JP2022057790A - バックライト光源 - Google Patents

Abstract

【課題】狭額縁化されたバックライト光源を提供する。【解決手段】 バックライト光源は、配線基板と、上面側に発光面を有し、前記配線基板の上面の一部に配置される発光モジュールと、前記発光モジュールの上に配置される光学シートと、前記発光モジュール及び前記光学シートの側面を覆う枠体と、を有し、前記枠体の下面は、前記発光モジュールの周囲の前記配線基板の上面よりも高い位置のみに配置され、前記配線基板の上面に固定されている。【選択図】図３

Description

本開示は、バックライト光源に関する。

液晶ディスプレイのバックライトとして、複数の光源と、光学シートとを有するバックライト光源が知られている。複数の光源は、筐体の底面に配置された基板上に実装され、光学シートが、これら光源から間隔をあけて光源の上方に配置される。光学シートは、基板を囲む枠状のスペーサによって保持されている。スペーサの下面は、両面テープを介して筐体の底面に固定されている。

特開２０１８－１０６９７２号公報

近年、バックライト光源の発光面を囲む額縁の幅を狭くすること（狭額縁化）が求められている。本開示は、発光面を囲む額縁の幅が狭いバックライト光源を提供する。

本開示の一態様のバックライト光源は、配線基板と、上面側に発光面を有し、前記配線基板の上面の一部に配置される発光モジュールと、前記発光モジュールの上に配置される光学シートと、前記発光モジュール及び前記光学シートの側面を覆う枠体と、を有し、前記枠体の下面は、前記発光モジュールの周囲の前記配線基板の上面よりも高い位置のみに配置され、前記配線基板の上面に固定されている。

本開示によれば、発光面を囲む額縁の幅が狭いバックライト光源を提供することができる。

実施形態に係るバックライト光源の各構成を示す分解斜視図である。 実施形態に係るバックライト光源の概略平面図である。 実施形態に係るバックライト光源の図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線における概略断面図である。 実施形態に係るバックライト光源の概略断面図である。 実施形態における面状光源を示す概略平面図である。 実施形態における面状光源を示す概略部分断面図である。 実施形態における発光モジュールを示す概略平面図である。 実施形態における発光モジュールの図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線における概略断面図である。 実施形態における光源を示す概略断面図である。 実施形態に係るバックライト光源の概略平面図である。 実施形態における面状光源を示す概略断面図である。 実施形態における光源を示す概略断面図である。

以下、発明の実施形態について適宜図面を参照して説明する。但し、以下に説明する形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。また、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。
以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一もしくは同等の部分又は部材を示す。
さらに以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのバックライト光源を例示するものであって、本発明を以下に限定するものではない。また、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また、一の実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。また、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。

図１は、本実施形態に係るバックライト光源の各構成を示す分解斜視図である。図２は、本実施形態に係るバックライト光源の概略平面図である。図３は、本実施形態に係るバックライト光源の概略断面図である。

図１に示すバックライト光源１は、面状光源１０と、光学シート６０と、枠体７０と、を有する。面状光源１０は、配線基板５０と、複数の発光モジュール３０を備えている。光学シート６０は、光拡散シート６１と、プリズムシート６２を有している。
発光モジュール３０は、上面側に発光面を有し、配線基板５０の上面の一部に配置される。光学シート６０は、面状光源１０における発光モジュール３０の上面に配置される。枠体７０は、第１接着層８１によって配線基板５０の上面に固定され、発光モジュール３０及び光学シート６０の側面を覆う。枠体７０の下面は、発光モジュール３０の周囲の配線基板５０の上面よりも高い位置のみに配置され、配線基板５０の上面に固定されている。

（面状光源１０）
図５は、本実施形態における面状光源を示す概略平面図である。図６は、本実施形態における面状光源を示す概略部分断面図である。面状光源１０は、配線基板５０と、配線基板５０の上に配置される複数の発光モジュール３０を備えている。一例では、図５に示すように、発光モジュール３０は１２８個設けられており、Ｘ方向に１６個、Ｙ方向に８個配列されている。

図７は、本実施形態における発光モジュールを示す概略平面図である。図８は、本実施形態における発光モジュールの図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線における概略断面図である。図７に示すように、各発光モジュール３０において、複数の発光領域Ｒが設定されている。一例では、各発光モジュール３０において１６の発光領域Ｒが設定されており、Ｘ方向に４つ、Ｙ方向に４つに配列されている。

各発光モジュール３０は１つの導光部材２１を備えており、各発光領域Ｒは１つの光源２２を有している。したがって、図６及び図７に示す例では、１つの発光モジュール３０に１つの導光部材２１と１６個の光源２２を備えている。隣接する光源２２の中心間の距離Ｄは、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることが好ましく、例えば、６ｍｍである。

発光モジュール３０において、導光部材２１の下面２１ｂには、凹部２１ｃを備え、凹部２１ｃに光源２２が配置されている。凹部２１ｃを画定する内側面と、光源２２の側面との間には、第１透光性部材２３が配置されている。この第１透光性部材２３によって、光源２２は導光部材２１に固定されている。

さらに、発光モジュール３０は、導光部材２１の下面２１ｂ側に第１光反射性部材２４が設けられている。第１光反射性部材２４は、導光部材２１の下面２１ｂ、第１透光性部材２３の下方、および第１透光性部材２３に覆われていない光源２２の側面に設けられている。光源２２及び第１光反射性部材２４の下面に配線層２５が設けられ、光源２２は配線層２５に電気的に接続されている。配線層２５は所定の形状にパターニングされている。第１光反射性部材２４の上面には、発光領域Ｒ毎に湾曲した凹面を有している。また、第１光反射性部材２４の上面のうち、隣り合う発光領域Ｒの境界に相当する部分に、稜線を有している。

また、導光部材２１の上面２１ａにおける光源２２の直上域に相当する領域には、凹部２１ｄを備え、凹部２１ｄ内には、光調整部材２６が設けられている。凹部２１ｄの形状は、例えば、円錐台形である。光調整部材２６は例えば光拡散材を含む樹脂材料であり、入射した光の一部を反射し、他の一部を透過させる。

発光モジュール３０において、導光部材２１は単層または複数の層として形成することができる。また、導光部材２１は、例えば樹脂材料からなる導光板や、空気層であってもよい。この場合、光源２２は、第１光反射性部材２４の上に配置することができる。

配線基板５０は、発光モジュール３０及び枠体７０の下面側に位置し、発光モジュール３０の配線層２５に接続される。図６に例示する構成において、配線基板５０は、絶縁基材５１と、絶縁基材５１上の配線層５２と、被覆層５３と、複数のビア５４と、保護部材５５とを有する。配線層５２は、絶縁基材５１の主面のうち、発光モジュール３０とは反対側の主面上に位置する。被覆層５３は、所定の厚さで配線層５２の少なくとも一部を覆っており、配線層５２を保護する機能を有する。

配線層５２は、発光モジュール３０の下方及び枠体７０の下方に配置される。このように、枠体７０の下方にも配線層５２を配置する領域を設けることにより、ローカルディミング等に必要な複雑な配線層を形成し易くなる。

図５に示すように、配線基板５０は、本体領域５０ａと２つの突出領域５０ｂとを有する。本体領域５０ａは、複数の発光モジュール３０が二次元的に配列される発光モジュール群３１と、発光モジュール群３１を囲む枠体７０と、が配置される。２つの突出領域５０ｂは、それぞれが本体領域５０ａの矩形状の一辺から同一方向に突出している。各突出領域５０ｂには、複数の発光モジュール３０に接続された配線が集約されることによって形成された外部端子５８が配置される。外部端子５８には、外部電源等が接続され、外部端子５８および配線層を介して外部電源から発光モジュールに電流が供給される。

図９は本実施形態における光源２２の一例を示す概略断面図である。図９に示すように、光源２２は、発光素子４１、第２光反射性部材４５、及び、第３透光性部材４６を備えている。発光素子４１は、半導体積層体４２、一対の電極４３を有している。発光素子４１は、例えば、発光ダイオードであり、例えば、青色の光を出射する。発光素子４１は、第２光反射性部材４５内に配置されている。第３透光性部材４６は第２光反射性部材４５上に配置されている。

半導体積層体４２において、ｐ型層、発光層、及び、ｎ型層が積層されている。一対の電極４３は、半導体積層体４２の下面に配置されており、半導体積層体４２のｐ型層及びｎ型層にそれぞれ接続されている。一対の電極４３は、第２光反射性部材４５の下面から露出している。一対の電極４３が配線基板５０の配線層５２に接続されている。第２光反射性部材４５は、第３透光性部材４６の下面に接すると共に、半導体積層体４２の側面を覆っている。なお、光源２２として、発光素子４１のみを用いることができる。この場合、第３透光性部材４６は、光源２２とは別体として用いてもよい。

第３透光性部材４６は蛍光体を含有し得る。この場合、第３透光性部材４６は、入射した光を他の波長の光に変換する光変換部材として機能する。第３透光性部材４６は、例えば、青色の光を吸収して緑色の光を発する蛍光体と、青色の光を吸収して赤色の光を発する蛍光体を含むことにより、光源２２から例えば白色の光を出射させることができる。これにより、バックライト光源１は、白色の光を出射可能である。なお、第３透光性部材４６は蛍光体を含有していなくてもよい。この場合は、面状光源１０の上方に、蛍光体シートを設けることができる。

（枠体７０）
枠体７０は、配線基板５０上で発光モジュール３０及び光学シート６０を囲むように固定される。枠体７０の内面は、光反射性を有する部材であることが好ましい。例えば白色の樹脂や、金属メッキを施した樹脂、あるいは金属などを用いることができる。枠体を樹脂で構成する場合は、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリルニトリル－ブタジエン－スチレン系樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレン等が利用できる。

枠体７０の寸法は、面状光源１０の寸法に応じて設計することができる。例えば、枠体７０の外形の幅は１００ｍｍ以上９００ｍｍ以下とすることができる。また、枠体７０の高さは、２ｍｍ以上３０ｍｍ以下とすることができる。

図１及び図２に示すように、枠体７０の平面視における外形および開口形状は矩形である。ただし、枠体７０の外形および開口形状は、配線基板５０の外形および発光モジュール群３１の外形に対応して矩形以外の形状としてもよい。枠体７０の外形および開口形状は、例えば、多角形状等とすることができる。枠体７０は、発光モジュール３０の周囲を離隔して囲む第１部分７１と、第１部分７１の上方に位置する第２部分７２とを有する。第１部分７１は、光学シート６０の外形よりも小さい開口幅を有する。第１部分７１の内側面７１ｃは、発光モジュール３０の側面と離隔している。第２部分７２は、第１部分７１の上方において第１部分よりも大きい開口幅を有する。第２部分７２の開口幅は、光学シート６０の外形よりも大きい。

図３に示すように、光学シート６０は、発光モジュール３０の上面に配置され、さらに、枠体７０の第１部分７１の上方にも配置される。光学シート６０は、枠体７０の第１部分７１の上面７１ａに接触させることができるが、離隔していてもよい。第１部分７１の高さは、発光モジュール３０の上面と同じ高さ、または発光モジュール３０の上面よりも低い。これにより、光学シート６０の端部が枠体７０で持ち上げられることを防ぎ、発光モジュール３０の上面全体に光学シート６０を接触させることができる。

第１部分７１の高さは、発光モジュール３０の側面における第１光反射性部材２４の高さよりも高いことが好ましい。これにより、発光モジュール３０の側面における導光部材２１の側面から出射する光を枠体７０によって反射させることができる。

図３に示すように、枠体７０の下面において、配線基板５０の上に配置される領域の面積が、配線基板５０の上に配置されていない領域の面積よりも大きいことが好ましい。これにより、枠体７０の下面と配線基板５０の上面との接合面積を十分に確保し、枠体７０と配線基板５０の剥離を低減することができる。図４に示すように、枠体７０の下面の全てが、配線基板５０の上に配置されることがさらに好ましい。また、配線基板５０の少なくとも一つの側面、好ましくは、配線基板５０の突出領域５０ｂが設けられた側面を除く三つの側面において、枠体７０の側面と、配線基板５０の側面が、同一平面上に位置していることが好ましい。

枠体７０の幅Ｗは、１ｍｍ～２０ｍｍ程度とすることができる。図１０に示すように、枠体７０の各辺のうち、配線基板５０の突出領域５０ｂを有する辺に沿う辺の幅を、他の辺の幅よりも大きく設けることができる。これにより、突出領域５０ｂを有する辺側において、枠体７０と配線基板５０との接着強度を高めつつ、他の辺において狭額縁とすることができる。

バックライト光源１の上面側において、枠体７０の開口部の上端および光学シート６０の上面の外縁に沿って、枠状の第２接着層８２が設けられ、第２接着層８２によって枠体７０と光学シート６０が固定されている。図１に示す例では、第２接着層の開口形状は矩形としているが、発光モジュール３０の外形に対応して、矩形以外の形状、例えば多角形状等とすることができる。また、第２接着層８２は、枠体７０の開口部の上端の各辺に沿って、線状の接着層をそれぞれ設けた構造としてもよい。

（光学シート６０）
光学シート６０は、図３に示すように、面状光源１０の上面に積層するように配置される。光学シート６０の形状は、平面視において例えば矩形である。光学シート６０は、光拡散シート６１とプリズムシート６２を有する。

（光拡散シート６１）
光拡散シート６１は、面状光源１０の上面に直接接している。ただし、光拡散シート６１は、面状光源１０の上面から間隔をあけて枠体７０に設けてもよい。光拡散シート６１は、入射する光を拡散させる。光拡散シート６１は、表面に凹凸を設けたり、光拡散シート６１中に屈折率の異なる材料を分散させたりすることによって光を拡散させる機能を有することができる。光拡散シート６１に設けられる。光拡散シート６１は、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂等、可視光に対して光吸収の少ない材料から形成される。光拡散シート６１の厚さは、例えば１００μｍ以上２００μｍ以下であり得る。バックライト光源において、光拡散シート６１は複数積層させて設けてもよい。図１に示す例においては、３枚の光拡散シート６１を設けている。

（プリズムシート６２）
光拡散シート６１の上方に位置するプリズムシート６２ａ、６２ｂのそれぞれは、それぞれが所定の方向に延びる複数のプリズムが配列された構造を有する。例えば、プリズムシート６２ａは、図１において、それぞれがｙ方向に延びる断面三角形状等の複数のプリズムを有し、プリズムシート６２ｂは、それぞれがｘ方向に延びる断面三角形状等の複数のプリズムを有する。本明細書では、プリズムシート６２ａ、６２ｂを積層した構造を「プリズムシート」と呼ぶ。プリズムシート６２は、種々の方向から入射する光を、バックライト光源１に対向する表示パネル（不図示）に向かう方向（図中の＋ｚ方向）に屈折させる。これにより、バックライト光源を正面（ｚ方向）から見た場合の輝度を高めることができる。プリズムシート６２として、市販されているバックライト用の光学部材を広く利用できる。プリズムシート６２ａ、６２ｂの厚さは、それぞれ、例えば１００μｍ以上２００μｍ以下であり得る。

図１１は、面状光源２１０の他の例を示す断面図である。

面状光源２１０は、配線基板５０上に、発光モジュールとしてシート状の第１光反射性部材２４と、導光部材２１と、光源と、を有している。導光部材２１は、第１光反射性部材２４の上に設けられている。導光部材２１は上面２１ａ及び下面２１ｂを有する。導光部材２１の上面２１ａ及び下面２１ｂは、例えば、平坦である。導光部材２１の下面２１ｂは第１光反射性部材２４に接している。配線基板５０の下面には配線層５２が設けられている。

導光部材２１には、上面２１ａから下面２１ｂに貫通した貫通孔２１ｅが形成されている。貫通孔２１ｅの開口形状は、例えば円形状である。ただし、貫通孔２１ｅの開口形状は、四角形、八角形等の多角形状であってもよい。貫通孔２１ｅ内には、光源２２が設けられている。光源２２の直下に、第１光反射性部材２４及び配線基板５０を上面から下面に貫通したビアホール５０ｅが設けられ、ビアホール５０ｅ内に導電性材料が充填されている。光源２２はビアホール５０ｅ内に配置された導電性材料によって配線層５２に接続されている。貫通孔２１ｅ内には、光源２２を覆うように、第１透光性部材２３が設けられている。第１透光性部材２３上には、光調整部材２６が設けられている。光調整部材２６は例えば光拡散材を含む樹脂材料であり、入射した光の一部を乱反射し、他の一部を透過させる。光調整部材２６の形状は、例えば、円板状である。導光部材２１の上面２１ａにおける発光領域Ｒの境界に相当する領域には、溝２１ｆが形成され得る。これにより、隣り合う発光領域Ｒ同士を光学的に区画することができる。

図１２は、図１１に示す例における光源の一例を示す概略断面図である。図１２に示すように、光源２２ｂは、発光素子４１、第２光反射性部材４５、及び、第３透光性部材４６を備えている。発光素子４１は、半導体積層体４２、一対の電極４３を有している。第３透光性部材４６は第２光反射性部材４５上に配置されている。第３透光性部材４６は、発光素子４１の上面及び側面を覆っている。第２光反射性部材４５は、第３透光性部材４６の下面、発光素子４１の半導体積層体４２の下面及び発光素子４１の電極４３の側面を覆っている。

図１１に示す例において、枠体７０の下面は、第１光反射性部材２４の上面よりも低いことが好ましい。すなわち、導光部材２１の側面全体を枠体７０で覆うことが好ましい。これにより、導光部材２１の側面から出射する光が第１接着層８１によって吸収されることを抑えるとともに、枠体７０によって反射させることができる。

１ バックライト光源
１０、２１０ 面状光源
２１ 導光部材
２２ 光源
２３ 第１透光性部材
２４ 第１光反射性部材
２５ 配線層
２６ 光調整部材
３０ 発光モジュール
４１ 発光素子
４２ 半導体積層体
４３ 電極
４５ 第２光反射性部材
４６ 第３透光性部材
５０ 配線基板
５１ 絶縁基材
５２ 配線層
５３ 被覆層
５４ ビア
５５ 保護部材
５８ 外部端子
６０ 光学シート
６１ 光拡散シート
６２ プリズムシート
７０ 枠体
７１ 第１部分
７２ 第２部分
８１ 第１接着層
８２ 第２接着層

Claims (7)

1. 配線基板と、
   上面側に発光面を有し、前記配線基板の上面の一部に配置される発光モジュールと、
   前記発光モジュールの上に配置される光学シートと、
   前記発光モジュール及び前記光学シートの側面を覆う枠体と、を有し、
   前記枠体の下面は、前記発光モジュールの周囲の前記配線基板の上面よりも高い位置のみに配置され、前記配線基板の上面に固定されているバックライト光源。
2. 前記配線基板は、基板と、配線層とを有し、
   前記配線層は、前記発光モジュールの下方及び前記枠体の下方に配置される請求項１に記載のバックライト光源。
3. 前記枠体の下面において、前記配線基板の上に配置される領域の面積が、前記配線基板の上に配置されていない領域の面積よりも大きい請求項１又は２に記載のバックライト光源。
4. 前記枠体の下面の全てが、前記配線基板の上に配置される請求項１～３のいずれか一項に記載のバックライト光源。
5. 前記配線基板の少なくとも一つの側面において、前記枠体の側面と、前記配線基板の側面が、同一平面上に位置している請求項１～４のいずれか一項に記載のバックライト光源。
6. 前記光学シートが、前記枠体に固定されている請求項１～５のいずれか一項に記載のバックライト光源。
7. 前記枠体は、前記光学シートの外形よりも小さい開口幅を有する第１部分と、前記第１部分の上方において前記第１部分よりも大きい開口幅を有する第２部分と、を有し、
   前記光学シートは、前記発光モジュール及び前記第１部分の上面に配置される請求項１～６のいずれか一項に記載のバックライト光源。

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