JP2007250197A - Ｌｅｄモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】いっそうの薄型化が図れ、かつ、ＬＥＤの入光効率の向上も図れるＬＥＤモジュールを提供する。
【解決手段】複数個のＬＥＤ１と、複数個のＬＥＤを電気的に接続する帯状の基板２と、複数個のＬＥＤからの光を端面３ａから導入し、表面又は裏面の一方の反射面３ｃにて光を反射拡散させ、表面又は裏面の他方の出光面３ｂからその全面にわたり均一に出光させるように導光する導光板３とを備えたＬＥＤモジュールにおいて、帯状の基板は、導光板の入光面の近傍において出光面又は反射面の端部に両面テープ４にて密着固定し、かつ、当該基板の密着固定部分は、出光面又は反射面の他の部分よりも低くなるように段差を設けてそこに基板２の端部を密着固定したことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶パネルを背方から照明するバックライトユニットや照明装置に使用するＬＥＤモジュールに関する。

従来、液晶パネルを背方から照明するために採用されているサイドライト型のバックライトユニットは、導光板を用いてその導光板の端面に対して冷陰極蛍光ランプや複数個のＬＥＤを線光源として配置し、この光源からの光を導光板の端面から導入し、導光板の表面又は裏面の一方の反射面にてその光を反射拡散させ、表面又は裏面の他方の出光面から出光させる構成である。

このようなサイドライト型バックライトユニットの場合、その厚さは導光板の厚みによってほぼ決定される。線光源として冷陰極蛍光ランプを採用するバックライトユニットの場合、導光板の入光側の端面の近くに配置する冷陰極蛍光ランプの外周をリフレクタにて覆うことによって導光板側に光を集光させる必要がある。また、効率良く導光板に光を入光させるためには冷陰極蛍光ランプの直径よりも厚い導光板を使用する必要がある。そのため、線光源として冷陰極蛍光ランプを採用するサイドライト型バックライトユニットには薄型化に制約がある。

他方、複数個のＬＥＤを列設し、線状光源として用いるサイドライト型バックライトユニットの場合、ＬＥＤ素子をパッケージングすることで出光方向を制御でき、導光板の入光用の端面を向く方向にだけ発光させることができる。そのため、導光板の厚さはＬＥＤの厚さにほぼ等しくすることが可能である。反面、光源が薄くなり、導光板もそれに対応して薄くすると、光源と導光板の入光面との位置合わせが困難になる。これを解決する技術として、特開２００５−２４３４２２号公報（特許文献１）はＬＥＤを列設した基板と導光板とを固定することで両者間の位置合わせをする技術が開示されている。

図５は従来のサイドライト型バックライトユニットの構成を示している。図５において、１はサイドビュータイプのＬＥＤであり、１ａはＬＥＤ１の発光部、２はこのＬＥＤを複数個列設する基板である。そして基板２は導光板３の裏面側の反射面３ｃにおける入光面３ａ側の端部に両面テープ４を用いて固定している。尚、導光板３の表面側は出光面３ｂであり、この導光板３はＬＥＤ１の発光部１ａからの光を端面の入光面３ａから板内に導入し、反射面３ｃにて反射拡散させ、出光面３ｂからその全面に渡り均一に出光させる働きをする。そして導光板３の反射面３ｃ側に反射シート６を設置し、導光板３の出光面３ｂ側に輝度を均一化するための光学シート６を設置している。

ところが、このような従来のバックライトユニットでは、ＬＥＤ基板２を導光板３の反射面３ｃの端部に両面テープ４にて固定する構造のため、導光板３の厚さをＬＥＤ１の厚さと同じにしても、構造上、基板２と両面テープ４の厚さ分だけバックライトユニットとしての厚さが導光板３の厚さよりも厚くなってしまう問題点があった。
特開２００５−２４３４２２号公報

本発明は、このような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、サイドライト型バックライトユニットやＬＥＤ照明装置のようなＬＥＤモジュールにおいて、そのいっそうの薄型化が図れ、かつ、ＬＥＤの入光効率の向上も図れるＬＥＤモジュールを提供することを目的とする。

請求項１の発明は、複数個のＬＥＤと、前記複数個のＬＥＤを電気的に接続する帯状の基板と、前記複数個のＬＥＤからの光を端面から導入し、表面又は裏面の一方の反射面にて前記光を反射拡散させ、前記表面又は裏面の他方の出光面からその全面にわたり均一に出光させるように導光する導光板とを備えたＬＥＤモジュールにおいて、前記帯状の基板は、前記導光板の前記ＬＥＤからの光を導入する端面の近傍において前記出光面又は反射面の端部に形成した段差部に密着配置し、かつ、前記段差部の深さは、当該段差部に密着配置された前記基板の外側表面が前記出光面又は反射面の他の部分と面一又は他の部分よりも低くなる深さにしたことを特徴とするものである。

請求項２の発明は、複数個のＬＥＤと、前記複数個のＬＥＤを電気的に接続する帯状の基板と、前記複数個のＬＥＤからの光を端面から導入し、表面又は裏面の一方の反射面にて前記光を反射拡散させ、前記表面又は裏面の他方の出光面からその全面にわたり均一に出光させるように導光する導光板とを備えたＬＥＤモジュールにおいて、前記帯状の基板は、前記導光板の前記ＬＥＤからの光を導入する端面の近傍において前記出光面又は反射面の端部に形成した段差部に設置し、かつ、前記帯状の基板における前記段差部に対向する面を白色とし、若しくは鏡面反射処理面にしたことを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項１又は２のＬＥＤモジュールにおいて、前記導光板に形成した段差部の表面と当該段差部が形成されている前記出光面又は反射面との境界部は、両面間を連続するように接続する傾斜面にしたことを特徴とするものである。

請求項４の発明は、請求項１〜３のＬＥＤモジュールにおいて、前記帯状の基板は、前記段差部に接着固定したことを特徴とするものである。

請求項５の発明は、請求項１〜４のＬＥＤモジュールにおいて、前記導光板の反射面又は出光面をプリズム面にし、当該プリズム面になっている反射面又は出光面における前記入光側端部の近傍に前記段差部を形成したことを特徴とするものである。

請求項６の発明は、請求項１〜５のＬＥＤモジュールにおいて、前記帯状の基板は、前記段差部に両面テープにて密着固定し、かつ、当該両面テープの導光板面側を向く面は白色面若しくは鏡面にしたことを特徴とするものである。

本発明のＬＥＤモジュールによれば、導光板の出光面又は反射面における入光部側の端部に段差部を設け、ＬＥＤを列設した帯状の基板をその段差部に設置しているので、当該モジュールの厚さをほぼ導光板の厚さ分にできて薄型化が図れ、またＬＥＤを導光板の入光側端面に対してその幅の中心位置あるいはそれに近い位置で対向させることができ、導光板への光源からの光の入光効率を向上させることができる。

また本発明のＬＥＤモジュールによれば、導光板の段差部に設置する帯状の基板における当該段差部に対向する面を白色にし、若しくは鏡面反射処理面にしているので、導光坂に入光しながらも段差部から漏れ出る光を帯状の基板によって反射させて導光板内に戻すルことができ、当該モジュールの薄型化が図れ、また導光板への光源からの光の入光効率を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。

（第１の実施の形態）図１は、本発明のＬＥＤモジュールの１つの実施の形態としてのサイドライト型バックライトユニットを示している。図１において、図５に示した従来例のバックライトユニットの構成要素と共通するものには同一の符号を付して示してある。すなわち、１はサイドビュータイプのＬＥＤであり、１ａはＬＥＤ１の発光部、２はこのＬＥＤを複数個列設する基板である。そして基板２は導光板３の裏面側の反射面３ｃにおける入光面３ａ側の端部に両面テープ４を用いて固定している。また、導光板３について、その表面側は出光面３ｂであり、この導光板３はＬＥＤ１の発光部１ａからの光を端面の入光面３ａから板内に導入し、反射面３ｃにて反射拡散させ、出光面３ｂからその全面に渡り均一に出光させる働きをする。そして導光板３の反射面３ｃ側に反射面３ｃから外に出た光を反射させて導光板３中に戻すための反射シート６を設置し、導光板３の出光面３ｂ側に出光面３ｂから出た光の出光状態を変化させるための光学シート６を設置してある。

ＬＥＤ基板２にはフレキシブル基板を用いるのが好ましいが、ガラスエポキシ基板やメタルベースの使用することもできる。ＬＥＤの使用個数は対象となるバックライトユニットのサイズによる。両面テープ４に関しては、その導光板面側がそこに当たった光を反射させて導光板３内に戻すために反射率が高い方が好ましく、白色面若しくは鏡面反射処理面にしてその表面に粘着剤が塗布されたものを採用することができる。また粘着剤についても、光屈折率が導光板３の光屈折率よりも低い方が好ましい。

本実施の形態の特徴は、導光板３の裏面反射面３ｃにおいて、その入光面３ａ側の端部に段差部３ｄを設け、この段差部３ｄにＬＥＤ基板２の端部を両面テープ４によって密着固定した点にある。導光板３の端部に設けた段差部３ｄの深さｄは、ＬＥＤ基板２をこの段差部３ｄに両面テープ４にて接着するその両面テープ４の厚さａとＬＥＤ基板２の厚さｂとを足したものとほぼ同じに、つまり、ｄ＝ａ＋ｂに設定している。

上記構成のサイドライト型バックライトユニットでは、ＬＥＤ基板２に列設した複数個のＬＥＤ１のＬＥＤ発光部１ａから出る光が導光板３に対してその入光面３ａから入光し、導光板３内では反射面３ｃにて反射拡散され、出光面３ｂに導光される。そして出光面３ｂからその全面に渡りほぼ均一な明るさになって出光し、液晶パネル（図示せず）を背方から照明する。

本実施の形態のバックライトユニットでは、ＬＥＤ基板２の端部を段差部３ｄに両面テープ４にて密着固定した状態で、図示のように導光板３の反射面３ｃとＬＥＤ基板２とをほぼ面一になり、バックライトユニットの厚さをほぼ導光板３の厚さ程度に抑えることができる。また、ＬＥＤ１の発光部１ａの中心が導光板３の厚さの中心部分に近づくため、導光板３の入光効率を向上させることができる。

尚、上記実施の形態では、導光板３の裏面の反射面３ｃ側に段差部３ｄを設けたが、これとは逆に出光面３ｂ側に設けることも可能である。また、導光板３は入光面３ａ側からその反対面側に行くほどに厚さが薄くなるくさび形のものを採用することができる。

また、帯状のＬＥＤ基板２を段差部３ｄに設置するのに、両面テープ４を用いて固定するのではなく、固定手段を用いずに単純に設置するだけにして、バックライトユニットとして組立てる際に筐体によって挟み付けて導光板３の段差部３ｄに固定する構成にすることも可能である。そしてその場合に、段差部３ｄの深さは、ＬＥＤ基板２の厚さと等しくするかそれよりも深くする。また、導光板３の段差部３ｄからの光の漏れを確実に防止する必要があれば、当該ＬＥＤ基板２の段差部３ｄとの対向面を白色にし、あるいは鏡面反射処理面にする。ここで、ＬＥＤ基板２の表面を白色にするためには、シルク印刷によって白色塗料を印刷する。また鏡面反射処理面にするためには、金属蒸着処理や金属箔のホットスタンプによる貼り付け処理を行う。

さらに、帯状のＬＥＤ基板２を段差部３ｄに接着固定する方法としては、上記の両面テープ４を用いる以外にも、次のような方法も採用することができる。例えば、ＬＥＤ基板２の段差部３ｄに対向する面に粘着糊を塗布しあるいは印刷しておき、加熱することで粘着させる方法、信越シリコン株式会社製の製品名PＣＳ−ＴＣ−２０のようなフェイズチェンジシートを介在させ、あるいは粘着剤を用いず導光板３とＬＥＤ基板２とに超音波を加えて溶着する方法を採用することができる。いずれの方法を採用した場合でも、最終的にＬＥＤ基板２を導光板３側の段差部３ｄに固定した状態で、導光板３の反射面３ｃ若しくは出光面３ｂとＬＥＤ基板２とがほぼ面一、あるいはＬＥＤ基板２の方が段差部３ｄの形成されている反射面３ｃ若しくは出光面３ｂの表面よりもやや低くなるようにする。

実施例として、図１に示したサイドライト型バックライトユニットを作製した。８インチバックライトユニットであり、ＬＥＤはサイドビュータイプのものを３５個、フレキシブル基板２上に列設した。ＬＥＤ１には、日亜化学工業株式会社製のＮＳＳＷ０２０Ｂを用いた。フレキシブル基板２の厚さは０．０６ｍｍ、両面テープ４の厚さは０．０４ｍｍである。そこで、厚さ０．６ｍｍの導光板３の端部に、０．１ｍｍの深さの段差部３ｄを形成し、そこにＬＥＤ１を搭載したフレキシブル基板２の端部を、両面テープ４を用いて密着固定した。

本実施例によれば、ＬＥＤ１の発光部１ａの中心が導光板３の厚さのほぼ半分の位置に相当し、導光板３の入光効率が向上することが確認できた。

（第２の実施の形態）図２は本発明のＬＥＤモジュールの第２の実施の形態としてのサイドライト型バックライトユニットを示している。本実施の形態の特徴は、図１に示した第１の実施の形態に対して、導光板３の段差部３ｄと反射面３ｃとの間に両面間を連続するように接続する傾斜した境界面３ｅを設けた点にある。尚、その他の構成は図１に示した第１の実施の形態と共通であるので、図２において、図１に示した要素と共通するものには共通の符号を付して示している。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の作用、効果を奏する上に、傾斜する境界面３ｅを段差部３ｄと反射面３ｃとの間に設けたことにより、導光板３内を進行して入光面３ａと反対の端面に当たって反射してきた光が段差部３ｄと反射面３ｃとの間の傾斜した境界面３ｅによって導光板３内へ全反射し、導光板３から光が外へ漏れ出るのを抑制でき、光使用効率をいっそう向上させることができる利点がある。

尚、上記実施の形態でも、段差部３ｄを出光面３ｂ側に設けることも可能である。また、導光板３は入光面３ａ側からその反対面側に行くほどに厚さが薄くなるくさび形のものを採用することができる。さらに、境界面３ｅは平坦面の傾斜面に限らず、傾斜した曲面にしたり、段差部３ｄから反射面３ｃに至るまで連続的になだらかに傾斜する傾斜面にしたりしてもよい。

（第３の実施の形態）図３、図４は本発明のＬＥＤモジュールの第３の実施の形態のサイドライト型バックライトユニットを示している。本実施の形態では、導光板３の出光面３ｂの構造に特徴を有している。すなわち、導光板３の出光面３ｂにおける入光面３ａ側の端部に段差部３ｄを形成し、また出光面３ａには図４に詳しいようにプリズム面７を形成してある。このプリズム面７の凹凸の各条方向はＬＥＤ１からの光の軸方向と平行である。

本実施の形態によれば、導光板３の出光面３ｂのプリズム面７の条方向をＬＥＤ１からの光の光軸方向に平行にしたことで、導光板３の反射面３ｃにより反射拡散されて出光面３ｃから出光する際、光源の光軸方向に対して左右に曲げられて出光することになり、導光板３の出光面３ｂにおける光源であるＬＥＤ１の近傍部分に輝線・暗線が生じるのを防止することができる。

尚、導光板３の出光面３ｂのプリズム面７に関しては、図示の形態であってもよいが、プリズム面を任意の角度にランダムに配置してもよいし、またプリズム面の頂部をＲ面にしてもよい。また、三角波形状ではなく、サイン波形のような滑らかな波形状であってもよい。つまり、ＬＥＤ１の光軸に平行な比平面部が連続的に又は断続的に形成されていればよい。

さらに、図示の凹凸プリズム面７においてその凹条の最も低い底部７ａの深さを段差部３ｄと同じにするか、あるいは段差部３ｄよりもやや高い位置までとすることにより、導光板３内を進行して段差部３ｄと出光面３ｂとの境界部分から光が漏れ出すのを防止することができる。

さらにまた、上記各実施の形態はサイドライト型バックライトユニットであったが、本発明のＬＥＤモジュールはバックライトユニットに留まらず、薄型で光使用効率の良い平面型の照明装置として広く適用できる。

本発明の第１の実施の形態のバックライトユニットの断面図。 本発明の第２の実施の形態のバックライトユニットの断面図。 本発明の第３の実施の形態のバックライトユニットの断面図。 上記第３の実施の形態のバックライトユニットに使用する導光板の斜視図。 従来例のバックライトユニットの断面図。

符号の説明

１ ＬＥＤ
２ 基板
３ 導光板
３ａ 入光面
３ｂ 出光面
３ｃ 反射面
３ｄ 段差部
４ 両面テープ

Claims (6)

1. 複数個のＬＥＤと、前記複数個のＬＥＤを電気的に接続する帯状の基板と、前記複数個のＬＥＤからの光を端面から導入し、表面又は裏面の一方の反射面にて前記光を反射拡散させ、前記表面又は裏面の他方の出光面からその全面にわたり均一に出光させるように導光する導光板とを備えたＬＥＤモジュールにおいて、
   前記帯状の基板は、前記導光板の前記ＬＥＤからの光を導入する端面の近傍において前記出光面又は反射面の端部に形成した段差部に密着配置し、かつ、前記段差部の深さは、当該段差部に密着配置した前記基板の外側表面が前記出光面又は反射面の他の部分と面一又は他の部分よりも低くなる深さにしたことを特徴とするＬＥＤモジュール。
2. 複数個のＬＥＤと、前記複数個のＬＥＤを電気的に接続する帯状の基板と、前記複数個のＬＥＤからの光を端面から導入し、表面又は裏面の一方の反射面にて前記光を反射拡散させ、前記表面又は裏面の他方の出光面からその全面にわたり均一に出光させるように導光する導光板とを備えたＬＥＤモジュールにおいて、
   前記帯状の基板は、前記導光板の前記ＬＥＤからの光を導入する端面の近傍において前記出光面又は反射面の端部に形成した段差部に設置し、かつ、前記帯状の基板における前記段差部に対向する面を白色とし、若しくは鏡面反射処理面にしたことを特徴とするＬＥＤモジュール。
3. 前記導光板に形成した段差部の表面と当該段差部が形成されている前記出光面又は反射面との境界部は、両面間を連続するように接続する傾斜面にしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤモジュール。
4. 前記帯状の基板は、前記段差部に接着固定したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＬＥＤモジュール。
5. 前記導光板の反射面又は出光面をプリズム面にし、当該プリズム面になっている反射面又は出光面における前記入光側端部の近傍に前記段差部を形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＬＥＤモジュール。
6. 前記帯状の基板は、前記段差部に両面テープにて密着固定し、かつ、当該両面テープの導光板面側を向く面は白色面若しくは鏡面にしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のＬＥＤモジュール。
   
   
   

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