群毎に配置する状態から、光源基板の中央における光源を1個毎に個別に配置する状態に連続的に変化させることができる。
【0024】
したがって、本発明の光源モジュールでは、各光源基板の中央部においては、複数の光源は一列に直列に配設されており、かつ各光源同士の間隔は互いに均一とすることができる。
【0025】
これにより、光源群毎に光源を配置することによる輝度むらを防止することができる。また、光源基板の端部における光源群毎の光源配置状態に、配置状態が緩やか変化するため、配置状態の変化の途中で輝度むらが発生することが無い。
【0026】
本発明の光源モジュールでは、前記各光源基板の中央部においては、上記複数の光源は一列に直列に配設されており、かつ上記各光源同士の間隔は互いに均一となっているとすることができる。
【0027】
すなわち、光源基板の中央部は、光源基板間の非連続的な変化による輝度むらの影響を受けない。このため、各光源基板の中央部においては、複数の光源は一列に直列に配設されており、かつ各光源同士の間隔は互いに均一となっているとすることにより、複雑な輝度制御をしなくても、輝度むらの発生を抑制することができる。
【0028】
本発明の光源モジュールでは、前記光学部材は、平板状にてなり、入射した光を内部で全反射させて導光しながら上面から光を出射する導光板と、上記導光板の下側に設けられ、かつ該導光板の下面の入射部から該導光板に光を入射させるように光を結合する光結合部材とからなっていると共に、前記光源は、上記光結合部材の下側から該光結合部材に入射光を発するように配設されていることが好ましい。
【0029】
これにより、導光板の下方の光源から出射された光は、光結合部材を介して導光板に入射され、導光板の内部を全反射しながら一部の光は導光板の端部まで伝搬すると共に、その途中では適宜光路変換素子にて、全反射条件が破られ、導光板の上面から出射する。
【0030】
この結果、従来のサイドエッジ型導光板とは異なり、導光板直下型のバックライトとなっているので、サイドエッジ型導光板においては必要であった熱膨張を回避するための光源と導光板との隙間が不要となり、光源から導光板への結合効率を高め、光利用効率を向上することができる。
【0031】
また、本発明では、導光板とは別体の光結合部材を設けることにより、平板状の導光板の下面の入射部から光を入射させるので、導光板の内部では入射光が全反射しながら導光される。この結果、導光板を加工しなくても済み、光源から導光板への結合効率を高め、光利用効率を向上し得ると共に、製造コストも軽減される。
【0032】
本発明の液晶表示装置は、上記課題を解決するために、上記記載の光源モジュールをバックライトとして備えていることを特徴としている。
【0033】
上記の発明によれば、複数の光源を並べて配設した光源基板が互いに複数個直列に配設されている場合であっても、輝度むらの発生を抑制し得る光源モジュールを備えた液晶表示装置を提供することができる。
【発明の効果】
【0034】
本発明の光源モジュールは、以上のように、複数の光源を並べて配設した光源基板が、互いに複数個直列に配設されていると共に、上記各光源基板の端部においては、複数の光源を集めて近接配置した光源群が形成されており、光源基板の単位長さL当たりに光源がN個配置される光源密度で光源基板上に光源が配置されるように、光源をM個ずつ集めた該光源群を光源基板に均等に配置したときにおける該光源群の中心位置同士の間隔LM/Nは、N個の光源を該光源密度で光源基板に均等に配置したときの光源間の間隔L/Nよりも、光源基板間における光源の間隔に近い値となっているものである。
【0035】
本発明の液晶表示装置は、以上のように、上記記載の光源モジュールをバックライトとして備えているものである。
【0036】
それゆえ、複数の光源を並べて配設した光源基板が互いに複数個直列に配設されている場合であっても、輝度むらの発生を抑制し得る光源モジュール、及び光源モジュールを備えた液晶表示装置を提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】(a)は本発明における光源モジュールの実施の一形態を示すものであって、光源モジュールに備えられたLED基板に配列されたLEDチップの構成を示す平面図であり、(b)は上記のLEDチップ配列によるX軸方向の輝度分布を示す図である。
【図2】上記光源モジュールを備えた液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。
【図3】(a)は上記液晶表示装置の全体構成を示す断面図であり、(b)は、(a)に示す液晶表示装置における光源ユニットの構成を示す断面図である。
【図4】上記液晶表示装置における光源モジュールの構成を示す斜視図である。
【図5】上記光源モジュールにおける光源ユニットの構成を示す分解斜視図である。
【図6】上記光源ユニットにおけるLED基板の構成を示す平面図である。
【図7】(a)はLEDチップから出射した光が放物面を有する光結合部材を介して導光板に入射するときの光路を示す断面図であり、(b)はLEDチップ近傍を示す要部断面図である。
【図8】(a)はLEDチップから出射した光が楕円面を有する光結合部材を介して導光板に入射するときの光路を示す断面図であり、(b)はLEDチップ近傍を示す要部断面図である。
【図9】上記導光板を取り除いた光源モジュールの構成を示す斜視図である。
【図10】図9において切断面Sで切断した断面図である。
【図11】図10のA側の要部構成を拡大して示す断面図である。
【図12】光源ユニットにおけるLED基板の構成を示す平面図である。
【図13】(a)はLED基板に配列されたLEDチップの比較例の構成を示す平面図であり、(b)は上記比較例のLEDチップ配列によるX軸方向の輝度分布を示す図である。
【図14】(a)はLED基板に配列されたLEDチップにおける他の比較例の構成を示す平面図であり、(b)は上記他の比較例のLEDチップ配列によるX軸方向の輝度分布を示す図である。
【図15】(a)はLED基板に配列されたLEDチップにおける変形例の構成を示す要部平面図であり、(b)はLED基板に配列されたLEDチップにおける変形例の構成を示す平面図である。
【図16】(a)は液晶表示装置の構成を示す正面図であり、(b)はその側面図である。
【図17】本発明における光源モジュール、及び光源モジュールを備えた液晶表示装の他の実施の形態を示すものであって、2列のLEDチップを備えた光源ユニットの構成を示す断面図である。
【図18】端部に光源ユニットを有し、2つのLEDチップから出射した光が放物面又は楕円面を有する光結合部材を介して導光板に入射するときの光路を示す断面図である。
【図19】上記液晶表示装置の端部の構成を示す要部断面図である。
【図20】(a)(b)は、シャーシの導光板保持面よりも下方に位置している光結合部材及び光源を示す断面図である。
【図21】(a)は本発明における光源モジュール、及び光源モジュールを備えた液晶表示装のさらに他の実施の形態を示すものであって、液晶表示装置の構成を示す分解斜視図であり、(b)は上記液晶表示装置の要部の構成を示す断面図である。
【図22】2つのLEDチップから出射した光が放物面又は楕円面を有する光結合部材を介して導光板に入射するときの光路を示す断面図である。
【図23】(a)は液晶表示装置の構成を示す断面図であり、(b)は導光板の輝度分布を示すグラフである。
【図24】本発明における光源モジュールのさらに他の実施の形態を示すものであって、エッジライト方式のバックライトを示す側面図である。
【図25】(a)は従来のバックライトの構成を示すものであって、光源ユニットの構成を示す斜視図であり、(b)はその断面図である。
【図26】(a)は従来の他のバックライトの構成を示すものであって、LED基板の端部側のLEDチップにおける密度を高めたバックライトの構成を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【0038】
〔実施の形態1〕
本発明の一実施形態について図1〜図16に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【0039】
(液晶表示装置の全体構成)
本実施の形態の光源モジュールを備えた液晶表示装置の構成について、図2に基づいて説明する。図2は、本実施の形態の液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。
【0040】
本実施の形態の液晶表示装置1は、図2に示すように、光源モジュールとしてのバックライト10、拡散板2A、プリズムシート3、拡散シート2B、液晶パネル4及びベゼル5がこの順に重ねられて配置されている。液晶表示装置1においては、バックライト10から出射された光が、拡散板2A、プリズムシート3、及び拡散シート2Bを通過して液晶パネル4に入射する。そして、液晶パネル4において光透過率を部分的に変化させることにより、所望の画像が表示されることになる。尚、液晶パネル4は、矩形の平板状であり、拡散板2A、プリズムシート3、及び拡散シート2Bも液晶パネル4と略同じ形状を有している。また、ここでは、液晶パネル4の長辺に平行な方向をX方向とし、液晶パネル4の短辺に平行な方向をY方向とし、X方向及びY方向の両方に垂直な方向をZ方向とする。X方向は、長手方向ともいう。また、Z方向は、液晶パネル4の法線方向ともいえる。
【0041】
(光源モジュールの構成)
光源モジュールとしてのバックライト10は、図2に示すように、下から順に、つまり液晶パネル4に対して遠い方から順に、光源ユニット20、一筋の開口11aを有するシャーシ11、シャーシ11と同様に一筋の開口12aを有する反射シート12、及び光学部材としての導光板13にて構成されている。シャーシ11は、例えば鉄等の材質により形成されており、バックライト10の強度を高めるものである。シャーシ11は、液晶パネル4と略同じサイズの矩形に形成されている。
【0042】
上記光源ユニット20は、凹部21aを有する光源ホルダー21を備えている。凹部21aはX方向に伸びた長尺状つまり帯状の溝である。光源ホルダー21は、液晶パネル4における長辺方向に沿って端部側に配置されている。
【0043】
反射シート12は、導光板13から漏れ出た光を反射し、導光板13に戻すために設けられている。反射シート12は、光源ユニット20内の後述する光学部材としての光結合部材30が導光板13に当接する部分で2つの区切られており、区切られた2つの反射シート間に一筋の開口12aが形成されている。すなわち、導光板13における、光源ユニット20側の下面には、光結合部材30と当接する領域、及び反射シート12が設けられた領域が存在する。そして、光は、導光板13における、光結合部材30と当接する領域を介して導光板13へ入射することとなる。
【0044】
導光板13は、入射してくる光を液晶パネル4側へ導くためのものであり、平板状である。
【0045】
尚、本発明の光源モジュールは、少なくとも光源ユニット20と導光板13とを有していれば足りる。
【0046】
(光源ユニットの構成)
次に、光源ユニット20の構成について、図3(a)(b)、図4及び図5に基づいて説明する。図3(a)は、液晶表示装置1の全体構成を示す断面図であり、図3(b)は、液晶表示装置1における光源ユニットの構成を示す断面図である。図4は、液晶表示装置1におけるバックライトの構成を示す斜視図である。図5は、バックライトにおける光源ユニットの構成を示す分解斜視図である。図6は、光源ユニットにおけるLED基板の構成を示す平面図である。
【0047】
上記光源ユニット20は、図3(a)(b)〜図5に示すように、光源としてのLED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)チップを搭載した光源基板としてのLED基板24aと、長尺状の光結合部材30と、ヒートシンク22とを備えている。光結合部材30は、LEDチップから発せられた光を結合させ、導光板13に対して所定の角度で入射させるための光学素子である。また、板状部材としてのヒートシンク22には、LED基板24a及び光結合部材30が搭載されている。また、導光板13、光結合部材30、LED基板24a、及びヒートシンク22は、この順に重ねて配設されている。尚、半導体のLEDチップは非常に微細なサイズであるため、図3〜図5では、図面の煩雑さを防ぐための記載を割愛する。
【0048】
上記光結合部材30は、図4にも示すように、X方向の断面が二股形状である透光部材からなっている。そして、この二股形状の一方側がLED基板24a上に配置されている。また、光結合部材30は、LED基板24aと反対側に頂部平坦面を有し、この頂部平坦面に導光板13が固定されている。
【0049】
LED基板24a上のLEDチップから発した光は、光結合部材30の二股形状の一方の入光面から入光し、光結合部材30内部を伝搬し、導光板13との固定部分である頂部平坦面で、導光板13と光結合する。つまり導光板13に入射する。導光板13に入射した光は、導光板13内部を全反射しながらY方向に伝搬しつつ、その光の一部は、導光板13の裏面に形成された光取り出し手段としての光散乱体により全反射条件が破られ、単位導光板13表面からZ方向上方である矢印Laに出射する。尚、上記光散乱体は、導光板13裏面に印刷等で形成された微小パターンである。このように光源ユニット20は、LEDチップからの光を導光板13の凡そ全面から出射することができるので、面発光装置として利用することができる。光源ユニット20におけるLEDチップから導光板13までの光の詳細挙動については、後述する。
【0050】
本実施の形態では、光源としてLEDチップを用いているが、これは、半導体チップ状のLEDは形状がさらに小さくかつ狭い領域に配置できるので、安価な低出力のLEDチップを用いた場合にも、間隔を詰めて多くのLEDを配置することで照度も向上し、高機能の、バックライトの光源として利用できる点で好ましいためである。ただし、これに限るものではなく、例えば、パッケージに収納されたLEDでもよく、有機EL発光素子又は無機EL発光素子を用いることも可能である。
【0051】
図5に示すように、LED基板24aの表面には、白色系樹脂からなるダム26aが形成されている。図6に示すように、ダム26aは、液晶表示装置1の幅方向(長手方向)に長尺に形成されている。また、ダム26aは、凹部状に形成されている(後述する図11参照)。そして、ダム26a内には、図6に示すように、LEDチップ23aが、ダム26aの長手方向に例えば数mmの間隔をあけて列状に配置されている。ダム26aの外周には、光結合部材30との位置調整のためのアライメントマーク27aが設けられている。アライメントマーク27aは、LEDチップ23aの実装位置を規定するために予めLED基板24aに準備されたものである。また、LED基板24aは、いわゆるプリント配線基板であり、アルミナ、セラミック、ガラスエポキシ樹脂等の材料から構成される
。LED基板24aの厚さは、例えば2mmである。
【0052】
また、図6では示されていないが、ダム26a内には、複数のLEDチップ23aを封止する透明樹脂が充填されている。そして、この透明樹脂には、蛍光体が含まれている。尚、蛍光体は、個々のLEDチップ23aに対し同一の種類のものが用いられている。
【0053】
また、LED基板24aには、ボス用穴28a・28aが形成されている。このボス用穴28a・28aは、後述するボス35a・35a(後述する図9参照)を挿入するための穴である。
【0054】
光結合部材30は、図4及び図5に示すように、X方向に垂直な断面形状が略U字形状つまりトンネル状又はアーチ状であり、X方向に長尺な棒状体である。そして、導光板13とLEDチップ23aとの間に設けられている。
【0055】
この結果、本実施の形態の液晶表示装置1は、液晶パネル4と、液晶パネル4に光を照射する導光板13と、導光板13に光を結合する光学部材としての光結合部材30と、上記光結合部材30に入射光を発するLEDチップ23aとを備え、上記液晶パネル4、導光板13、光結合部材30、LEDチップ23aがこの順に並んで配設された構成になっている。そして、液晶表示装置1におけるバックライト10は、LEDチップ23aが導光板13の下方に設けられた光源直下型のバックライト10となっている。そして、これらLEDチップ23aは、出射光の光軸方向つまり入射光における最も輝度の高い方向が、平板状の導光板13に対して直交するように配置されている。
【0056】
また、図3(a)(b)に示すように、光源ユニット20は、液晶表示装置1の裏面側の端部に、突出部として設けられている。そして、光源ユニット20の内部に光結合部材30とLEDチップ23aとが格納されている。また、光源ユニット20は、液晶表示装置1の長手方向(X方向)に帯状に形成されており、内部に格納されている光結合部材30もX方向に帯状に形成されている。つまり、「突出部」は、光源ユニット20を構成する部材のうち、光結合部材30、LEDチップ23a及びそのカバー等で構成されると換言できる。
【0057】
本実施の形態では、突出部である光源ユニット20がシャーシ11の平坦面から突出した断面長方形状にて形成されているが、これに限定されるものではなく、断面が半円形、半楕円形、三角形等の四角形以外の多角形であっても構わない。つまり、突出部とは、断面が四角形の凸部形状である構成のみを意図するものではなく、内部に光結合部材又は光源等を格納できる機能を有する限り、種々の形状・大きさが許容される。
【0058】
また、本実施の形態では、液晶表示装置1は、導光板の加工という技術思想を伴うことなく、光源としてのLEDチップ23aから導光板13への光結合効率を高め、光利用効率を向上し得る。以下、光結合部材30の詳細構造及び光路について説明する。
【0059】
光結合部材30は、上述したように、導光板13とLEDチップ23aとの間に設けられた断面略U字形状の帯状体つまり棒状体からなっている。光結合部材30の材質は、導光板13の材質と同じ樹脂からなっている。同じ材質であれば、屈折率を同じにすることができるので、光結合部材30から導光板13への光の入射が円滑に行われる。導光板13の屈折率が光結合部材30の屈折率より僅かに高い構成でも構わない。また樹脂に限るものではなく硝子等の材質でも構わない。
【0060】
詳細には、図7(a)に示すように、光結合部材30における導光板13側の表面は、平板状の導光板13に当接する入射部としての頂部平坦面31と、曲面32a・32bと
からなっている。曲面32a・32bは、頂部平坦面31から両端側にそれぞれ導光板13から遠ざかるように伸びる反射面として形成されている。
【0061】
曲面32a・32bは、例えば、図7(a)に示す断面放物線とすることができる。すなわち、曲面32a・32bは、液晶パネル4の長手方向(X方向)に垂直な光結合部材30の断面形状において、放物線を構成する。ただし、必ずしもこれに限るものではなく、断面楕円、弓型等の湾曲形状、又は頂部平坦面31から斜めに傾斜する平面であっても、導光板に光を有効に結合できる形状であれば構わない。これにより、光結合部材30が、光源から出射された光を、光結合部材内部で曲げながら伝搬し、平板状の導光板13に対して斜めに入射させるように機能する。このため、光源からの光の殆どを導光板13に結合させることができる。
【0062】
また、光結合部材30における導光板13側とは反対側の表面、つまり光結合部材30の下端は、2つの下端平坦面となっている。この2つの下端平坦面のうち1つがLEDチップ23aからの光を入光する入光面33aとなっている。LEDチップ23aは、入光面33aの真下に配置されている。そして、入光面33aの一部に高さ0.5mm程度のスペーサ25aが形成され、LEDチップ23aと光結合部材30との衝突によるLEDチップ23aの破損を防いでいる。LEDチップ23aは、LED基板24aにボンディングされている。すなわち、LEDチップ23aは、スペーサ25a近傍に接着剤等を塗布することで、LED基板24aに接着固定される。
【0063】
さらに、光結合部材30の下端側の中央部には凹部34が形成されている。ただし、必ずしもこれに限らず、凹部34が存在しない断面かまぼこ状や断面半円状でもよい。すなわち、本実施の形態では、反射面32a及び32bにて反射する光の導光板13への光路が確保できればよいので、光路とならない部分は凹部34としてくり抜くことができる。これにより、コスト削減を図ることができる。尚、凹部34に図示せぬ反射シート等の反射手段を設けることも可能である。これにより、頂部平坦面31近傍で発生した迷光が発生する場合があっても迷光の一部を導光板13側に反射させ液晶パネル4への照射を向上させることができる。
【0064】
光結合部材30の入光面33aの下側には、LED基板24aにボンディングされたLEDチップ23aが近接して設けられている。LEDチップ23aは、図7(b)に示すように、例えば断面放物線からなる曲面32aの焦点位置Fよりも端部側に存在することが好ましい。これにより、図7(a)に示すように、例えばLEDチップ23aから出射された光は、光結合部材30の入光面33aから入光し、断面放物線の曲面32aにて反射される。そして、その反射光が光結合部材30の頂部平坦面31に到達し、到達方向を維持して導光板13に斜めに入射する。導光板13に入射した光は、図7(a)に示す導光板13の右側の内部を全反射して進みつつ、導光板13の裏面、すなわち反射シート12側の面に設けられている図示しない光路変換部である光散乱体と衝突することにより、導光板13中を進む角度が変わる。そして、進む角度に応じて、全反射条件が破られた光と全反射条件を満たす光とになる。全反射条件が破られた光は、導光板13の液晶パネル4側表面から出射し、前記拡散シート2及びプリズムシート3を通して液晶パネル4に向かう。一方、全反射条件を満たす光は、導光板13から出射せず、反射シート12で反射し、導光板13のさらに右側の内部(図4におけるY方向)を全反射して進みつつ、図示しない光路変換部である光散乱体と衝突することにより導光板13中を進む角度が変わる。
【0065】
すなわち、導光板13に入射した光は、導光板13内部を全反射し端部へ向かう光路中、導光板13の裏面に設けられた光散乱体の作用により、導光板13の液晶パネル4側表面に対する全反射条件が破れた光が生じ、この光が導光板13から出射する。一方、全反
射条件を満たす光は、導光板13内部を全反射して端部へ向かい、この光路中、再び導光板13の裏面に設けられた光散乱体の作用により、導光板13から出射する光が生じる。このように、光源ユニット20では、導光板13内部において、入射光が全反射し端部へ向かう光路中に光散乱体を設けて入射光の進む角度を変えることにより、導光板13外部へ光を出射させている。
【0066】
このような光路は、図8(a)に示す断面楕円の光結合部材30においても同様である。そして、図8(b)に示すように、断面楕円の光結合部材30においても、LEDチップ23aは、例えば断面楕円からなる曲面32aの焦点位置Fよりも端部側に存在することが好ましい。
【0067】
(LED基板と光結合部材との固定)
次に、本実施の形態のLED基板24aと光結合部材30との固定について、図9〜図11に基づいて説明する。図9は、光源ユニット20における導光板13を取り除いた構成を示す斜視図である。図10は、図9の構成を切断面Sで切断したときの断面図を示す。図11は、図10の構成のA側の要部構成を拡大して示した断面図である。
【0068】
図9〜図11に示すように、光結合部材30は、X方向に長尺であり、X方向に垂直な断面が頂部平坦面31を根元とした二股形状(断面略U字形状)の帯状体である。頂部平坦面31からA側(一方の側)に延びる股部は、LED基板24a上に配置されている。LED基板24aは、ビス34aによりヒートシンク22に螺合されている。
【0069】
光結合部材30におけるLED基板24aと対向する部分には、光結合部材30とLED基板24aとを固定するための2つのボス35a・35a’が設けられている。これらボス35a・35a’は、LED基板24aのボス用穴28a・28aに挿入される。そして、これらボス35a・35a’は、LED基板24aに接着固定されたボス35a、及びLED基板24aに対し取り外し可能に取り付けられたボス35a’に割当てられている。すなわち、ボス35a・35a’のうちボス35aのみが、LED基板24aのボス用穴28に挿入されると共に、接着剤等で固定されている。一方、ボス35a’は、LED基板24aのボス用穴28に挿入されているだけである。
【0070】
さらに、図10に示すように、ヒートシンク22には、その上のLED基板24aのボス用穴28aと連通する貫通穴22aが設けられている。この貫通穴22aは、LED基板24aのボス用穴28aを貫通するボス35a・35a’を収容するための穴であると共に、余分な接着剤が溜まる部分になっている。また、この貫通穴22aは、ヒートシンク22を貫通しており、補修の際に利用される。
【0071】
光結合部材30における頂部平坦面31に対しB側(他方の側)には、LED基板が配置されていない。頂部平坦面31からB側に延びる股部には、ヒートシンク22と対向する部分に、光結合部材30とヒートシンク22とを固定するための2つのボス35b・35b’が設けられている。図10に示すように、ヒートシンク22には、これらボス35b・35b’を挿入するための貫通穴22b・22bが設けられている。そして、これらボス35b・35b’は、ヒートシンク22に接着固定されたボス35b、及びヒートシンク22に対し取り外し可能に取り付けられたボス35b’に割当てられている。すなわち、ボス35b・35b’のうちボス35bのみが、ヒートシンク22の貫通穴22bに挿入されると共に、接着剤で固定されている。ヒートシンク22の貫通穴22bは、補修の際に利用される。
【0072】
また、光結合部材30における導光板13と対向する部分には、頂部平坦面31が形成されている。導光板13は、この頂部平坦面31で接触固定されている。この頂部平坦面
31が、LED基板24aからの光を導光板13へ光を結合する部分となっている。
【0073】
また、図9に示すように、光結合部材30における、頂部平坦面31からA側に延びる股部には、スペーサ25aが設けられている。このスペーサ25aは、光結合部材30の入光面33aとLED基板24aとのクリアランスを保つために設けられている。また、頂部平坦面31からB側に延びる股部には、ヒートシンク22と当接するスペーサ25bが設けられている。光結合部材30の入光面33aとLED基板24aとの平行度を保つ必要があるため、スペーサ25bは、スペーサ25aよりも、LED基板24aの厚さ分だけ高さが大きくなっている。
【0074】
また、図11に示すように、LED基板24a及び光結合部材30の接合部分では、環状のダム26aの内側に複数のLEDチップ23aが配置されている。このLEDチップは、スペーサ25aよりも外側に配置されている。また、LEDチップ23aは、スペーサ25aにより光結合部材30と離間している。このスペーサ23aにより、LEDチップ23aと光結合部材30との衝突によるLEDチップ23aの破損を防いでいる。すなわち、このスペーサ25aの存在によって、LED基板24aと、光結合部材30の入光面33aとの間にLEDチップ23aを配置しかつLEDチップ23aを破損させない隙間を設けることができる。
【0075】
このように、LEDチップ23aは、LED基板24a、スペーサ25a及び接着剤を介して、光結合部材30に固定されている。その結果、LEDチップ23aと光結合部材30とは一体化する。
【0076】
また、LEDチップ23aを封止する透明樹脂は、ダム26により堰き止められており、その硬化物は、発光部23cを構成する。LEDチップ23aから発した光は、この透明樹脂の硬化物により波長変換される。このため、発光部23c全体が発光する。発光部23cと光結合部材30の入光面33aとの間のクリアランスは、例えば0.1mmで設定される。そして、このクリアランスは、上述のスペーサ25aにより確保される。また、LEDチップ23aから出射した光は、入光面33aに入光し光結合部材20内部を伝搬して、曲面32aで全反射し頂部平坦面31に到達し導光板13に入射する。図11に示す矢印Lbは、LEDチップ23aから導光板13へ向かう代表的な光路の一例を示している。
【0077】
また、LED基板24a及び光結合部材30における接合部分の寸法の一例として、次の寸法が挙げられる。すなわち、ダム26のY方向の幅が1.5mm、LED基板24aの厚さが2mm、発光部23cのY方向の幅が0.65mm、発光部23cと光結合部材30の入光面33aとの間のクリアランスが0.1mmである。
【0078】
(LED基板におけるLEDチップの配列)
ところで、本実施の形態では、光源ユニット20は、図4に示すように、前記LEDチップ23aと、一方向に延伸する棒状の光結合部材30と、この光結合部材30の下方に、該光結合部材30に沿ってLEDチップ23aを配置して一方向に延伸するLED基板24aとを備えている。
【0079】
上記構成の光源ユニット20では、LEDチップ23aの発光によって、光結合部材30、及びLEDチップ23aを搭載するLED基板24aが熱膨張する。ここで、本実施の形態では、光結合部材30は例えばアクリル樹脂にて形成される一方、LED基板24aには金属配線パターンが配設されている。このため、光結合部材30の方がLED基板24aよりも熱膨張が大きい。この結果、光結合部材30がLED基板24aに密着固定されていると、両者の熱膨張の差により、反りが発生する。
【0080】
そこで、本実施の形態では、光結合部材30及びLED基板24aは、導光板13の長辺方向に平行にそれぞれ延伸する方向に対して、例えば、8個に分割されたものからなっており、それぞれの間には隙間としての継ぎ目が設けられている。このため、光結合部材30とLED基板24aとがそれぞれ熱膨張してもそれぞれ互いに独立して伸縮する。その結果、光結合部材30及びLED基板24aが反るということがないようになっている。
【0081】
したがって、光結合部材30における延伸方向の熱膨張による光結合部材30と光源基板との歪み及び反りを抑制し得る光源ユニット20を提供することができる。
【0082】
一方、このように形成した場合に、次の問題が発生する。
【0083】
すなわち、LEDチップ23a・23aの間隔が、LED基板24a・24a間ではLED基板24aの内部に比べて大きく、これ以上、詰めて配設することができない。一方、LED基板24a・24a間のLEDチップ23aの間隔をLED基板24aの内部の間隔に適用するとLEDチップ23aのチップ数を増やすことができない。
【0084】
具体的には、例えば、図13(a)に示すように、LED基板24a上にLEDチップ23aが2mmの間隔で均等に配置されているとする。ここで、LEDチップ23aの配置間隔は光源ユニット20に要求される輝度に応じて適宜設定すればよく、例えば、より高輝度が必要な場合はLEDチップ23aの密度を上げるためにLEDチップ23aの配置間隔をより小さくすればよい。一方、LED基板24aの継ぎ目部分におけるLEDチップ23aの間隔は3mmとなっている。この理由は、LEDチップ23aの周辺構造を形成するために確保する必要がある基板末端からのマージン距離とLED基板24aが熱膨張したときにLED基板24a同士が衝突することを避けるための基板間隔の距離を足し合わせた距離だけLEDチップ23aの間隔を最低限空ける必要があるためである。そこで、例えば、図13(a)においては、継ぎ目のLEDチップ23a・23a間に必要な最低距離が3mmの場合を想定している。このため、輝度むらを最低限とするためにLED基板24a上のLEDチップ23aにおける間隔の2mmにできるだけ近い3mmを基板継ぎ目のLEDチップ23aの間隔としている。この結果。LED基板24a・24a間は隙間が空くので、LEDチップ23a・23a間隔がここだけ大きくなる。
【0085】
このように設定した場合における輝度分布について、図13(b)に基づいて説明する。図13(b)は、各LEDチップ23aの輝度分布を正規分布と仮定して各LEDチップ23aの輝度を足し合わせて全体の輝度分布を算出して示す輝度分布図である。
【0086】
図13(b)に示すように、LED基板24aの継ぎ目においては、LEDチップ23aの間隔が大きくなっていることから、継ぎ目以外の領域に比べて30%程度輝度が低下していることがわかる。すなわち、LED基板24aの内部では、LEDチップ23aは2mmピッチでムラがなくなる設計となっているので、LED基板24a・24a間でムラが発生することになる。尚、LED基板24aの中央部においては、LEDチップ23aは2mmピッチであるため、全体の輝度は均一である。
【0087】
そこで、図14(a)に示すように、例えば、LED基板24a上に複数のLEDチップ23aを間隔が等しくなるように直列配列することが考えられる。ここでは、例えば、LED基板24a上のLEDチップ23aの間隔を、基板継ぎ目における最低間隔距離である3mmに合わせて、3mmとしたとする。
【0088】
この場合の輝度分布は、図14(b)に示すように、LEDチップ23aの間隔におい
て急激に変化する部分が無くなり、全体として輝度の変動が小さくなり、輝度むらが軽減している。
【0089】
しかしながら、LEDチップ23aの配設密度が図13(a)(b)の場合よりも小さくなる結果、全体輝度が例えば、2/3に低下している。前述したように、LEDチップ23aの配置間隔は光源ユニット20に要求される輝度に応じて設定することが望ましく、LEDチップ23aの間隔を3mm以下にする必要がある程度に高輝度が要求される場合は、LEDチップ23aを単に等間隔に配置するという構成を適用することができない。
【0090】
そこで、本実施の形態では、図1(a)に示すように、LEDチップ23aの例えば2個ずつが近接配置されたLED素子群Gを構成し、LED素子群G同士の間隔が均等になるようにLEDチップ23aが配置されている。LED素子群Gを構成するLEDチップ23aの数は2個に限定される必要はなく、3個以上であってもよい。
【0091】
すなわち、例えば、1.4mm当たりLEDチップ23aが1個の密度でLEDチップ23aを配置する輝度を要求される場合であって、0.2mm間隔で2個以上のLEDチップ23aを近接配置したLED素子群Gを形成する場合、LED素子群G当たりのLEDチップ23aの数が2個の場合は、図1(a)に示すように、LED素子群Gの間隔は2.6mmとなる(LED素子群Gの中央位置同士の距離は2.8mm)。尚、LED素子群G当たりのLEDチップ23aの数を3個とした場合は図示していないがLED素子群G同士の間隔は3.8mmとなる(LED素子群Gの中央位置同士の距離は4.2mm)。
【0092】
このように、LED素子群G同士の間隔は基板継ぎ目のLEDチップ23aの間隔に近いほど好適であり、図14(a)に示すように、LED継ぎ目におけるLEDチップ23aの間隔が3mmである場合は、LEDチップ23aが2個からなるLED素子群Gの中心位置同士の間隔を2.8mmにすることが好適である。LEDチップ23aを均等に配置する場合は、LEDチップ23aの間隔を1.4mmにする必要があることに対し、LED素子群Gの中心位置同士の間隔を2.8mmにすることによりLED継ぎ目でのLEDチップ23aの間隔における不連続性の度合いを低減することができる。ここで、連続性とはLEDチップ23aが一定の規則に則って配列している状態を意味しており、LED素子群Gが均等に配置する規則性が基板継ぎ目の部分でも殆ど損なわれていないため、LEDチップ23aを個別に配置する方法よりも不連続性の度合いを低減することが可能となる。
【0093】
この結果、図1(b)に示すように、基板継ぎ目の輝度むらを大幅に低減できる。すなわち、図1(b)に示すように、基板継ぎ目の輝度は、基板継ぎ目以外の領域に比べて約10%程度の輝度低下で収まっていることが判る。
【0094】
上記の効果を一般化する下記のようになる。
【0095】
まず、LED基板24aの継ぎ目におけるLEDチップ23aの間隔がWであって、LED基板24aにおける単位長さL当たりのLEDチップ23aの配置数をNとする。この場合、LEDチップ23aをLED基板24aに均等に配置した場合のLEDチップ23a・23a間の間隔はL/Nとなる。一方、LEDチップ23aをM個集めたLED素子群Gを均等に配置した場合におけるLED素子群Gのセンター位置同士の間隔はLM/Nとなる。したがって、LM/NがL/NよりもWに近い値である場合は、単純にLEDチップ23aを均等に配置するよりもLED素子群Gを均等に配置する方がLED基板24aの継ぎ目におけるLEDチップ23aの配列の不連続性を低減することができ、輝度
むらを改善することができる。
【0096】
具体的には、図1(a)において、LEDチップ23aの間隔Wを3.2mmとし、1個のLED基板24aの長さLを11.2mmとし、単一のLEDチップ23aが配置数N=8にて一列に均等配置されているとする場合、LEDチップ23a・23a間の間隔はL/N=11.2/8=1.4mmとなる。一方、LEDチップ23aを例えばM=2
個ずつ集めたLED素子群GをLEDチップ23aの配置数N=8にて均等に配置した場合におけるLED素子群Gのセンター位置同士の間隔はLM/N=11.2×2/8=2.8となる。
【0097】
この結果、LM/N=2.8mmがL/N=1.4mmよりもW=3.2mmに近い場
合は、単純にLED素子23aを均等に配置するよりもLED素子群Gを均等に配置する方が基板継ぎ目におけるLED素子23a配列の不連続性を低減することができ、輝度むらを改善することができる。尚、上記においてLED素子群Gが均等に配置されるとは、完全にLED素子群G同士の距離が一定である必要はなく、上記の条件を満たす程度に略均等に配置していればよい。
【0098】
この場合、LEDチップ23aを単に一列に均等に配置する方法に比べて基板継ぎ目以外の部分における輝度の変動が大きくなることが考えられる。しかしながら、図1(b)に示すように、上記輝度の変動は±2%程度であり、基板継ぎ目の輝度変動の大きさと比べて極めて小さい程度に抑えられていることが判る。
【0099】
ここで、本実施の形態では、変形例として、さらに好ましいLEDチップ23aの配列とすることが可能である。この変形例について、図15(a)(b)に基づいて説明する。図15(a)(b)は、基板継ぎ目の近傍は図1(a)で説明したLED素子群Gの均等配置とし、LED基板24aの中央部は単一のLEDチップ23aを均等配置とする実施形態を説明するものである。
【0100】
図15(a)(b)に示すように、LED基板24aの継ぎ目近傍でのみLEDチップ23aを近接配置したLED素子群Gを等間隔で配置し、それ以外の部分では単一のLEDチップ23aを等間隔に配置することがより望ましい。
【0101】
ここで、さらに、図15(a)(b)に示すように、LED基板24aの中央部に向かってLED素子群G内のLEDチップ23a同士の間隔を0.1mmから段階的に大きくすると共に、LED素子群G同士の間隔を段階的に小さくすることが好ましい。つまり、LEDチップ23aの配置密度を一定に保ちながら、基板継ぎ目部分から基板中央部分に向かって段階的にLEDチップ23aの配置方法を変化させる。
【0102】
すなわち、LED基板24aの末端から離れるに伴ってLED素子群G内のLEDチップ23a・23aのピッチを少しずつ広げていく、つまりLED素子群G内におけるLEDチップ23aの配設密度を小さくしていくことによって、LEDチップ23の配置密度を変化させずに配列方法を緩やかに変化させることができる。このように、LED素子群G内におけるLEDチップ23aのピッチを緩やかに変化させることによって、重ね合わせの輝度分布も緩やかに変化させることができ、ムラにはならないようにすることができる。
【0103】
このように、LEDチップ23aの配列方法を急激に変化させると、変化させた個所で急激に輝度が変化し、輝度むらが発生するが、上記のように長距離に亘ってLEDチップ23aの配置方法を緩やかに変更することによって、急激な輝度の変化を抑制し、輝度むらの発生を軽減することができる。
【0104】
尚、図15(a)(b)において、LEDチップ23aの大きさが0.1mm角程度であれば、チップ間隔を0.1〜0.2mmで配列させることが可能である。
【0105】
本実施の形態でのLED基板24aの長さは例えば110mmであり、LED基板24a・24a間における輝度むらを改善するには、LED基板24aの両端10mmずつぐらいにLED素子群G毎のLEDチップ23aの配列を用いればよい。
【0106】
尚、LED基板24aの端部におけるLEDチップ23aの位置は、LED基板24aの端部から1mmぐらいの位置にしか実装ができない。このため、LED基板24a・24a間のスペースが1mm程度は空くので、LED基板24a・24a間のチップ間隔は最小でも3mm程度は実際に空くことになる。
【0107】
また、LED基板24a・24a間のムラは、LED基板24a・24a間の±5mm程度で急激に輝度の増減があるために視認されるのであって、例えば、同じ30%の輝度変化であってもLED基板24a内で緩やかに変化して行くことに対しては比較的視認され難い。
【0108】
また、本実施の形態では、例えば、1つのLED基板24a内のチップ数は例えば72個であり、ピッチは〜1.5mm程度とすることが可能である。尚、図13(a)(b)の状態に対してLED基板24aの末端部のみチップ数を増やすという方法もあるが、チップ数の増加は光量アップするがコスト増を招く。このため、チップ総量を変えずに継ぎ目のムラを低減できる不等ピッチ配列が好ましい。
【0109】
(液晶表示装置への適用)
上述したように、本実施形態の光源ユニット20は、図16(a)(b)に示すように、液晶表示装置1に適用することが可能である。この場合、図4に示す光源ユニット20をX方向に並べて配置して使用する。そして、これにより、導光板13も、X方向及びY方向の寸法が共に大きなものとして構成される。このような構成とすることにより、液晶表示装置の液晶パネル4の大面積化に対応して、導光板13の面積を大きし、大画面の液晶表示装置1の実用に適したバックライトを実現することができる。
【0110】
例えば、ヒートシンク22として、長さ110mm、幅100mm、厚さ2mmのものを8枚使用し、8組のヒートシンク22、光結合部材30及びLED基板24aのセットを配置し、その上に大型の導光板13を固定する方式の面発光装置を構成し、液晶パネル4を背面から照明するバックライト方式の液晶表示装置1を構成することが可能である。
【0111】
また、本実施の形態では、バックライト10を液晶表示装置1に適用していた。しかし、必ずしもこれに限らず、例えば、バックライト10を照明装置に適用することが可能である。すなわち、本実施の形態のバックライト10は、そのまま大型平面光源への適用が可能である。また、導光板13の周辺に部材が不要であることから、シームレスに並べることにより、さらに、大きな平面光源への適用が可能である。
【0112】
以上のように、本実施の形態のバックライト10では、光学部材としての少なくとも導光板13と、導光板13に沿って配設された複数の光源としてのLEDチップ23aとを備え、LEDチップ23aから導光板13に入射された光が導光板13の内部を導光しつつ、導光板13の表面から出射される。そして、複数のLEDチップ23aを並べて配設した光源基板としてのLED基板24aが、互いに複数個直列に配設されている。
【0113】
このような場合、LED基板24aの各末端においては、配線等の周辺構造を形成する
必要がある等の理由により、LEDチップ23aを配置することができず、その結果、暗部となり、輝度むらが発生するという問題点を有している。
【0114】
そこで、本実施の形態では、各LED基板24aの端部においては、複数のLEDチップ23aを集めて近接配置したLED素子群Gが形成されており、LED基板24aの単位長さL当たりにLEDチップ23aがN個配置される光源密度でLED基板24a上にLEDチップ23aが配置されるように、LEDチップ23aをM個ずつ集めた該LED素子群GをLED基板24aに均等に配置したときにおけるLED素子群Gの中心位置同士の間隔LM/Nは、N個のLEDチップ23aを該光源密度でLED基板24aに均等に配置したときのLEDチップ23a・23a間の間隔L/Nよりも、LED基板24a・24a間におけるLEDチップ23a・23aの間隔Wに近い値となっている。
【0115】
すなわち、複数のLED基板24aを配列した構造であっても、単純にLEDチップ23aを均等に配置するよりもLED素子群Gを均等に配置する方がLED基板24a・24a間におけるLEDチップ23aの配列の不連続性を低減することができ、かつ輝度むらを改善することができる。
【0116】
したがって、複数のLEDチップ23aを並べて配設したLED基板24aが互いに複数個直列に配設されている場合であっても、輝度むらの発生を抑制し得るバックライト10を提供することができる。
【0117】
また、本実施の形態のバックライト10では、各LED基板24aの端部におけるLED素子群G同士の間隔は、互いに均一となっている。
【0118】
これにより、これにより、LED基板24a・24a間のLED素子群Gの間隔に合わせてLED基板24aにおけるLED素子群Gを均等な間隔で配置することができる。この結果、LED基板24a、及びLED基板24aの端部におけるLEDチップ23aの配列の非連続的な変化による輝度むらの発生を抑制することができる。
【0119】
また、本実施の形態のバックライト10では、各LED基板24aの端部における各LED素子群G内のLEDチップ23aの密度は、該LED基板24aの中央側から末端にかけて段階的に高くなるように設定されているとすることが可能である。
【0120】
これにより、LED基板24aの端部近傍における複数のLEDチップ23aを集めて近接配置したLED素子群G毎に配置する状態から、LED基板24aの中央におけるLEDチップ23aを1個毎に個別に配置する状態に連続的に変化させることができる。
【0121】
したがって、本実施の形態のバックライト10では、各LED基板24aの中央部においては、複数のLEDチップ23aは一列に直列に配設されており、かつ各LEDチップ23a同士の間隔は互いに均一とすることができる。
【0122】
このため、LED素子群G毎にLEDチップ23aを配置することによる輝度むらを防止することができる。また、LED基板24aの端部におけるLED素子群G毎のLEDチップ23aの配置状態に、配置状態が緩やか変化するため、配置状態の変化の途中で輝度むらが発生することが無い。
【0123】
また、本実施の形態のバックライト10は、光学部材は、平板状にてなり、入射した光を内部で全反射させて導光しながら上面から光を出射する導光板13と、導光板13の下側に設けられ、かつ該導光板13の下面の頂部平坦面31から該導光板13に光を入射させるように光を結合する光結合部材30とからなっている。また、LEDチップ23aは
、光結合部材30の下側から該光結合部材30に入射光を発するように配設されている。
【0124】
これにより、導光板13の下方のLEDチップ23aから出射された光は、光結合部材30を介して導光板13に入射され、導光板13の内部を全反射しながら一部の光は導光板13の端部まで伝搬すると共に、その途中では適宜光路変換素子にて、全反射条件が破られ、導光板13の上面から出射する。
【0125】
この結果、従来のサイドエッジ型導光板とは異なり、導光板直下型のバックライトとなっているので、サイドエッジ型導光板においては必要であった熱膨張を回避するためのLEDチップ23aと導光板13との隙間が不要となり、LEDチップ23aから導光板13への結合効率を高め、光利用効率を向上することができる。
【0126】
また、本実施の形態では、導光板13とは別体の光結合部材30を設けることにより、平板状の導光板13における下面の頂部平坦面31から光を入射させるので、導光板13の内部では入射光が全反射しながら導光される。この結果、導光板13を加工しなくても済み、LEDチップ23aから導光板13への結合効率を高め、光利用効率を向上し得ると共に、製造コストも軽減される。
【0127】
また、本実施の形態の液晶表示装置1では、本実施の形態の光源モジュールをバックライト10として備えている。
【0128】
したがって、複数のLEDチップ23aを並べて配設したLED基板24aが互いに複数個直列に配設されている場合であっても、より適切に輝度むらの発生を抑制し得る光源モジュールを備えた液晶表示装置1を提供することができる。
【0129】
〔実施の形態2〕
本発明の他の実施の形態について図17〜図20に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態1の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0130】
前記実施の形態1では、光源ユニット20のLEDチップ23aはLED基板24aに1列に配設されていたが、本実施の形態では、光源ユニットのLEDチップ23aが2列に配設されている点が異なっている。
【0131】
すなわち、本実施の形態のバックライト10における光源ユニット20’では、図17に示すように、光結合部材30の頂部平坦面から両側に延びる2つの股部それぞれに、LED基板24a・24bが固定されており、それらLED基板24a・24bのそれぞれにLEDチップ23a・23bが設けられている。これらLEDチップ23a・23bは、出射光の光軸方向つまり入射光における最も輝度の高い方向が、平板状の導光板13に対して直交するように配置されている。この結果、本実施の形態のバックライト10は、LEDチップ23a・23bが導光板13の下方に設けられた光源直下型のバックライト10となっている。
【0132】
ここで、液晶表示装置1では、図17に示すように、光源ユニット20’は導光板13の端部に設けられている。したがって、LEDチップ23aからの光は、図18に示すように、光結合部材30を介して導光板13の右側方向に入射され、そのまま導光板13の内部で全反射しながら導光板13の図示しない右端に向かう。一方、LEDチップ23bからの光は、図18に示すように、光結合部材30を介して導光板13の左側方向に入射される。しかし、図17に示すように、導光板13の左側は、位置決めピン14が設けら
れており、直ちに導光板13の下側端部13aとなる。このため、図18に示すように、光結合部材30を介して導光板13の左側方向に入射した光は直ぐに導光板13の下側端部13aに到達し、この下側端部13aにて反射される。この結果、導光板13の下側端部13aにて反射された光は、LEDチップ23aからの光と同様に、導光板13の内部で全反射しながら導光板13の右端に向かうことになる。これにより、断面略U字形状の帯状体からなる光結合部材30の入光面33a・33bに沿って2列にLEDチップ23a・23bを配した場合には、2列に並んだLEDチップ23a・23bによって導光板13の内部で光量を多くして導光させることができる。
【0133】
この結果、本実施の形態では、液晶表示装置1の画面の端部に横切って帯状の光源ユニット20’を設けることにより、前記液晶パネル4において、均一で滑らかな輝度分布を得ることが可能となる。
【0134】
そして、バックライト10では、導光板13の下方からLEDチップ23a・23bの光を導入させる。このため、従来のサイドエッジ型のバックライトの光利用効率は例えば約75%であったのに対して、本実施の形態のバックライト10の光利用効率は約88%となる。したがって、従来のサイドエッジ型のバックライトよりも光利用効率においても優れている。
【0135】
また、バックライト10では、従来のサイドエッジ型のバックライトとは異なり、液晶パネル4の端部に光源が存在しない。このため、図19に示すように、液晶パネル4の端部に、直接、フレーム6を設けることが可能である。この結果、額縁寸法を例えば6mm以下にすることが可能となり、狭額縁化を図ることができる。
【0136】
このように、本実施の形態の液晶表示装置1では、液晶パネル4、導光板13、光結合部材30、並びに、LEDチップ23a・23bがこの順に配設されている。すなわち、液晶表示装置1では、導光板13の下方にLEDチップ23a・23bを設けると共に、導光板13とLEDチップ23a・23bとの間に、LEDチップ23a・23bから出射された光を、導光板13の下面の頂部平坦面31から光を入射させるように光を結合する光結合部材30を設けている。このため、導光板13の下方のLEDチップ23a・23bから出射された光は、光結合部材30を介して導光板13に入射され、導光板13の内部を全反射しながら導光板13の端部まで移動しつつ、その途中で図示しない光路変換素子にて全反射条件が破られ、導光板13から出射し、反射シート12で反射し、更に導光板13内を通過し、導光板13の液晶パネル4側表面から出射し、上記拡散シート2及びプリズムシート3を通して液晶パネル4に向かう。
【0137】
この結果、従来のサイドエッジ型導光板とは異なり、導光板直下型のバックライトとなっているので、額縁寸法を小さくすることができ、意匠効果も向上することができる。また、サイドエッジ型導光板においては必要であった熱膨張を回避するためのLEDチップ23a・23bと導光板13との隙間が不要となるので、隙間から光が漏れることがない。すなわち、液晶表示装置1では、導光板13の下方に光結合部材30並びにLEDチップ23a・23bを配設するので、導光板13の厚さ方向は長手又は短手の平面方向よりも熱膨張が小さい。それゆえ、導光板13の伸縮が小さく、光結合部材30とLEDチップ23a・23bとを近接できる。例えば、光結合部材30とLEDチップ23a・23bとの隙間を例えば0.5mm以下にすることができる。尚、光結合部材30は導光板13に当接しているので、隙間はない。このため、LEDチップ23a・23bから導光板13への結合効率を高め、光利用効率を向上することができる。
【0138】
また、本実施形態では、導光板13とは別体の光結合部材30を設けることにより、平板状の導光板13に対して斜めに光を入射させるので、導光板13の内部では入射光が全
反射しながら導光される。
【0139】
すなわち、本実施形態では、光結合部材30は、頂部平坦面31が導光板13に当接する断面略U字形状の帯状体つまり棒状体にてなっている。
【0140】
この結果、導光板の加工をしなくてもLEDチップ23a・23bからの光結合部材30を介した入射光を導光板13の内部にて導光させることができる。このため、導光板13自体は、単純な平板で足りるので、大型の導光板13に対する加工が不要となる。また、導光板13を加工するのは困難であるが、光結合部材30の加工はそれに比べて容易であり、製造コストを削減することができる。
【0141】
また、液晶表示装置1では、光結合部材30は、導光板13の端部に設けられている。この結果、LEDチップ23a・23bからの光を導光板13の端部にて入射させることになるので、導光板13において一方向に向けて導光させ、導光板13の全面から光を取出し、液晶パネル4の全面を照射することが可能となる。
【0142】
したがって、導光板13の加工を伴うことなく、LEDチップ23a・23bから導光板13への結合効率を高め、光利用効率を向上し得るバックライト10及び液晶表示装置1を提供することができる。
【0143】
また、本実施の形態のバックライト10では、光結合部材30は、導光板13に対して斜めに光を入射させる。これにより、平板状の導光板13に対して斜めに光を入射させるので、導光板13の内部では入射光が全反射しながら導光される。この結果、導光板の加工をしなくても済み、LEDチップ23a・23bから導光板13への結合効率を高め、光利用効率を向上し得ると共に、製造コストも軽減される。
【0144】
また、本実施の形態のバックライト10では、光結合部材30は、反射面である曲面32a・32bを有し、LEDチップ23a・23bからの入射光を曲面32a・32bにて反射させて導光板13に対して光を入射させる。これにより、LEDチップ23a・23bから出射された光は、光結合部材30に入射し、曲面32a・32bにて反射する。そして、曲面32a・32bにて反射された光は、導光板13の下面の頂部平坦面31から導光板13に入射するように結合される。
【0145】
この結果、導光板13の加工を伴うことなく、曲面32a・32bを有する光結合部材30にてLEDチップ23a・23bからの光を導光板13へ効率よく結合して入射させることができる。
【0146】
また、本実施の形態のバックライト10では、光結合部材30は、導光板13内で全反射させるように導光板13に光を入射させる。これにより、光利用効率を向上し得るバックライト10を提供することができる。
【0147】
さらに、本実施の形態では、LEDチップ23a・23bは、光結合部材30への入射光における光軸方向が平板状の導光板13に対して直交するように配置されている。このため、LEDチップ23a・23bの配置を平板状の導光板13に対して斜めにする必要がないので、LEDチップ23a・23bの配置も容易であり、構造や組み立て方法が単純である。
【0148】
したがって、導光板13の加工を伴うことなく、LEDチップ23a・23bから導光板13板への結合効率を高め、光利用効率を向上し得るバックライト10及び液晶表示装置1を提供することができる。
【0149】
また、本実施の形態のバックライト10では、LEDチップ23a・23bは、光結合部材30の長手方向に沿って2列に設けられている。具体的には、LEDチップ23a・23bは、断面略U字形状の光結合部材30における下端弦の両端部の直下に中心線に沿って平行に2列に設けられている。
【0150】
これにより、導光板13に入射させるときに、2列のLEDチップ23a・23bをそれぞれ反対方向に光出射させることによって、2列間の中点を通る線を軸対称として光結合部材30の両側つまり導光板13の両端側にそれぞれ導光させることができる。したがって、単純な構造にて、導光板13において輝度分布の均一化を図ることができる。
【0151】
また、本実施の形態のバックライト10では、光源は、複数のLEDチップ23a・23bからなっている。LEDチップ23a・23bは形状が小さく微少間隔で密に配列することができ、これにより、LEDチップ23a・23bは形状が小さくかつ照度も大きいので、バックライト10の光源として適切である。
【0152】
また、本実施の形態では、導光板13を加工せずに済み、かつ下方から光入射するので、液晶表示装置1の薄型化を図ることができる。具体的には、導光板13の加工にはある程度の厚さが必要である。この場合、従来のエッジライト方式は光源の幅よりも導光板を薄くすると光結合率が低下するため薄型化に限界がある。この点、本実施の形態では、導光板13を薄型化すれば、テレビの薄型化及び軽量化に繋がる。また、導光板13の材料を節約できるので、加工が不要な点からも低コスト化を図ることができる。また、LEDチップ23a・23bを上向きに実装すればよいので、LEDチップ23a・23bを含め、液晶表示装置1を構成する各部材群の組み立てにおいて、組み立て方向が1方向の組み込み方向で済む。その結果、組み立ての製造装置構成や、組み立て作業が簡単になる。
【0153】
すなわち、従来のエッジライトの場合は、側面から光源を取り付ける必要があるので、液晶表示装置全体として1方向の組込み方向ですまず、製造がやや困難となる。
【0154】
また、本実施の形態では、光結合部材30は、帯状に設けられている。さらに、この帯状に設けられた光結合部材30は、方形平板状の導光板13における長手方向に平行に設けられている。
【0155】
これにより、光結合部材30と複数のLEDチップ23a・23bとの関係を1:1にする必要がなくなり、複数のLEDチップ23a・23bを1つの光学部材にて覆うので、光学系の構造を単純化することができる。また、LEDチップ23a・23bも光結合部材30に沿って設けることができるので、LEDチップ23a・23bの配線が容易となる。
【0156】
また、上記光結合部材30は、方形平板状の導光板13における縦又は横方向つまり長手方向か短手方向に対し、一本の直線状の部材で構成されてもよく、また、いくつかに区切られた光結合部材の小片を帯状に連ね一直線上に配置しても構わない。
【0157】
これにより、1つの光源に対し1の光学素子を設ける必要がなくなり、複数の光源を1つの光学部材にて覆うので、光学系の構造を単純化することができる。また、光源はパッケージに収納されたタイプのものでも良いが、半導体チップ状のものも適用できる。光源は、光結合部材に沿って配置され、光源の配線も容易となる。
【0158】
ところで、バックライト10では、図17に示すように、導光板13の下側には、導光板13を平面で保持する平板状のシャーシ11が設けられている。そして、シャーシ11
の導光板保持面は、光結合部材30が導光板13に当接する位置付近で開口(図2の開口11a)を有する。そして、光結合部材30、及びLEDチップ23a・23bは、シャーシ11の導光板保持面よりも下方に位置している。すなわち、本実施の形態では、図20(a)に示すように、開口11aを有するシャーシ11に別体の光源ホルダー21が接合されており、これにより、光結合部材30及びLEDチップ23a・23bは、シャーシ11の導光板保持面11bよりも下方に位置している。しかし、必ずしもこれに限らず、例えば、図20(b)に示すように、シャーシ11に凹部を設けてその凹部にLEDチップ23a・23b、及び光結合部材30を搭載することも可能である。この場合においても、光結合部材30及びLEDチップ23a・23bは、シャーシ11の導光板保持面11bよりも下方に位置している。
【0159】
このような構成とすることによって、導光板13の背面側においては、光結合部材30及びLEDチップ23a・23bのみが突出していることになる。したがって、光結合部材30及びLEDチップ23a・23b以外の部分を薄型化することが可能となる。このため、全体として薄型化を図ることができる。さらに、このような構成とすることによって、LEDチップ23a・23bの放熱の面でも優れたものとなる。また、光源ユニット20’をシャーシ11と接続しておくことによって、シャーシ11が放熱板として機能するので、高い放熱性能を得ることができる。この結果、LEDチップ23a・23bの発光効率も向上する。
【0160】
〔実施の形態3〕
本発明のさらに他の実施の形態について図21〜図23に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1及び実施の形態2と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態1及び実施の形態2の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0161】
前記実施の形態1及び実施の形態2のバックライト10では、光源ユニット20が導光板13の端部に設けられていたが、本実施の形態のバックライトでは、光源ユニット20’が導光板13の中心線上に設けられている点が異なっている。
【0162】
すなわち、本実施の形態の液晶表示装置1における光源モジュールとしてのバックライト10’は、図21(a)(b)に示すように、液晶パネル4の中央直下に配置されている点で、図17に示す液晶表示装置1と異なっている。
【0163】
上記液晶表示装置1は、図21(a)(b)に示すように、VESAフレーム40、バックライト10’、拡散板2A、プリズムシート3、拡散シート2B、液晶パネル4及びベゼル5がこの順に重ねられて配置されている。
【0164】
また、バックライト10’は、下から順に、つまり液晶パネル4に対して遠い方から順に、光源ユニット20’が取り付けられたシャーシ11、反射シート12、及び導光板13にて構成されている。
【0165】
シャーシ11は、バックライト10’の強度を高めるものである。シャーシ11は、液晶パネル4と略同じサイズであり、凹部11aを除きの平板状である。シャーシ11における平板状部分の導光板13側の平面は、反射シート12及び導光板13を保持する導光板保持面となる。
【0166】
凹部11aは、液晶パネル4の長辺に平行な方向に延びた長尺状(帯状)の溝であり、液晶パネル4における短辺方向の中央部分に対向する位置に形成されている。すなわち、
凹部21aは、液晶パネル4の横方向である長手方向に沿っており、かつ、液晶パネル4の縦方向である短手方向における中心線に対向するように配置されている。
【0167】
そして、段差部である凹部21aの底面には、例えば8個等の複数のLED基板及び光結合部材30から構成される光源ユニット20’が、凹部21aの長手方向に沿って列状に並んで設置される。
【0168】
また、光源ユニット20’は、前記実施の形態2にて説明したように、光源としての前記LEDチップ23a・23bを搭載した2つのLED基板24a・24bと、長尺状の光結合部材30と、ヒートシンク22とを備えている。
【0169】
上記構成のバックライト10’では、図22に示すように、LEDチップ23bから出射された光は光結合部材30の断面楕円等の曲面32aにて反射され、その反射光が光結合部材30の頂部平坦面31に到達し、到達方向を維持して導光板13に斜めに入射する。そして、導光板13に入射された光は、図22に示す導光板13の内部右側を全反射して進みつつ、図示しない光路変換部である光散乱体と衝突することにより導光板13中を進む角度が変わり、全反射条件が破られ、導光板13から出射し、前記反射シート12で反射し、さらに導光板13内を通過し、導光板13の前記液晶パネル4側表面から出射し、前記拡散シート2及びプリズムシート3を通して液晶パネル4に向かう。一方、LEDチップ23bから出射された光も、図22に示すように、導光板13内において、LEDチップ23aからの光とは対称に進む。
【0170】
この結果、本実施の形態の液晶表示装置1におけるバックライト10’では、液晶表示装置1の画面の中央部に横切って帯状の光源ユニット20’を設けることにより、図23(a)(b)に示す輝度分布を有する導光板13からの出射光を得ることができる。そして、この画面の中央が明るいという輝度分布は、液晶表示装置1を適切に表示するための輝度分布に適合している。このため、本実施の形態では均一で滑らかな輝度分布を得ることが可能となる。この結果、従来のサイドエッジ型のバックライトよりも、優れているといえる。
【0171】
〔実施の形態4〕
本発明のさらに他の実施の形態について図24に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1〜実施の形態3と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態1〜実施の形態3の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0172】
前記実施の形態1〜実施の形態3では、光源ユニット20は、導光板13の下側に設けられていた。
【0173】
しかしながら、本発明の光源モジュールは、複数のLEDチップ23aからなるLED素子群GをLED基板24aに等間隔に配設することを特徴としている。したがって、本発明の光源モジュールは、実施の形態1〜3に示す光学部材として導光板13と光結合部材30との両方を備えていなくても、光学部材として導光板13のみを備えている場合であっても、適用が可能である。
【0174】
すなわち、本実施の形態の光源モジュールとしてのバックライト10’’は、図24に示すように、LED基板24aの表面には、白色系樹脂からなるダム26aが形成されており、このダム26aの内部にLEDチップ23aが配設されている。
【0175】
このように、本実施の形態の光源モジュールとしてのバックライト10’’では、LED基板24aは導光板13の側面に対向して配置されており、LEDチップ23aから直接導光板13の側面に光を入射させている。
【0176】
したがって、本実施の形態のバックライト10’’は、従来の一般的なエッジライト方式においても適用が可能である。
【0177】
尚、本発明は、上述した各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り、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜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。
【産業上の利用可能性】
【0178】
本発明は、テレビ、モニター等の液晶表示装置のバックライトに用いることができ、特に、光源直下型のバックライトに適用可能である。また、そのバックライトは、大型平面光源として照明装置に適用することが可能である。
【符号の説明】
【0179】
1 液晶表示装置
10 バックライト(光源モジュール)
10’ バックライト(光源モジュール)
10’’ バックライト(光源モジュール)
13 導光板(光学部材)
20 光源ユニット
20’ 光源ユニット
23a・23b LEDチップ(光源)
24a・24b LED基板(光源基板)
30 光結合部材(光学部材)
31 頂部平坦面(入射部)
32a・32b 曲面
33a・33b 入光面
G LED素子群(光源群)
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光学部材と、上記光学部材に沿って配設された複数の光源とを備え、上記光源から光学部材に入射された光が該光学部材の内部を導光しつつ、該光学部材の表面から出射される光源モジュールにおいて、
上記複数の光源を並べて配設した光源基板が、互いに複数個直列に配設されていると共に、
上記各光源基板の端部においては、複数の光源を集めて近接配置した光源群が形成されており、光源基板の単位長さL当たりに光源がN個配置される光源密度で光源基板上に光源が配置されるように、光源をM個ずつ集めた該光源群を光源基板に均等に配置したときにおける該光源群の中心位置同士の間隔LM/Nは、N個の光源を該光源密度で光源基板に均等に配置したときの光源間の間隔L/Nよりも、光源基板間における光源の間隔に近い値となっていることを特徴とする光源モジュール。
【請求項2】
前記各光源基板の端部における光源群同士の間隔は、互いに均一となっていることを特徴とする請求項1記載の光源モジュール。
【請求項3】
前記各光源基板の端部における各光源群内の光源の密度は、該光源基板の中央側から末端にかけて段階的に高くなるように設定されていることを特徴とする請求項1記載の光源モジュール。
【請求項4】
前記各光源基板の中央部においては、上記複数の光源は一列に直列に配設されており、かつ上記各光源同士の間隔は互いに均一となっていることを特徴とする請求項1,2又は3記載の光源モジュール。
【請求項5】
前記光学部材は、平板状にてなり、入射した光を内部で全反射させて導光しながら上面から光を出射する導光板と、上記導光板の下側に設けられ、かつ該導光板の下面の入射部から該導光板に光を入射させるように光を結合する光結合部材とからなっていると共に、
前記光源は、上記光結合部材の下側から該光結合部材に入射光を発するように配設されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光源モジュール。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれか1項に記載の光源モジュールをバックライトとして備えていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項1】
光学部材と、上記光学部材に沿って配設された複数の光源とを備え、上記光源から光学部材に入射された光が該光学部材の内部を導光しつつ、該光学部材の表面から出射される光源モジュールにおいて、
上記複数の光源を並べて配設した光源基板が、互いに複数個直列に配設されていると共に、
上記各光源基板の端部においては、複数の光源を集めて近接配置した光源群が形成されており、光源基板の単位長さL当たりに光源がN個配置される光源密度で光源基板上に光源が配置されるように、光源をM個ずつ集めた該光源群を光源基板に均等に配置したときにおける該光源群の中心位置同士の間隔LM/Nは、N個の光源を該光源密度で光源基板に均等に配置したときの光源間の間隔L/Nよりも、光源基板間における光源の間隔に近い値となっていることを特徴とする光源モジュール。
【請求項2】
前記各光源基板の端部における光源群同士の間隔は、互いに均一となっていることを特徴とする請求項1記載の光源モジュール。
【請求項3】
前記各光源基板の端部における各光源群内の光源の密度は、該光源基板の中央側から末端にかけて段階的に高くなるように設定されていることを特徴とする請求項1記載の光源モジュール。
【請求項4】
前記各光源基板の中央部においては、上記複数の光源は一列に直列に配設されており、かつ上記各光源同士の間隔は互いに均一となっていることを特徴とする請求項1,2又は3記載の光源モジュール。
【請求項5】
前記光学部材は、平板状にてなり、入射した光を内部で全反射させて導光しながら上面から光を出射する導光板と、上記導光板の下側に設けられ、かつ該導光板の下面の入射部から該導光板に光を入射させるように光を結合する光結合部材とからなっていると共に、
前記光源は、上記光結合部材の下側から該光結合部材に入射光を発するように配設されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光源モジュール。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれか1項に記載の光源モジュールをバックライトとして備えていることを特徴とする液晶表示装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
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【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
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【図21】
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【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【公開番号】特開2013−33619(P2013−33619A)
【公開日】平成25年2月14日(2013.2.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−168796(P2011−168796)
【出願日】平成23年8月1日(2011.8.1)
【出願人】(000005049)シャープ株式会社 (33,933)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年2月14日(2013.2.14)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年8月1日(2011.8.1)
【出願人】(000005049)シャープ株式会社 (33,933)
【Fターム(参考)】
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