JP2007179751A - 平面発光装置、及び平面発光装置を備えた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】平面発光装置において、ＬＥＤの発光中心軸と導光板の光学的中心軸との軸合せの精度を高めて発光輝度を向上する。
【解決手段】平面発光装置１は、光を放射する白色ＬＥＤ２と、白色ＬＥＤ２からの光を導光して平面状に発光する導光板５とを備える。白色ＬＥＤ２は、プリント基板から成るＬＥＤ実装基板３に実装されている。導光板５は、白色ＬＥＤ２の発光中心軸Ｃ１と導光板５の光学的中心軸Ｃ２を軸合わせするための段差９を有している。導光板５とＬＥＤ実装基板３を段差９でかみ合うように配置することにより、白色ＬＥＤ２の発光中心軸Ｃ１と導光板５の光学的中心軸Ｃ２が精度良く軸合わせされ、これにより、白色チップＬＥＤ２からの光が効率よく導光板５に入射し、導光板５の発光効率が高められ、平面発光装置１の発光輝度が向上する。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶表示用バックライトや、表示灯、誘導灯などに用いることが可能な平面発光装置、及び平面発光装置を備えた液晶表示装置に関するものである。

従来から、液晶表示装置のバックライトなどに使用される平面発光装置としては、光源に冷陰極管を用いたもの（例えば特許文献１及び特許文献２参照）や白色チップＬＥＤを用いたもの（例えば特許文献３及び特許文献４参照）が提案されている。冷陰極管や白色チップＬＥＤを光源に用いた平面発光装置は、平板状の導光板の端面に冷陰極管や白色チップＬＥＤを配置して、冷陰極管や白色チップＬＥＤから放射した光を導光板の端面から導光板内に入射させ、その光を導光板の平面状に形成された出射面から出射させることにより、平面状に発光させる構成になっている。
特開平９−２３０３４１号公報 特開平９−２９２５３１号公報 特開２００４−２４１２３７号公報 特開２００３−１５６７３９号公報

ところで、冷陰極管を光源に用いた平面発光装置は、高価なインバータ回路が必要であり、冷陰極管と回路を含んだトータルコストは高価となっている。このため、液晶表示用バックライトや、表示灯、誘導灯などでは、白色チップＬＥＤを光源に用いた平面発光装置が多く利用されている。白色チップＬＥＤを光源に用いた平面発光装置は、インバータ回路が不要であるため、低価格化を図ることができる。

しかしながら、白色チップＬＥＤを光源に用いた平面発光装置は、冷陰極管と比較して白色チップＬＥＤの輝度が低いため、冷陰極管を光源に用いた平面発光装置と比較して導光板の発光輝度すなわち平面発光装置の発光輝度が低くなる。白色チップＬＥＤを光源に用いた平面発光装置の発光輝度を高めるには、白色チップＬＥＤの個数を増やすことが考えられるが、それでは、高価になってしまう。従って、白色チップＬＥＤを光源に用いた平面発光装置において、低価格化を図りつつ発光輝度を高めるには、白色チップＬＥＤの発光中心軸と導光板の光学的中心軸との軸合せの精度を高めて、白色チップＬＥＤからの光を効率よく導光板に入射させることが重要な課題となっている。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ＬＥＤの発光中心軸と導光板の光学的中心軸との軸合せの精度を高めて発光輝度を向上することができる平面発光装置、及び平面発光装置を備えた液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、光を放射するＬＥＤと、ＬＥＤから放射された光を導光して出射する導光板と、を備える平面発光装置において、ＬＥＤは、プリント基板に実装されており、導光板及び／又はプリント基板は、ＬＥＤの発光中心軸と導光板の光学的中心軸を軸合わせするための段差を有し、導光板とプリント基板は、段差でかみ合うように配置されることにより、ＬＥＤの発光中心軸と導光板の光学的中心軸が軸合わせされるものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の平面発光装置において、プリント基板のレジストが白レジストであるものである。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の平面発光装置において、プリント基板及び導光板を収納する筐体をさらに備え、筐体は、金属板から成り、金属板の一部を折り曲げて形成されたプリント基板を３方向に支持する支持構造を有するものである。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の平面発光装置と、この平面発光装置をバックライトとして画像を表示する液晶パネルとを備える液晶表示装置である。

請求項１の発明によれば、導光板とプリント基板とを段差でかみ合うように配置することにより、プリント基板に実装されているＬＥＤの発光中心軸と導光板の光学的中心軸とが軸合せされるため、ＬＥＤの発光中心軸と導光板の光学的中心軸との軸合せを精度良く行うことができ、これにより、導光板の発光効率を高めることができ、平面発光装置の発光輝度を向上することができる。しかも、段差によってプリント基板と導光板との位置決めも行うことができ、これにより、組立公差に優れた構成を実現できる。

請求項２の発明によれば、プリント基板のレジストが白レジストであるため、プリント基板の反射率が高く、ＬＥＤから直接に導光板に入射しなかった光をプリント基板で反射させて導光板に入射させることができ、これにより、導光板の発光効率を高めることができ、平面発光装置の発光輝度を向上することができる。

請求項３の発明によれば、筐体がプリント基板を３方向に支持する支持構造を有するため、この支持構造によりプリント基板を精度良く位置決めして支持することができ、従って、プリント基板を両面テープなどで固定する必要がなくなり、プリント基板を容易に筐体に固定することができ、これにより、部品費と組立加工費を削減でき、平面発光装置を安価に実現できる。また、筐体が金属板から成るため、筐体の一部を折り曲げて筐体によりＬＥＤを囲む構成も容易に安価に可能となり、このような構成を採用することにより、筐体外への漏れ光を低減させて導光板の発光効率を高めることができ、平面発光装置の発光輝度を向上することができる。

請求項４の発明によれば、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の平面発光装置が液晶パネルのバックライトになるため、輝度の高い液晶表示装置を実現できる。

以下、本発明を具体化した実施形態による平面発光装置、及び平面発光装置を備えた液晶表示装置について図面を参照して説明する。
＜第１の実施形態＞
まず、第１の実施形態について説明する。図１、図２は、第１の実施形態に係る平面発光装置の構成を示す。平面発光装置１は、光を平面状に発光する装置であり、例えば液晶表示用バックライトや、表示灯、誘導灯などに用いられる。この平面発光装置１は、白色光を放射する光源である複数の白色ＬＥＤ２と、白色ＬＥＤ２が実装されたＬＥＤ実装基板３と、光を反射する反射板４と、白色ＬＥＤ２から放射された光を導光して平面状に発光する導光板５と、光学機能シート６ａ、６ｂ、６ｃと、これら白色ＬＥＤ２が実装されたＬＥＤ実装基板３、導光板５、及び拡散シート６ａ、を収納する筐体７とを備えている。平面発光装置１は、回路基板８に取付けられて使用される。

筐体７は、金属板を折り曲げて形成されており、略矩形の底壁７１と、底壁７１から連続する側壁７２、７３、７４、７５とを有しており、略矩形の箱状をしている。ＬＥＤ実装基板３は、剛性を有する基板に導電配線を形成したプリント基板から成っており、白色ＬＥＤ２は、１つのＬＥＤ実装基板３に１列に等間隔に配列されて実装されている。反射板４は、筐体７の底壁７１の内面に銀メッキを施すことにより形成されている。つまり、反射板４は、筐体７の底壁７１を利用して形成されており、筐体７の底壁７１が反射板４を兼ねている。

導光板５は、透光性を有する樹脂材料により形成されており、略矩形の平板状をしており、光が入射する入射面５と、光を導光・反射する反射面５２と、光を出射する出射面５３とを有している。反射面５２と出射面５３は相互に対向しており、各々、略平面状に形成されている。また、導光板５は、白色ＬＥＤ２の発光中心軸Ｃ１と導光板５の光学的中心軸Ｃ２とを軸合わせするための段差９を有している。光学機能シート６ａは、光を拡散する拡散シートであり、光学機能シート６ｂ、６ｃは、各々、光を集光する集光シートである。

上記段差９は、導光板５の入射面５１及び出射面５３の両方に対して凹に形成されており、ＬＥＤ実装基板３と導光板５は、この段差９でかみ合うようになっている。段差９は、ＬＥＤ実装基板３に実装されている白色ＬＥＤ２の発光面と導光板５の入射面５１とが向かい合うようにＬＥＤ実装基板３と導光板５をかみ合わせたときに、白色ＬＥＤ２の発光中心軸Ｃ１と導光板５の光学的中心軸Ｃ２が一致するように形成されている。

平面発光装置１は、以下のようにして組立てられる。まず、導光板５を、入射面５１が筐体７の側壁７２と向かい合うと共に反射面５２が筐体７の底壁７１（すなわち反射板４）と向かい合うように、底壁７１上に載置する。続いて、白色ＬＥＤ２が実装されたＬＥＤ実装基板３を、白色ＬＥＤ２を下側にして、白色ＬＥＤ２の発光面が導光板５の入射面５１と向かい合うように筐体７内に配置し、そして、ＬＥＤ実装基板３と導光板５とを段差９でかみ合わせる。これにより、白色ＬＥＤ２の発光中心軸Ｃ１と導光板５の光学的中心軸Ｃ２が一致するように軸合わせされる。また、このようにＬＥＤ実装基板３と導光板５を段差９でかみ合わせることにより、ＬＥＤ実装基板３と筐体７の底壁７１により導光板５が挟まれる。その後、光学機能シート６ａ〜６ｃを、ＬＥＤ実装基板３に重ならないように導光板５の出射面５３上に載置する。

このようにして組立てられた平面発光装置１において、白色ＬＥＤ２から放射された光は、導光板５の入射面５１から導光板５内に入射し、導光板５内に導光されると共に導光板５の反射面５２で反射されて、導光板５の出射面５３から出射される。また、反射面５２から漏れ出た光は、反射板４により反射されて、再び導光板５内に入射し、出射面５３から出射される。そして、出射面５３から出射された光は、光学機能シート６ａにより拡散されると共に光学機能シート６ｂ、６ｃにより集光される。つまり、平面発光装置１は、白色ＬＥＤ２から放射された光を導光板５の平面状に形成された出射面５３から出射することにより、平面状に発光する。

図３は、平面発光装置１の別の構成例を示す。この平面発光装置１では、上記図１及び図２の導光板５に段差９を形成した構成に代えて、ＬＥＤ実装基板３に段差９を形成している。他の構成については、上記図１及び図２の構成と同様である。平面発光装置１は、このような構成であってもよい。

図４は、平面発光装置１のさらに別の構成例を示す。この平面発光装置１では、上記図１及び図２の導光板５の出射面５３に対して凹に段差９を形成した構成に代えて、導光板５の反射面５２に対して凹に段差９を形成しており、ＬＥＤ実装基板３と導光板５を段差９でかみ合わせて筐体７内に配置した状態では、導光板５と筐体７の底壁７１によりＬＥＤ実装基板３が挟まれる。他の構成については、上記図１及び図２の構成と同様である。平面発光装置１は、このような構成であってもよい。

本実施形態の平面発光装置１によれば、導光板５とＬＥＤ実装基板３とを段差９でかみ合うように配置することにより、ＬＥＤ実装基板３に実装されている白色ＬＥＤ２の発光中心軸Ｃ１と導光板５の光学的中心軸Ｃ２とが軸合せされるため、白色ＬＥＤ２の発光中心軸Ｃ１と導光板５の光学的中心軸Ｃ２との軸合せを精度良く行うことができる。これにより、白色チップＬＥＤ２からの光を効率よく導光板５に入射させることが可能となり、導光板５の発光効率を高めることができ、平面発光装置１の発光輝度を向上することができる。しかも、導光板５とＬＥＤ実装基板３とを段差９でかみ合うように組み立てるだけで、白色ＬＥＤ２の発光中心軸Ｃ１と導光板５の光学的中心軸Ｃ２とを容易に軸合せできる。また、段差９によってＬＥＤ実装基板３と導光板５との位置決めも行うことができ、これにより、組立公差に優れた構成を実現できる。

特に、図１、図２の構成、及び図３の構成によれば、ＬＥＤ実装基板３と筐体７の底壁７１により導光板５が挟まれるため、導光板５と底壁７１との間に無駄なスペースが生じず、しかも、導光板５から突出するＬＥＤ実装基板３の厚みと導光板５上に載置される光学機能シート６ａ〜６ｃの厚みが相殺され、これにより、図４の構成と比較して平面発光装置１を薄型化することができる。

なお、上記実施形態において、段差９は、ＬＥＤ実装基板３と導光板５の両方に設けてもよい。反射板４は、筐体７と別部材であってもよく、筐体７は、樹脂製であってもよい。白色ＬＥＤ２は、複数に限られず、１つであってもよい。平面発光装置１は、必ずしも回路基板８に取付けられる必要はなく、回路基板８に取付けずに使用することも可能である。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。本実施形態の平面発光装置１は、基本的には上記図１乃至図４に示した構成と同等であり、ＬＥＤ実装基板３のレジストとして白レジストを用いている点のみが相違する。

本実施形態の平面発光装置１によれば、ＬＥＤ実装基板３のレジストが白レジストであるため、一般的な緑色のレジストを用いた構成と比較して、ＬＥＤ実装基板３の反射率が高く、これにより、白色ＬＥＤ２から直接に導光板５に入射しなかった光をＬＥＤ実装基板３で反射させて導光板５に入射させることが可能となり、導光板５の発光効率を高めることができ、平面発光装置１の発光輝度を向上することができる。

＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態について説明する。図５、図６、図７は、第３の実施形態に係る平面発光装置の構成を示す。本実施形態の平面発光装置１は、筐体７の構成のみが上記第１の実施形態と異なっている。

本実施形態の平面発光装置１では、筐体７は、金属板を折り曲げて形成されており、略矩形の底壁７１と、底壁７１から連続する側壁７２、７３、７４、７５と、ＬＥＤ実装基板３を支持するための支持用爪７６ａ、７６ｂ、７６ｃ、７６ｄ及び支持用屈曲部７７と、導光板５及び光学機能シート６ａ〜６ｃを固定するための複数の固定用爪７８とを有している。これら、底壁７１、側壁７２〜７５、支持用爪７６ａ〜７６ｄ、支持用屈曲部７７、及び固定用爪７８は、筐体７を構成する金属板を折り曲げることにより、筐体７と一体的に形成されている。

平面発光装置１は、以下のようにして組立てられる。まず、上記第１の実施形態と同様に、導光板５を筐体７の底壁７１（反射板４）上に載置し、ＬＥＤ実装基板３を筐体７内に配置して、ＬＥＤ実装基板３と導光板５とを段差９でかみ合わせる。

このとき、ＬＥＤ実装基板３は、筐体７の支持用爪７６ｂと７６ｃの間から側壁７２に沿って（図示Ｘ軸プラス方向へ）スライド挿入することにより、筐体７内に配置される。スライド挿入されて筐体７内に配置されたＬＥＤ実装基板３は、支持用爪７６ａにより側壁７３側（図示Ｘ軸プラス方向）へのズレが防止され、支持用爪７６ｂにより側壁７４側（図示Ｙ軸プラス方向）へのズレが防止され、支持用爪７６ｃにより側壁７２側（図示Ｙ軸マイナス方向）へのズレが防止される。また、ＬＥＤ実装基板３は、支持用屈曲部７７により底壁７１と反対側（図示Ｚ軸プラス方向）へのズレが防止され、支持用爪７６ｄにより底壁７１側（図示Ｚ軸マイナス方向）へのズレが防止される。つまり、ＬＥＤ実装基板３は、筐体７に挿脱可能になっており、筐体７内に挿入した状態では、支持用爪７６ａ〜７６ｄ及び支持用屈曲部７７によって３方向（図示Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向）に支持される。

続いて、上記第１の実施形態と同様に、光学機能シート６ａ〜６ｃを導光板５の出射面５３上に載置する。そして、固定用爪７８を光学機能シート６ａ〜６ｃ上に重なるように内側に折り曲げる。これにより、導光板５及び光学機能シート６ａ〜６ｃは、筐体７の底壁７１と固定用爪７６により挟まれて固定される。

このようにして組立てられた平面発光装置１において、白色ＬＥＤ２から放射された光は、上記第１の実施形態と同様に導光板５の出射面５３から出射され、これにより、平面発光装置１は、平面状に発光する。

本実施形態の平面発光装置１によれば、筐体７がＬＥＤ実装基板３を３方向に支持する支持構造（支持用爪７６ａ〜７６ｄ及び支持用屈曲部７７）を有するため、この支持構造によりＬＥＤ実装基板３を精度良く位置決めして支持することができる。従って、ＬＥＤ実装基板３を両面テープなどで固定する必要がなくなり、ＬＥＤ実装基板３を容易に筐体７に固定することができ、これにより、部品費と組立加工費を削減でき、平面発光装置１を安価に実現できる。また、ＬＥＤ実装基板３は、筐体７に挿脱可能に支持される構成になっているため、平面発光装置１の組立て工程などで白色ＬＥＤ２の不具合等が発生した場合に、容易にＬＥＤ実装基板２を交換することができる。また、白色ＬＥＤ２は、支持用屈曲部７７に囲まれているため、筐体７の外部への漏れ光を低減させて白色チップＬＥＤ２からの光を効率よく導光板５に入射させることが可能となり、導光板５の発光効率を高めることができ、平面発光装置１の発光輝度を向上することができる。

＜第４の実施形態＞
次に、第４の実施形態について説明する。図８は、第４の実施形態に係る平面発光装置を備えた液晶表示装置の構成を示す。液晶表示装置１０は、上記第３の実施形態の平面発光装置１と、液晶パネル１１とを備えている。

液晶表示装置１０は、以下のようにして組立てられる。まず、上記第３の実施形態と同様に、導光板５を筐体７の底壁７１（反射板４）上に載置し、ＬＥＤ実装基板３を筐体７内に配置してＬＥＤ実装基板３と導光板５とを段差９でかみ合わせ、光学機能シート６ａ〜６ｃを導光板５の出射面５３上に載置する。そして、液晶パネル１１を光学機能シート６ａ〜６ｃ上に載置し、固定用爪７８を液晶パネル１１上に重なるように内側に折り曲げる。これにより、液晶パネル１１は、導光板５及び光学機能シート６ａ〜６ｃと共に筐体７の底壁７１と固定用爪７６により挟まれて固定される。

このようにして組立てられた液晶表示装置１０において、白色ＬＥＤ２から放射された光は、上記第３の実施形態と同様に導光板５の出射面５３から出射され、出射面５３は平面状に発光する。そして、出射面５３から出射された光は、光学機能シート６ａにより拡散されると共に光学機能シート６ｂ、６ｃにより集光されて、液晶パネル１１に入射する。液晶パネル１１は、光学機能シート６ｃにより集光された光（すなわち導光板５の出射面５３から出射された光）をバックライトとして画像を表示する。

本実施形態の液晶表示装置１０によれば、上記第３の実施形態の平面発光装置１を液晶パネル１１のバックライトとして用いるため、輝度の高い液晶表示装置１０を実現できる。しかも、液晶パネル１１は、平面発光装置１の筐体７に設けられた固定用爪７８により、平面発光装置１の導光板５及び光学機能シート６ａ〜６ｃと共に固定されるため、液晶パネル１１を位置決めするための位置決め部品や固定するための固定部品が不要であると共に、液晶パネル１１を容易に固定でき、これにより、安価で薄型の液晶表示装置１０を実現できる。なお、上記第３の実施形態の平面発光装置１に代えて、上記第２又は第３の実施形態の平面発光装置１を用いてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る平面発光装置の分解斜視図。 同平面発光装置の断面図。 同平面発光装置の別の構成を示す断面図。 同平面発光装置のさらに別の構成を示す断面図。 本発明の第３の実施形態に係る平面発光装置の分解斜視図。 同平面発光装置のＬＥＤ実装基板支持構造の一部を示す部分拡大図。 同平面発光装置のＬＥＤ実装基板支持構造の別の一部を示す別の角度から見た部分拡大図。 本発明の第４の実施形態に係る平面発光装置を備えた液晶表示装置の分解斜視図。

符号の説明

１ 平面発光装置
２ 白色ＬＥＤ
３ ＬＥＤ実装基板
４ 反射板
５ 導光板
６ａ、６ｂ、６ｃ 光学機能シート
７ 筐体
８ 回路基板
９ 段差
１０ 液晶表示装置
１１ 液晶パネル
５１ 入射面
５２ 反射面
５３ 出射面
７１ 底壁
７２、７３、７４、７５ 側壁
７６ａ、７６ｂ、７６ｃ、７６ｄ 支持用爪
７７ 支持用屈曲部７７
７８ 固定用爪

Claims (4)

1. 光を放射するＬＥＤと、前記ＬＥＤから放射された光を導光して出射する導光板と、を備える平面発光装置において、
   前記ＬＥＤは、プリント基板に実装されており、
   前記導光板及び／又はプリント基板は、前記ＬＥＤの発光中心軸と前記導光板の光学的中心軸を軸合わせするための段差を有し、
   前記導光板とプリント基板は、前記段差でかみ合うように配置されることにより、前記ＬＥＤの発光中心軸と前記導光板の光学的中心軸が軸合わせされることを特徴とする請求項１に記載の平面発光装置。
2. 前記プリント基板のレジストが白レジストであることを特徴とする請求項１に記載の平面発光装置。
3. 前記プリント基板及び導光板を収納する筐体をさらに備え、
   前記筐体は、金属板から成り、金属板の一部を折り曲げて形成された前記プリント基板を３方向に支持する支持構造を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の平面発光装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の平面発光装置と、この平面発光装置をバックライトとして画像を表示する液晶パネルとを備えることを特徴とする液晶表示装置。
   
   

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