JP2019046668A - スペーサー、led面光源装置およびled画像表示装置 - Google Patents
スペーサー、led面光源装置およびled画像表示装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】ハンドリング性および強度に優れ、内底面が凸面状に湾曲した底部を有する筐体に対応でき、かつこのような筐体に設置したときLED素子からの光の利用効率の低下を抑制できるスペーサー、ならびにこれを備えたLED面光源装置およびLED画像表示装置を提供する。【解決手段】LED実装基板と第1の光学シートとの間に配置される湾曲可能な第1のスペーサー60であって、第1のスペーサー60の厚み方向である第1の方向FDに貫通する2以上の開口部と、開口部間を仕切り、かつ少なくとも1つの開口部の周囲を取り囲む壁部62と、第1の面62Aから突出し、かつ互いに離間するように第2の方向SDに並んだ複数の柱状部63と、を備える。第1のスペーサー60を、第2の面62Bが凹面状になるように所定の曲率半径で湾曲させたとき、隣り合う柱状部63の先端部63A間の距離d3が、根元部63B間の距離d4以上となる【選択図】図7
Description
本発明は、スペーサー、面光源装置および画像表示装置に関する。
近年、急速に普及が進んだLED画像表示装置は、通常、液晶表示パネル等の表示画面と、この表示画面を背面側から照明するLED面光源装置とを備えている。現在、LED画像表示装置においては、通常、エッジライト型のLED面光源装置が用いられることが多いが、明るさの観点から、直下型のLED面光源装置を用いることが検討されている。
直下型のLED面光源装置においては、LED面光源装置の発光面における輝度の面内均一性を向上させる等の観点から、LED素子上に光学シートを配置している。このような光学シートとして、例えば、LED素子からの光を反射する白色等の樹脂製反射材シートに、LED素子直上からLED素子の周囲に向かうに従って徐々に開口部が大きくなるような開口パターンを形成した光透過反射シートを用いる場合がある(特許文献1参照)。このような開口パターンを有する光透過反射シートを用いることにより、LED素子直上の光を反射させて周囲に拡散し、周囲の開口部から出光させることができるので、輝度の面内均一性を向上させることができる。
光学シートによって、輝度の面内均一性を向上させるためには、LED素子が実装されたLED実装基板に対して、光学シートを離間させる必要がある。このため、通常、LED実装基板と光学シートとの間に、LED実装基板に対して光学シートを離間させるための複数の柱状スペーサーを配置している。
しかしながら、このような柱状スペーサーは、1本ずつ配置しなければならないので、ハンドリング性に劣るという問題がある。また、柱状スペーサーは、強度に劣るという問題もある。このため、柱状スペーサーに代るスペーサーの開発が望まれている。
ところで、このようなスペーサー等は、底部および開口部を有する筐体に収容されているが、例えば、このようなスペーサー等を備えるLED画像表示装置を自動車等の車両に組み込む場合、限られた厚みの中で、スペースを最大限有効利用したい等の観点から、底部が湾曲した筐体を用いることが検討されている。具体的には、例えば、内底面が凸面状となるように底部が湾曲した筐体を用いることが検討されている。
このような湾曲した底部を有する筐体を用いる場合、LED実装基板やスペーサー等は底部の内底面に沿うことが求められる。ここで、LED実装基板に関しては、LED実装基板の配線基板として、フレキシルブル配線基板を用いることによって、このような筐体にも対応できるが、スペーサーに関しては未だこのような筐体には対応できていない。さらに、このような筐体を用いる場合には、スペーサーによってLED素子からの光が遮られると、光利用効率が低下してしまうので、光利用効率の低下を抑制できることも求められている。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものである。すなわち、ハンドリング性および強度に優れ、内底面が凸面状に湾曲した底部を有する筐体に対応でき、かつこのような筐体内に設置したときLED素子からの光の利用効率の低下を抑制できるスペーサー、ならびにこれを備えたLED面光源装置およびLED画像表示装置を提供することを目的とする。
本発明の一の態様によれば、フレキシブル配線基板、および前記フレキシブル配線基板の一方の面に実装された複数のLED素子を備えるLED実装基板と、前記LED素子側に配置された光学シートとを備えるLED面光源装置に用いられ、かつ前記LED実装基板と前記光学シートとの間に配置される湾曲可能なスペーサーであって、前記スペーサーの厚み方向である第1の方向に貫通する2以上の開口部と、前記開口部間を仕切り、かつ少なくとも1つの前記開口部の周囲を取り囲む壁部と、前記壁部における前記第1の方向に位置する第1の面から突出し、かつ互いに離間するように前記第1の面に沿う第2の方向に並んだ複数の柱状部と、を備え、前記スペーサーを、前記壁部における前記第1の面とは反対側の第2の面が凹面状になるように所定の曲率半径で、前記壁部における前記第2の方向側に位置する第1の外縁部と、前記壁部における前記第2の方向側に位置し、かつ前記第1の外縁部とは反対側の第2の外縁部との間で湾曲させたとき、前記第2の方向において、隣り合う前記柱状部の先端部間の距離が前記隣り合う前記柱状部の根元部間の距離以上となる、スペーサーが提供される。
上記スペーサーにおいて、湾曲前の状態で、前記第2の方向において、隣り合う前記柱状部の先端部間の距離が前記隣り合う前記柱状部の根元部間の距離よりも小さくてもよい。
上記スペーサーにおいて、湾曲前の状態で、前記第2の方向において、各前記柱状部の長さがほぼ等しく、かつ各前記柱状部の高さが前記壁部の中央部から前記第1の外縁部および前記第2の外縁部にかけて徐々に低くなっていてもよい。
上記スペーサーにおいて、湾曲前の状態で、前記第2の方向において、各前記柱状部の長さが前記壁部の中央部から前記第1の外縁部および前記第2の外縁部にかけて徐々に長く、かつ各前記柱状部の高さが前記中央部から前記第1の外縁部および前記第2の外縁部にかけて徐々に高くなっていてもよい。
本発明の他の態様によれば、フレキシブル配線基板、および前記フレキシブル配線基板の一方の面に実装された複数のLED素子を備えるLED実装基板と、前記LED素子側に配置された光学シートとを備えるLED面光源装置に用いられ、かつ前記LED実装基板と前記光学シートとの間に配置されるスペーサーであって、前記スペーサーの厚み方向である第1の方向に貫通する2以上の開口部と、前記開口部間を仕切り、かつ少なくとも1つの前記開口部の周囲を取り囲む壁部と、前記壁部における前記第1の方向に位置する第1の面から突出し、かつ互いに離間するように前記第1の面に沿う第2の方向に並んだ複数の柱状部と、を備え、前記スペーサーは、前記壁部における前記第1の面とは反対側の第2の面が凹面状になるように所定の曲率半径で、前記壁部における前記第2の方向側に位置する第1の外縁部と、前記壁部における前記第2の方向側に位置し、かつ前記第1の外縁部とは反対側の第2の外縁部との間で湾曲しており、前記第2の方向において、隣り合う前記柱状部の先端部間の距離が前記隣り合う前記柱状部の根元部間の距離以上である、スペーサーが提供される。
上記スペーサーにおいて、前記第2の方向において、各前記柱状部の高さが前記壁部の中央部から前記第1の外縁部および前記第2の外縁部にかけて徐々に低くなっていてもよい。
上記スペーサーにおいて、前記第2の方向において、各前記柱状部の高さが前記壁部の中央部から前記第1の外縁部および前記第2の外縁部にかけて徐々に高くなっていてもよい。
上記スペーサーにおいて、前記第2の方向において、各前記柱状部の高さがほぼ等しくなっていてもよい。
上記スペーサーにおいて、前記スペーサーが、ポリカーボネート樹脂から構成されていてもよい。
上記スペーサーにおいて、前記壁部が、格子状またはハニカム状であってもよい。
本発明の他の態様によれば、底部を備える筐体と、前記筐体内に配置され、かつフレキシブル配線基板および前記配線基板における前記底部側の面とは反対側の面に実装された複数のLED素子を備えるLED実装基板と、前記LED素子側に配置された第1の光学シートと、前記LED実装基板と前記第1の光学シートとの間に配置された第1のスペーサーと、を備え、前記筐体の前記底部は、前記底部の内底面が凸面状となるように前記底部の第1の縁部と前記第1の縁部とは反対側の第2の縁部との間で湾曲しており、前記LED実装基板が、前記底部の前記内底面に沿って配置され、記第1のスペーサーが、上記スペーサーであり、前記スペーサーは、前記壁部における前記第1の面とは反対側の第2の面が凹面状になり、かつ前記LED実装基板の表面に沿うように、前記所定の曲率半径で前記壁部の前記第1の外縁部と前記壁部の前記第2の外縁部との間で湾曲している、LED面光源装置が提供される。
本発明の他の態様によれば、底部および開口部を備える筐体と、前記筐体内に配置され、かつフレキシブル配線基板および前記配線基板の一方の面に実装された複数のLED素子を備えるLED実装基板と、前記LED素子側に配置された第1の光学シートと、前記LED実装基板と前記第1の光学シートとの間に配置された第1のスペーサーと、を備え、前記筐体の前記底部は、前記底部の内底面が凸面状となるように前記底部の第1の縁部と前記第1の縁部とは反対側の第2の縁部との間で湾曲しており、前記LED実装基板が、前記底部の前記内底面に沿って配置され、前記第1のスペーサーが、上記スペーサーであり、前記スペーサーは、前記壁部の前記第2の面が前記LED実装基板の表面に沿って配置されている、LED面光源装置。
上記LED面光源装置において、前記第1の光学シートが、平面視において複数に分割された区画領域を備え、前記各区画領域が、前記LED素子からの光の一部を透過する複数の透過部と、前記LED素子からの光の一部を反射する複数の反射部とを有し、前記各区画領域における前記透過部の面積割合である開口率が、前記区画領域の中央部から前記区画領域の外縁部に向けて漸増していてもよい。
上記面光源装置において、前記第1の光学シートの光出射側に配置された第2の光学シートと、前記第1の光学シートの外周面および前記第1のスペーサーの外周面を取り囲むように配置され、かつ前記第1の光学シートに対し前記第2の光学シートを離間させる枠状の第2のスペーサーと、をさらに備えていてもよい。
本発明の他の態様によれば、上記LED面光源装置と、前記LED面光源装置よりも観察者側に配置された表示パネルと、を備える、LED画像表示装置が提供される。
本発明の一の態様によれば、ハンドリング性および強度に優れ、内底面が凸面状の湾曲した底部を有する筐体に対応でき、かつこのような筐体内に設置したときLED素子からの光の利用効率の低下を抑制できるスペーサーを提供できる。また、本発明の他の態様によれば、このようなスペーサーを備えるLED面光源装置およびLED画像表示装置を提供することができる。
以下、本発明の実施形態に係るスペーサー、直下型の面光源装置および画像表示装置について、図面を参照しながら説明する。本明細書において、「LED」とは、発光ダイオードを意味するものである。また、「シート」、「フィルム」、「板」等の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。したがって、例えば、「シート」は、フィルムや板とも呼ばれるような部材も含む意味で用いられる。図1は、本実施形態に係るLED画像表示装置の斜視図であり、図2は本実施形態に係るLED画像表示装置の概略構成図であり、図3は本実施形態に係るLED面光源装置の一部の拡大断面図である。図4は、図1に示される第1の光学シートの平面図であり、図5は本実施形態に係る他の第1の光学シートの平面図である。図6は図1に示される第1のスペーサーの斜視図であり、図7は図6に示される第1のスペーサーの側面図であり、図8は図6に示される第1のスペーサーの湾曲前の側面図である。図9は図1に示される第1の光学シートと第1のスペーサーとの配置関係を示す平面図である。図10は本実施形態に係る柱状部の他の配置箇所を示す図であり、図11は本実施形態に係る柱状部の他の形状を示す図であり、図12は本実施形態に係る柱状部の先端面の他の形状を示す図である。図13、図14は実施形態に係る他の第1のスペーサーの平面図である。図15は実施形態に係る他の第1のスペーサーの側面図であり、図16は図15に示される他の第1のスペーサーの湾曲前の側面図である。図17は実施形態に係る他の第1のスペーサーの側面図であり、図18は図17に示される他の第1のスペーサーの湾曲前の側面図である。図19は本実施形態に係る他の第1のスペーサーの斜視図であり、図20は図19に示される第1のスペーサーの側面図である。図21は図1に示される第1のスペーサーと第2のスペーサーとの配置関係を示す平面図であり、図22は図1に示されるレンズシートの断面図である。
<<<<LED画像表示装置>>>>
図1および図2に示されるLED画像表示装置10は、直下型のLED面光源装置20と、LED面光源装置20よりも観察者側に配置された表示パネル120とを備えている。LED画像表示装置10は、表示面10Aが凸面状となるように全体が湾曲している。
図1および図2に示されるLED画像表示装置10は、直下型のLED面光源装置20と、LED面光源装置20よりも観察者側に配置された表示パネル120とを備えている。LED画像表示装置10は、表示面10Aが凸面状となるように全体が湾曲している。
<<<表示パネル>>>
図1および図2に示される表示パネル120は、液晶表示パネルであり、入光側に配置された偏光板121と、出光側に配置された偏光板122と、偏光板121と偏光板122との間に配置された液晶セル123とを備えている。偏光板121、122および液晶セル123としては、公知の偏光板および液晶セルを用いることができる。
図1および図2に示される表示パネル120は、液晶表示パネルであり、入光側に配置された偏光板121と、出光側に配置された偏光板122と、偏光板121と偏光板122との間に配置された液晶セル123とを備えている。偏光板121、122および液晶セル123としては、公知の偏光板および液晶セルを用いることができる。
<<<LED面光源装置>>>
LED面光源装置20は、図2に示されるように、筐体30と、LED実装基板40と、第1の光学シート50と、第1のスペーサー60と、第2の光学シート70と、第2のスペーサー80とを備えている。また、LED面光源装置20は、その他、第2の光学シート70に積層されたレンズシート90および反射型偏光分離シート100を備えている。なお、LED面光源装置20は、筐体30、LED実装基板40、第1の光学シート50、および第1のスペーサー60を備えていればよく、第2の光学シート70、第2のスペーサー80、レンズシート90、または反射型偏光分離シート100を備えていなくともよい。第1のスペーサー60は、LED実装基板と、光学シートとを備える面光源装置に用いられるものである。なお、LED面光源装置20においては、光学シートが第1の光学シート50となっている。
LED面光源装置20は、図2に示されるように、筐体30と、LED実装基板40と、第1の光学シート50と、第1のスペーサー60と、第2の光学シート70と、第2のスペーサー80とを備えている。また、LED面光源装置20は、その他、第2の光学シート70に積層されたレンズシート90および反射型偏光分離シート100を備えている。なお、LED面光源装置20は、筐体30、LED実装基板40、第1の光学シート50、および第1のスペーサー60を備えていればよく、第2の光学シート70、第2のスペーサー80、レンズシート90、または反射型偏光分離シート100を備えていなくともよい。第1のスペーサー60は、LED実装基板と、光学シートとを備える面光源装置に用いられるものである。なお、LED面光源装置20においては、光学シートが第1の光学シート50となっている。
車載用面光源装置は車両内の非常に狭い空間に配置されるので、一般の面光源装置よりも薄型化を図ることが望まれている。このため、LED面光源装置20の総厚は、薄型化を図る観点から、15mm以下となっていることが好ましく、10mm以下となっていることがより好ましい。「LED面光源装置」の総厚とは、図2に示される筐体30の外底面32Dから反射型偏光分離シート100の表面100Aまでの距離を意味するものとする。
<<筐体>>
筐体30は、LED実装基板40等を収容する収容空間31と、底部32と、底部32から立ち上がる側部33と、底部32に対向する位置に設けられた開口部34とを備えている。底部32は、底部32の第1の縁部32Aと第1の縁部32Aとは反対側の第2の縁部32Bの間で湾曲している。具体的には、底部32の内底面32Cが凸面状にとなっており、底部32の外底面32Dは凹面状となっている。開口部34は、LED素子42からの光を筐体30から出射させるためのものである。開口部34の形状は、特に限定されず、例えば、矩形状または円形状が挙げられる。
筐体30は、LED実装基板40等を収容する収容空間31と、底部32と、底部32から立ち上がる側部33と、底部32に対向する位置に設けられた開口部34とを備えている。底部32は、底部32の第1の縁部32Aと第1の縁部32Aとは反対側の第2の縁部32Bの間で湾曲している。具体的には、底部32の内底面32Cが凸面状にとなっており、底部32の外底面32Dは凹面状となっている。開口部34は、LED素子42からの光を筐体30から出射させるためのものである。開口部34の形状は、特に限定されず、例えば、矩形状または円形状が挙げられる。
筐体30は、収容空間31を有する筐体本体35と、筐体本体35の収容空間31を覆い、かつ開口部34を有する枠状の蓋体36とを備えている。筐体30においては、筐体30の内底面32Cは筐体本体35の内底面となっており、筐体30の内側面は筐体本体35の内側面となっている。
筐体30(筐体本体35および蓋体36)は、金属から構成されていることが好ましい。特に、筐体本体35を金属から構成することによって、筐体本体35が放熱構造体としても機能するので、LED素子42からの熱を効率良く、放熱させることができる。金属としては、特に限定されないが、例えば、アルミニウム等が挙げられる。
<<LED実装基板>>
LED実装基板40は、筐体30の湾曲した底部32に沿うように配置されている。具体的には、筐体30の底部32の内底面32Cは凸面状となっているので、LED実装基板40はこの内底面に沿うように湾曲して配置されている。
LED実装基板40は、筐体30の湾曲した底部32に沿うように配置されている。具体的には、筐体30の底部32の内底面32Cは凸面状となっているので、LED実装基板40はこの内底面に沿うように湾曲して配置されている。
図2および図3に示されるように、LED実装基板40は、フレキシブル配線基板41と、フレキシブル配線基板41の一方の面(以下、この面を「表面」と称する。)41Aに実装された複数のLED素子42とを備えている。LED実装基板40において、フレキシブル配線基板を用いることにより、LED実装基板40を内底面32Cに沿うように配置することができる。LED実装基板40は、図2および図3に示されるように、フレキシブル配線基板41におけるLED素子42が実装された表面41Aとは反対側の面(以下、この面を「裏面」と称する)41Bが筐体30の内底面32C側に位置するように筐体30内に配置されている。
<フレキシブル配線基板>
フレキシブル配線基板41は、筐体30の内底面32Cに沿って配置されている。フレキシブル配線基板41の裏面41Bは、筐体30の内底面32Cと接していることが好ましい。フレキシブル配線基板41における裏面41Bが筐体30の内底面32Cと接することにより、フレキシブル配線基板41等の熱を効率良く筐体30側に放熱させることができる。本明細書において、「配線基板の裏面が筐体の内底面と接している」とは、配線基板の裏面が筐体の内底面に直接接触している場合に限らず、配線基板の裏面と筐体の内底面との間に、両面テープ、粘着剤または接着剤等、熱伝導という観点でほぼ無視できる層が介在している場合をも含む概念である。
フレキシブル配線基板41は、筐体30の内底面32Cに沿って配置されている。フレキシブル配線基板41の裏面41Bは、筐体30の内底面32Cと接していることが好ましい。フレキシブル配線基板41における裏面41Bが筐体30の内底面32Cと接することにより、フレキシブル配線基板41等の熱を効率良く筐体30側に放熱させることができる。本明細書において、「配線基板の裏面が筐体の内底面と接している」とは、配線基板の裏面が筐体の内底面に直接接触している場合に限らず、配線基板の裏面と筐体の内底面との間に、両面テープ、粘着剤または接着剤等、熱伝導という観点でほぼ無視できる層が介在している場合をも含む概念である。
本明細書における「フレキシブル」とは、柔軟性があることを意味しており、「フレキシブル配線基板」とは、一般的に可撓性があり、湾曲可能な配線基板を意味するものとする。本明細書における「可撓性」とは、少なくとも曲率半径が1mとなるように湾曲することを意味する。フレキシブル配線基板は、曲率半径が、好ましくは50cm、より好ましくは30cm、更に好ましくは10cm、特に好ましくは5cmとなるように湾曲する。
フレキシブル配線基板41においては、図3に示されるように、第1の光学シート50に向けて、樹脂フィルム43と、金属配線部44と、絶縁性保護膜45と、反射層46とがこの順で積層されている。ただし、フレキシブル配線基板41は、絶縁性保護膜45や反射層46を備えていなくともよい。また、金属配線部44は、樹脂フィルム43に対し、接着層47を介したドライラミネート法によって接着されていることが好ましい。さらに、金属配線部44は、LED素子42とはんだ層48を介して電気的に接続されている。
(樹脂フィルム)
樹脂フィルム43は、可撓性を有している。樹脂フィルム43は、曲率半径が、好ましくは50cm、より好ましくは30cm、更に好ましくは10cm、特に好ましくは5cmとなるように曲がるフィルムである。
樹脂フィルム43は、可撓性を有している。樹脂フィルム43は、曲率半径が、好ましくは50cm、より好ましくは30cm、更に好ましくは10cm、特に好ましくは5cmとなるように曲がるフィルムである。
樹脂フィルム43は、公知の熱可塑性樹脂を用いて形成することができる。樹脂フィルム43の材料として用いる熱可塑性樹脂には耐熱性および絶縁性が高いものであるが好ましい。このような樹脂として、耐熱性と加熱時の寸法安定性、機械的強度、および耐久性に優れるポリイミド(PI)や、ポリエチレンナフタレート(PEN)を用いることができる。これらの中でも、アニール処理等の耐熱性向上処理を施すことによって耐熱性と寸法安定性を向上させたポリエチレンナフタレート(PEN)を好ましく用いることもできる。また、難燃性の無機フィラー等の添加によって難燃性を向上させたポリエチレンテレフタレート(PET)も樹脂フィルムを形成するための樹脂として選択することができる。
樹脂フィルム43を形成する熱可塑性樹脂は、熱収縮開始温度が100℃以上のもの、または、上記のアニール処理等によって、同温度が100℃以上となるように耐熱性を向上させたものを用いることが好ましい。本明細書における「熱収縮開始温度」とは、熱機械分析(TMA)装置に測定対象の熱可塑性樹脂からなるサンプルフィルムをセットし、荷重1gをかけて、昇温速度2℃/分で120℃まで昇温し、その時の収縮量(%表示)を測定し、このデータを出力して温度と収縮量を記録したグラフから、収縮によって、0%のベースラインから離れる温度を読みとり、その温度を熱収縮開始温度としたものである。なお、熱収縮開始温度は、3回測定して得られた値の算術平均値とする。
通常LED素子からの熱によりLED素子周辺部は90℃程度の温度に達する場合がある。この観点から、樹脂フィルム43を形成する熱可塑性樹脂は、上記温度以上の耐熱性を有するものであることが好ましい。
樹脂フィルム43には、フレキシブル配線基板41に必要な絶縁性を付与し得るだけの高い絶縁性を有する樹脂であることが求められる。このため、樹脂フィルム43は、その体積固有抵抗率が1014Ω・cm以上であることが好ましく、1018Ω・cm以上であることがより好ましい。体積固有抵抗率は、JIS C2151:2006に準拠した方法で測定することができる。体積固有抵抗率は、ランダムに10箇所測定し、測定した10箇所の体積固有抵抗率の算術平均値とする。
樹脂フィルム43の厚みは、特に限定されないが、放熱経路としてボトルネックとはならないこと、耐熱性および絶縁性を有するものであること、ならびに、製造コストのバランスとの観点から、概ね10μm以上500μm以下であることが好ましい。また、ロール・トゥ・ロール方式による製造を行う場合の生産性を良好に維持する観点からも上記厚さ範囲であることが好ましい。樹脂フィルム43の厚みは、厚み測定装置(製品名「デジマチックインジケーターIDF−130」、ミツトヨ社製)を用いて任意の10箇所の厚さを測定し、その平均値を算出することにより求めるものとする。樹脂フィルム43の厚みの下限は、50μm以上であることが好ましく、樹脂フィルム43の厚みの上限は、250μm以下であることが好ましい。
(金属配線部)
金属配線部44は、樹脂フィルム43よりLED素子42側に設けられ、かつLED素子42と電気的に接続されている。金属配線部44は、金属箔等をパターニングすることによって形成することができる。
金属配線部44は、樹脂フィルム43よりLED素子42側に設けられ、かつLED素子42と電気的に接続されている。金属配線部44は、金属箔等をパターニングすることによって形成することができる。
金属配線部44を構成する金属の熱伝導率λは200W/(m・K)以上500W/(m・K)以下が好ましい。熱伝導率λは、例えば、熱伝導率計(製品名「QTM−500」、京都電子工業社製)を用いて測定することができる。熱伝導率λは、3回測定して得られた値の算術平均値とする。上記熱伝導率の下限は、300W/(m・K)以上であることがより好ましく、上限は500W/(m・K)以下であることが好ましい。銅の場合、熱伝導率λは403W/(m・K)である。
金属配線部44を構成する金属の電気抵抗率Rは3.00×10−8Ωm以下が好ましく、2.50×10−8Ωm以下がより好ましい。電気抵抗率Rは、エレクトロメータ(製品名「6517B型エレクトロメータ」、ケースレー社製)を用いて測定することができる。電気抵抗率Rは、3回測定して得られた値の算術平均値とする。銅の場合、電気抵抗率Rは1.55×10−8Ωmとなる。
例えば、金属配線部44を銅箔で形成した場合、放熱性と電気伝導性を高い水準で両立させることができる。より具体的には、LED素子からの放熱性が安定し、電気抵抗の増加を防げるので、LED間の発光バラツキが小さくなってLEDの安定した発光が可能となる。また、LED素子の寿命も延長される。更に、熱による樹脂フィルム等の周辺部材の劣化も防止できるので、面光源装置を組み込んだ画像表示装置の製品寿命も延長できる。
金属配線部44を形成する金属の例としては、上記の銅の他、アルミニウム、金、銀等の金属を挙げることができる。
金属配線部44は電解銅箔であり、また、金属配線部44における樹脂フィルム43側の面の十点平均粗さRzが1.0μm以上10.0μm以下であることがより好ましい。十点平均粗さRzを上記範囲内とすることで、特に金属配線部44における樹脂フィルム43側の面の表面積を増大させることができ、放熱性を更に高めることができる。また、この面が凹凸面となっているので、樹脂フィルム43との密着性をより向上でき、これによっても放熱性を向上できる。このような十点平均粗さRzを有する電解銅箔の面としては、電解銅箔の粗面側(マット面側)を好適に用いることができる。十点平均粗さRzは、JIS B0601:1999に準拠して、例えば、表面粗さ測定器(製品名「SE−3400」、小坂研究所製社製)を用いて測定することができる。十点平均粗さRzは、3回測定して得られた値の算術平均値とする。
金属配線部44の配置は、LED素子42の導通可能な配置、好ましくはLED素子42をマトリックス状に配置できるものであれば、特定の配置に限定されない。ただし、フレキシブル配線基板41においては、樹脂フィルム43の一方の表面の好ましくは80%以上、より好ましくは90%、最も好ましくは95%以上の範囲が、この金属配線部44によって被覆されていることが好ましい。これにより、LED素子42を高密度で配置することができるとともに、発生する過剰な熱を、十分に金属配線部44を通じて速やかに拡散させ、樹脂フィルム43を経由させて外部へ放熱させることができるので、優れた放熱性を有するLED面光源装置20を得ることができる。
金属配線部44の厚みは、フレキシブル配線基板41に要求される耐電流の大きさ等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されないが、一例として10μm以上50μm以下としてもよい。放熱性向上の観点から、金属配線部44の厚みは、10μm以上であることが好ましい。また、金属配線部の厚さが10μm未満であると、樹脂フィルム43の熱収縮の影響が大きく、はんだリフロー処理時に処理後の反りが大きくなりやすいため、この観点からも金属配線部44の厚さは10μm以上であることが好ましい。一方、金属配線部の厚さが、50μm以下であることによって、配線基板の十分なフレキシブル性を維持することができ、重量増大によるハンドリング性の低下等も防止できる。金属配線部44の厚さは、樹脂フィルム43と同様の方法によって測定することができる。
(絶縁性保護膜)
絶縁性保護膜45は、主としてフレキシブル配線基板41の耐マイグレーション特性を向上させるものである。絶縁性保護膜45は、金属配線部44の表面のうちLED素子42を実装するための接続部分を除く全面、および樹脂フィルム43の表面のうち金属配線部44の非形成部分の概ね全面を覆う態様で形成されている。
絶縁性保護膜45は、主としてフレキシブル配線基板41の耐マイグレーション特性を向上させるものである。絶縁性保護膜45は、金属配線部44の表面のうちLED素子42を実装するための接続部分を除く全面、および樹脂フィルム43の表面のうち金属配線部44の非形成部分の概ね全面を覆う態様で形成されている。
絶縁性保護膜45は、熱硬化性樹脂を含む熱硬化性樹脂組成物の硬化物から構成されていることが好ましい。熱硬化性樹脂組成物としては、熱硬化温度が100℃以下程度のものであれば、公知の熱硬化性樹脂組成物を適宜好ましく用いることができる。具体的には、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、エポキシ系およびフェノール系樹脂、エポキシアクリレート樹脂、シリコーン系樹脂等をそれぞれベース樹脂とする熱硬化性樹脂組成物を好ましく用いることができる。また、これらのうちでも、ポリエステル系樹脂を含む熱硬化性樹脂組成物は、可撓性に優れる点から、絶縁性保護膜45を形成するための材料として特に好ましい。
絶縁性保護膜45を形成するための熱硬化性樹脂組成物は、例えば、二酸化チタン等の無機白色顔料を更に含有する白色の熱硬化性樹脂組成物であってもよい。絶縁性保護膜45を白色化することで、意匠性の向上を図ることができる。また、反射層の機能を絶縁性保護膜45に付与することもできる。
絶縁性の熱硬化性樹脂組成物を用いた絶縁性保護膜45の形成は、スクリーン印刷等の公知の方法によって行うことができる。
絶縁性保護膜45の膜厚は、10μm以上100μm以下であることが好ましい。絶縁性保護膜45の膜厚が、10μm未満であると、絶縁性が低下するおそれがあり、また100μmを超えると、絶縁性保護層をスクリーン印刷によって形成する際の滲みや熱硬化時の収縮による配線基板の反り等が顕著に生じるおそれがある。絶縁性保護膜45の膜厚は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、絶縁性保護膜45の断面を撮影し、その断面の画像において絶縁性保護膜45の膜厚を20箇所測定し、その20箇所の膜厚の算術平均値とする。
(反射層)
反射層46は、主として波長380nm以上780nm以下の可視光波長域の光に対して高い反射性を有するものである。反射層46は、LED面光源装置20の発光能力の向上を目的として、フレキシブル配線基板41の表面41Aに、LED素子実装領域を除く領域を覆って積層されている。なお、この実施形態においては、反射層46は、平面視において、LED素子42を囲い、かつ、絶縁性保護膜45のLED素子実装領域によって除かれた領域の内周縁部が露出するように絶縁性保護膜45上に積層されている。また、これに限らず、例えば、絶縁性保護膜45のLED素子実装領域によって除かれた領域の内周縁部が露出せず、絶縁性保護膜45と反射層46との両方の内周縁部が一致して同一形状をなすように積層されていてもよい。
反射層46は、主として波長380nm以上780nm以下の可視光波長域の光に対して高い反射性を有するものである。反射層46は、LED面光源装置20の発光能力の向上を目的として、フレキシブル配線基板41の表面41Aに、LED素子実装領域を除く領域を覆って積層されている。なお、この実施形態においては、反射層46は、平面視において、LED素子42を囲い、かつ、絶縁性保護膜45のLED素子実装領域によって除かれた領域の内周縁部が露出するように絶縁性保護膜45上に積層されている。また、これに限らず、例えば、絶縁性保護膜45のLED素子実装領域によって除かれた領域の内周縁部が露出せず、絶縁性保護膜45と反射層46との両方の内周縁部が一致して同一形状をなすように積層されていてもよい。
反射層46は、LED素子42からの光を反射し、所定の方向へ導くための反射面を持つ部材であれば、特に限定されないが、発泡タイプの白色ポリエステル、白色ポリエチレン樹脂、銀蒸着ポリエステル等を、最終製品の用途とその要求スペック等に応じて適宜用いることができる。
反射層46の膜厚は、50μm以上1mm以下であることが好ましい。反射層46の膜厚が、50μm未満であると、所望の反射率が得られないおそれがあり、また反射層が薄すぎるので、所定の位置にセッティングしにくくなり、また1mmを超えると、高コストとなるとともに、面光源装置の薄型化を達成できないおそれがある。反射層46の膜厚は、絶縁性保護膜45の膜厚と同様の方法によって測定するものとすることができる。
(接着層)
接着層47としては、公知の樹脂系接着剤を適宜用いることができる。それらの樹脂系接着剤のうち、ウレタン系、ポリカーボネート系、又はエポキシ系の接着剤等を特に好ましく用いることができる。この接着層47は、金属配線部44のエッチング処理後に樹脂フィルム43上に残存している。
接着層47としては、公知の樹脂系接着剤を適宜用いることができる。それらの樹脂系接着剤のうち、ウレタン系、ポリカーボネート系、又はエポキシ系の接着剤等を特に好ましく用いることができる。この接着層47は、金属配線部44のエッチング処理後に樹脂フィルム43上に残存している。
(はんだ層)
はんだ層48は、金属配線部44とLED素子42とを電気的および機械的に接合するためものである。このはんだ層48による接合方法としては、大きく分けて、リフロー方式あるはレーザー方式があるが、このいずれかによって行うことができる。
はんだ層48は、金属配線部44とLED素子42とを電気的および機械的に接合するためものである。このはんだ層48による接合方法としては、大きく分けて、リフロー方式あるはレーザー方式があるが、このいずれかによって行うことができる。
金属配線部とLED素子とをはんだによって接合する際、樹脂フィルムおよび金属配線部には多大な熱が加えられるので、樹脂フィルムと金属配線部の線膨張係数の違いから、樹脂フィルムおよび金属配線部を備える配線基板に反りが発生するおそれがある。このような反りを防ぐために、樹脂フィルム43における金属配線部44側の面とは反対側の面に金属箔を設けることが好ましい。また、このような金属箔を設けることにより、点灯時のLED実装基板40の熱をより筐体本体35に放熱させることもできる。
<<LED素子>>
LED素子42は、P型半導体とN型半導体が接合されたPN接合部での発光を利用した発光素子である。LED素子としては、P型電極、N型電極を素子上面、下面に設けた構造と、素子片面にP型、N型電極の双方が設けられた構造が知られているが、いずれの構造のLED素子も、LED面光源装置20に用いることができる。ただし、上記のうち素子片面にP型、N型電極の双方が設けられた構造のLED素子を特に好ましく用いることができる。
LED素子42は、P型半導体とN型半導体が接合されたPN接合部での発光を利用した発光素子である。LED素子としては、P型電極、N型電極を素子上面、下面に設けた構造と、素子片面にP型、N型電極の双方が設けられた構造が知られているが、いずれの構造のLED素子も、LED面光源装置20に用いることができる。ただし、上記のうち素子片面にP型、N型電極の双方が設けられた構造のLED素子を特に好ましく用いることができる。
LED素子42は、フレキシブル配線基板41上にマトリクス状に配置されている。本明細書における「マトリクス状」とは、行列状に二次元配列されている状態を意味するものとする。本実施形態においては、LED素子42はマトリクス状に配置されているが、LED素子の配置状態は、特に限定されず、例えば、LED素子は千鳥状に配置されていてもよい。LED素子42はフレキシブル配線基板41上に複数個実装されている。フレキシブル配線基板41に実装されるLED素子42の個数は、複数個であれば、特に限定されない。LED素子42の配置密度は、0.02個/cm2以上2.0個/cm2以下であることが好ましく、0.1個/cm2以上1.5個/cm2以下であることがより好ましい。
<<第1の光学シート>>
第1の光学シート50は、光学的な機能を有するシートである。第1の光学シートとしては、例えば、光透過反射シート等が挙げられる。図1および図2に示される第1の光学シート50は、光透過反射シートとなっている。光透過反射シートは、光を透過させる透過部と光を反射させる反射部を有し、ある部分では光を透過させ、他の部分では光を反射させることで、LED素子からの光を平面内に拡散させて、輝度の面内均一性を向上させる機能を有するものである。
第1の光学シート50は、光学的な機能を有するシートである。第1の光学シートとしては、例えば、光透過反射シート等が挙げられる。図1および図2に示される第1の光学シート50は、光透過反射シートとなっている。光透過反射シートは、光を透過させる透過部と光を反射させる反射部を有し、ある部分では光を透過させ、他の部分では光を反射させることで、LED素子からの光を平面内に拡散させて、輝度の面内均一性を向上させる機能を有するものである。
第1の光学シート50は、LED実装基板40における複数のLED素子42と対向するように配置されている、また、第1の光学シート50は、第1のスペーサー60によってLED実装基板40に対して離間している。第1の光学シート50は、LED実装基板40と略平行に配置されている。すなわち、LED実装基板40は筐体30の内底面32Cに沿って湾曲しているので、第1の光学シート50も表面50Aが凹面状となるように湾曲している。
図3に示されるフレキシブル配線基板41の表面41Aから第1の光学シート50までの距離d1は、0.6mm以上6mm以下となっていることが好ましい。本明細書における「配線基板の表面から第1の光学シートまでの距離」とは、フレキシブル配線基板41のように絶縁性保護層上に反射層を備えており、反射層の表面が配線基板の表面となっている場合には、反射層の表面から第1の光学シートにおける配線基板側の面までの距離を意味し、また配線基板の絶縁性保護層が反射層の機能を兼ね備えており、絶縁性保護層の表面が配線基板の表面となっている場合には、絶縁性保護層の表面から第1の光学シートにおける配線基板側の面までの距離を意味するものとする。また、第1の光学シートにおける配線基板側の面とは、第1の光学シートにおける配線基板側の面が樹脂フィルムの面のみから構成されている場合には、樹脂フィルムにおける配線基板側の面であるが、第1の光学シート50のように、樹脂フィルム54よりもフレキシブル配線基板41側に反射層55が形成されている場合には、反射層55におけるフレキシブル配線基板41側の面とする。
第1の光学シート50の厚みは、25μm以上1mm以下であることが好ましい。光透過反射シートの厚みが、25μm未満であると、所望の反射率が得られないおそれがあり、また1mmを超えると、面光源装置の薄型化が図れないおそれがある。第1の光学シート50の厚さは、後述する反射部53の厚みとし、厚さ測定装置(製品名「デジマチックインジケーターIDF−130」、ミツトヨ社製)を用いて任意の10箇所の厚さを測定し、その平均値を算出することにより求めることができる。第1の光学シート50は、図4に示されるように、平面視において複数に分割された区画領域51を備えている。
<区画領域>
区画領域51は、LED素子42の個数に合わせて分割されていることが好ましい。図4においては、LED素子(縦4個×横6個=24個)に対応して、縦4個×横6個=24個の区画領域51が形成されている。なお、図4においては点線で境界線が記載されているが、実際には境界線が形成されていることはなく、境界線は仮想線であり、区画領域51も仮想の領域である。
区画領域51は、LED素子42の個数に合わせて分割されていることが好ましい。図4においては、LED素子(縦4個×横6個=24個)に対応して、縦4個×横6個=24個の区画領域51が形成されている。なお、図4においては点線で境界線が記載されているが、実際には境界線が形成されていることはなく、境界線は仮想線であり、区画領域51も仮想の領域である。
各区画領域51は、図4に示されるようにLED素子42からの光の一部を透過する複数の透過部52と、LED素子42からの光の一部を反射する複数の反射部53とで構成されている。透過部52および反射部53は、所定のパターンで構成されている。各区画領域におけるLED素子に対応する部分は最も多くの光が入射する部分となるので、この部分から光が透過すると、この部分の輝度が区画領域の他の部分の輝度よりも高くなってしまい、輝度の面内均一性が低下するおそれがある。このため、各区画領域51におけるLED素子42に対応する部分は反射部53から構成されていることが好ましい。なお、図4においては、形式的に、透過部52を白色で表しており、反射部53を灰色で表している。また、各区画領域51における透過部52および反射部53のパターンは同じとなっているが、必ずしも同じである必要はなく、区画領域によって異なるパターンであってもよい。透過部52および反射部53は、マス目状のパターンであってもよい。
第1の光学シート50は、図4に示されるように、各区画領域51の中央部51Aが各LED素子42と対応する領域となるように配置されているので、外縁部51Bよりも中央部51Aに入射する光量は多くなる。このため、各区画領域51においては、透過部52の面積割合である開口率が、中央部51Aから外縁部51Bに向けて漸増していることが好ましい。各区画領域51における開口率を、中央部51Aから外縁部51Bに向けて漸増させることにより、十分な光量を確保した上で、発光面上における輝度の均一性をより向上させることができる。本明細書における区画領域の「開口率」とは、一の区画領域を、25〜100等分程度の適当な割合で当分する等面積の正方形のマス目状に区切った際に、それぞれのマス目における透過部の面積比率のことを意味する。一の区画領域におけるこの等面積のマス目の規定の仕方は任意であるが、例えば、各マス目内に存在する透過部52の個数が概ね等数となるように設定することが望ましい。また、「開口率」は、一の区画領域の中心点を中心とする同心円を中央領域から中央領域の外側に位置する外側領域に向けて等間隔で複数規定し、各同心円の円周と円周の間の各領域内における透過部の面積比率を上記同様にして算出することによって求めたものであってもよい。この算出方法によれば、矩形の開口部が格子状に配置された一般的な開口配置以外の区画領域についても、上記の「開口率」を定義することができる。なお、各区画領域51においては、開口率が中央部51Aから外縁部51Bに向けて漸増していればよく、例えば中央部や外縁部近傍の限定された一部範囲において開口率が一定である領域が存在していてもよい。
各区画領域51の中央部51Aにおいては、面積比が反射部>透過部となっていることが好ましく、輝度の面内均一性を向上させる観点から、各区画領域51の中央部51Aは、反射部53のみから構成することがより好ましい。また、各区画領域51の外縁部51Bにおいては、面積比が透過部>反射部となっていることが好ましい。具体的には、外縁部51Bにおける透過部52の面積割合は、50%以上100%以下であることが好ましい。外縁部51Bにおける透過部52の面積割合の下限は、60%以上であることがより好ましく、70%以上であることが好ましい。なお、外縁部51Bでは反射部53を島状に形成することによって、理論的には透過部の面積割合を100%にすることもできる。このことは、従来の打ち抜き開口方式の光透過反射シートではなし得ない構成である。このように、第1の光学シート50の透過部52および反射部53を印刷方法によりパターン形成する場合には、パターニングのフレキシビリティを拡大させることができる。
第1の光学シート50は、図3に示されるように、樹脂フィルム54と、樹脂フィルム54の少なくとも一方の面上の一部に積層された反射層55とで構成される。反射層55は、スクリーン印刷等によって形成することが可能である。この場合、第1の光学シート50のうち、反射層55が存在する領域が反射部53となり、反射層55が存在しない領域が透過部52となる。
<透過部>
透過部52は、樹脂フィルム54の両面のいずれにも反射層55が形成されてない領域であって、図3における樹脂フィルム54の両面が露出している領域である。樹脂フィルム54としては、従来公知の透明フィルムが好ましく用いられ、好ましくは全光線透過率が85%以上であることが好ましい。全光線透過率は、JIS K−7361:1997に準拠して、ヘイズメーター(製品名「HM−150」、村上色彩技術研究所製)を用いて、測定することができる。全光線透過率は、3回測定して得られた値の算術平均値とする。
透過部52は、樹脂フィルム54の両面のいずれにも反射層55が形成されてない領域であって、図3における樹脂フィルム54の両面が露出している領域である。樹脂フィルム54としては、従来公知の透明フィルムが好ましく用いられ、好ましくは全光線透過率が85%以上であることが好ましい。全光線透過率は、JIS K−7361:1997に準拠して、ヘイズメーター(製品名「HM−150」、村上色彩技術研究所製)を用いて、測定することができる。全光線透過率は、3回測定して得られた値の算術平均値とする。
樹脂フィルム54としては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)やポリエチレンナフタレート(PEN)が挙げられる。樹脂フィルム54の厚さは、12μm以上1mm(1000μm)以下であることが好ましい。樹脂フィルム54の厚さは、樹脂フィルム43の厚みと同様の方法によって測定することができる。
<反射部>
反射部53は、図3における第1の光学シート50における反射層55が存在する領域である。図3に示される反射部53は、樹脂フィルム54のLED素子42側の面に形成されているが、これに限らず、LED素子42の側の面とは反対側の面に形成されていてもよく、また、樹脂フィルム54の両面に形成されていてもよい。反射層55の膜厚は、20μm以上200μm以下であることが好ましい。反射層55の膜厚は、絶縁性保護膜45の膜厚と同様の方法によって測定することができる。
反射部53は、図3における第1の光学シート50における反射層55が存在する領域である。図3に示される反射部53は、樹脂フィルム54のLED素子42側の面に形成されているが、これに限らず、LED素子42の側の面とは反対側の面に形成されていてもよく、また、樹脂フィルム54の両面に形成されていてもよい。反射層55の膜厚は、20μm以上200μm以下であることが好ましい。反射層55の膜厚は、絶縁性保護膜45の膜厚と同様の方法によって測定することができる。
反射部53においては、波長420nm以上780nm以下の可視光波長領域で少なくとも80%以上の反射率を有することが好ましい。第1の光学シート50における反射部53のように狭小な範囲に形成されている反射部の反射率は、顕微分光測定機(製品名「USPM−RU III」、オリンパス社製)を用いることより、正確に測定することができる。反射率の値は、硫酸バリウムを標準板とし、標準板を100%とした相対反射率を測定した値とする。なお、反射率は、3回測定して得られた値の算術平均値とする。
反射層55は、酸化チタン等の白色顔料を含む熱硬化性樹脂組成物の硬化物から構成することが可能である。反射層55中の白色顔料の含有量は、反射層中に10質量%以上85質量%以下であることが好ましい。
反射層55を構成する熱硬化性樹脂組成物中の熱硬化性樹脂としては、従来公知のウレタン樹脂とイソシアネート化合物との組み合わせ、エポキシ樹脂とポリアミンや酸無水物との組み合わせ、シリコーン樹脂と架橋剤との組み合わせのような、主剤と硬化剤とを含む2成分型の熱硬化性樹脂や、更に、アミン、イミダゾール、リン系等の硬化促進剤を含有する3成分型の熱硬化性樹脂が挙げられる。具体的には、熱硬化性樹脂としては、特開2014−129549に記載されているシリコーン系の熱硬化性樹脂が挙げられる。反射層55は、上記熱硬化性樹脂組成物を、例えば、スクリーン印刷等の印刷法を用いて樹脂フィルム54の表面にパターン印刷することによって形成することができる。なお、上記の厚さや反射率は、反射層が樹脂フィルムの両面に形成されている場合には両面の厚さの合計厚さであり、両面に反射層を形成した場合の反射率である。
図3に示される第1の光学シート50は、上記したように、樹脂フィルム54と、樹脂フィルム54の少なくとも一方の面上の一部に積層された反射層55とで構成されているが、第1の光学シートは、図5に示されるように、例えば、発泡ポリエチレンテレフタレート(PET)等の光反射性シート134に光反射性シート134の厚み方向に貫通する複数の開口部135を形成した第1の光学シート130であってもよい。第1の光学シート130は、第1の光学シート50と同様に、区画領域131、透過部132、および反射部133を備えている。第1の光学シート130における区画領域131、透過部132、および反射部133は、第1の光学シート50における区画領域51、透過部52、および反射部53と同様であるので、ここでは説明を省略するものとする。なお、第1の光学シート130の各区画領域131においても、透過部132の面積割合である開口率が、区画領域131の中央部131Aから区画領域131の外縁部131Bに向けて漸増していることが好ましい。第1の光学シート130の場合、開口部135は、光を透過させる透過部132として機能し、第1の光学シート130における開口部135以外の部分が、光を反射させる反射部133として機能する。開口部135は、任意の形状(例えば、円形状や矩形状)を有し、また所定のパターンに沿って互いに連結しないように分散配置されている。開口部135は、プレス打ち抜き加工、或いは、彫刻刃による抜き加工等により形成することができる。プレス打ち抜き加工は、ランニングコストや生産性に優れるため、大量生産する場合に有効な製造方法である。
<<第1のスペーサー>>
第1のスペーサー60は、LED実装基板40に対し第1の光学シート50を離間させるためのものである。また、第1のスペーサー60は、フレキシブル配線基板41の表面41Aから第1の光学シート50までの距離d1を所定の距離、例えば0.6mm以上6mm以下に保持する機能を有している。
第1のスペーサー60は、LED実装基板40に対し第1の光学シート50を離間させるためのものである。また、第1のスペーサー60は、フレキシブル配線基板41の表面41Aから第1の光学シート50までの距離d1を所定の距離、例えば0.6mm以上6mm以下に保持する機能を有している。
第1のスペーサー60は、図6に示されるように、第1のスペーサー60の厚み方向である第1の方向FDに貫通する2以上の開口部61と、開口部61間を仕切り、かつ少なくとも1つの開口部61の周囲を取り囲む壁部62と、壁部62における第1の方向FDに位置する第1の面62Aから突出し、かつ互いに離間するように第1の面62Aに沿う第2の方向SDに並んだ複数の柱状部63とを備えている。
第1のスペーサー60は、LED実装基板40に沿って湾曲している。具体的には、第1のスペーサー60は、壁部62における第1の面62Aとは反対側の第2の面62Bが凹面状になり、かつLED実装基板40に沿うように、所定の曲率半径で壁部62における第2の方向SD側に位置する第1の外縁部62Cおよび第2の外縁部62Dの間で湾曲している。第2の外縁部62Cは、第2の方向SD側に位置し、かつ第1の外縁部62Dとは反対側の外縁部である。本明細書における「所定の曲率半径」とは、底部の内底面の曲率半径を考慮して適宜調整されるが、第1のスペーサーの曲率半径は、例えば、300mm以上1200mm以下の範囲内に設定してもよい。なお、第1のスペーサー60は、LED面光源装置20中においては、湾曲しているが、第1のスペーサー60は、LED面光源装置20に組み込まれる前は、後述するように湾曲していない。
図3に示される第1のスペーサー60の厚みt1は、0.5mm以上5mm以下であることが好ましい。第1のスペーサーの厚みが、0.5mm未満であると、LED素子と第1の光学シートの距離が短すぎるために、第1の光学シートの平面視において、第1の光学シートの各区画領域の中央部が外縁部よりも明るくなるおそれがあり、また5mmを越えると、面光源装置の薄型化が図れないおそれがある。本明細書における「第1のスペーサーの厚み」とは、第1のスペーサーにおける配線基板側の面である底面に垂直な方向において、第1のスペーサーの底面から第1のスペーサーにおける底面と反対側の面である上面までの距離を意味するものとする。第1のスペーサー60の厚みt1は、第1のスペーサー60の厚みをランダムに10箇所測定した値の算術平均値とする。
第1のスペーサー60とフレキシブル配線基板41は固定されている。第1のスペーサー60とフレキシブル配線基板41の固定方法としては、特に限定されず、接着や機械的固定手段による固定が挙げられる。本明細書における「接着」とは、「粘着」を含む概念である。図3においては、第1のスペーサー60とフレキシブル配線基板41は、両面テープ111を介して固定されている。具体的には、第1のスペーサー60の底面60A(後述する壁部62の第2の面62B)とフレキシブル配線基板41の反射層46が、両面テープ111を介して接着されることによって固定されている。第1のスペーサー60とフレキシブル配線基板41を固定することにより、LED素子42に対する第1のスペーサー60の位置ずれを抑制できる。なお、第1のスペーサー60とフレキシブル配線基板41は、両面テープ111ではなく、接着剤や粘着剤を用いて固定されていてもよい。なお、図3においては、第1のスペーサー60は、反射層46に固定されているが、配線基板の反射層に貫通孔を形成することにより、または配線基板に反射層を設けないことにより、第1のスペーサーを絶縁性保護膜に固定してもよく、また配線基板の反射層および絶縁性保護層に貫通孔を形成することにより、または配線基板に反射層および絶縁性保護層を設けないことにより、第1のスペーサーを金属配線部に固定してもよい。
第1のスペーサー60と第1の光学シート50は固定されている。第1のスペーサー60と第1の光学シート50の固定方法としては、特に限定されず、接着や機械的固定手段による固定が挙げられる。図3においては、第1のスペーサー60と第1の光学シート50は、両面テープ112を介して接着されることによって固定されている。具体的には、第1のスペーサー60の上面60B(後述する柱状部63の先端面)と第1の光学シート50が、両面テープ112を介して接着されている。第1のスペーサー60と第1の光学シート50を固定することにより、第1のスペーサー60およびLED素子42に対する第1の光学シート50の位置ずれをより抑制できる。なお、第1のスペーサー60と第1の光学シート50は、両面テープ112ではなく、接着剤や粘着剤を用いて固定されていてもよい。
第1のスペーサーを構成する材料としては、特に限定されないが、成形し易く、また第1の光学シート50等を衝撃から保護する観点から、樹脂(第1の樹脂)から構成されていることが好ましい。第1の樹脂の中でも、反射率を高めて、第1の光学シート50に光を導く観点から白色系樹脂が好ましい。第1のスペーサー60は、光拡散性を向上させる観点から、樹脂の他、粒子をさらに含んでいることが好ましい。また、LED素子42からは可視光線のみならず紫外線も放射しているので、LED面光源装置20内の部材が紫外線により劣化するおそれがある。このため、第1のスペーサー60は、紫外線劣化を抑制するために、樹脂の他、紫外線吸収剤をさらに含んでいることが好ましい。
上記第1の樹脂の25℃でのヤング率は、0.5GPa以上5GPa以下であることが好ましい。第1の樹脂のヤング率が、0.5GPa未満であると、壁部において、配線基板や第1の光学シートを固定するための強度が確保できないおそれがあり、また5GPaを超えると、第1のスペーサーを所定の曲率半径で湾曲させることができないおそれがある。第1の樹脂の25℃でのヤング率の下限は、1GPa以上であることがより好ましく、上限は4GPa以下であることがより好ましい。
上記第1の樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂(ABS樹脂)、アクリロニトリル−スチレン−アクリレート共重合樹脂(ASA樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂(AES樹脂)、ポリメチルメタクリレート樹脂(PMMA樹脂)、ポリアセタール樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、またはこれらの樹脂を2種以上混合した混合物等が挙げられる。これらの中でも、耐熱性や成形性等の観点から、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、ASA樹脂、AES樹脂、PMMA樹脂、ポリアセタール樹脂、またはこれらの樹脂を2種以上混合した混合物が好ましい。
上記粒子としては、無機粒子が挙げられる。無機粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア(TiO2)、酸化スズ、アンチモンドープ酸化スズ(ATO)、酸化亜鉛微粒子等の無機酸化物粒子が挙げられる。第1のスペーサー60中に粒子は、第1の樹脂100質量部に対して10質量部以上250質量部以下の割合で含まれていることが好ましい。
上記紫外線吸収剤としては、特に限定されず、トリアジン系紫外線吸収剤やベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤が挙げられる。これらの中でも、可視光領域の光は極力吸収せず、効率的に紫外線を吸収することができるとともに、長期間使用しても黄変が生じにくい観点から、トリアジン系紫外線吸収剤が好ましい。トリアジン系紫外線吸収剤の市販品としては、例えば、BASF社製のTINUVIN 1577 EDが挙げられる。また、必要に応じて、ヒンダードアミン系光安定剤等を添加してもよい。
第1のスペーサー60は、帯電防止性を有していることが好ましい。面光源装置の製造時や使用時に埃が付着すると、故障の原因となるが、第1のスペーサー60が帯電防止性を有することによって、面光源装置の製造時や使用時に埃が付着することを抑制できる。帯電防止性は表面抵抗値で表すことが可能であるので、第1のスペーサー60が帯電防止性を有する場合、第1のスペーサー60の表面抵抗値は、1012Ω/□以下となっていることが好ましい。表面抵抗値は、JIS K6911:2006に準拠して、抵抗率計(製品名「ハイレスタ−UP MCP−HT450」、三菱化学アナリテック社製、プローブ:URS)を用いて、測定することができる。第1のスペーサー60の表面抵抗値は、壁部62の表面抵抗値をランダムに10箇所測定し、測定した10箇所の表面抵抗値の算術平均値とする。第1のスペーサー60に帯電防止性を付与する方法としては、帯電防止剤を含む組成物をスプレーや浸漬によりコーティングする方法が挙げられる。
第1のスペーサー60のガラス転移温度(Tg)は、85℃を越えることが好ましい。自動車等の車両に面光源装置を組み込む場合には、エンジン等によって加熱されるので、第1のスペーサー60は、第1のスペーサー60に対し85℃で1000時間放置する環境試験を行った場合であっても、流動しないことが必要とされる。第1のスペーサー60のガラス転移温度が85℃を越えるものであれば、第1のスペーサー60に対し85℃の環境下で1000時間放置する環境試験を行った場合であっても、第1のスペーサー60の流動を抑制できる。また、夏場には環境試験以上の熱が加わるおそれがあるので、夏場を考慮すると、第1のスペーサー60のガラス転移温度は、115℃を越えることがより好ましい。ここで、面光源装置は、非常に薄型であるため、第1の光学シートとLED実装基板との間の距離は非常に精密に設計されており、仮に、第1のスペーサーが、流動してしまうと、第1の光学シートとLED実装基板との間の距離が変化してしまうので、輝度ムラが発生して、輝度の面内均一性が低下してしまう。このことから、第1のスペーサー60の耐熱信頼性は非常に重要である。第1のスペーサー60のガラス転移温度は、第1のスペーサー60を10mg削り取ってサンプルとし、示差走査熱量計(DSC)を用いて、昇温速度5℃/minの条件で測定するものとする。第1のスペーサー60のガラス転移温度は、3回測定した値の算術平均値とする。なお、第1のスペーサー60のガラス転移温度が2以上確認されたときには、ガラス転移温度としては、最も低い温度のガラス転移温度を採用するものとする。
第1のスペーサー60の成形収縮率は、1.0%未満であることが好ましい。第1のスペーサー60の成形収縮率が1.0%未満であれば、成形後の冷却時における第1のスペーサー60の寸法変化および反りの発生等を抑制することができる。第1のスペーサー60の成形収縮率の測定は、JIS K6911:1995に基づいて行うが、第1のスペーサー60の成形収縮率の測定の際には、第1のスペーサー60を加熱することによって第1のスペーサー60を構成する樹脂を溶融させて、この樹脂を金型に流し込み、固化させることによって得た成形物を用いるものとする。
第1のスペーサー60の製造方法としては、特に限定されないが、例えば、三次元プリンター、切削、射出成形等によって第1のスペーサー60を得ることができる。
<開口部>
開口部61は、各LED素子42からの光を通過させるためのものである。開口部61の個数は特に限定されないが、図6においては、LED素子42の個数(縦4個×横6個=24個)に対応して、縦4個×横6個=24個の開口部61が形成されている。
開口部61は、各LED素子42からの光を通過させるためのものである。開口部61の個数は特に限定されないが、図6においては、LED素子42の個数(縦4個×横6個=24個)に対応して、縦4個×横6個=24個の開口部61が形成されている。
各開口部61は、各LED素子42からの光を通過させるものであるので、各開口部61は、第1のスペーサー60を平面視したとき、開口部61内にLED素子42が入る大きさとなっている。図7においては、1つの開口部61内に1個のLED素子42が配置されているが、1つの開口部内に複数個のLED素子が配置されていてもよい。
図7に示される開口部61は、全て同じ大きさとなっているが、開口部61は同じ大きさである必要はなく、異なる大きさであってもよい。
<壁部>
壁部62においては、第1の面62Aは凸面状となっており、第2の面62Bは凹面状になっている。第2の面62Bが凹面状となるように第1のスペーサー60を湾曲させることにより、内底面32Cが凸面状の筐体30にも対応することができる。
壁部62においては、第1の面62Aは凸面状となっており、第2の面62Bは凹面状になっている。第2の面62Bが凹面状となるように第1のスペーサー60を湾曲させることにより、内底面32Cが凸面状の筐体30にも対応することができる。
壁部62は、上記したように、開口部61間を仕切り、かつ少なくとも1つの開口部61の周囲を取り囲んでいる。壁部62は、2以上の開口部61の周囲を取り囲んでいることが好ましく、全ての開口部61の周囲を取り囲んでいることがより好ましい。図6に示される壁部62は、格子状となっており、全ての開口部61の周囲を囲んでいる。本明細書における「格子状」とは、第1のスペーサーの平面視において、壁部によって複数の開口部がマトリクス状に配置された構造を意味するものとする。第1のスペーサーの平面視における開口部の形状としては、四角形状等の多角形状、楕円形状、円形状等が挙げられる。上記四角形状としては、正方形状、長方形状、菱形形状等が挙げられる。図6に示される第1のスペーサー60においては、壁部62によって四角形状の開口部61がマトリクス状に配置されている。
また、壁部の開口部側の角部は、第1のスペーサーの平面視において、曲線状となっていてもよい。角部が、第1のスペーサーの平面視において、曲線状になっていることにより、壁部に振動や衝撃が加わった場合であっても、壁部が割れにくくなるとともに、角部における反射回数を低減させることができるので、輝度の低下を抑制できる。
壁部62の厚みは、0.5mm以上10mm以下であることが好ましい。壁部62の厚みが、0.5mm以上であれば、第1の光学シート50の支持体としての機能を確実に果たすことができ、また10mm以下であれば、開口部61の開口径を充分に確保することができるので、輝度低下を抑制できる。本明細書における「壁部の厚み」とは、壁部のうち最も薄い箇所の部分の厚みを意味するものとする。
壁部62の厚みは、全体的に均一であってもよいが、壁部62のうち一部の厚みが他の部分の厚みよりも厚くなっていてもよい。具体的には、壁部62における第1の外縁部62Cおよび第2の外縁部62Dの厚みは、第1のスペーサー60を第1の外縁部62Cと第2の外縁部62Dの間で湾曲させる際にはあまり影響しないが、壁部62における他の部分(例えば、第2の方向SDに沿った部分)の幅が大きすぎると、第1の外縁部62Cと第2の外縁部62Dの間で湾曲させる際に湾曲させにくくなるので、壁部62における第1の外縁部62Cおよび第2の外縁部62Dの厚みは、壁部における他の部分(例えば、第2の方向SDに沿った部分)の厚みよりも大きくなっていてもよい。
壁部62の厚みが全体的に均一である場合、第1のスペーサーの厚みに対する壁部の厚みの比率(壁部の厚み/第1のスペーサーの厚み)は、0.04以上0.99以下であることが好ましい。この比が0.04以上であれば、壁部62の強度を保つことができる。また、前記比が0.99以下であれば、湾曲させやすい。第1のスペーサー60の厚みおよび壁部62の厚みは、ランダムに10箇所測定し、測定した10箇所の算術平均値とする。ただし、第1のスペーサー60の厚みが部分によって異なる場合には、第1のスペーサー60の厚みは第1のスペーサー60の最も薄い部分で測定するものとする。
(枠部)
枠部64は、平面視において四角形状となっているが、枠部の形状は、LED実装基板の形状等に合わせて、適宜変更することができる。枠部64は、ほぼフレキシブル配線基板41の大きさと同じ大きさになっている。
枠部64は、平面視において四角形状となっているが、枠部の形状は、LED実装基板の形状等に合わせて、適宜変更することができる。枠部64は、ほぼフレキシブル配線基板41の大きさと同じ大きさになっている。
(仕切部)
仕切部65は、開口部61間を仕切るものである。図6に示される仕切部65は、枠部64と一体的に設けられていることが好ましい。仕切部65を枠部64と一体形成することによって、繋ぎ目がない第1のスペーサーを得ることができるので、第1のスペーサーを複数の部材から構成するよりも、面光源装置の組立工程の簡素化、および振動試験における第1の光学シートの位置ずれリスクの低減を図ることができる。また、第1のスペーサーには、繋ぎ目がないので、継ぎ目に入り込む光にもなく、光学的損失の低減を図ることができる。本明細書における「一体的に設けられている」とは、枠部と仕切部との間に境界が存在しない場合、すなわち枠部と仕切部が一体形成されている場合のみならず、仕切部が枠部に接合されている場合をも含む概念である。第1のスペーサー60においては、枠部64および仕切部65が一体形成されている。なお、壁部62の強度を高める観点から、仕切部65は枠部64と一体的に設けられていることが好ましいが、仕切部は枠部と一体的に設けられていなくともよい。
仕切部65は、開口部61間を仕切るものである。図6に示される仕切部65は、枠部64と一体的に設けられていることが好ましい。仕切部65を枠部64と一体形成することによって、繋ぎ目がない第1のスペーサーを得ることができるので、第1のスペーサーを複数の部材から構成するよりも、面光源装置の組立工程の簡素化、および振動試験における第1の光学シートの位置ずれリスクの低減を図ることができる。また、第1のスペーサーには、繋ぎ目がないので、継ぎ目に入り込む光にもなく、光学的損失の低減を図ることができる。本明細書における「一体的に設けられている」とは、枠部と仕切部との間に境界が存在しない場合、すなわち枠部と仕切部が一体形成されている場合のみならず、仕切部が枠部に接合されている場合をも含む概念である。第1のスペーサー60においては、枠部64および仕切部65が一体形成されている。なお、壁部62の強度を高める観点から、仕切部65は枠部64と一体的に設けられていることが好ましいが、仕切部は枠部と一体的に設けられていなくともよい。
仕切部65は、図9に示されるように、区画領域51間の境界部51Cに対応する位置に配置されていることが好ましい。本明細書における「区画領域間の境界部」とは、透過部および反射部のパターンから区画領域間の境界と想定される領域を含む部分を意味するものとする。なお、図9は、LED素子42側から第1のスペーサー60および第1の光学シート50を平面視した図である。
図3に示されるように、壁部62の開口部61に面している側面62Eが、第1のスペーサー60の厚み方向における底面60Aから上面60Bに向けて開口部61の開口径が大きくなるように傾斜している。このような側面62Eを有する壁部62を形成することにより、LED素子42からの出射光を壁部62の側面62Eで反射させて、第1の光学シート50に導くことができるので、LED面光源装置20からより効率良く光を出射させることができる。側面62Eは、第1のスペーサー60の厚み方向の断面において、曲線状となっていてもよいが、作製し易さの観点から、直線状となっていることが好ましい。また、壁部は、第1のスペーサーの上面から底面に向けて開口部の開口径が大きくなるように傾斜していてもよい。
壁部62の側面62Eは、粗面であることが好ましい。具体的には、例えば、側面62Eの算術平均粗さRaは、0.1μm以上100μm以下であることが好ましい。側面62EのRaが、0.1μm以上であれば、拡散反射が多くなるので、輝度の面内均一性をより向上させることができ、100μm以下であれば、反射回数が増えすぎないので、第1のスペーサー60が光を吸収する頻度が高まることを抑制でき、輝度の面内均一性の低下を抑制できる。Raは、JIS B0601:1999に準拠して、表面粗さ測定装置(製品名「SE−3400」、小坂研究所製社製)を用いて測定することができる。Raは、ランダムに10箇所測定し、測定した10箇所のRaの算術平均値とする。側面62Eを粗面化する方法としては、特に限定されないが、壁部62に後述する粒子を含有させる方法またはサンドブラスト法が挙げられる。
壁部62においては、枠部64と仕切部65が一体的に設けられているが、枠部64と仕切部65を一体的に設けらなくともよい。すなわち、枠部と仕切部を別々に作製し、枠部の内側に仕切部を配置して壁部を得てもよい。また、2以上の壁部同士を接合して、壁部を得てもよい。
<柱状部>
柱状部63は、図6および図7に示されるように、壁部62の第1の面62Aから突出し、かつ互いに離間して第2の方向SDに並ぶように複数設けられている。柱状部63は、図6に示されるように、枠部64の角部64A、枠部64における仕切部65との交差部64B、仕切部65を構成する仕切片65A同士の交差部65Bに設けられているが、柱状部63の配置場所としては、特に限定されず、例えば、柱状部63は、図10(A)に示されるように枠部64における角部64A以外かつ仕切部65との交差部64B以外の任意の部分64Cに設けられていてもよく、また図10(B)に示されるように仕切部65を構成する仕切片65A同士の交差部65B以外の任意の部分65Cに設けられていてもよい。
柱状部63は、図6および図7に示されるように、壁部62の第1の面62Aから突出し、かつ互いに離間して第2の方向SDに並ぶように複数設けられている。柱状部63は、図6に示されるように、枠部64の角部64A、枠部64における仕切部65との交差部64B、仕切部65を構成する仕切片65A同士の交差部65Bに設けられているが、柱状部63の配置場所としては、特に限定されず、例えば、柱状部63は、図10(A)に示されるように枠部64における角部64A以外かつ仕切部65との交差部64B以外の任意の部分64Cに設けられていてもよく、また図10(B)に示されるように仕切部65を構成する仕切片65A同士の交差部65B以外の任意の部分65Cに設けられていてもよい。
第1のスペーサー60は、所定の曲率半径で第2の方向SD側に位置する第1の外縁部62Cと第2の外縁部62Dの間で湾曲しているが、この状態では、第2の方向SDにおいては、図7に示されるように、隣り合う柱状部63は、先端部63A間の距離d3が、根元部63B間の距離d4以上となっている(距離d3≧距離d4)。本明細書における「先端部間の距離」とは、先端部の幅がほぼ一定または先端面にかけて広がっている場合には、一方の柱状部の先端面における隣り合う他方の柱状部側の端から他方の柱状部の先端面における前記一方の柱状部側の端までの距離とし、先端部の幅が先端面にかけて狭くなっている場合には、先端面の中心間距離とする。図7においては、先端部63Aの幅がほぼ一定となっているので、先端部63A間の距離d3は、一方の柱状部63の先端面63Cにおける隣り合う他方の柱状部63側の端63Dから他方の柱状部63の先端面63Cにおける一方の柱状部63側の端63Dまでの距離となっている。また、「根元部間の距離」とは、一方の柱状部の根元部における隣り合う他方の柱状部側の端(第1の面との交点)から他方の柱状部の根元部における前記一方の柱状部側の端(第1の面との交点)までの距離とする。図7においては、根元部63B間の距離d4は、一方の柱状部63の根元部63Bにおける隣り合う他方の柱状部63側の端63Eから他方の柱状部63の根元部63Bにおける一方の柱状部63側の端63Eまでの距離となっている。
第2の方向SDにおいては、第1の方向FDに対する各柱状部63の角度(図7における点線Nに対する各柱状部63の角度)は、ほぼ等しくなっていることが好ましい。この角度が、壁部62の第1の外縁部62Cから第2の外縁部62Dまでほぼ等しくなっていることにより、第1の方向FDに沿うように光を観察者側に導くことができる。本明細書における「第1の方向に対する柱状部の角度は、ほぼ等しい」とは、この角度の最大値と最小値の差が5°以内であることを意味する。図7においては、各柱状部63は第1の方向FDに沿って伸びているので、第1の方向FDに対する各柱状部63の角度は、ほぼ0°となっている。
図7においては、第2の方向SDにおいて、柱状部63の長さLは全てほぼ等しくなっている。柱状部63の長さLが全てほぼ等しくなっていることにより、第2の方向SDにおいて、LED素子42と第1の光学シート50との距離を全て等しくすることができる。本明細書における「柱状部の長さ」とは、柱状部の伸びる方向における第1の面から柱状部の先端までの距離を意味するものとする。具体的には、図7においては、柱状部63の長さLは、柱状部63の伸びる方向TDにおける第1の面62Aから柱状部63の先端までの距離である。また、「柱状部の長さが全てほぼ等しい」とはこの長さの最大値と最小値の差が0.2mm以内であることを意味する。
図7においては、第2の方向SDにおいて、柱状部63の高さHは壁部62の中央部62Fから第1の外縁部62Cおよび第2の外縁部62Dにかけて徐々に低くなっている。複数の柱状部63の先端面63Cが第1の光学シート50を支持するための支持面を構成しているが、柱状部63の高さHを壁部62の中央部62Fから第1の外縁部62Cおよび第2の外縁部62Dにかけて徐々に低くすることによって、凸面状の支持面を形成することができる。本明細書における「柱状部の高さ」とは、第1の方向に直交し、かつ壁部の第2の面における第1の面側とは反対側に最も突出した地点を含む仮想的な平面から柱状部の先端までの距離を意味する。具体的には、図7においては、柱状部63の高さHは、第1の方向FDに直交し、かつ壁部62の第2の面62Bにおける第1の面62A側とは反対側に最も突出した地点62Gを含む仮想的な平面Pから柱状部63の先端までの距離である。
上記したように、図7に示される第1のスペーサー60は湾曲後の状態であるが、湾曲前の状態においては、図8に示されるように壁部62の第1の面62Aおよび第2の面62Bは平坦面となっており、第2の方向SDにおいて、隣り合う柱状部63の先端部63A間の距離d3は柱状部63の根元部63B間の距離d4よりも小さくなっている(距離d4>距離d3)。湾曲前において、隣り合う柱状部63の距離d3および距離d4が、このような関係を満たすことによって、第2の面62Bが凹面状となるように所定の曲率半径で第1のスペーサー60を湾曲させたときに、第1の方向FDに対する各柱状部63の角度をほぼ等しくさせることができるので、第1の方向FDに沿うように光を観察者側に導くことができる。
また、湾曲前の状態においては、図8に示されるように、第2の方向SDにおいて、第1の面62Aに対する柱状部63の角度θが壁部62の中央部62Fから第1の外縁部62Cおよび第2の外縁部62Dにかけて徐々に小さくなっていることが好ましい。このような角度θとすることにより、第2の面62Bが凹面状となるように第1のスペーサー60を所定の曲率半径で湾曲させたときに、第1の方向FDに対する柱状部63の角度θをほぼ等しくさせることができる。角度θは、第1のスペーサー60を所定の曲率半径で湾曲させたとき、第1の方向FDに対する柱状部63の角度がほぼ等しくとなるように、第1のスペーサー60の大きさや柱状部63の本数等を考慮して適宜設計される。
湾曲前の状態においても、第2の方向SDにおいて、柱状部63の長さLがほぼ等しくなっているが、柱状部63の高さHは、図8に示されるように、第2の方向SDにおいて、壁部62の中央部62Fから第1の外縁部62Cおよび第2の外縁部62Dにかけて徐々に低くなっている。このように柱状部63の長さLをほぼ等しくし、かつ柱状部63の高さHを壁部62の中央部62Fから第1の外縁部62Cおよび第2の外縁部62Dにかけて徐々に低くすることにより、第2の面62Bが凹面状となるように第1のスペーサー60を所定の曲率半径で湾曲させたときに、柱状部63の高さHを壁部62の中央部62Fから第1の外縁部62Cおよび第2の外縁部62Dにかけて徐々に低くすることができるので、凸面状の支持面を形成することができる。
柱状部63の形状は、特に限定されず、例えば、図6に示されるような角柱状の他、円柱状(図11(A)参照)、角錐状(図11(B)参照)、円錐状(図11(C)参照)、角錐台状(図11(D)参照)、円錐台状(図11(E)参照)、先端が曲面となった略円錐状(図11(F)参照)等が挙げられる。柱状部63が、角柱状、円柱状、角錐台状、円錐台状、または先端が曲面となった略円錐状であれば、先端部の割れを抑制できる。一方で、柱状部63が、角錐状、円錐状、角錐台状、円錐台状、または先端が曲面となった略円錐状であれば、先端部63A間の距離d3を根元部63B間の距離d4以上にさせやすい。図6に示される柱状部63は、四角柱状となっている。また、図6に示される柱状部63の先端面63Cは、平坦面になっているが、第1の光学シート50を滑らかに支持できるように、図12に示されるように柱状部63の先端面63Cをカット等することにより所定の曲率に合わせた形状にしてもよい。
第1のスペーサー60の厚みに対する柱状部63の長さLの比率(柱状部の長さ/第1のスペーサーの厚み)は、0.009以上0.96以下であることが好ましい。この比が0.009以上であれば、容易に湾曲させることができ、また0.96以下であれば、第1のスペーサー60の強度を保つことができる。第1のスペーサー60の厚みおよび柱状部63の長さLは、ランダムに10箇所測定し、測定した10箇所の算術平均値とする。ただし、第1のスペーサーの厚みや柱状部の長さが部分によって異なる場合には、第1のスペーサーの厚みや柱状部の長さは、柱状部の長さが最も短い部分で測定するものとする。柱状部63の幅は、LED素子42からの光を遮ることを抑制する観点から枠部64や仕切部65の幅以下であることが好ましい。
LED素子に対する第1の光学シートの位置合わせは、柱状部63によって行われてもよい。この場合、第1の光学シートには孔部が設けられており、柱状部を孔部に入り込ませることにより、LED素子に対する第1の光学シートの位置合わせが容易となるとともに、振動が加わった場合であっても、LED素子に対する第1の光学シートの位置ずれをより抑制することができる。
第1の光学シートとして、貫通する複数の開口部135を有する第1の光学シート130を用いる場合、開口部135のうち1以上の開口部135を上記孔部として利用してもよい。この場合、開口部135が貫通孔となっているので、孔部も貫通孔となっているが、開口部135と別に孔部を設ける場合には、孔部は貫通孔でなくともよい。本明細書における「孔部」とは、貫通孔のみならず、凹みのような貫通していない孔をも含む概念である。また、透過部として機能する開口部がない光学シートであっても、柱状部を入り込ませる孔部を有する光学シートであれば、適用できる。
<他の第1のスペーサー>
第1のスペーサー60は、壁部62が格子状となっているが、壁部は格子状となっていなくともよい。例えば、壁部は、開口部が千鳥状に配置されたものであってもよい。具体的には、図13に示される第1のスペーサー140のように、壁部142がハニカム状となったものでもよい。図13に示される第1のスペーサー140も、第1のスペーサー60と同様に、第1のスペーサー140の厚み方向である第1の方向FDを貫通する2以上の開口部141を備えており、壁部142は、開口部141間を仕切り、かつ少なくとも1つの開口部141の周囲を取り囲んでおり、柱状部143は、壁部142における第1の方向FDに位置する第1の面142Aから突出し、かつ互いに離間するように第1の面142Aに沿う第2の方向SDに並んでおり、壁部142における第1の面142Aとは反対側の第2の面が凹面状になるように、所定の曲率半径で壁部142における第2の方向SD側に位置する第1の外縁部142Bと第2の外縁部142Cとの間で湾曲している。第1のスペーサー140は、壁部142がハニカム状となっている以外、第1のスペーサー60と同様となっているので、ここでは説明を省略するものとする。なお、LED素子42がマトリクス状に配置されたLED実装基板40を用いる場合には、壁部62が格子状となった第1のスペーサー60を用い、LED素子が千鳥状に配置されたLED実装基板を用いる場合には、壁部142がハニカム状となった第1のスペーサー140を用いることができる。
第1のスペーサー60は、壁部62が格子状となっているが、壁部は格子状となっていなくともよい。例えば、壁部は、開口部が千鳥状に配置されたものであってもよい。具体的には、図13に示される第1のスペーサー140のように、壁部142がハニカム状となったものでもよい。図13に示される第1のスペーサー140も、第1のスペーサー60と同様に、第1のスペーサー140の厚み方向である第1の方向FDを貫通する2以上の開口部141を備えており、壁部142は、開口部141間を仕切り、かつ少なくとも1つの開口部141の周囲を取り囲んでおり、柱状部143は、壁部142における第1の方向FDに位置する第1の面142Aから突出し、かつ互いに離間するように第1の面142Aに沿う第2の方向SDに並んでおり、壁部142における第1の面142Aとは反対側の第2の面が凹面状になるように、所定の曲率半径で壁部142における第2の方向SD側に位置する第1の外縁部142Bと第2の外縁部142Cとの間で湾曲している。第1のスペーサー140は、壁部142がハニカム状となっている以外、第1のスペーサー60と同様となっているので、ここでは説明を省略するものとする。なお、LED素子42がマトリクス状に配置されたLED実装基板40を用いる場合には、壁部62が格子状となった第1のスペーサー60を用い、LED素子が千鳥状に配置されたLED実装基板を用いる場合には、壁部142がハニカム状となった第1のスペーサー140を用いることができる。
第1のスペーサー60は、枠部64と、枠部64よりも内側に位置し、開口部61間を仕切る仕切部65を有する壁部62を備えているが、壁部は、開口部間を仕切り、少なくとも1つの開口部の周囲を取り囲むものでれば、特に限定されず、例えば、図14に示される第1のスペーサー150のように、壁部152は、枠部を備えず、仕切部154のみから構成された井桁状となっていてもよい。図14に示される第1のスペーサー150も、第1のスペーサー60と同様に、第1のスペーサー150の厚み方向である第1の方向FDを貫通する2以上の開口部151を備えており、壁部152は、開口部151間を仕切り、かつ少なくとも1つの開口部151の周囲を取り囲んでおり、柱状部153は、壁部152における第1の方向FDに位置する第1の面152Aから突出し、互いに離間するように第1の面152Aに沿う第2の方向SDに並んでおり、かつ壁部152における第1の面152Aとは反対側の第2の面が凹面状になるように、所定の曲率半径で壁部152における第2の方向SD側に位置する第1の外縁部152Bと第2の外縁部152Cとの間で湾曲している。ただし、図14においては、壁部152は、最外周に存在する開口部151の周囲は取り囲んでいない。第1のスペーサー150は、壁部152が仕切部のみから構成されている以外、第1のスペーサー60と同様となっているので、ここでは説明を省略するものとする。
第1のスペーサー60は、柱状部63の先端面63Cで構成される支持面が凸面状となっているが、図15および図17に示される第1のスペーサー160、170のように柱状部163、173の先端面163C、173Cで構成される支持面は凹面状や平坦状となっていてもよい。支持面を凹面状とすることにより、第1のスペーサーを内底面が凸面状である筐体に沿って配置することができるともに、第1の光学シートを観察者側に凹面状に湾曲させることができる。また、支持面を平坦状とすることにより、第1のスペーサーを内底面が凸面状である筐体に沿って配置することができるともに、第1の光学シートを平坦状に配置させることができる。
第1のスペーサー160、170は、第1のスペーサー60と同様に、それぞれ、第1のスペーサー60の厚み方向である第1の方向FDに貫通する2以上の開口部と、図15、図17に示されるように、開口部間を仕切り、かつ少なくとも1つの開口部の周囲を取り囲む壁部162、172と、壁部162、172における第1の方向FDに位置する第1の面162A、172Aから突出し、かつ互いに離間するように第1の面162A、172Aに沿う第2の方向SDに並んだ複数の柱状部163、173とを備えている。
第1のスペーサー160、170は、壁部162、172における第1の面162A、172Aとは反対側の第2の面162B、172Bが凹面状になり、かつLED実装基板に沿うように、所定の曲率半径で壁部162、172における第1の面162A、172Aに沿う第2の方向SD側に位置する第1の外縁部162C、172Cおよび第2の外縁部162D、172Dの間で湾曲している。なお、第1のスペーサー160、170は、LED面光源装置中においては、上記のように湾曲しているが、第1のスペーサー160、170は、LED面光源装置に組み込まれる前は、後述するように湾曲していない。
第1のスペーサー160、170においても、第2の方向SDにおいて、隣り合う柱状部163、173の先端部163A、173A間の距離d3が根元部163B、173B間の距離d4以上となっている(距離d3≧距離d4)。
また、第1のスペーサー160、170においても、第2の方向SDにおいて、第1の方向FDに対する各柱状部163、173の角度(図15、図17における点線Nに対する各柱状部163、173の角度)は、ほぼ等しくなっていることが好ましい。
第1のスペーサー60においては、第2の方向SDにおいて、柱状部63の長さLは全てほぼ等しくなっているが、第1のスペーサー160、170においては、第2の方向SDにおいて、柱状部163、173の長さLは、壁部162、172の中央部162F、172Fから第1の外縁部162C、172Cおよび第2の外縁部162D、172Dにかけて徐々に長くなっている。
第1のスペーサー160は、図15に示されるように、第2の方向SDにおいて、柱状部163の高さHは壁部162の中央部162Fから第1の外縁部162Cおよび第2の外縁部162Dにかけて徐々に高くなっている。柱状部63の高さHをこのようにすることによって、凹面状の支持面を形成することができる。また、第1のスペーサー170は、図17に示されるように、第2の方向SDにおいて、柱状部173の高さHは壁部172の第1の外縁部172Cから第2の外縁部172Dにかけてほぼ等しくなっている。柱状部173の高さHをこのようにすることによって、平坦状の支持面を形成することができる。
上記したように、図15、図17に示される第1のスペーサー160、170は湾曲後の状態であるが、湾曲前の状態においては、図16、図18に示されるように壁部162、172の第1の面162A、172Aおよび第2の面162B、172Bは平坦面となっており、第2の方向SDにおいて、隣り合う柱状部163、173の先端部163A、173A間の距離d3は柱状部163、174の根元部163B、173B間の距離d4よりも小さくなっている(距離d4>距離d3)。第1のスペーサー160、170の距離d3および距離d4が、このような関係を満たすことによって、所定の曲率半径で第1のスペーサー160、170を湾曲させたときに、第1の方向FDに対する各柱状部163、173の角度をほぼ等しくさせることができるので、第1の方向FDに沿うように光を観察者側に導くことができる。
また、湾曲前の状態においては、第2の方向SDにおいて、第1の面162A、172Aに対する柱状部163、173の角度θが壁部162、172の中央部162F、172Fから第1の外縁部162C、172Cおよび第2の外縁部162D、172Dにかけて徐々に小さくなっていることが好ましい。
図16に示される湾曲前の状態においては、第2の方向SDにおいて、湾曲後と同様に柱状部163の長さLが中央部162Fから第1の外縁部162Cおよび第2の外縁部162Dにかけて徐々に長くなっているが、柱状部163の高さHは、第2の方向SDにおいて、中央部162Fから第1の外縁部162Cおよび第2の外縁部162Dにかけて徐々に高くなっている。このように柱状部163の高さHを壁部162の中央部162Fから第1の外縁部162Cおよび第2の外縁部162Dにかけて徐々に高くすることにより、第2の面162Bが凹面状となるように第1のスペーサー160を所定の曲率半径で湾曲させたときに、柱状部163の高さHを壁部162の中央部162Fから第1の外縁部162Cおよび第2の外縁部162Dにかけて徐々に高くすることができるので、凹面状の支持面を形成することができる。また、図18に示される湾曲前の状態においては、第2の方向SDにおいて、湾曲後と同様に柱状部173の長さLは、壁部172の中央部172Fから第1の外縁部172Cおよび第2の外縁部172Dにかけて徐々に長くなっているが、第1のスペーサー170の中央部172Fの柱状部173の長さLと、第1の外縁部172Cおよび第2の外縁部172Dの柱状部173の長さLとの差は、第1のスペーサー160よりも第1のスペーサー170の方が小さくなっている。このため、第2の面172Bが凹面状となるように第1のスペーサー170を所定の曲率半径で湾曲させたときに、柱状部173の高さHをほぼ等しくすることができるので、平坦状の支持面を形成することができる。
上記においては、湾曲可能な第1のスペーサー60をLED面光源装置20やLED画像表示装置10に組み込む際に湾曲させているが、予め湾曲した状態の第1のスペーサーをLED面光源装置やLED画像表示装置に組み込んでもよい。
図19および図20に示される第1のスペーサー180は、湾曲状態で製造されたものである。このため、第1のスペーサー60とは異なり、負荷を加えない状態であっても、湾曲している。
第1のスペーサー180は、第1のスペーサー60と同様に、図19に示されるように、第1のスペーサー180の厚み方向である第1の方向FDに貫通する2以上の開口部181と、開口部181間を仕切り、かつ少なくとも1つの開口部181の周囲を取り囲む壁部182と、壁部182における第1の方向FDに位置する第1の面182Aから突出し、かつ互いに離間するように第1の面182Aに沿う第2の方向SDに並んだ複数の柱状部183とを備えている。また、第1のスペーサー180は、製造時の状態で、所定の曲率半径で壁部162における第2の方向SD側に位置する第1の外縁部182Cおよび第2の外縁部182Dの間で湾曲しており、第2の方向SDにおいて、隣り合う柱状部183の先端部183A間の距離d3が隣り合う柱状部183の根元部183B間の距離d4以上となっている(d3≧d4)。第1のスペーサー180におけるその他の構成も、湾曲後の第1のスペーサー60と同様であるので、ここでは説明を省略するものとする。
第1のスペーサー180の支持面は、凸面状となっているが、上記と同様に凹面状であってもよく、また平坦面であってもよい。第1のスペーサー180の支持面が凹面状や平坦面である場合、第1のスペーサー180は、湾曲後の第1のスペーサー160、170と同様の形状となっているので、ここでは説明を省略するものとする。
<<第2の光学シート>>
第2の光学シート70は、光学的な機能を有するシートである。第2の光学シートとしては、光学的な機能を有するシートであれば、特に限定されず、例えば、光拡散シート、レンズシート、または反射型偏光分離シート等が挙げられる。図1および図2に示される第2の光学シート70は、光拡散シートとなっている。光拡散シートである第2の光学シート70を配置することにより、第1の光学シート50を透過した光を第2の光学シート70でさらに拡散させることができ、輝度の面内均一性をさらに向上させることができる。なお、第2の光学シートが、レンズシートである場合には、レンズシート90は備えなくともよく、また第2の光学シートが、反射型偏光分離シートである場合には、反射型偏光分離シート100は備えなくともよい。また、第2の光学シートとして、レンズシートや反射型偏光分離シートを用いる場合には、レンズシート90や反射型偏光分離シート100と同様のものを用いることができる。
第2の光学シート70は、光学的な機能を有するシートである。第2の光学シートとしては、光学的な機能を有するシートであれば、特に限定されず、例えば、光拡散シート、レンズシート、または反射型偏光分離シート等が挙げられる。図1および図2に示される第2の光学シート70は、光拡散シートとなっている。光拡散シートである第2の光学シート70を配置することにより、第1の光学シート50を透過した光を第2の光学シート70でさらに拡散させることができ、輝度の面内均一性をさらに向上させることができる。なお、第2の光学シートが、レンズシートである場合には、レンズシート90は備えなくともよく、また第2の光学シートが、反射型偏光分離シートである場合には、反射型偏光分離シート100は備えなくともよい。また、第2の光学シートとして、レンズシートや反射型偏光分離シートを用いる場合には、レンズシート90や反射型偏光分離シート100と同様のものを用いることができる。
第2の光学シート70は、第1の光学シート50の光出射側に配置されている。第2の光学シート70は、第2のスペーサー80によって第1の光学シート50に対し離間している。第2の光学シート70は、第1の光学シート50と略平行に配置されている。すなわち、第1の光学シートは裏面が凹面状となり、表面が凸面状となるように湾曲しているので、第2の光学シート50も裏面が凹面状となり、表面が凸面状となるように湾曲している。
図3に示される第1の光学シート50から第2の光学シート70までの距離d2は、0.5mm以上5mm以下であることが好ましい。第1の光学シート50から第2の光学シート70までの距離が、0.5mm未満であると、光拡散機能が十分に発揮されないおそれがあり、また5mmを超えると、面光源装置の薄型化が図れないおそれがある。本明細書における「第1の光学シートから第2の光学シートまでの距離」とは、第1の光学シートにおける第2の光学シート側の面から第2の光学シートにおける第1の光学シート側の面までの距離を意味するものとする。第1の光学シート50から第2の光学シート70までの距離は、この距離をランダムに10箇所測定した値の算術平均値とする。
フレキシブル配線基板41の表面41Aから第2の光学シート70までの距離(OD)は、LED面光源装置20の薄型化を図る観点から、1mm以上10mm以下となっていることが好ましい。本明細書における「配線基板の表面から第2の光学シートまでの距離」とは、配線基板の表面から第2の光学シートにおける配線基板側の面までの距離を意味するものとする。フレキシブル配線基板41の表面41Aから第2の光学シート70までの距離は、この距離をランダムに10箇所測定した値の算術平均値とする。フレキシブル配線基板41の表面41Aから第2の光学シート70までの距離の上限は、5mm以下となっていることが好ましい。
第2の光学シート70の厚みは、第1の光学シート50の厚みよりも大きくなっていることが好ましい。第2の光学シート70の厚みが、第1の光学シート50の厚みより大きいことにより、第2の光学シート70は、第1の光学シート50よりも撓み難い。このため、第2の光学シート70は、枠状の第2のスペーサー80によって、第1の光学シート50と第2の光学シート70との間の距離を所定の距離に保持することができる。
第2の光学シート70の厚みは、0.3mm以上5mm以下であることが好ましい。第2の光学シート70の厚みが、0.3mm未満であると、光拡散効果が十分に得られないおそれがあるからであり、また厚みが、5mmを超えると、面光源装置の薄型化が図れないおそれがある。第2の光学シート70の厚みは、第1の光学シート50の厚さと同様の方法によって測定することができる。
第2の光学シート70は、樹脂から構成されていることが好ましい。本明細書における「樹脂から構成されている」とは、樹脂が主の構成成分となっていることを意味する。第2の光学シート70は、ポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂等からなる半透明の樹脂フィルムと、樹脂フィルムの一方の面側に形成された、光拡散機能を発揮するための、例えば、微小でランダムなレンズアレイ等を有するレンズ層とを備えている。
<<第2のスペーサー>>
第2のスペーサー80は、第1の光学シート50に対し第2の光学シート70を離間させるためのものである。また、第2のスペーサー80は、第1の光学シート50から第2の光学シート70までの距離d2を所定の距離、例えば0.5mm以上5mm以下に保持するとともに、フレキシブル配線基板41の表面41Aから第2の光学シート70までの距離を所定の距離、例えば1mm以上10mm以下に保持する機能を有している。
第2のスペーサー80は、第1の光学シート50に対し第2の光学シート70を離間させるためのものである。また、第2のスペーサー80は、第1の光学シート50から第2の光学シート70までの距離d2を所定の距離、例えば0.5mm以上5mm以下に保持するとともに、フレキシブル配線基板41の表面41Aから第2の光学シート70までの距離を所定の距離、例えば1mm以上10mm以下に保持する機能を有している。
第2のスペーサー80は、筐体30の内底面32Cに沿うように湾曲している。具体的には、第2のスペーサー80は、第2の光学シート70側の上面80Aが凹面状となり、筐体30の内底面32C側の底面80Bが凹面状となるように湾曲している。
図3に示される第2のスペーサー80の厚みt2は、第1のスペーサー60の厚みt1よりも大きくなっている。第2のスペーサー80の厚みt2は、1mm以上10mm以下であることが好ましい。第2のスペーサーの厚みが、1mm未満であると、第1の光学シートと第2の光学シートとの距離が短すぎるために、第2の光学シートの平面視において、第1の光学シートの各区画領域の中央部に対応する部分が外縁部に対応する部分よりも明るくなるおそれがあり、また10mmを越えると、面光源装置の薄型化が図れないというおそれがある。本明細書における「第2のスペーサーの厚み」とは、第2のスペーサーにおける筐体の内底面側の面である底面に垂直な方向において、第2のスペーサーの底面から第2のスペーサーの上面までの距離を意味するものとする。第2のスペーサー80の厚みh2は、第2のスペーサー80の厚みをランダムに10箇所測定した値の算術平均値とする。
第2のスペーサー80は、図21に示されるように、枠状となっている。本明細書の「枠状」とは、切れ間なく1周繋がっている構成のみならず、概ね繋がっていれば途中で切れ間があってもよい。図21に示される第2のスペーサー80は、端子等との接続のために、切れ間80Cが設けられている。第2のスペーサー80は、1つの開口部81を有しており、第1の光学シート50の外周面および第1のスペーサー60の外周面を取り囲むように配置されている。第2のスペーサー80は、図2に示されるように、第1の光学シート50の外周面および第1のスペーサー60の外周面のみならず、フレキシブル配線基板41の外周面を取り囲むように配置されている。すなわち、第2のスペーサー80の内側には、LED実装基板40、第1の光学シート50、および第1のスペーサー60が位置している。第2のスペーサー80が枠状になっていることにより、第1の光学シート50を透過して、第2のスペーサー80側に向かう光を第2のスペーサー80で反射させて、第2の光学シート70に導くことができる。また、第2のスペーサー80が枠状となっていることにより、第2のスペーサーが複数の柱状体から構成されている場合よりも、第2の光学シート70との接触面積を増大させることができるので、LED面光源装置20の使用時において、第2のスペーサー80を介して第2の光学シート70の熱をより放熱させることができる。また、第2のスペーサー80が枠状となっていることにより、第2のスペーサーが複数の柱状体から構成されている場合よりも、第2のスペーサー80と第2の光学シート70との接着面積を増大させることができるので、より第2の光学シート70が位置ずれしにくい。
図3に示されるように、第2のスペーサー80の底面80Bは筐体30の内底面32Cに接していることが好ましい。本明細書における「第2のスペーサーの第2の面が筐体の内底面と接している」とは、第2のスペーサーの第2の面が筐体の内底面に直接接触している場合に限らず、第2のスペーサーの第2の面と筐体の内底面との間に、両面テープ、粘着剤または接着剤等、熱伝導という観点でほぼ無視できる層が介在している場合をも含む概念である。図3においては、第2のスペーサー80の底面80Bと筐体30の内底面32Cとの間には、後述する両面テープ113が介在している。
また、図3に示される第2のスペーサー80の外側の側面である外側面80Dは筐体30の内側面に接している。本明細書における「第2のスペーサーの外側面」とは、第2のスペーサーの開口部を画定する内側面とは反対側の面を意味するものとする。また、本明細書における「第2のスペーサーの外側面が筐体の内側面と接している」とは、第2のスペーサーの外側面が筐体の内側面に直接接触している場合に限らず、第2のスペーサーの外側面と筐体の内側面との間に、両面テープ、粘着剤または接着剤等、熱伝導という観点でほぼ無視できる層が介在している場合をも含む概念である。図3においては、第2のスペーサー80の外側面80Dは、筐体30の内側面に直接接している。
第2のスペーサー80と筐体30は、LED素子42に対する第2の光学シート70の位置ずれをより抑制する観点から、固定されていることが好ましい。第2のスペーサー80と筐体30の固定方法としては、特に限定されず、接着や機械的固定手段による固定が挙げられる。図3においては、第2のスペーサー80の底面80Bと筐体30の内底面32Cが、両面テープ113を介して接着されることによって固定されている。ここで、第2のスペーサー80は、枠状となっているので、第2のスペーサーが複数の柱状体から構成されている場合よりも、筐体30との接着面積を増大させることができるので、第2のスペーサー80を固定しやすい。なお、第2のスペーサー80と筐体30は、両面テープ113ではなく、接着剤や粘着剤を介して接着されていてもよい。
第2のスペーサー80と第2の光学シート70は、固定されていることが好ましい。第2のスペーサー80と第2の光学シート70の固定方法としては、特に限定されず、接着や機械的固定手段による固定が挙げられる。図3においては、第2のスペーサー80における上面80Aと第2の光学シート70が、両面テープ114を介して接着されることによって固定されている。第2のスペーサー80と第2の光学シート70を固定することにより、LED素子42に対する第2のスペーサー80の位置ずれをより抑制できる。なお、第2のスペーサー80と第2の光学シート70は、両面テープ114ではなく、接着剤や粘着剤を用いて固定されていてもよい。
図3に示されるように、第2のスペーサー80の内側の側面である内側面80Eは、筐体30の内底面32Cから第2の光学シート70に向けて開口部81の開口径が大きくなるように傾斜していることが好ましい。このような内側面80Eを有する第2のスペーサー80を形成することにより、第1の光学シート50からの出射光を第2のスペーサー80の内側面80Eで反射させて、第2の光学シート70に導くことができるので、LED面光源装置20からより効率良く光を出射させることができる。このような内側面80Eを有する第2のスペーサー80は、例えば、射出成形、打ち抜き、切削または三次元プリンターによって得ることができる。内側面80Eは、第2のスペーサー80の厚み方向の断面において、曲線状となっていてもよいが、作製し易さの観点から、直線状となっていることが好ましい。
第2のスペーサー80を構成する材料としては、特に限定されないが、成形し易く、また第2の光学シート70等を衝撃から保護する観点から、樹脂(第2の樹脂)から構成されていることが好ましい。第2の樹脂の中でも、反射率を高めて、第2の光学シート70に光をより導く観点から白色系樹脂が好ましい。
第2のスペーサー80を構成する第2の樹脂は、第1のスペーサー60を構成する第1の樹脂と同じ樹脂であってもよいが、第1のスペーサーおよび第2のスペーサーをヤング率が低い樹脂から構成した場合には、面光源装置の剛性が低下してしまうので、湾曲状態である程度の剛性を維持できるように、第2のスペーサー80を構成する第2の樹脂の25℃でのヤング率は、第1のスペーサー60を構成する第1の樹脂の25℃でのヤング率よりも小さいことが好ましい。第1のスペーサー60を構成する第1の樹脂の25℃でのヤング率および第2のスペーサー80を構成する第2の樹脂の25℃でのヤング率は、それぞれ動的粘弾性測定装置(製品名「Rheogel-E4000」、ユービーエム社製)を用いて、25℃で引張り試験を行い、縦軸に応力、横軸にひずみをとった応力−ひずみ曲線の直線部の傾きから求めるものとする。なお、上記ヤング率は、3回測定して得られた値の算術平均値とする。
<<レンズシート>>
レンズシート90は、入射した光の進行方向を変化させて出光側から出射させる機能を有する。レンズシート90は、図22に示されるように、例えばL1のような入射角度が大きい光の進行方向を変化させて出光側から出射させて、正面方向の輝度を集中的に向上させる機能(集光機能)とともに、例えばL2のような入射角度が小さい光を反射させて、第2の光学シート70側に戻す機能(再帰反射機能)を有している。
レンズシート90は、入射した光の進行方向を変化させて出光側から出射させる機能を有する。レンズシート90は、図22に示されるように、例えばL1のような入射角度が大きい光の進行方向を変化させて出光側から出射させて、正面方向の輝度を集中的に向上させる機能(集光機能)とともに、例えばL2のような入射角度が小さい光を反射させて、第2の光学シート70側に戻す機能(再帰反射機能)を有している。
レンズシート90は、光学シート70の光出射側に第2の光学シート70に沿うように積層されている。すなわち、第2の光学シート70は、表面が凹面状となり、かつ裏面が凸面状となるように湾曲しているので、レンズシートも表面が凹面状となり、かつ裏面が凸面状となるように湾曲している。
レンズシート90は、図22に示されるように、樹脂フィルム91と、樹脂フィルム91の一方の面に設けられたレンズ層92とを備えている。なお、レンズシート90は、レンズ層92が樹脂フィルム91よりも反射型偏光分離シート100側に位置するように配置されている。
(樹脂フィルム)
樹脂フィルム91の構成材料としては、例えば、ポリエステル(例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート)、セルローストリアセテート、セルロースジアセテート、セルロースアセテートブチレート、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアセタール、ポリエーテルケトン、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、又は、ポリウレタン等の熱可塑性樹脂が挙げられる。
樹脂フィルム91の構成材料としては、例えば、ポリエステル(例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート)、セルローストリアセテート、セルロースジアセテート、セルロースアセテートブチレート、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアセタール、ポリエーテルケトン、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、又は、ポリウレタン等の熱可塑性樹脂が挙げられる。
(レンズ層)
レンズ層92は、出光側に並べて配置された複数の単位レンズ92Aを備えている。単位レンズ92Aは、三角柱状であってもよいし、波状や例えば半球状のような椀状であってもよい。具体的には、単位レンズとしては、単位プリズム、単位シリンドリカルレンズ、単位マイクロレンズ等が挙げられる。なお、そのような単位レンズ形状を有するレンズシートとしては、プリズムシート、レンチキュラーレンズシート、マイクロレンズシート等が挙げられる。
レンズ層92は、出光側に並べて配置された複数の単位レンズ92Aを備えている。単位レンズ92Aは、三角柱状であってもよいし、波状や例えば半球状のような椀状であってもよい。具体的には、単位レンズとしては、単位プリズム、単位シリンドリカルレンズ、単位マイクロレンズ等が挙げられる。なお、そのような単位レンズ形状を有するレンズシートとしては、プリズムシート、レンチキュラーレンズシート、マイクロレンズシート等が挙げられる。
単位レンズ92Aは、光の利用効率を向上させる観点から、80°以上100°以下の頂角θを有することが好ましく、約90°の頂角を有することがより好ましい。
<<反射型偏光分離シート>>
反射型偏光分離シート100は、レンズシート90から出射される光のうち、第1の直線偏光成分(例えば、P偏光)のみを透過し、かつ第1の直線偏光成分と直交する第2の直線偏光成分(例えば、S偏光)を吸収せずに反射する機能を有するものである。反射型偏光分離シート100で反射された第2の直線偏光成分は再度反射され、偏光が解消された状態(第1の直線偏光成分と第2の直線偏光成分とを両方含んだ状態)で、再度、反射型偏光分離シート100に入射する。
反射型偏光分離シート100は、レンズシート90から出射される光のうち、第1の直線偏光成分(例えば、P偏光)のみを透過し、かつ第1の直線偏光成分と直交する第2の直線偏光成分(例えば、S偏光)を吸収せずに反射する機能を有するものである。反射型偏光分離シート100で反射された第2の直線偏光成分は再度反射され、偏光が解消された状態(第1の直線偏光成分と第2の直線偏光成分とを両方含んだ状態)で、再度、反射型偏光分離シート100に入射する。
反射型偏光分離シート100は、レンズシートの光出射側にレンズシートに沿うように積層されている。すなわち、レンズシートは、裏面が凸面状となり、表面が凹面状となるように湾曲しているので、反射型偏光分離シートも裏面が凸面状となり、表面が凹面状となるように湾曲している。
反射型偏光分離シート100としては、3M社から入手可能な「VIKUITI(登録商標) DBEF(Dual Brightness Enhancement Film)」を用いることができる。また、「DBEF」以外にも、Shinwha Intertek社から入手可能な高輝度偏光シート「WRPS」やワイヤーグリッド偏光子等を、反射型偏光分離シート100として用いることができる。
なお、第1のスペーサー60の支持面が凹面状になっているので、第1の光学シート50、第2の光学シート70、第2のスペーサー80、レンズシート90、反射型偏光分離シート100は、凹面状となるように湾曲しているが、第1のスペーサーの第1の面が凸面状や平坦状となっている場合には、第1の光学シート、第2の光学シート、第2のスペーサー、レンズシート、反射型偏光分離シートの表面は、凸面状や平坦状となっていてもよい。
本実施形態によれば、第1のスペーサー60においては、壁部62の第1の面62Aから柱状部63が突出しているので、柱状のスペーサーのように1つずつ配置する必要がない。このため、ハンドリング性に優れている。また、第1のスペーサー60は、開口部61間を仕切り、かつ少なくとも1つの開口部61の周囲を取り囲む壁部62を備えているので、柱状のスペーサーよりも強度に優れている。第1のスペーサー140、150、160、170、180も、第1のスペーサー60と同様の理由から、ハンドリング性および強度に優れている。
本実施形態によれば、第1のスペーサー60が、第2の方向SDにおいて、第2の面62Bが凹面状となるように湾曲可能となっているので、内底面32Cが凸面状となるように筐体30の底部32が湾曲している場合であっても、底部32の内底面32Cの形状に沿って第1のスペーサー60を配置することができる。これにより、内底面32Cが凹面状に湾曲した底部32を有する筐体30にも対応できる。第1のスペーサー140、150、160、170も、第1のスペーサー60と同様の理由から、内底面32Cが凸面状に湾曲した底部32を有する筐体30にも対応できる。また、第1のスペーサー180は、所定の曲率半径で予め湾曲しているので、湾曲させずにそのまま配置するだけで、内底面32Cが凸面状に湾曲した底部32を有する筐体30にも対応できる。
本実施形態によれば、第1のスペーサーが湾曲した状態で、第2の方向において、隣り合う柱状部の先端部間の距離が柱状部の根元部間の距離未満であると、柱状部の先端部間が根元部間よりも狭くなっているので、LED素子から光が柱状部によって遮られてしまうおそれがある。これに対し、本実施形態によれば、第1の外縁部62Cと第2の外縁部62Dの間で第1のスペーサー60を湾曲させたとき、第2の方向SDにおいて、隣り合う柱状部63の先端部63A間の距離d3が柱状部63の根元部63B間の距離d4以上となっているので、LED素子42からの光が柱状部63によって遮られることを抑制できる。これにより、湾曲した状態でのLED素子42からの光の利用効率の低下を抑制できる。第1のスペーサー140、150、160、170、180も、第1のスペーサー60と同様の理由から、光利用効率の低下を抑制できる。
本実施形態によれば、第1のスペーサー60は、壁部62を備えているので、柱状のスペーサーや単なる枠状のスペーサーよりも、剛性が高い。このため、LED面光源装置20に対して振動試験を行った場合に、柱状のスペーサーや単なる枠状のスペーサーを用いた場合よりも、第1の光学シート50の揺れ幅が小さくなる。これにより、振動試験を行った場合に、LED素子42に対する第1の光学シート50の位置ずれを抑制することができる。また、第1のスペーサー60は、柱状のスペーサーや単なる枠状のスペーサーよりも剛性が高いので、振動試験を行った場合であっても、第1のスペーサー60は破損しにくい。
第1の光学シートが光透過反射シートである場合には、光透過反射シートは各区画領域に透過部および反射部のパターンを有しているので、光透過反射シートの位置ずれが生じることによって、LED素子に対する光透過反射シートの位置が変わるので、輝度の面内均一性が低下するおそれがある。これに対し、本実施形態においては、LED素子42に対する第1の光学シート50の位置ずれを抑制することができるので、輝度の面内均一性を向上させることができる。
本実施形態のLED画像表示装置10およびLED面光源装置20の用途は、特に限定されないが、例えば、テレビ用途、車載用途や看板等の広告媒体用途に用いることができる。これらの中でも、LED画像表示装置10およびLED面光源装置20は、強度に優れているので、車載用途に好適に用いることができる。
10…画像表示装置
20…面光源装置
30…筐体
32…底部
32C…内底面
40…LED実装基板
41…配線基板
42…LED素子
50、130…第1の光学シート
51、131…区画領域
51A、131A…中央部
51B、131B…外縁部
52、132…透過部
53、133…反射部
60、140、150、160、170、180…第1のスペーサー
61…開口部
62、142、152、162、172、182…壁部
62A、142A、152A、162A、172A、182A…第1の面
62B、162B、172B、182B…第2の面
62C、142B、152B、162C、172C、182C…第1の外縁部
62D、142C、153C、162D、172D、182D…第2の外縁部
62F、162F、172F、182F…中央部
63、143、153、163、172…柱状部
63A、163A、173A、183A…先端部
63B、163B、173B、183B…根元部
64…枠部
65…仕切部
70…第2の光学シート
80…第2のスペーサー
20…面光源装置
30…筐体
32…底部
32C…内底面
40…LED実装基板
41…配線基板
42…LED素子
50、130…第1の光学シート
51、131…区画領域
51A、131A…中央部
51B、131B…外縁部
52、132…透過部
53、133…反射部
60、140、150、160、170、180…第1のスペーサー
61…開口部
62、142、152、162、172、182…壁部
62A、142A、152A、162A、172A、182A…第1の面
62B、162B、172B、182B…第2の面
62C、142B、152B、162C、172C、182C…第1の外縁部
62D、142C、153C、162D、172D、182D…第2の外縁部
62F、162F、172F、182F…中央部
63、143、153、163、172…柱状部
63A、163A、173A、183A…先端部
63B、163B、173B、183B…根元部
64…枠部
65…仕切部
70…第2の光学シート
80…第2のスペーサー
Claims (15)
- フレキシブル配線基板、および前記フレキシブル配線基板の一方の面に実装された複数のLED素子を備えるLED実装基板と、前記LED素子側に配置された光学シートとを備えるLED面光源装置に用いられ、かつ前記LED実装基板と前記光学シートとの間に配置される湾曲可能なスペーサーであって、
前記スペーサーの厚み方向である第1の方向に貫通する2以上の開口部と、
前記開口部間を仕切り、かつ少なくとも1つの前記開口部の周囲を取り囲む壁部と、
前記壁部における前記第1の方向に位置する第1の面から突出し、かつ互いに離間するように前記第1の面に沿う第2の方向に並んだ複数の柱状部と、を備え、
前記スペーサーを、前記壁部における前記第1の面とは反対側の第2の面が凹面状になるように所定の曲率半径で、前記壁部における前記第2の方向側に位置する前記第1の外縁部と、前記壁部における前記第2の方向側に位置し、かつ前記第1の外縁部とは反対側の第2の外縁部との間で湾曲させたとき、前記第2の方向において、隣り合う前記柱状部の先端部間の距離が前記隣り合う前記柱状部の根元部間の距離以上となる、スペーサー。 - 湾曲前の状態で、前記第2の方向において、隣り合う前記柱状部の先端部間の距離が前記隣り合う前記柱状部の根元部間の距離よりも小さい、請求項1に記載のスペーサー。
- 湾曲前の状態で、前記第2の方向において、各前記柱状部の長さがほぼ等しく、かつ各前記柱状部の高さが前記壁部の中央部から前記第1の外縁部および前記第2の外縁部にかけて徐々に低くなっている、請求項1に記載のスペーサー。
- 湾曲前の状態で、前記第2の方向において、各前記柱状部の長さが前記壁部の中央部から前記第1の外縁部および前記第2の外縁部にかけて徐々に長く、かつ各前記柱状部の高さが前記中央部から前記第1の外縁部および前記第2の外縁部にかけて徐々に高くなっている、請求項1に記載のスペーサー。
- フレキシブル配線基板、および前記フレキシブル配線基板の一方の面に実装された複数のLED素子を備えるLED実装基板と、前記LED素子側に配置された光学シートとを備えるLED面光源装置に用いられ、かつ前記LED実装基板と前記光学シートとの間に配置されるスペーサーであって、
前記スペーサーの厚み方向である第1の方向に貫通する2以上の開口部と、
前記開口部間を仕切り、かつ少なくとも1つの前記開口部の周囲を取り囲む壁部と、
前記壁部における前記第1の方向に位置する第1の面から突出し、かつ互いに離間するように前記第1の面に沿う第2の方向に並んだ複数の柱状部と、を備え、
前記スペーサーは、前記壁部における前記第1の面とは反対側の第2の面が凹面状になるように所定の曲率半径で、前記壁部における前記第2の方向側に位置する第1の外縁部と、前記壁部における前記第2の方向側に位置し、かつ前記第1の外縁部とは反対側の第2の外縁部との間で湾曲しており、前記第2の方向において、隣り合う前記柱状部の先端部間の距離が前記隣り合う前記柱状部の根元部間の距離以上である、スペーサー。 - 前記第2の方向において、各前記柱状部の高さが前記壁部の中央部から前記第1の外縁部および前記第2の外縁部にかけて徐々に低くなっている、請求項5に記載のスペーサー。
- 前記第2の方向において、各前記柱状部の高さが前記壁部の中央部から前記第1の外縁部および前記第2の外縁部にかけて徐々に高くなっている、請求項5に記載のスペーサー。
- 前記第2の方向において、各前記柱状部の高さがほぼ等しくなっている、請求項5に記載のスペーサー。
- 前記スペーサーが、ポリカーボネート樹脂から構成されている、請求項1ないし8のいずれか一項に記載のスペーサー。
- 前記壁部が、格子状またはハニカム状である、請求項1ないし9のいずれか一項に記載のスペーサー。
- 底部を備える筐体と、
前記筐体内に配置され、かつフレキシブル配線基板および前記配線基板における前記底部側の面とは反対側の面に実装された複数のLED素子を備えるLED実装基板と、
前記LED素子側に配置された第1の光学シートと、
前記LED実装基板と前記第1の光学シートとの間に配置された第1のスペーサーと、を備え、
前記筐体の前記底部は、前記底部の内底面が凸面状となるように前記底部の第1の縁部と前記第1の縁部とは反対側の第2の縁部との間で湾曲しており、
前記LED実装基板が、前記底部の前記内底面に沿って配置され、
記第1のスペーサーが、請求項1ないし4のいずれか一項に記載のスペーサーであり、
前記スペーサーは、前記壁部における前記第1の面とは反対側の第2の面が凹面状になり、かつ前記LED実装基板の表面に沿うように、前記所定の曲率半径で前記壁部の前記第1の外縁部と前記壁部の前記第2の外縁部との間で湾曲している、LED面光源装置。 - 底部および開口部を備える筐体と、
前記筐体内に配置され、かつフレキシブル配線基板および前記配線基板の一方の面に実装された複数のLED素子を備えるLED実装基板と、
前記LED素子側に配置された第1の光学シートと、
前記LED実装基板と前記第1の光学シートとの間に配置された第1のスペーサーと、を備え、
前記筐体の前記底部は、前記底部の内底面が凸面状となるように前記底部の第1の縁部と前記第1の縁部とは反対側の第2の縁部との間で湾曲しており、
前記LED実装基板が、前記底部の前記内底面に沿って配置され、
前記第1のスペーサーが、請求項5ないし8のいずれか一項に記載のスペーサーであり、前記スペーサーは、前記壁部の前記第2の面が前記LED実装基板の表面に沿って配置されている、LED面光源装置。 - 前記第1の光学シートが、平面視において複数に分割された区画領域を備え、前記各区画領域が、前記LED素子からの光の一部を透過する複数の透過部と、前記LED素子からの光の一部を反射する複数の反射部とを有し、前記各区画領域における前記透過部の面積割合である開口率が、前記区画領域の中央部から前記区画領域の外縁部に向けて漸増している、請求項11または12に記載のLED面光源装置。
- 前記第1の光学シートの光出射側に配置された第2の光学シートと、
前記第1の光学シートの外周面および前記第1のスペーサーの外周面を取り囲むように配置され、かつ前記第1の光学シートに対し前記第2の光学シートを離間させる枠状の第2のスペーサーと、
をさらに備える、請求項11ないし13のいずれか一項に記載のLED面光源装置。 - 請求項11ないし14のいずれか一項に記載のLED面光源装置と、
前記LED面光源装置よりも観察者側に配置された表示パネルと、
を備える、LED画像表示装置。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPWO2021020096A1 (ja) * | 2019-07-30 | 2021-02-04 | ||
CN113759600A (zh) * | 2020-06-05 | 2021-12-07 | 船井电机株式会社 | 发光装置和显示装置 |
-
2017
- 2017-09-04 JP JP2017169245A patent/JP2019046668A/ja active Pending
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CN113759600A (zh) * | 2020-06-05 | 2021-12-07 | 船井电机株式会社 | 发光装置和显示装置 |
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