JP2009064751A - 照明装置及びその製造方法、電気光学装置並びに電子機器 - Google Patents

照明装置及びその製造方法、電気光学装置並びに電子機器 Download PDF

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康憲 大西
Daisuke Nakanishi
大介 中西
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Abstract

【課題】光の反射効率を高めつつ、強度向上を図ることが可能な照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置は、ステンレスなどの金属素材よりなるフレームと、フレーム上に形成された導光板と、を備える。特に、導光板は、インサート成形によってフレームに固定されている。これにより、フレームと導光板の結合力の向上を図ることができる。その結果、落下などの衝撃に対して破損等し難い、高い強度の照明装置が得られる。また、フレームと導光板の間には、フレームの内側表面よりも反射率の高い反射膜が設けられており、反射膜はフレーム及び導光板の少なくともどちらか一方に固定されている。これにより、導光板側への光の反射効率を高めることができ、高輝度の照明装置が得られる。
【選択図】図1

Description

本発明は、電気光学装置に好適に用いられる照明装置に関する。
電気光学装置の一例としての液晶装置では、透過表示を行うために液晶表示パネルの背面側に照明装置が設けられる。照明装置は、一般的に、光源と、光源からの光を平面状の光として液晶表示パネルの背面に照射する導光板と、導光板の液晶表示パネル側と逆側に配置された反射シートと、導光板の液晶表示パネル側に配置された各種の光学シートなどを備えて構成される。
例えば、特許文献1には、この種の構成を有する照明装置を備えた液晶表示装置が記載されている。この特許文献1に記載の液晶表示装置は、液晶パネル、FPC及び照明装置を有し、それらの各構成要素は、ステンレス等の金属によって形成された第1外枠及び第2外枠によって挟まれた状態で収容されている。特に、この照明装置では、透光性の樹脂よりなる導光体が、プラスチックよりなる内枠に嵌め込まれ、反射層が導光体と第2外枠の間に配置されている。
なお、特許文献2には、導光板の側面で光を十分に反射、拡散させて輝度を十分に得ることのできる導光板用転写箔が記載されている。
特開2006−38900号公報 特許第2747670号公報
上記の特許文献1に記載の液晶表示装置では、透光性の樹脂よりなる導光体が、プラスチックよりなる内枠に嵌め込まれ、反射層が導光体と第2外枠の間に配置された構成を有するが、導光体と反射層と第2外枠とは一体的に形成されていない。このため、この液晶表示装置に対して、落下などの衝撃が作用した場合、透光性の樹脂よりなる導光体と、ステンレス等の金属よりなる第2外枠との接触によって、導光体が破損してしまう虞がある。
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、光の反射効率を高めつつ、強度向上を図ることが可能な照明装置及びその製造方法、並びに電気光学装置及び電子機器を提供することを課題とする。
本発明の1つの観点では、照明装置は、フレームと、前記フレーム上に形成された導光板と、を備え、前記導光板はインサート成形によって前記フレームに固定されている。
上記の照明装置は、ステンレスなどの金属素材よりなるフレームと、フレーム上に形成された導光板と、を備える。特に、導光板は、インサート成形によってフレームに固定されている。これにより、フレームと導光板の結合力の向上を図ることができる。その結果、落下などの衝撃に対して破損等し難い、高い強度の照明装置が得られる。
上記の照明装置の一つの態様では、前記フレームと前記導光板の間には、前記フレームの内側表面よりも反射率の高い反射膜が設けられており、前記反射膜は前記フレーム及び前記導光板の少なくともどちらか一方に固定されている。
この態様では、フレームと導光板の間には、フレームの内側表面よりも反射率の高い反射膜が設けられている。好適な例では、反射膜は、アルミニウム、銀及びこれらの合金のいずれか1種以上からなることが好ましい。そして、反射膜は、フレーム及び導光板の少なくともどちらか一方に固定されている。これにより、導光板側への光の反射効率を高めることができ、高輝度の照明装置が得られる。
好適な例では、前記反射膜は、蒸着法によってフレーム及び導光板の少なくともどちらか一方に蒸着されてなることが好ましい。
上記の照明装置の他の態様では、前記導光板と対向する前記フレームの面には、光の反射効率を高めるための表面処理加工が施されていることが好ましい。ここで、表面処理加工の例としては、プリズム加工、ヘアーライン加工、ドットパターン加工などが挙げられる。これにより、導光板側への光の反射効率を向上させることができる。よって、反射効率の高い照明装置が得られる。
本発明の他の観点では、上記の照明装置を備える電気光学装置を構成することができる。また、本発明の更に他の観点では、上記の電気光学装置を表示部として備える電子機器を構成することができる。
本発明の更に他の観点では、照明装置の製造方法は、フレーム上に導光板をインサート成形法によって成形する導光板成形工程を備え、前記導光板成形工程は、前記インサート成形法により、前記導光板を前記フレームに固定する。
上記の照明装置の製造方法は、フレーム上に導光板をインサート成形法によって成形する導光板成形工程を備える。特に、導光板成形工程は、インサート成形法により、導光板をフレームに固定する。これにより、フレームと導光板との結合力の向上を図ることが可能な照明装置が得られる。その結果、落下などの衝撃に対して破損等し難い、高い強度の照明装置が得られる。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。尚、以下の実施形態は、本発明を、電気光学装置の一例としての液晶装置に適用したものである。
[液晶装置の構成]
図1は、本実施形態に係る照明装置51を有する液晶装置100の構成を示す断面図である。図2(a)は、図1の観察側と逆側から見た照明装置51の平面図である。なお、図2(a)では、便宜上、照明装置51の構成要素である、反射膜7、拡散シート9及びプリズムシート10は領域(二点鎖線にて囲まれる領域)のみ示す。
液晶装置100は、液晶表示パネル50と、液晶表示パネル50を照明する照明装置51と、を備えて構成される。
液晶表示パネル50は、透過型又は半透過反射型の液晶表示パネルであり、ガラスや石英などの透光性材料により形成された第1の基板1と、第1の基板1と同様の素材にて形成された第2の基板2とを、枠状のシール材3を介して貼り合わせ、その両基板の間に液晶層4を挟持した構成を有する。液晶表示パネル50には、例えば、ブラックマトリクス、カラーフィルタ、電極その他の多くの構成要素がマトリクス状(格子状)又はストライプ状(線状)に形成されるが、図1では図示を省略している。なお、本発明では、液晶表示パネル50は、特定の構成に限定されず、周知の種々の構成を採り得る。
照明装置51は、主として、フレーム6と、LED(Light Emitting Diode)などの光源11と、フレーム6上に形成された反射膜7と、反射膜7上に形成された導光板8と、導光板8上に配置された各種の光学シートと、を備える。ここで、各種の光学シートには、光を散乱させる拡散シート9、及び光を液晶表示パネル50側に向けて集束させるプリズムシート10などが含まれる。但し、本発明では、照明装置51に対して、これらの光学シートを設けることは必須ではない。
フレーム6は、箱状の形状を有し、ステンレスなどの金属素材にて形成されている。フレーム6の上面6uは平坦性を有し、フレーム6は、導光板8、拡散シート9及びプリズムシート10などを収容している。
光源11は、フレーム6内において、光源11と対向する導光板8の外側面(以下、「入光端面」とも称する)8seに沿って且つ適宜の間隔をおいて配置されている。なお、本発明では、これに限らず、フレーム6の側面に開口(図示略)を設けると共に、光源11をフレーム6の開口(図示略)に対応する位置に配置するようにても構わない。各光源11は、図示しないフレキシブル基板を通じて駆動電流が供給されることにより発光し、その発光した光Lは、導光板8の入光端面8seを通じて導光板8の内部へ入射する。
反射膜7は、例えばフレーム6より反射率の高い金属膜であり、既知の蒸着法などを用いてフレーム6の上面6uに形成又は蒸着されてなる。このため、反射膜7は、フレーム6の上面6uと密着又は一体化している。好適な例では、反射膜7は、アルミニウム、銀及びこれらの合金のいずれか1種以上からなることが好ましい。また、反射膜7は、少なくとも導光板8と対向する、フレーム6の面(例えば、フレーム6の内側表面)よりも反射率が高いことが好ましい。例えば、フレーム6と反射膜7との相対的な反射率の関係は、フレーム6の内側表面の反射率<反射膜7の反射率<フレーム6の外側表面の反射率とすることができる。これにより、光の利用効率を高めることができ、もって高輝度の照明装置51を構成することが可能になる。
導光板8は、アクリル樹脂などの透明樹脂などの素材よりなる。導光板8は、フレーム6の内側の反射膜7上にインサート成形法によって成形されている。本例では、図2(a)に示すように、導光板8は、矩形状の平面形状を有し、その平面形状はフレーム6の平面形状と比べて小さい。このため、導光板8の4つの外側面(辺)8sのうち3つの外側面(辺)は、対応するフレーム6の3つの内側面(辺)6sに密着又は固定されていると共に、導光板8の下面8dは反射膜7の上面7uに密着又は固定されている。また、これにより、フレーム6内において、光源11と対向する導光板8の外側面、即ち入光端面8seは、フレーム6の内側面6sに対して密着又は固定されない。こうして、導光板8は、フレーム6及び反射膜7と一体化している。
但し、本発明では、導光板8の形状に限定はなく、例えば、導光板8及びフレーム6の各々が多角形の平面形状を有する場合には、導光板8の複数の外側面(辺)のうち少なくとも1つの外側面(辺)が、フレーム6の複数の内側面(辺)のうち少なくとも1つの内側面(辺)にそれぞれ密着又は固定してなる構成とすることができる。即ち、本発明では、導光板8の複数の外側面(辺)のうち少なくとも1つの外側面(辺)が、フレーム6の内側面(辺)に対して密着又は固定されていれば、後述するように照明装置51の強度向上が図れるからである。また、本発明では、導光板8zは、図2(b)に示すように、各光源11を取り囲むような切り欠き(又は開口)8kを備えて構成されていてもよい。図2(b)は、図2(a)に対応する照明装置51pの平面図である。この照明装置51pでは、導光板8zは、複数の切り欠き8kを有し、導光板8zの複数の外側面(辺)8sが、フレーム6の複数の内側面6sにそれぞれ密着又は固定してなる。これにより、照明装置51pの強度向上が図れる。なお、この構成の下では、フレーム6内において、各切り欠き8kに対応する位置に光源11が配置される。
なお、本発明では、導光板8の入光端面8seと対向する外側面8s、即ち光源11と反対側に位置する、導光板8の外側面8sには、光源11から出射した光が外部へ漏れないように且つ当該光の利用効率を高めるために反射膜が形成されるようにしても構わない。
以上の構成を有する導光板8は、当該導光板8に対向配置された液晶表示パネル50に対し、導光板8の入光端面8seに沿って且つ適宜の間隔をおいて配置された光源11から出射された光Lを液晶表示パネル50の面内に均一に照射する役割を有する。導光板8の入光端面8seから導光板8の内部に入射した光Lは、導光板8の下面(反射面)8dと上面(出光面)8uとの間で反射を繰り返す。そして、出光面8uと光Lのなす角が臨界角を超えると、光Lは、出光面8uを透過して拡散シート9側へ出光する。このとき、光Lの一部は、反射面8dを通じて反射膜7側へも出射されるが、その光Lの一部は、導光板8の反射面8dに密着するように形成された反射膜7によって導光板8の内部へ戻される。
拡散シート9は、導光板8側から出射された光Lを拡散させ、液晶表示パネル50における表示画面の光の輝度をより均一化させる役割を有する。プリズムシート10は、拡散シート9側から出射された光Lを液晶表示パネル50側へ集束させる役割を有する。
以上の構成の下、各光源11から出射された光Lは、導光板8、拡散シート9、プリズムシート10、液晶表示パネル50をこの順に透過する。このとき、液晶層4の配向制御が行われ、所望の表示画像が観察者によって視認される。
(照明装置の強度向上構造)
次に、本発明の実施形態に係る照明装置51の強度向上構造について述べる。
本実施形態に係る照明装置51は、フレーム6と、フレーム6の上面6uに既知の蒸着法などにより形成又は蒸着された金属膜などの反射膜7と、反射膜7の上面7uにインサート成形によって形成又は成形された導光板8と、を備えている。特に、反射膜7はフレーム6より反射率が高く、フレーム6と反射膜7と導光板8とは密着してなる。好適な例では、反射膜7は、フレーム6の内側表面よりも反射率が高いことが好ましい。なお、本発明では、反射膜7は、フレーム6及び導光板8の少なくともどちらか一方に固定された構成としてもよい。
これにより、液晶表示パネル50側への光の反射効率を高めることができ、高輝度の照明装置51が得られる。また、これにより、フレーム6と反射膜7と導光板8の結合力の向上を図ることができる。その結果、落下などの衝撃に対して破損等し難い、高い強度の照明装置51が得られる。
なお、本発明に係る照明装置は、フレーム6と、フレーム6上に形成された導光板8と、を備え、導光板8はインサート成形法によってフレーム6に直接的に固定されて構成されてもよい。これにより、フレーム6と導光板8の結合力の向上を図ることができる。その結果、落下などの衝撃に対して破損等し難い、高い強度の照明装置が得られる。
(変形例1に係る照明装置の強度向上構造)
次に、図3(a)を参照して、本発明の変形例1に係る照明装置51xの強度向上構造について述べる。図3(a)は、図1に対応する、本発明の変形例1に係る照明装置51xの断面図を示す。
変形例1に係る照明装置51xと、上記した本実施形態に係る照明装置51とを比較した場合、その両者は、フレーム及び導光板の構成のみが異なり、それ以外の構成は同様である。よって、以下では、上記の実施形態と同一の要素については同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。
即ち、変形例1に係る照明装置51xでは、図3(a)に示すように、フレーム6xの任意の内側面6sには、導光板8側へ突出する凸部6aが設けられていると共に、導光板8の任意の外側面8sには、当該凸部6aと嵌合する凹部8aが設けられている。ここで、フレーム6xの凸部6aと導光板8の凹部8aとは、フレーム6xに対する導光板8の成形時に嵌合する。具体的には、この照明装置51xの製造過程では、フレーム6xの内側の反射膜7の上面7uに対して、導光板8の形成素材をインサート成形によって流し込む。次に、その素材を硬化させる。これにより、フレーム6xと反射膜7と導光板8とが密着した状態で、フレーム6xの凸部6aと導光板8の凹部8aとが嵌合する。なお、本発明では、フレーム6xの内側面6sに設ける凸部6aの形状及び数など、及びこれに伴って形成される導光板8の凹部8aの形状及び数などに限定はない。
例えば、本発明では、照明装置51xの強度向上を図るという観点より、フレーム6xの凸部6aの突出する長さを長くすると共に、これに対応して導光板8の凹部8aの窪む深さを深くしたり、或いは、フレーム6xの4つの内側面6sの全て(又は少なくとも1つの内側面6s)に凸部6aを形成すると共に、これに対応して導光板8の4つの外側面8sの全て(又は少なくとも1つの外側面8s)に各凸部6aと嵌合する凹部8aを設けたり、或いは、フレーム6xの各内側面6sに複数の凸部6aを形成すると共に、これに対応して、導光板8の各外側面8sに当該各凸部6a嵌合する凹部8aを設けたり、或いは、それらの構成の少なくとも1つを組み合わせるようにしてもよい。
かかる構成によれば、フレーム6xの凸部6aと導光板8の凹部8aが嵌合している分、上記の実施形態に係る照明装置51と比較して、より一層、フレーム6xと反射膜7と導光板8の結合力の向上を図ることができ、高い強度の照明装置51xが得られる。
(変形例2に係る照明装置の強度向上構造)
次に、図3(b)を参照して、本発明の変形例2に係る照明装置51yの強度向上構造について述べる。図3(b)は、図1に対応する、本発明の変形例2に係る照明装置51yの断面図を示す。
変形例2に係る照明装置51yと、上記した本実施形態に係る照明装置51とを比較した場合、その両者は、フレーム及び導光板の構成のみが異なり、それ以外の構成は同様である。よって、以下では、上記の実施形態と同一の要素については同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。
即ち、変形例2に係る照明装置51yでは、図3(b)に示すように、フレーム6yの内側面6sには、導光板8側と逆側へ窪む凹部6bが設けられていると共に、導光板8の外側面8sには、当該凹部6bと嵌合する凸部8bが設けられている。ここで、フレーム6yの凹部6bと導光板8の凸部8bとは、上記した変形例1に係る照明装置51xの製造過程と同様に、フレーム6yに対する導光板8の成形時に嵌合する。これにより、フレーム6yと反射膜7と導光板8とが密着した状態で、フレーム6yの凹部6bと導光板8の凸部8bとが嵌合する。なお、本発明では、フレーム6yの内側面6sに設ける凹部6bの形状及び数など、及びこれに伴って形成される導光板8の凸部8bの形状及び数などに限定はない。これにより、変形例1に係る照明装置51xと同様に、より一層、フレーム6yと反射膜7と導光板8の結合力の向上を図ることができ、高い強度の照明装置51yが得られる。
(照明装置の反射効率の向上方法)
上記の実施形態、変形例1及び2に係る照明装置51、51x、51y、51p(以下、代表して「照明装置51z」と称する)では、フレーム6、6x、6y(以下、代表して「フレーム6」と称する)の上面6uは平坦性を有していたが、本発明では、フレーム6の上面6uには、液晶表示パネル50側に対して、光の反射効率を更に向上させるための表面処理加工が施されても構わない。
ここで、図4(a)乃至図4(c)は、フレーム6の上面6uに対する表面処理加工の各種の例を示す要部斜視図である。図4(a)では、フレーム6の上面6uに対して三角断面形状のプリズム加工が施され、また、図4(b)では、フレーム6の上面6uに対して線状のヘアーライン加工が施され、また、図4(c)では、フレーム6の上面6uに対して三角平面形状のドットパターン加工が施されている。なお、これらの表面処理加工はあくまで一例であり、本発明では、既知の種々の表面処理加工を採用し得る。これらの構成により、導光板8側への光の反射効率又は出射効率を向上させることができ、液晶表示パネル50に対して、光の反射効率の高い、高輝度の照明装置51zが得られる。
なお、本発明では、その他、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形をすることが可能である。
[照明装置の製造方法]
次に、図5及び6を参照して、本発明の実施形態に係る照明装置51等の製造方法について説明する。図5は、本発明の実施形態に係る照明装置51の製造方法のフローチャートを示す。図6(a)乃至図6(e)は、本発明の実施形態に係る照明装置51の製造工程を示す断面図である。
本実施形態に係る照明装置51の製造方法は、フレーム準備工程S1と、反射膜形成工程S2と、導光板成形工程S3と、各種の光学シート配置工程S4と、を備える。
まず、本実施形態に係る照明装置51の製造方法では、図6(a)に示すように、ステンレスなどの金属素材にて形成され、箱状の形状を有するフレーム6を準備する(フレーム準備工程S1)。なお、本製造方法では、図6(a)に示すフレーム6の代わりに、図3(a)に示すフレーム6xや、図3(b)に示すフレーム6yなどを用いてもよい。
次に、図6(b)に示すように、フレーム6の上面6uに、フレーム6より反射率の高い、金属膜などの反射膜7を蒸着法によって形成(蒸着)する(反射膜形成工程S2)。これにより、反射膜7とフレーム6の上面6uとを密着又は一体化させることができる。好適な例では、反射膜7は、アルミニウム、銀及びこれらの合金のいずれか1種以上からなることが好ましい。これにより、導光板8側に対する光の反射効率を高めることができ、高輝度の照明装置51が得られる。
次に、図6(c)に示すように、反射膜7の上面7uに、アクリル樹脂などの透明樹脂などの素材よりなる導光板8をインサート成形法によって成形する(導光板成形工程S3)。特に、この導光板成形工程S3は、インサート成形法により、フレーム6と反射膜7と導光板8とを密着させる。具体的には、導光板8の外側面8sはフレーム6の内側面6sに密着すると共に、導光板8の下面8dは反射膜7の上面7uに密着する。つまり、導光板8は、フレーム6及び反射膜7と一体化されることになる。
これにより、フレーム6と反射膜7と導光板8の結合力の向上を図ることができる。なお、上記したフレーム6x又はフレーム6yを用いれば、フレーム6の凸部6aと導光板8の凹部8aとが嵌合し、或いはフレーム6の凹部6bと導光板8の凸部8bとが嵌合するので、より一層、フレーム6と反射膜7と導光板8の結合力の向上を図ることができる。その結果、落下などの衝撃に対して破損等し難い、より高い強度の照明装置51、51x、51yが得られる。また、反射膜7は、導光板8によって覆われるので、水滴などに対する反射膜7の腐食防止も図れる。
次に、図6(d)に示すように、導光板8上に接着剤を介して拡散シート9を配置し、さらに、図6(e)に示すように、拡散シート9上に接着剤を介してプリズムシート10を配置する(各種の光学シート配置工程S4)。こうして、本実施形態に係る照明装置51が得られる。なお、上記したフレーム6x又はフレーム6yを用いれば、上記した照明装置51x又は51yが得られる。
なお、上記の照明装置51の製造方法に代えて、本発明の照明装置51の製造方法は、少なくともフレーム6上に導光板8をインサート成形法によって成形する導光板成形工程S3を備え、導光板成形工程S3は、インサート成形法により、導光板8をフレーム6に固定するようにしてもよい。これにより、フレーム6と導光板8との結合力の向上を図ることが可能な照明装置51が得られる。その結果、落下などの衝撃に対して破損等し難い、高い強度の照明装置51が得られる。
[電子機器]
次に、上記の本実施形態、変形例1、変形例2に係る照明装置51zを有する液晶装置(以下、代表して「本発明に係る液晶装置1000」と称する)を備える電子機器の具体例について図7を参照して説明する。
まず、本発明に係る液晶装置1000を、可搬型のパーソナルコンピュータ(いわゆるノート型パソコン)の表示部に適用した例について説明する。図7(a)は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。同図に示すように、パーソナルコンピュータ710は、キーボード711を備えた本体部712と、本発明に係る液晶装置1000を適用した表示部713とを備えている。
続いて、本発明に係る液晶装置1000を、携帯電話機の表示部に適用した例について説明する。図7(b)は、この携帯電話機の構成を示す斜視図である。同図に示すように、携帯電話機720は、複数の操作ボタン721のほか、受話口722、送話口723とともに、本発明に係る液晶装置1000を適用した表示部724を備える。
なお、本発明に係る液晶装置1000を適用可能な電子機器としては、図7(a)に示したパーソナルコンピュータや図7(b)に示した携帯電話機の他にも、液晶テレビ、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、ディジタルスチルカメラなどが挙げられる。
本発明の実施形態に係る照明装置を有する液晶装置の構成を示す断面図。 本発明の実施形態等に係る照明装置の平面図。 変形例1及び2に係る照明装置の構成を示す断面図。 フレームの上面への表面処理加工の例を示す要部斜視図。 本発明の照明装置の製造方法のフローチャートを示す。 本発明の照明装置の製造工程を示す断面図。 本発明の液晶装置を備える電子機器の斜視図。
符号の説明
6、6x、6y フレーム、 7 反射膜、 8、8z 導光板、 50 液晶表示パネル、 51、51x、51y、51p、51z 照明装置、 100 液晶装置

Claims (5)

  1. フレームと、
    前記フレーム上に形成された導光板と、を備え、
    前記導光板はインサート成形によって前記フレームに固定されていることを特徴とする照明装置。
  2. 前記フレームと前記導光板の間には、前記フレームの内側表面よりも反射率の高い反射膜が設けられており、前記反射膜は前記フレーム及び前記導光板の少なくともどちらか一方に固定されていることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
  3. 請求項1又は2に記載の照明装置を備えることを特徴とする電気光学装置。
  4. 請求項3に記載の電気光学装置を表示部として備えることを特徴とする電子機器。
  5. フレーム上に導光板をインサート成形法によって成形する導光板成形工程を備え、
    前記導光板成形工程は、前記インサート成形法により、前記導光板を前記フレームに固定することを特徴とする照明装置の製造方法。
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