JP5638371B2

JP5638371B2 - 面状光源装置及び表示装置

Info

Publication number: JP5638371B2
Application number: JP2010275364A
Authority: JP
Inventors: 清原　徹; 徹清原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-02-19
Filing date: 2010-12-10
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2030-12-10
Also published as: US8591091B2; US20110205755A1; JP2011192633A

Description

この発明は、面状光源装置及びこれを用いた表示装置に関する。

液晶パネル等の表示素子の背面に光を照射することにより表示画面を裏面から照明する面状光源装置には、サイドライト方式のものや直下型のものがある。サイドライト方式（エッジライト方式ともいう）の面状光源装置は光源を筐体の側面に配置したものであり、直下型の面状光源装置は光源を液晶パネルに対向させて筐体の背面に配置したものである。

さらに、サイドライト方式の面状光源装置には、光源からの光を筐体の開口部に導光するために導光板を用いるものがある。導光板を用いる面状光源装置は、冷陰極管（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）などの線光源または発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）などの点状光源からなるサイドライト部から射出された光を導光板内において反射させ、導光板に設けられる拡散パターンで拡散させることによって、開口部から面状に光を取り出している。

ＬＥＤなどの点状光源を用いたサイドライト方式の面状光源装置では、導光板の入射面に、導光板とは別の支持体を設け、その支持体に設けた貫通孔にＬＥＤを挿入し支持、固定する面状光源装置が提案されている（例えば、特許文献１）。この面状光源装置では、支持体にＬＥＤランプを溶着または接着することでＬＥＤランプと支持体とのずれを防止することができるので、導光板とＬＥＤとの位置ずれが無くなり導光板への入射効率を損なうことがない旨が記載されている。

特開平８−２３６８１４号公報

しかし、この様な従来の面状光源装置では、導光板と導光板とは別にＬＥＤを支持固定するための支持体を設け、ＬＥＤランプと支持体とを溶着することで固定するため、溶着部の界面が凹凸になり入射光の乱反射が発生することや、ＬＥＤランプとの溶着・接着性の面から支持体の材質が制限されるという欠点がある。また、支持体には導光板の端縁をはめ込むための嵌入溝が設けられているが、導光板に反りなどの変形が生じた場合、点状光源の位置ずれが発生してしまうという欠点がある。また、ＬＥＤの固定に支持体を使用する必要があるため、部品点数が増加し組立てが難しくなるという欠点がある。

そこで、本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、容易に組立てが可能で、部品点数を増加させること無く点状光源と導光板とを位置ずれなく支持・固定し、点状光源から出射した光を効率よく導光板に入射することが可能な面状光源装置を提供することを目的とする。

本発明の面状光源装置は、導光板と、導光板の入射面に隣接して配設され、当該入射面に光を照射する複数の点状光源とを備えた面状光源装置であって、導光板は、点状光源の配設位置に対応して離散的に設けられ、入射面から点状光源が配設される方向に突出する突起を備え、突起は、点状光源と相対する第１主面と、第１主面に対向する第２主面を備え、第１主面および第２主面は入射面に垂直である。

また、本発明の表示装置は、本発明の面状光源装置と、当該面状光源装置の出射面上に配置される表示パネルとを備える。

本発明の面状光源装置は、導光板と、導光板の入射面に隣接して配設され、当該入射面に光を照射する複数の点状光源とを備えた面状光源装置であって、導光板は、点状光源の配設位置に対応して離散的に設けられ、入射面から点状光源が配設される方向に突出する突起を備え、突起は、点状光源と相対する第１主面と、第１主面に対向する第２主面を備え、第１主面および第２主面は入射面に垂直であることを特徴とする。点状光源が入射面から突出した庇状部に当接して配設されれば、導光板に反りなどの変形が生じた場合でも点状光源は庇状部によって位置が固定される。そのため、点状光源からの出射光が導光板の入射面へ入射する効率が低下しない。さらに、別途の支持体などを必要としないため組立てが容易であるという利点も有する。

また、本発明の表示装置は、本発明の面状光源装置と、当該面状光源装置の出射面上に配置される表示パネルとを備える。これにより、表示品位が良く組立てが容易な表示装置となる。

実施の形態１の表示装置の構成を示す斜視図である。実施の形態１の面状光源装置の構成を示す斜視図である。実施の形態１の面状光源装置の一部断面図である。実施の形態１の面状光源装置の構成を示す斜視図である。実施の形態２の表示装置の構成を示す斜視図である。実施の形態２の面状光源装置の構成を示す斜視図である。実施の形態２の面状光源装置の一部断面図である。実施の形態２の面状光源装置の構成を示す斜視図である。実施の形態３の面状光源装置の構成を示す斜視図である。実施の形態３の面状光源装置の一部断面図である。

（実施の形態１）
＜構成＞
図１は本実施の形態の面状光源装置１２を備えた表示装置１１の構成を示す斜視図であり、図２は本実施の形態の面状光源装置１２の構成を示す斜視図である。図３は図２に示す面状光源装置１２のＡ−Ａ方向における部分断面図である。

図２に示すように、面状光源装置１２は透明なアクリル樹脂で構成された導光板１と、導光板１に配設された一又は複数の点状光源２と、導光板１の前面に設けられた光学シート３と、導光板１の背面に設けられた反射シート４と、導光板１と点状光源２の周囲を覆う筺体５とを備えている。

図３を参照して、導光板１は、点状光源２からの光が入射する入射面６と、入射面６から入射した光が導光板１内を伝播した後出射する出射面７と、出射面７と対向する面である反射面８とを有している。なお、以下の説明において出射面７側を上部、反射面８側を下部（底部）とする。典型的な出射面７と反射面８にはドットパターンやプリズム構造が形成されており、これにより入射面６からの入射光は出射面７のほぼ全体から面状に出射する。導光板１はアクリル樹脂の他、ポリカーボネート（ＰＣ）やシクロオレフィン系樹脂で形成することも可能である。これらの材料で導光板１を形成した場合温度変化による寸法変化が少なくなり、面状光源装置１２をより広い温度範囲で使用することができる。広い温度範囲で使用することができる。

発光ダイオードなどからなる点状光源２から出射された光は導光板１の入射面６に入射し、導光板１内を伝播した後出射面７から出射する。

光学シート３は導光板１の出射面７に近接して配置され、出射面７からの光の進行方向を表示素子（液晶パネル１３）の表示面法線方向に近づけて輝度を向上する。光学シート３には拡散シート、プリズムシートまたは偏光反射シートなどが用いられ、所望の特性によってそのうちのいずれか一つ、またはこれらのうち少なくとも一つ以上の組み合わせによって構成することが出来る。また、光学シート３を用いない場合もある。

反射シート４は導光板１の反射面８に近接して配置され、導光板１の反射面８を通過した光を導光板１へ反射させる。反射シート４は反射率の高いものが好ましい。また、図１〜図３では筺体５の下側に反射シート４を配設しているが、これに限定されず反射シート４は導光板１、点状光源２と共に筺体５に内包されても良い。筺体５はポリカーボネート（ＰＣ）やＡＢＳなどの合成樹脂で形成される。また、筺体５の材料に高反射率材料を用いたり白色塗料などを塗布すれば、光源から出射される光の損失を少なくすることができ望ましい。

上記のように構成された面状光源装置１２の出射面には、図１に示すように表示素子として液晶パネル１３が配置され、表示装置１１が構成される。液晶パネル１３にはフレキシブル基板（Flexible Printed Circuit：ＦＰＣ）や、ＴＣＰ（Tape Carrier Package）などが接続され（図示せず）、液晶パネル１３に映像信号が入力される。液晶パネル１３に到達した面状光源装置１２からの光は映像信号に合わせて変調され、ＲＧＢそれぞれの色を表示する。

＜庇状部＞
点状光源２は、導光板１の入射面６に対向するように設けられており、複数の点状光源２が用いられる場合は、入射面６の長手方向に沿って配置される。点状光源２は配線パターンが形成されたプリント基板やＦＰＣなどに実装され、電力を供給される。ここでは、ＦＰＣ１００を用いて点状光源２を実装した光源基板を形成する。点状光源２には、発光方向（光の出射方向）が実装面に対して略水平であるサイドビュータイプの白色ＬＥＤを用いることとする。

図３を参照して、導光板１は入射面６から突出した庇状部９を備えている。庇状部９は導光板１の入射面６の出射面７側の一部分であり、出射面７の幅のほぼ全域に亘って点状光源２が配置される方向へ突出している。点状光源２は導光板１の庇状部９の下面（出射面７とは反対の面）にＦＰＣ１００を介して設置され、点状光源２の発光面１０は導光板１の入射面６に近接又は当接して配置される。点状光源２と導光板１は筺体５に内包される。このようにして、点状光源２は導光板１の庇状部９と入射面６と筺体５と反射シート４に囲われた領域に配置される。

このように、実施の形態１の面状光源装置は、導光板１と、導光板１の入射面６に隣接して配設され、入射面６に光を照射する少なくとも一つの点状光源２とを備えており、導光板１は、少なくとも点状光源２が配設される位置において入射面６から点状光源２が配設される方向に突出する少なくとも一つの庇状部９（突起）を備える。庇状部９が導光板１の入射面６の出射面７側から突出して配設され、点状光源２は庇状部９と入射面６とに当接して配設されることにより、導光板１に反りなどの変形が生じた場合でも、点状光源２は導光板１の出射面７側に突出することなく、導光板１の入射面６に対向する位置に固定される。また、点状光源２を点灯することによる熱や周囲環境の温度変化により、点状光源２が実装されているＦＰＣ１００が伸びたりあるいは縮んだりすることによって、点状光源２の位置ずれが発生するような状況においても、庇状部９により点状光源２は導光板１の出射面７側に突出することなく、導光板１の入射面に対向する位置に固定されるため、点状光源２から出射した光の大半を確実に導光板１の入射面６へと導くことが出来る。このため、点状光源２からの出射した光のほぼ全てを導光板１の入射面６へ入射し、点状光源２の出射光を効率よく利用できる。また、面状光源装置１２の輝度の低下や、入射面６に入射されず入射面６外に光が漏れることによる異常発光を抑制することが出来る。

また、このような面状光源装置１２と、その出射面上に配設される液晶パネル１３とにより構成される表示装置１１は、上記の理由から入射効率が良い。

庇状部９は、点状光源２の発光面１０を導光板１の入射面６に当接又は近接して配置した場合に、点状光源２が全て覆われる程度かそれ以上の突出量であれば良い。好ましくは、点状光源２を覆ってさらに１ｍｍ程度突出していることが好ましい。庇状部９の厚みは、射出成型で成型可能な範囲で出来る限り薄い方が望ましい。好ましくは０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。

＜変形例＞
図１，２において、庇状部９は導光板１の入射面６の幅方向全体に亘って形成されたが、点状光源２が配置される部分にのみ庇状部９を設けても良い。図４では、点状光源２が配置される部分にのみ、導光板１の入射面６から突出した庇状部９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄが設けられている。このように点状光源２の配設位置に対応して離散的に庇状部を設けることにより、温度変化や湿度変化による導光板１の寸法変化や反りなどによる形状変化の影響が分散されるため、より点状光源２の位置ずれが発生しにくくなる。

＜効果＞
本実施の形態の面状光源装置によれば、既に述べたとおり以下の効果を奏する。すなわち、実施の形態１の面状光源装置１２は、導光板１と、導光板１の入射面６に隣接して配設され、入射面６に光を照射する少なくとも一つの点状光源２とを備えた面状光源装置であって、導光板１は、少なくとも点状光源２が配設される位置において、入射面６から点状光源２が配設される方向に突出する少なくとも一つの庇状部９（突起）を備える。点状光源２が入射面６から突出した庇状部９に当接して配設されれば、導光板１に反りなどの変形が生じた場合でも点状光源２は庇状部９によって位置が固定される。そのため、点状光源２からの出射光が導光板１の入射面６へ入射する効率が低下しない。さらに、別途の支持体などを必要としないため組立てが容易であるという利点も有する。

また、点状光源２は導光板１の庇状部９（突起）と入射面６とに当接して配設される。これにより、導光板１に反りなどの変形が生じた場合でも、点状光源２は庇状部９によって入射面６に対向する位置に固定されるため、入射効率が低下しない。

また、導光板１は入射面６に垂直であり点状光源２からの光を出射する出射面７と、出射面７に対向する反射面８とを備え、庇状部９（突起）は入射面６における出射面７側にのみ設けられる。これにより、導光板１に反りなどの変形が生じた場合でも、点状光源２は出射面７側に位置ずれすることがなく入射面６に対向する位置に固定されるため、入射効率が低下しない。

また、庇状部９（突起）は点状光源２の配設位置に対応して離散的に設けられる。これにより、温度変化や湿度変化による導光板１の寸法変化や反りなどによる形状変化の影響が分散されるため、より点状光源２の位置ずれが発生しにくくなる。

本実施の形態の表示装置１１は、上述した本実施の形態の面状光源装置１２と、当該面状光源装置１２の出射面上に配置される液晶パネル１３（表示パネル）とを備える。これにより、導光板１に変形が生じても入射効率の低下が抑制され、且つ組立てが容易な表示装置となる。

（実施の形態２）
＜構成＞
図５は本実施の形態の面状光源装置１２を備えた表示装置１１の構成を示す斜視図であり、図６は本実施の形態の面状光源装置１２の構成を示す斜視図である。図７は図６に示す面状光源装置１２のＡ−Ａ方向における部分断面図である。実施の形態１では庇状部９の上面が導光板１の出射面７と同一面となるよう庇状部９を配設したが、実施の形態２では図７に示すように、庇状部９０は出射面７を超える段差状に配設される。庇状部９０以外の構成については実施の形態１と同様であるため説明を省略する。

庇状部９０は液晶パネル１３の表示領域よりも外側に設けられ、庇状部９０と導光板１の出射面７とに生じる段差は、導光板１の出射面７に配置される光学シート３の厚さと同等の高さに設定する。光学シート３の構成内容や厚さに応じて、当該段差の高さは変更して良い。その他、庇状部９０の入射面６からの突出量や厚さなどについては、実施の形態１と同様である。

このように、導光板１の出射面７側の庇状部９０は出射面７を超える段差状に配設され、庇状部９０の上面と出射面７との段差が出射面７上に配設される光学シート３の厚さと同等にすることにより、面状光源装置１２全体の厚さを増加させることなく庇状部９０を配設することが可能で、面状光源装置１２の薄型化が可能になる。

＜変形例＞
実施の形態１の図４で示したのと同様に、実施の形態２においても庇状部９０は導光板１の入射面６の幅方向全体に亘って形成するのではなく、点状光源２が配置される部分にのみ庇状部９０を設けても良い。図８では、点状光源２が配置される部分にのみ導光板１の入射面６から突出した庇状部９０ａ，９０ｂ，９０ｃ，９０ｄが設けられている。このように離散的に庇状部を設けることにより、温度変化や湿度変化による導光板１の寸法変化や反りなどによる形状変化の影響が分散されるため、より点状光源２の位置ずれが発生しにくくなる。

＜効果＞
本実施の形態の面状光源装置によれば、以下の効果を奏する。すなわち、実施の形態２の面状光源装置１２において、出射面７側の庇状部９０（突起）は出射面７を越える段差状に設けられる。庇状部９０の上面と出射面７との段差が出射面７上に配設される光学シート３の厚さと同等にすれば、面状光源装置１２全体の厚さを増加させることなく庇状部９０を配設することが可能で、入射効率の良い面状光源装置となる。

（実施の形態３）
＜構成＞
図９は本実施の形態の面状光源装置１２の構成を示す斜視図である。図１０は図９に示す面状光源装置１２のＡ−Ａ方向における部分断面図である。実施の形態１，２では導光板１の出射面７側にのみ庇状部９，９０を配設したが、実施の形態３では図９，１０に示すように、導光板１の入射面において出射面７側第１の庇状部９１が、反射面８側に第２の庇状部９２が形成される。庇状部９１，９２以外の構成については実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

導光板１の入射面６において、出射面７側に第１の庇状部９１が、出射面７に対向する反射面８側に第２の庇状部９２が、点状光源２が配置される方向へ突出するように略平行に設けられる。そして、第１の庇状部９１の下面と第２の庇状部９２の上面との間に点状光源２がＦＰＣ１００を介して配置される。点状光源２はＦＰＣ１００を介して庇状部９１の下面に配設されても良いし、庇状部９２の上面に配設されても良い。庇状部９１，９２の厚さは実施の形態１と同様に、好ましくは０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。

すなわち、導光板１は入射面６に垂直であり点状光源２からの光を出射する出射面７と出射面７に対向する反射面８とを備え、庇状部（突起）は入射面６における出射面７側（庇状部９１）と反射面８側（庇状部９２）に夫々設けられ、点状光源２は当該二つの庇状部９１，９２の間に固定される。例えば、庇状部９１が点状光源２の上部と接するように、庇状部９２が点状光源２の下部と接するようにそれぞれ設けられることにより、点状光源２の位置ずれをより一層防止することが出来る。

＜変形例＞
なお、実施の形態１の図４、実施の形態２の図８と同様に、庇状部９１，９２は導光板１の出射面７の幅方向全体に亘って形成される必要はなく、点状光源２が配置される部分にのみ庇状部を設けても良い。このように離散的に庇状部９１，９２を設けることにより、温度変化や湿度変化による導光板１の寸法変化や反りなどによる形状変化の影響が分散されるため、より点状光源２の位置ずれが発生しにくくなる。

また、図９，１０では実施の形態１と同様に庇状部９の上面が導光板１の出射面７と同一面となるよう庇状部９を配設したが、出射面７側の第１の庇状部９０は実施の形態２で示したように出射面７を超える段差状に配設されても良い。導光板１の庇状部９０は出射面７を超える段差状に配設され、庇状部９０の上面と出射面７との段差が出射面７上に配設される光学シート３の厚さと同等にすることにより、面状光源装置１２全体の厚さを増加させることなく庇状部９０を配設することが可能で、面状光源装置１２の薄型化が可能になる。

＜効果＞
本実施の形態の面状光源装置によれば、既に述べた通り以下の効果を奏する。すなわち、実施の形態３の面状光源装置１２において、導光板１は入射面６に垂直であり点状光源２からの光を出射する出射面７と出射面７に対向する反射面８とを備え、庇状部（突起）は入射面６における出射面７側（庇状部９１）と反射面８側（庇状部９２）に夫々設けられ、点状光源２は当該二つの庇状部９１，９２の間に固定される。

１導光板、２点状光源、３光学シート、４反射シート、５筺体、６入射面、７出射面、８反射面、９，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９０ａ，９０ｂ，９０ｃ，９０ｄ庇状部、１０発光面、１１表示装置、１２面状光源装置、１３液晶パネル、１００ＦＰＣ。

Claims

導光板と、
前記導光板の入射面に隣接して配設され、当該入射面に光を照射する複数の点状光源とを備えた面状光源装置であって、
前記導光板は、前記点状光源の配設位置に対応して離散的に設けられ、前記入射面から前記点状光源が配設される方向に突出する突起を備え、
前記突起は、前記点状光源と相対する第１主面と、前記第１主面に対向する第２主面を備え、
前記第１主面および前記第２主面は前記入射面に垂直であることを特徴とする面状光源装置。
前記点状光源は、前記導光板の前記突起の前記第１主面に当接して配設されることを特徴とする請求項１に記載の面状光源装置。
前記導光板は、前記入射面に垂直であり前記点状光源からの光を出射する出射面と、前記出射面に対向する反射面とを備え、
前記突起は、前記入射面における前記出射面側にのみ設けられることを特徴とする請求項２に記載の面状光源装置。
前記導光板は、前記入射面に垂直であり前記点状光源からの光を出射する出射面と、前記出射面に対向する反射面とを備え、
前記突起は、前記入射面における前記出射面側と前記反射面側に夫々設けられ、
前記点状光源は、前記二つの突起の間に固定されることを特徴とする、請求項２に記載の面状光源装置。
前記出射面側の前記突起は、前記出射面を越える段差状に設けられることを特徴とする、請求項３又は４に記載の面状光源装置。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の面状光源装置と、
前記面状光源装置の出射面上に配置される表示パネルと、を備えた表示装置。