JP2004146269A - 光源装置と面照明装置と液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】T字形のプリント板12の両端に光源部11が固着されたプリン板半完成部材1を光ガイドパイプ2が固着されているホルダー4の中に組み込むに際して、該プリント板12に設けた切欠き溝123の幅を調整して光源部11を微移動させて該光ガイドパイプ2の入射端部21に密接させる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源装置と、該光源装置を用い、液晶表示パネルなどの受動型表示パネルを照明する面照明装置と、該面照明装置を用いて照明される液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
いろいろな電子機器に接続される表示装置には、CRTに代替して、液晶表示装置(LCD)やプラズマ表示装置(PDP)、エレクトロルミネッセンス表示装置(EL)などが知られている。その中でも、液晶表示装置は、軽薄短小で、しかも低消費電力、カラー化が進んでおり、携帯電話などの表示装置からTVまで、ますます発展し続けている。
【0003】
ところで、PDPやELは、駆動電圧の印加によって自らが発光するので能動型表示装置と呼ばれる。それに対して、液晶表示装置は駆動電圧の印加しても光の透過/遮蔽が制御されるもので、自らは発光しないので受動型表示装置と呼ばれる。そのために、液晶表示装置においては、表示に際しては何らかの照明が必要となる。
【0004】
液晶表示装置の照明の仕方は、液晶表示装置を構成する液晶表示パネルの構造が透過型か反射型か、あるいは半透過型かによって異なったものとなる。しかし、何れにしても、表示画面の大小によらず、表示画面を均一に明るく照明することが重要である。
液晶表示装置が透過型の場合には、照明が液晶表示パネルの背面からなされて液晶表示パネルを貫通する構成になっている。従って、液晶表示パネルの厚み方向全体が透明であり、液晶を挟持する2枚の基板ともガラスのような透明なものからなり、液晶層に電圧を印加する電極もITO (1ndium TinOxide)膜などの透明電極で構成される。
【0005】
従って、透過型の液晶表示装置では、面照明装置が液晶表示パネルの背面(バック側) に配置された構成になっている。照明装置がバックライトと呼ばれる所以である。透過型の液晶表示装置は、小画面の携帯電話やゲーム機器、大画面のパソコン、液晶TVなどに多用されている。
図9はバックライト式の面照明装置の一例の模式図である。バックライト式の面照明装置100は、液晶表示パネル6の背面(バック側) に近接配置される。光源装置10には、例えば発光ダイオードなどの光源部11が設けられており、光源部11から出た光は、光ガイドパイプ2を介して入射端面51から導光板5に入射する。
【0006】
導光板5は、例えば、PMMA(ポリメタクリル酸メチル)のような透明なアクリル系の樹脂からなる。入射端面51から導光板5の内部に導光された破線で示す光は、導光板5の裏面に並設されたプリズムアレイ52で順次反射して2次元に広がり、液晶表示パネル6の背面から照明する。
バックライト式の面照明装置100は、厚さ:d1 を高々1.5mm程度に構成できる。従って、プリズムアレイ52によって構成されたバックライト式の面照明装置100は、液晶表示装置200の全体の厚さを非常に薄くすることができる大きな利点を持っている。(例えば、特許文献1参照。)。
【0007】
一方、反射型の液晶表示装置の場合には、照明光が液晶表示パネルの前面から入射する構成になっており、照明光が入出射する一方の基板では照明光が透過するようにITO膜などの透明電極が用いられ、他方の基板では背面が反射鏡面を兼ねて反射率の高い不透明な金属電極などが用いられる。
反射型の液晶表示装置は、大画面のものがパソコンなどに用いられており、照明を外部の自然光のみに頼る場合には昼間は使えるが暗い夜間では代替する光源が必要となる。そこで、最近ではフロントライトと呼ばれる面照明装置を用いて液晶表示装置を目視する液晶表示パネルの前面(フロント側)から照明し、夜間でも使えるようにした工夫がなされている。
【0008】
図10はフロントライト式の面照明装置の一例の模式図である。フロントライト式の面照明装置100は、液晶表示パネル6の前面(フロント側) に近接配置されている。光源装置10には、例えば発光ダイオードなどの光源部11が設けられており、光源部11から出た光は、光ガイドパイプ2を介して入射端面51から導光板5に入射するようになっている。導光板5は、例えば、PMMAのような透明なアクリル系の樹脂からなる。入射端面51から導光板5の内部に導入された破線で示す光は、導光板5の表面に設けられたプリズムアレイ52で反射して液晶表示パネル6の前面から照明する(例えば、特許文献2参照。)。
【0009】
フロントライト式の面照明装置100は、図9に示したバックライト式の面照明装置100を単に引っ繰り返して用いればよいというものではないが、幾何学的な諸元はバックライト式の面照明装置100に類似している。すなわち、フロントライト式の面照明装置100も厚さ:d2 を高々1.5mm程度に構成できる。従って、プリズムアレイ52によって構成されたフロントライト式の面照明装置100も、液晶表示装置200の全体の厚さを非常に薄くすることができる。
【0010】
図11は両面照明式の面照明装置の一例の模式図である。この両面照明式の面照明装置100は、背中合わせに背向配置した二つのバックライト式の液晶表示パネル62、63の間に近接挟持された構成になっている。
こゝで示した両面照明式の面照明装置100を用いた液晶表示装置200では、導光板5の、一方のプリズムアレイ54で反射した光は他方の液晶表示パネル63の背面から照明し、他方のプリズムアレイ55で反射した光は一方の液晶表示パネル62の背面から照明し、同時に二枚の液晶表示パネル62、63を照明することができる。
【0011】
この両面照明式の面照明装置100も、厚さd3 を高々1.5mm程度に構成できるので、液晶表示装置200の全体の厚さを非常に薄くすることができる大きな利点を持っている。
ところで、携帯電話などでは、電源の電池を長持ちさせる目的もあって、液晶表示パネルの背面からバックライト式の面照明装置で点灯を必要としない明るい場所では、液晶表示パネルの前面から照射する太陽光などの自然外光によって反射型の液晶表示装置と同様に表示画像が視認できるように、半透過型の液晶表示パネルを装備した液晶表示装置が用いられるようになっている。
【0012】
このように、面照明装置は、バックライト式にしろフロントライト式にしろ、あるいは両面照明式にしろ、厚みを非常に薄く構成することができる。従って、面照明装置は、薄形という液晶表示装置の特長を多いに活かすことができる。
ところで、光源装置においては、2次元の面状に光を拡大する導光板の入射端面に光源から発した点状の光を効率よく入射するために、光源から発して光ガイドパイプに導入した光を、一旦導光板の入射端面に対向する光ガイドパイプの長さ方向に帯状に拡大することが行われている。
【0013】
図12は光源装置の構成を示す模式的一部切り欠き斜視図斜視図である。図12の光源装置10において、光ガイドパイプ2は、薄い導光板5とほゞ同じ厚さを有し、例えば、PMMAなどのような透明なアクリル系のプラスチックス製で、パイプと呼んでいるが中は空洞ではなくロッド状の棒状物体からなる。
光ガイドパイプ2には、矢印で示したように、両端の長手方向と交差する入射端部21に近接配置したLEDのような点状に近い半導体発光素子からなる光源部11が発する光が導光される。光源部11から光ガイドパイプ2の入射端部21に入射した破線で示した光は、長手方向に沿った一方の側面に設けられた光ガイドプリズムアレイ22で順次反射して、対向する他方の出射側面23に向かって均一に広がり、実線の矢印で示したように、外部に出射する。そして、光ガイドパイプ2から出射した光は、出射側面23に近接対向する導光板5の入射端面51から導光板5の内部に導光するようになっている。
【0014】
つまり、光源部11から導光板5までの光の経路を辿ると、光源部11から出射した光が効率よく導光板5に入射するかどうかは、光源部11と光ガイドパイプ2の入射端部21との近接位置関係、および光ガイドパイプ2の出射側面23と導光板5の入射端面51との近接位置関係に依存している。
ところで、光源装置は、光ガイドパイプの厚さが1.5mm程度の導光板とほゞ等しく、形状としてはかなり小さく薄いものである。従って、製造・組立には、いろいろな工夫がなされている。
【0015】
図13は光源装置の要部の組立工程を示す分解斜視図、図14は光源装置の組立工程図である。図13には後述する面照明装置の組立工程も併記してある。
図13において、光源部11には、例えばチップ状のLEDなどの半導体発光素子が用いられる。被照明物がフルカラー表示をする表示装置の場合などには、白色光源でなければならないので、例えば、半導体発光素子の青色発光に補色の黄色蛍光を加色混色して白色になるようにしている。
【0016】
プリント板12は、形状がT字形で可撓性を有し、例えば、ポリイミド製のフレキシブルプリント板(FPC)などが用いられる。電源を供給する配線や端子がパターニングされた構成になっており、横行部121の両端の電極部分に光源部11がはんだ付けによって搭載され、縦行部122の先端が電源に連なる電源供給端子となっている。
【0017】
光源部11に対面する光ガイドパイプ2の入射端部21は、光源部11から発する光が効率よく導光できるように鏡面加工してある。また、長手方向に沿う一方の側面には光ガイドプリズムアレイ22が設けられている。この光ガイドプリズムアレイ22は、対向する他方の出射側面23に光源部11から導光された光を長手方向に均一に拡げる役目を果たしている。この出射側面23も、対向近接する導光板5の入射端面51に効率よく導光して導光板5の中に入射されるように鏡面加工されている。
【0018】
光ガイドパイプ2は、例えば、PMMAのような透明なアクリル系の樹脂などからなり、一方の側面に鋸歯状に形成される光ガイドプリズムアレイ22や、入射端部21や他方の側面の出射側面23の鏡面加工などは、予めモールド金型に彫り込まれており、樹脂モールド成形によって一括で製造できるようになっている。
【0019】
補強部材3は、高々0.2mmで可撓性のFPCからなるプリント板12を補強するもので、例えば,ガラス繊維で補強したエポキシ樹脂、いわゆるガラエポの薄板などで構成されている。
ホルダー4は、Alや不錆鋼の薄板を板金加工したもので、光源装置10の外形を形作るものである。つまり、ホルダー4には、光源部11と光ガイドパイプ2と補強部材3などが組み込まれている。
【0020】
このような構成部材からなる光源装置10では、光源部11で発した光が光ガイドパイプ2の入射端部21から効率よく内部に導光されるためには、当然のことながら入射端部21は鏡面に加工されているが、光源部11とできるだけ密接していることが望ましいことはいうまでもない。
光源装置10の組立工程においては、光源装置10と導光板5とからなる面照明装置100を効率よく製造・組立するために、光源装置10の組立に際して、プリント板12に光源部11の半導体発光素子をはんだ付けする工程を予め別工程で行う。つまり、プリント板12の横行部121の両端の電極部分に光源部11をはんだ付けして搭載し、半完成部材をプリント板半完成部材1として用意している。
【0021】
光源装置10を組み立てるには、先ず、図14(A)の挿入工程で、ホルダー4の底板部分の上に光ガイドパイプ2を挿入し、図14(B)の貼付工程で、例えば、両面粘着テープなどの接着手段を用いて固着する。
次いで、図14(C)の貼付工程において、ホルダー4の底板部分の両端の切欠き部に、プリント板半完成部材1の両端にはんだ付けされて搭載されている突出した光源部11を突入させる。その際、光源部11が光ガイドパイプ2の入射端部21に確り対面するように精度よく位置決めし、例えば、両面粘着テープなどの接着手段を用いてホルダー4に固着する。
【0022】
そのあとは、図14(D)の試験工程において、光源部11の点灯試験などを行って、一連の光源装置10の組立作業が終了し、光源装置10が完成する。
なお、面照明装置100の組立は、図14(E)の挿入工程において、光源装置10の光ガイドパイプ2の出射側面23と導光板5の入射端部21とを対面するように挿着し、図14(F)の試験工程において、面照明装置100の試験を行えば、面照明装置100が完成する。
【0023】
【特許文献1】
特開平10─208530号公報(発明の詳細な説明)
【0024】
【特許文献2】
特開平11─184386号公報(発明の詳細な説明)
【0025】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光源装置においては、光源部から発する限られた光量の光を如何に効率よく光ガイドパイプ2に導光するかは、光量が大きくて明るい面照明装置としての性能向上に欠かせないことである。
図15は光源部から光ガイドパイプへの導光の模式図である。図15において、光源部11で発した光は光ガイドパイプ2に導光される。光源部11から発した光量:Lは、光源部11と光ガイドパイプ2の入射端部21との間隙、つまりクリアランスC=0でないと散逸して光量:lに減じてしまう。
【0026】
ところが、光源装置10の組立工程では、FPCからなるプリント板12の加工精度やそのプリント板12に搭載する光源部11のはんだ付けの位置精度といったプリント板半完成部材1の組立精度、プリント板半完成部材1をホルダー4に組み込む際の組込み精度などが製造ばらつきの要因となる。さらに、光ガイドパイプ2の熱膨張も考慮しなければならない。
【0027】
そのため、光を最も効率よく伝送するには本来的には密接していることが好ましい光源部11と光ガイドパイプ2の入射端部21との隙間に、片方にクリアランスC=0.2mmずつ、両側で0.4mmのクリアランスを設けている。その結果、このクリアランスCに起因して、光源部11から発する光量:Lは、光ガイドパイプ2に導光されると光量:l(l<L)に損失してしまうことが否めなかった。
【0028】
そこで、本願発明では、光源部と光ガイドパイプの入射端面とのクリアランスC=0にする組立を可能にする光源装置と、その光源装置を用いた面照明装置と、その面照明装置を用いた液晶表示装置を提供することを目的としている。
【0029】
【課題を解決するための手段】
上で述べた課題は、請求項1において、ホルダーと、光ガイドパイプと、プリント板半完成部材とを有し、該ホルダーは、一側壁部に開口と、底部の両端のそれぞれに切欠き部を有するものであり、光ガイドパイプは、両端の入射端部のそれぞれから入射した光が長手方向に沿った一方の側面に設けられた光ガイドプリズムアレイで反射して対向する他方の側面の出射側面から出射するもので、該ホルダーの開口から該出射側面が露呈するように挿入されて底部の上面に固着されるものであり、プリント板半完成部材は、二つの光源部と、該光源部がT字形のプリント板の横行部の端子部のそれぞれに対向して搭載され、縦行部の先端が電源供給端子になっているもので、該二つの光源部のそれぞれが該ホルダーの切欠き部から突出して該光ガイドパイプの入射端部のそれぞれに対面するように該ホルダーの底部の下面に固着されるものであり、該プリント板は、対向する該光源部の位置が接近/離反可能に横行部を過って縦行部に切欠き溝を有するように構成された光源装置によって解決される。
【0030】
つまり、光源装置を構成するホルダーと光ガイドパイプとプリント板半完成部材の基本的な構成、およびその組立工程は従来とかわらない。しかし、プリント板半完成部材を工程するプリント板の構成が本発明を特徴付けている。
プリント板はT字形をしている。横行部の両端は端子部になっており、光源部がはんだ付けされるようになっている。また縦行部の先端は、光源部に電源を機器るす電源機器端子になっている。
【0031】
従来のプリント板半完成部材では、横行部の両端に固定されている光源部の間隔は固定されている。そのために、光源装置を組み立てる際に、光源部と光ガイドパイプの入射端部との間に所定の、例えば、0.2mmのクリアランスCを設けることが設計上不可欠であった。
そこで、本発明においては、プリント板の横行部を過って縦行部に切欠き溝を設け、対向する光源部を近づけたり遠ざけたりできるようにしている。そうすると、電源装置の組み立てに際して、二つの光源部のそれぞれの位置を微動させて光ガイドパイプの入射端部に密接させることができる。
【0032】
その結果、光源部から光ガイドパイプへの導光の効率を大幅に改善することができる。
次いで、請求項2において、該プリント板は、フレキシブルプリント板であって、切欠き溝が該光源部のそれぞれを該光ガイドパイプの入射端部のそれぞれに密接するように幅調整され、補強部材で補強されるように構成された請求項1記載の光源装置によって解決される。
【0033】
つまり、プリント板には、切欠き溝を介して二つの光源部の位置を微動できるようにフレキシブルプリント板、いわゆるFPCを用いるようにしている。
ところが、FPCは100μmオーダの薄いフィルム状であり、しかも、光源部は片持ち状にプリント板にはんだ付けされている。そのため、光源部を光ガイドパイプの入射端部に密接した状態で支持し切れない。そこで、プリント板に裏打ち補強するために、補強部材で補強するようにしている。
【0034】
次いで、請求項3において、光源部が、半導体発光素子であるように構成された請求項1記載の光源装置によって解決される。
つまり、光ガイドパイプの入射端部に密接する光源部にはチップ状の半導体発光素子を用いることによって、導光板と相まって小形で軽量であることを実現するようにしている。
【0035】
次いで、請求項3において、該光源部が、半導体発光素子であるように構成された請求項1記載の光源装置によって解決される。
つまり、本発明になる光源装置は、非常に小形で軽薄な構成を指向しているので、光源は点状の光源に近いものとし、その点状の光源を光ガイドパイプに導光して線状の光源に拡大するようにしている。
【0036】
その実現のために、光源には発光ダイオードやレーザダイオードなどの半導体発光素子を用い、そのチップから発する点状の光源を用いるようにしている。
次いで、請求項4において、請求項1記載の光源装置と、導光板とを有し、該導光板は、該光源装置の光ガイドパイプの出射側面から出射した光が入射する入射端面と、一方の表面に該光の入射方向に直交する鋸歯状に設けられたプリズムアレイと、他方の表面に該プリズムアレイで反射した光が照明光として出射する照明光出射面とを有するように構成された面照明装置によって解決される。
【0037】
つまり、導光板は、光源装置によって線状に拡大された光を導光して面状の光に拡大し、被照明物を照明するものである。
光源装置に組み込まれた光ガイドパイプの出射側面に導光板の入射端面を対向させ、出射側面かちの出射光を対向する入射端面から導光板の内部に導光するようにしている。導光板には、一方の表面に鋸歯状のプリズムアレイが設けられており、入射端面から入射した光をプリズムアレイで反射するようにしている。この反射光は導光板の厚さ方向を通して他方の照明光出射面から導光板の外部に出射し、例えば、近接配置された被照明物を照明するようになっている。
【0038】
こうして、効率の良い光源装置からの光を導光板に導光して、効率の良い面状の照明光を発する面照明装置を実現することができる。
次いで、請求項5においては、請求項4記載の面照明装置と、液晶表示パネルとを有し、該液晶表示パネルは、反射型の液晶表示パネルであり、該面照明装置は、照明光出射面が該液晶表示パネルの前面に近接して、フロントライト式に照明するものであるように構成された液晶表示装置によって解決される。
【0039】
つまり、本発明になる面照明装置の照明光出射面に反射型の液晶表示パネルの前面を近接させるようにしている。そして、液晶表示パネルをフロントライト式に照明するようにしている。
こうすると、面照明装置から出射した照明光は液晶表示パネルの前面から液晶表示パネルの中に入射し、液晶表示パネルの反射鏡で反射して戻る。その間に照明光は液晶層で表示画像に変調される。そして、表示画像は導光板を通して視認できる。
【0040】
次いで、請求項6においては、請求項4記載の面照明装置と、液晶表示パネルとを有し、該液晶表示パネルが、透過型または半透過型の液晶表示パネルであり、該面照明装置は、照明光出射面が該液晶表示パネルの背面に近接して、バックライト式に照明するものであるように構成された液晶表示装置によって解決される。
【0041】
つまり、本発明になる面照明装置の照明光出射面に透過型または半透過型の液晶表示パネルの背面を近接させるようにしている。そして、液晶表示パネルをバックライト式に照明するようにしている。
こうすると、面照明装置から出射した照明光は液晶表示パネルの背面から液晶表示パネルの中に入射して液晶層を透過し、液晶表示パネルの前面から出射することになる。その間に照明光は液晶層で表示画像に変調され、表示画像として視認できる。
【0042】
次いで、請求項7においては、請求項1記載の光ガイドパイプが延伸し、該光ガイドパイプの入射端部に押圧された際に、光源部が傾倒して突出可能に、近接する該液晶表示パネルに逃げ部が設けられているように構成された請求項5または6記載の液晶表示装置によって解決される。
つまり、本発明では、光ガイドパイプが二つの光源部に挟まれており、光源部と光ガイドパイプの入射端部が密接するようにしている。そのため、光ガイドパイプが熱膨張して延伸すると、入射端部に密接している光源部が押圧されて傾倒してしまう。
【0043】
因みに、光ガイドパイプが、例えばアクリル径の樹脂からなる場合には、光ガイドパイプの長さ:65mm、温度差:100度Cとすると、0.4mm伸びることになる。
そこで、伸びた光ガイドパイプによって光源部が押された際には、光ガイドパイプの入射端部に密接している光源部は、光源部がはんだ付けされているプリント板とそのプリント板を補強している補強部材とが屈曲して傾倒しなければならない。
【0044】
そこで、光源部が傾くことができるように、近接している液晶表示パネルに逃げ部を設けるようにしている。この逃げ部によって、光源部は自在に傾倒できるとともに、光ガイドパイプの押圧が消勢すれば、プリント板と補強部材の弾発性によって元に戻って密接するようになっている。
【0045】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の第一/第二の実施例の一部切り欠き分解斜視図、図2は図1の要部の拡大斜視図、図3は本発明の第三の実施例の模式的一部切り欠き斜視図、図4は本発明の第四の実施例の模式的一部切り欠き斜視図、図5は本発明の効果を示す説明図、図6は本発明の第五の実施例の模式的斜視図、図7は本発明の第六の実施例の模式的斜視図、図8は本発明の第七の実施例の模式的斜視図である。
【0046】
図中、1はプリント板半完成部材、11は光源部、12はプリント板、121は横行部、122は縦行部、123は切欠き溝、2は光ガイドパイプ、21は入射端部、22は光ガイドプリズムアレイ、23は出射側面、3は補強部材、4はホルダー、41は底部、42は切欠き部、5は導光板、51は入射端面、52にプリズムアレイ、53は照明光出射面、6は液晶表示パネル、61は逃げ部、10は光源装置、100は面照明装置、200は液晶表示装置である。
【0047】
〔実施例1〕
図1と図2において、プリント板半完成部材1は、光源部11とプリント板12とから構成されている。光源部11には、例えば発光ダイオードを用いており、被照明物がカラー表示をするために白色光源を得る場合には、青発光と補色の黄蛍光を加色混光して白色にしている。発光ダイオードのチップからの発光なので、光源部11は点状の光源である。
【0048】
プリント板12は、例えばポリイミド製のT字形をしたFPC(フレキシブルプリント板)で、横行部121の両先端の端子は、縦行部122の先端の電源供給端子と連なるようにプリント配線がなされている。また、横行部121を過って縦行部122に切欠き溝123が設けられている。
横行部121の端子には光源部11が互いに内向きに対向するようにはんだ付けされて固定されており、縦行部122の先端の電源供給端子は、図示してない電源に接続されて光源部11の電源を供給するものである。こうして、プリント板半完成部材1ができあがる。
【0049】
ホルダー4は、箱を横に倒した形状をしており、例えば、長さは被照明物の幅に見合って数十mmであるが、高さや横方向の深さが数mm単位で非常に小さいものなので、例えばアルミニウムや不銹鋼の薄板を精密板金加工によって構成する。横面が開口しており、底部41の両端には切欠き部42が設けてある。
ところで、光源装置10を組み立てるには、先ず、ホルダー4の横面の開口から光ガイドパイプ2を、光ガイドプリズムアレイ22が奥になり出射側面23が表出するように挿入する。そして、底部41の上面に粘着して固定する。
【0050】
次いで、プリント板半完成部材1をホルダー4の中に組み込む。プリント板半完成部材1では、横行部121の両端に光源部11が突出しているので、この突出している光源部11がホルダー4の底部41の両端の切欠き部42に突入するように下から挿入する。
こゝで、横行部121を斜線矢印で示したように左右に微動させて切欠き溝123の幅を調整し、図2の大矢印の方向に微動させて光源部11を光ガイドパイプ2の入射端部21に密接させる。それから、底部41の下面に横行部121の表側を粘着して固定する。
【0051】
次いで、補強部材3をプリント板12の横行部121の裏面に粘着して固定する。そのあと、光源装置10としては、縦行部122の端部の電源供給端子から電源を供給して光源部11を点灯検査を行い、光源部11の発光素子が規定通りの発光をすれば、光源装置10の組み立ては終了する。
こうして、光源部11をはんだ付けして固着するプリント板12に切欠き溝123を設けて溝幅を拡縮できるようにする。そして、組み立てに際しては、光源部11を矢印で示したように微動させることによって光源部11を光ガイドパイプ2の入射端部21に密接させる、すなわち、クリアランスC=0mmにすることができる。
【0052】
〔実施例2〕
図1において、プリント板12は、フレキシブルプリント板であって、横行部121の両端に固着されている光源部11のそれぞれを光ガイドパイプ2の入射端部21のそれぞれに密接するように切欠き溝123の幅を調整できるようになっている。
【0053】
ところが、プリント板12はフレキシブルプリント板、いわゆるFPCで、例えば、ポリイミドやポリエステルなどを基材とした100μmオーダの薄いフィルム状である。しかも、光源部11が片持ち状にプリント板12の横行部121の端部にはんだ付けされている。
そのため、光源部11を光ガイドパイプ2の入射端部21に密接した状態で支持し切れない。そこで、プリント板半完成部材1をホルダー4に組み込むに際して、切欠き溝123の幅を微拡縮して光源部11を入射端部21に密接させた状態で、プリント板12の裏面に補強部材3を用いて裏打ち補強する。
【0054】
〔実施例3〕
図3において、光源装置10の光源部11は、高さや横方向の深さが数mm単位で非常に小さいホルダー4の中に組み込む構成によって点状の光源に近いものとし、小形、軽量を実現している。
その実現のために、光源部11には発光ダイオードやレーザダイオードなどのチップ状の半導体発光素子から発する点状の光源を用いている。この点状の光源は、光ガイドパイプ2に導光して光ガイドプリズムアレイ22で反射させ線状の光源に拡大して出射側面23から照射するようになっている。
【0055】
液晶表示パネルのような被照明物の表示画像がカラー表示の場合には、白色光源が必要になるため、発光素子の青色発光と紫外線によって発光する補色の黄色蛍光を加色混光して白色にしている。
つまり、本発明になる光源装置10は、非常に小形で軽薄な構成を指向しているので、光源部11は点状の光源に近いものとし、その点状の光源を光ガイドパイプ2に導光して線状の光源に拡大するようにしている。
【0056】
〔実施例4〕
図4において、面照明装置100は、光源装置10と導光板5とで構成する。導光板5は、例えば、高々1.5mm程度の厚さの透明なアクリル系樹脂からなり、大矢印の方向からホルダー4の張出部分に嵌入される。そうすると、一方の側端の入射端面51が光ガイドパイプ2の出射側面23に密接して、出射側面23から出射した光が過不足無く導光板5の中に入射するようになっている。
【0057】
また、導光板5の一方の表面には光の入射方向に直交する鋸歯状のプリズムアレイ52を設け、他方の表面はプリズムアレイ52で反射した光が照明光として出射する照明光出射面53となっている。
プリズムアレイ52は照明光が被照明物の表示画像に照明むらが生じないように、光が反射する急斜面と緩斜面からなる山谷のプリズムが数100μmピッチで連なった構成になっている。入射端面51や照明光出射面53は、鏡面仕上げされた平面になっている。
【0058】
光源装置10の出射側面23から出射し、一点破線で模式的に示した光は、入射端面51を通して導光板5の中に導光し、連なったプリズムアレイ52で順次反射する。そして、照明光出射面53の全面から一様に照明光として出射する。従って、本発明になる面照明装置100に被照明物を近設すれば均一に照明することができる。
【0059】
クリアランスC=0mmによる本発明の効果を図5によって説明する。図5(A)において、光源部11と光ガイドパイプ2の入射端部21との間に、設計上片側にクリアランスC=0.2mmずつのクリアランスを設けた場合には、光源部11と入射端部21との間隙が、一方の側が密接したり、他方の側が大きく離れたりといったばらつきが生じ、このばらつきは、光源装置10の組み立ての際に避けられない。
【0060】
クリアランスC=0の効果の評価は、図5(A)に示した導光板5の矢印で示した9点で垂直方向に出射する光を光度計で測定して平均した輝度(cd/m2)で行った。
図5(B)は、縦軸を相対輝度(任意単位)、横軸をクリアランスC(mm)として、導光板から出射する光量を図示したものである。従来の設計上のクリアランスC=0.2mmを△で示した1と規格化すると、当然のことながらクリアランスCが大きくなると、相対的に輝度が低下してくる。
【0061】
いま、本願発明のように、光源部11と光ガイドパイプ2とを密接して、●印で示したクリアランスC=0とすると、従来の△印で示したクリアランスC=0.2mmに比べて約30%も出射光量が増加する効果が確認できた。
〔実施例5〕
図6において、本発明になる光源装置10を装備した面照明装置100の導光板5の000出射面53を反射型の液晶表示パネル6の前面に近接すれば、液晶表示パネル6を前面から照明する、いわゆるフロントライト式に照明する液晶表示装置200が構成できる。
【0062】
このフロントライト式の照明型式は、面照明装置100が液晶表示パネル6の前面から照明し、形成された表示画像が面照明装置100の導光板5を通して視認できるものである。
〔実施例6〕
図7において、本発明になる光源装置10を装備した面照明装置100の導光板5の照明光出射面53を透過型または半透過型の液晶表示パネル6の背面に近接すれば、液晶表示パネル6を背面から照明する、いわゆるバックライト式に照明する液晶表示装置200が構成できる。
【0063】
このバックライト式の照明型式は、面照明装置100が液晶表示パネル6の背面から照明し、照明光が液晶表示パネル6を通して形成された表示画像が液晶表示パネル6の前面から視認できるものである。
〔実施例7〕
光ガイドパイプ2は、例えば、材質が透明性のよいPMMA(ポリメタアクリル酸メチル)などのアクリル系の樹脂からなり、被照明物の大きさによって長さが決まるが、アクリル系樹脂は熱によって膨張する性質をもっている。
【0064】
ところで、図1に示したように光ガイドパイプ2は両端の入射端部21に光源部11が密接している。そのため、光ガイドパイプ2が熱膨張して延伸した際に光源部11が押される。ところが、光源部11はプリント板12や補強部材3によって下面しか支持されていないので、光源部11は押されるとプリント板12と補強部材3が屈折して傾倒する。
【0065】
一方、図6および図7では、液晶表示装置200の構成を模式的に図示したので、液晶表示パネル6の大きさを面照明装置100の導光板5と同じ大きさに示した。ところが、液晶表示パネル6の表示画面は、導光板5の大きさと近似しているが、実際には、表面画面の外周に配線部分や制御回路などが搭載されているので、光源装置10まで覆う大きさになっている。
【0066】
そこで、図8でその対策を説明する。すなわち、図8(A)において、面照明装置100に近接した液晶表示パネル6が配設されて液晶表示装置200が構成されている。光源装置10の両端の光源部11の部位を拡大して図8(B)に示す。
図8(B)において、本発明になる光源装置10では、光源部11は光ガイドパイプ2の入射端部21と密接した構成になっている。そのため、光ガイドパイプ2が熱膨張して延伸するとハッチした矢印の方向に光源部11を押圧する。その結果、光源部11を固着支持しているプリント板12と補強部材3が屈折し、光源部11が白矢印に示したように傾倒する。
【0067】
そこで、液晶表示パネル6に逃げ部61を設け、光源部11が傾倒して下方に飛び出しても自在に首を振る様に倒れることができるようにする。光ガイドパイプ2の押圧が消勢すれば、プリント板12と補強部材3の弾発性によって元に戻って密接するようになっている。
因みに、光ガイドパイプ2にPMMAを用いた場合、PMMAの熱膨張の線膨張係数を6.1×10−5/℃とし、例えば、光ガイドパイプ2の長さが65mmで温度差が100℃であったとすると、光ガイドパイプ2の伸びる長さは0.4mmとなり、片側で0.2mmとなる。従来の光ガイドパイプ2の入射端部21と光源部11とのクリアランスC=0.2mmとした根拠の一つである。
【0068】
こゝで例示した光源装置において、T字形のプリント板の形状や切欠き溝の形状などは、光源部が光ガイドパイプの入射端部に密接可能なことを意図して例示したものであり、種々の変形が可能である。
また、光ガイドパイプにはプリズムアレイのない構成もあり、光ガイドプリズムアレイの形状や設ける位置なども例示であって限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【0069】
さらに、本願発明になる光源装置を装備した面照明装置において、構成要素のうち、導光板はいろいろな構成のものを汎用的に導光板と呼んでおり、プリズムアレイのない構成もある。こゝでは、導光板の寸法や素材などの諸元も例示であって限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
さらに、本発明になる面照明装置は、フロントライト式やバックライト式の液晶表示パネルの照明ばかりでなく、両面照明可能な面照明装置用の光源装置としても適用できる。
【0070】
さらに、本発明になる光源装置は、導光板を用いた面照明を必要する他の被照明物に対しても用いることができ、種々の変形が可能である。
【0071】
【発明の効果】
従来の光源装置は、点光源状の光源を線光源に拡大する光ガイドパイプに導光する際に、組み立て作業上の制約から、光源部と光ガイドパイプの入射端部との環にクリアランスを設けていたが、本発明ではこのクリアランスを無くすることができる。その結果、30%の光量を有効に利用することができる。
【0072】
従って、本発明になる光源装置と、その光源装置を装備した面照明装置と、その面照明装置によって照明される液晶表示装置は、ともども明るく、小形で軽量を実現することができ、今後ますます期待されるディスプレイの発展に寄与するところ大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一/第二の実施例の一部切り欠き分解斜視図である。
【図2】図1の要部の拡大斜視図である。
【図3】本発明の第三の実施例の模式的一部切り欠き斜視図である。
【図4】本発明の第四の実施例の模式的一部切り欠き斜視図である。
【図5】本発明の効果を示す説明図である。
【図6】本発明の第五の実施例の模式的斜視図である。
【図7】本発明の第六の実施例の模式的斜視図である。
【図8】本発明の第七の実施例の模式的斜視図である。
【図9】バックライト式の面照明装置の一例の模式図である。
【図10】フロントライト式の面照明装置の一例の模式図である。
【図11】両面照明式の面照明装置の一例の模式図である。
【図12】光源装置の構成を示す模式斜視図である。
【図13】光源装置の要部の組立工程を示す分解斜視図である。
【図14】光源装置の組立工程図である。
【図15】光源部から光ガイドパイプへの導光の模式図である。
【符号の説明】
1 プリント板半完成部材
11 光源部 12 プリント板
121 横行部 122 縦行部 123 切欠き溝
2 光ガイドパイプ
21 入射端部 22 光ガイドプリズムアレイ
23 出射側面
3 補強部材
4 ホルダー 41 底部 42 切欠き部
5 導光板 51 入射端面 52 プリズムアレイ
53 照明光出射面
6 液晶表示パネル 61 逃げ部
10 光源装置
100 面照明装置
200 液晶表示装置
Claims (7)
- ホルダーと、光ガイドパイプと、プリント板半完成部材とを有し、
該ホルダーは、一側壁部に開口と、底部の両端のそれぞれに切欠き部を有するものであり、
光ガイドパイプは、両端の入射端部のそれぞれから入射した光が長手方向に沿った一方の側面に設けられた光ガイドプリズムアレイで反射して対向する他方の側面の出射側面から出射するもので、該ホルダーの開口から該出射側面が露呈するように挿入されて底部の上面に固着されるものであり、
プリント板半完成部材は、二つの光源部と、該光源部がT字形のプリント板の横行部の端子部のそれぞれに対向して搭載され、縦行部の先端が電源供給端子になっているもので、該二つの光源部のそれぞれが該ホルダーの切欠き部から突出して該光ガイドパイプの入射端部のそれぞれに対面するように該ホルダーの底部の下面に固着されるものであり、
該プリント板は、対向する該光源部の位置が接近/離反可能に横行部を過って縦行部に切欠き溝を有する
ことを特徴とする光源装置。 - 該プリント板は、フレキシブルプリント板であって、切欠き溝が該光源部のそれぞれを該光ガイドパイプの入射端部のそれぞれに密接するように幅調整され、補強部材で補強される
ことを特徴とする請求項1記載の光源装置。 - 該光源部が、半導体発光素子である
ことを特徴とする請求項1記載の光源装置。 - 請求項1記載の光源装置と、導光板とを有し、
該導光板は、該光源装置の光ガイドパイプの出射側面から出射した光が入射する入射端面と、一方の表面に該光の入射方向に直交する鋸歯状に設けられたプリズムアレイと、他方の表面に該プリズムアレイで反射した光が照明光として出射する照明光出射面とを有する
ことを特徴とする面照明装置。 - 請求項4記載の面照明装置と、液晶表示パネルとを有し、
該液晶表示パネルは、反射型の液晶表示パネルであり、
該面照明装置は、照明光出射面が該液晶表示パネルの前面に近接して、フロントライト式に照明するものである
ことを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項4記載の面照明装置と、液晶表示パネルとを有し、
該液晶表示パネルが、透過型または半透過型の液晶表示パネルであり、
該面照明装置は、照明光出射面が該液晶表示パネルの背面に近接して、バックライト式に照明するものである
ことを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項1記載の光ガイドパイプが延伸し、該光ガイドパイプの入射端部に押圧された際に、光源部が傾倒して突出可能に、近接する該液晶表示パネルに逃げ部が設けられている
ことを特徴とする請求項5または6記載の液晶表示装置。
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