JP2010177053A - バックライトユニット - Google Patents
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Abstract
【課題】 より薄型化されたバックライトユニットを提供する。
【解決手段】 本発明のバックライトユニット100は、光源201と、その光源201を配置する基板102と、その基板102を配置する金属フレーム103と、光源201の発光面201aと向かい合う入光面101aを有する導光体101と、それらを収容する凹部を有する筐体104と、を備えたバックライトユニットにおいて、上記金属フレーム103は、屈曲され、上記凹部の側面104aおよび底面104bに沿って配置されており、上記基板102は、上記凹部の側面104aに配置された金属フレーム103の主面に配置されており、上記基板102が配置された金属フレーム103は、傾斜され、上記光源201の発光面201aが上記入光面101aに対して傾斜されていることを特徴とする。
【選択図】 図1
【解決手段】 本発明のバックライトユニット100は、光源201と、その光源201を配置する基板102と、その基板102を配置する金属フレーム103と、光源201の発光面201aと向かい合う入光面101aを有する導光体101と、それらを収容する凹部を有する筐体104と、を備えたバックライトユニットにおいて、上記金属フレーム103は、屈曲され、上記凹部の側面104aおよび底面104bに沿って配置されており、上記基板102は、上記凹部の側面104aに配置された金属フレーム103の主面に配置されており、上記基板102が配置された金属フレーム103は、傾斜され、上記光源201の発光面201aが上記入光面101aに対して傾斜されていることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
本発明は、液晶表示装置に使用されるバックライトユニットに関する。
近年、液晶セルを用いた液晶表示装置が、時計、携帯電話機、パソコンなどのあらゆる電子機器に搭載されている。このような電子機器における液晶表示装置の照明用光源として、バックライトユニットが備えられている。特に、携帯電話機に代表される最近の携帯用電子機器は、様々な機能が付加されてきており、バックライトユニットを薄型にすることが求められてきている。
バックライトユニットは、主に、光源と、その光源の光を入射させる入光面および、その入射された光を出射させる発光面を有する導光体と、その導光体から出射された光の光学特性を制御するための拡散シートやプリズムシートなどの種々の光学シートから構成されている。このようなバックライトユニットにおいて、光源は、その発光面が導光体の入光面に向かい合うように配置されている。そして、光源から出射した光が導光体の入光面から導光体の内部に効率よく入射できるようにするため、導光体の入光面に切り欠きを設けることがある。このような切り欠きを設けることにより、導光体の入光面から所定距離の範囲にある入光部において光が拡散する。そのため、導光体の発光面から見て、導光体の入光部において、光が集中することにより発生する異常発光の問題を解決することができる。
さらに、導光体の入光面に切り欠きを設ける他の解決手段として、例えば、特開2005−268021号公報に記載されたバックライトユニットは、発光ダイオードの発光面が導光体の入光面に対して所定の角度だけ傾斜するように、発光ダイオードが実装された配線基板を、導光体を収納する筐体の底面に設けられた傾斜面に配置させている。これにより、導光体の入光部における異常発光が低減され、光源から出射した光が導光体の入光面から導光体の内部に効率よく入射できるようになる。
しかしながら、上述の先行技術文献に開示されるバックライトユニットは、基板を配置する筐体の底面に傾斜面を形成するため、筐体の底部をある程度厚肉に形成させておく必要がある。そのため、このようなバックライトユニットでは、薄型化に限界があり、薄型化が求められる市場の要求に応えることができない。
また、上記バックライトユニットは、導光体の入光面に対する発光ダイオードの発光面の角度を最適化したい場合、傾斜角度が異なる傾斜面を有する新たな筐体を作成する必要がある。そのため、バックライトユニットの製造工程において、各構成部材の実装精度に誤差が生じることを考慮すると、導光体の入光部における異常発光を、各バックライトユニットについて同程度に解消することが難しい。
そこで、本発明は、導光体の入光部における異常発光を解消することができる薄型のバックライトユニットを提供することを目的とする。
上述の目的を達成するために本発明に係るバックライトユニットは、光源と、その光源を配置する基板と、その基板を配置する金属フレームと、上記光源の発光面と向かい合う入光面を有する導光体と、それらを収容する凹部を有する筐体と、を備えたバックライトユニットにおいて、上記金属フレームは、屈曲され、上記凹部の底面に配置された平坦部と、上記凹部の側面に面して配置され上記平坦部に対して傾斜された屈曲部と、を有しており、上記基板は、上記屈曲部の主面に配置されており、上記光源の発光面は、上記導光体の入光面に対して傾斜されていることを特徴とする。
上記導光体は、上記入光面に隣接する発光面の上に光学シートを備えており、その光学シートは、上記導光体の側から上記基板の側に延長して配置され、その周縁部が上記導光体の入光面と上記光源の発光面との間の隙間を覆うことが好ましい。
上記導光体は、上記金属フレームとの間に反射シートを備えており、その反射シートは、上記導光体の側から上記基板の側に延長して配置され、その周縁部が上記導光体の入光面と上記光源の発光面との間の隙間を覆うことが好ましい。
上記導光体は、上記入光面に隣接する反射面が、上記平坦部の主面に接して配置されていることが好ましい。
上記金属フレームは、上記平坦部と上記屈曲部との間に貫通孔または切り欠きを有しており、その貫通孔または切り欠きを通じて、上記基板の一部が金属フレームの外側に延出されていることが好ましい。
上記光源の発光面は、上記入光面に対して、0°よりも大きく10°以下の角度で傾斜されていることが好ましい。
上記光源は、発光ダイオードであることが好ましい。
本発明にかかるバックライトユニットは、筐体とは別に設けた金属フレームの一部を折り曲げることにより基板の配置場所を確保しており、金属フレームの折り曲げ角度により導光体の入光面に対する光源の発光面の傾斜角度が決定される。これにより、筐体に形成させた傾斜面に基板を配置させたものと比較して、バックライトユニットを薄型化することができる。
また、本発明にかかるバックライトユニットは、光源が配置された基板を、金属フレームの一部に配置しているので、金属フレームの弾性を利用して、導光体の入光面に対する光源の発光面の角度を所望の値に調整し、導光体への光の入射効率が向上するように最適化することが容易にできる。
本発明を実施するための最良の形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するためのバックライトユニットを例示するものであって、本発明はバックライトユニットを以下に限定するものではない。
また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
図1は、本形態のバックライトユニットにおける各構成部材を示す斜視図である。また、図2は、本形態のバックライトユニットの断面図である。
図1および図2に示されるように、本形態のバックライトユニット100は、光源201と、その光源201を主面に配置させた基板102と、光源201からの光を導光する導光体101と、それらが収容された凹部を有する筐体104とを備えたバックライトユニットである。このようなバックライトユニットにおいて、入光部における異常発光を低減させて光源の光を効率よく入射させるため、本発明者らは種々の検討を行った。
その結果、筐体の凹部の側面から底面に沿って屈曲された金属フレームを配置し、光源が配置された基板を筐体の凹部の側面に配置された金属フレームの主面に配置させ、基板が配置された金属フレームの主面を、筐体の凹部の底面に対して傾斜させることで、光源の発光面を導光体の入光面に対して傾斜させる。これにより、上述の課題を解決するに至った。
以下、図面を参照しながら本形態のバックライトユニット100について詳述する。図1に示されるように、本形態のバックライトユニット100は、光源を配置させた基板102と、その基板102および導光体101を配置させる金属フレーム103と、それらの部材を収納する凹部を有する筐体104から構成されている。
図2に示されるように、金属フレーム103は、その側面方向から見て、ほぼL字型に屈曲されており、筐体104の凹部の側面104aと、凹部の底面104bとに沿うように筐体104の凹部内に配置されている。すなわち、図1に示されるように、金属フレーム103は、筐体104の凹部の側面104aに向かって配置された屈曲部103aと、筐体104の凹部の底面104bに向かって配置された平坦部103bとを有する。
金属フレーム103の各部位のうち、筐体104の凹部の側面104aに配置された屈曲部103aの主面には、光源が配置された側が導光体101の側面101a(入光面)の方に向くように、基板102が配置されている。一方、筐体104の凹部の底面104bに配置された平坦部103bの主面上には、導光体101が配置されている。本形態の導光体101は、略直方体状の透光性部材であり、複数の側面101a、101d、101e、101fのうち少なくとも一つの側面101aを入光面とし、上下方向に向かい合う二つの主面101b、101cのうち、一方の主面101bを反射面とし、他方の主面101cを発光面とする。
基板102が配置された金属フレーム103の屈曲部103aは、金属フレーム103を筐体104の凹部に収納したとき、筐体104の凹部の底面104bに対して所定の角度だけ傾斜するように、予め、金属フレーム103の屈曲部103aの主面が平坦部103bの主面に対して所定の角度αだけ傾斜させて、金属フレーム103が屈曲されている。これにより、光源201の発光面201aを屈曲部103aの主面に平行とし、導光体101の入光面となる側面101aを金属フレーム103の平坦部103bの主面に垂直となるように導光体を配置させることで、光源の発光面が導光体の入光面に対して角度αだけ傾いて、光源の発光面と導光体の入光面とが非平行とされる。これにより、導光体の入光面に切り欠きを形成しなくとも、導光体の入光部における異常発光が低減される。すなわち、導光体の内部への光の入射効率を向上させ、導光体の発光面から出射する光がどの場所も均一なるようにすることができる。なお、このような効果が奏される限りにおいて、本発明は、導光体101の入光面となる側面101aを金属フレーム103の平坦部103bの主面に垂直とすることに限定されることなく、導光体101の入光面が平坦部103bの主面に対して、ある程度の角度で傾斜されていてもよい。
なお、光源の発光面を導光体の入光面に非平行にすることは、光源の光軸が導光体の発光面と向かい合う反射面に交わるように、光源を導光体に配置することを含むが、光を発光面から効率よく取り出すため、光源の光軸が導光体の発光面と交わるように、すなわち、光源の発光面が筐体の凹部の開口方向に向くように配置することが好ましい。
導光体の入光面と、光源の発光面のなす角度αは、導光体の入光面と、光源の発光面との間に形成される角度であり、その大きさは0°よりも大きく、10°以下であることが好ましい。あまり大きくなりすぎると、光源から出射された光が導光体の入光面へ入射する効率が低下するからである。また、同様の理由から、光源の発光面は、導光体の入光面に接触することなく、両面の間にある程度の間隔を設けることにより、光源の発光面が、導光体の入光面から離間されていることが好ましい。
以上説明したように、本形態のバックライトユニットは、筐体とは別に設けた金属フレームの一部を折り曲げることにより基板の配置場所を確保しており、金属フレームの折り曲げ角度により導光体の入光面に対する光源の発光面の傾斜角度αが決定される。
これにより、先行技術について説明したような、筐体に形成させた傾斜面に基板を配置させたものと比較して、本形態のバックライトユニットは、筐体の底面に傾斜面を形成させる必要がなくなるので、バックライトユニットを薄型化することが容易にできる。
また、本形態のバックライトユニットは、光源が配置された基板を、金属フレームの一部に配置しているので、金属フレームの弾性を利用して、導光体の入光面に対する光源の発光面の角度を所望の値に微調整することもできる。そのため、バックライトユニットの製造工程において、各構成部材の実装精度のばらつきにより、個々のバックライトユニットごとに光学特性がばらついたとしても、各バックライトユニットについて、導光体への光の入射効率が向上するように最適化して光学特性を揃えることも容易にできる。
なお、本形態では特に詳細に説明することはないが、バックライトユニットの光学特性を良好にするため、導光体の反射面の側に反射シートを配置したり、導光体の発光面の側に拡散シートやプリズムシートのような光学シートを配置したりしてもよい。なお、図3、図4および図5は、反射シートや光学シートを備えた別の形態のバックライトユニット200、300、400の断面図を示す。
図3に示されるように、導光体101が、反射面101bに向かい合う発光面101cの上に光学シート301を備える場合は、その光学シート301が、導光体101の側から光源201が配置された基板102の側に延長して配置され、その周縁部301aが導光体101の入光面101aと光源201の発光面201aとの間の隙間を覆うことが好ましい。ここで、図3に示されるバックライトユニット200における「周縁部」とは、光学シートを導光体の発光面の上に配置したとき、導光体の入光面からはみ出した部位をいうものとする。これにより、導光体の入光面と光源の発光面との間の隙間からの光漏れを抑制することができるからである。
または、図4に示されるように、導光体101が、反射面101bと金属フレームとの間に反射シート401を備える場合は、その反射シート401が、導光体101の側から光源201が配置された基板102の側に延長して配置され、その周縁部401aが導光体101の入光面101aと光源201の発光面201aとの間の隙間を覆うことが好ましい。ここで、図4に示されるバックライトユニット300における「周縁部」とは、導光体に対して反射シートを配置したとき、導光体の入光面からはみ出した部位をいうものとする。これにより、導光体の入光面と光源の発光面との間の隙間からの光漏れを抑制することができるからである。以下、本形態のバックライトユニットの各構成部材について詳述する。
(光源)
本形態における光源とは、発光ダイオードや半導体レーザなどの半導体発光素子や、冷陰極線管あるいはそれらから種々選択して組み合わせた複合的な光源など、導光体に入射させることができる光を発するものをいう。特に、発光ダイオードは、板状の導光体の側面から光を入射させる光源として好適に利用することができる。導光体への光源の配置の仕方について、本形態では、導光体の側面に設けられた入光面に光源の発光面が向かい合うように光源を配置したエッジライト方式について説明する。しかし、導光体の発光面に向かい合う反射面(すなわち、筐体の底面の側)に対面させて光源を配置した直下型方式を併用した方式としてもよい。
本形態における光源とは、発光ダイオードや半導体レーザなどの半導体発光素子や、冷陰極線管あるいはそれらから種々選択して組み合わせた複合的な光源など、導光体に入射させることができる光を発するものをいう。特に、発光ダイオードは、板状の導光体の側面から光を入射させる光源として好適に利用することができる。導光体への光源の配置の仕方について、本形態では、導光体の側面に設けられた入光面に光源の発光面が向かい合うように光源を配置したエッジライト方式について説明する。しかし、導光体の発光面に向かい合う反射面(すなわち、筐体の底面の側)に対面させて光源を配置した直下型方式を併用した方式としてもよい。
以下、発光ダイオードについて説明する。発光ダイオードは、半導体層から放出される光の主波長によって種々選択させることができる。特に、白色系の混色光を発する発光ダイオードが広く利用されている。このような発光ダイオードは、RGB各色を発するLEDチップを組み合わせたものや、LEDチップと、そのLEDチップから放出された光により励起された光を発する蛍光体とを備えた発光ダイオードなど種々のものが挙げられる。青色系が発光可能なLEDチップは、例えば、窒化ガリウム系化合物半導体を利用することによって高輝度に発光させることができる。
また、本形態における発光ダイオードは、LEDチップがパッケージに搭載されたものである。そのLEDチップの電極は、パッケージに配置された電極と、金線などの導電性ワイヤや、Ag含有エポキシ樹脂などの導電性ペーストなどにより電気的に接続される。LEDチップや導電性ワイヤは、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの透光性樹脂によって被覆され、外部環境から保護される。
本形態に用いられるパッケージは、LEDチップが配置される凹部を有するフレームインサート成型体が好ましく、成型体の材料として、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、液晶ポリマー、芳香族ナイロンなどの各種樹脂に白色顔料などの添加物を混入させたものが挙げられる。
その他のパッケージとして、セラミックグリーンシートを積層させ、焼成することにより得られるセラミックパッケージとすることができる。セラミックパッケージは、樹脂材料からなるパッケージと比較して耐熱性および耐光性に優れるため、高出力かつ信頼性の高い発光ダイオードとすることができる。なお、凹部を有するパッケージとした場合には、凹部の開口形状を有する面を発光面とすることができる。
ここで、LEDチップを被覆する透光性樹脂には、必要に応じて蛍光物質が含有されても良い。本形態に用いられる蛍光物質は、LEDチップの光を波長変換するものである。すなわち、蛍光物質は、LEDチップの光の少なくとも一部を吸収し、異なる波長を有する光を発するものである。ここで、蛍光物質は、LEDチップからの光を、より長波長側に変換させる蛍光体が好ましい。LEDチップからの光がエネルギーの高い短波長の可視光の場合、アルミニウム酸化物系蛍光体の一種であるYAG:Ce(例えば、YAlO3:Ce、Y3Al5O12:Ce)やEu又はCrで付活された窒素含有CaO−Al2O3−SiO2などの無機蛍光体など種々好適に用いられる。特に、YAG:Ce蛍光体は、その含有量によってLEDチップからの青色系の光を一部吸収して補色となる黄色系の光を発するため、白色系の混色光を発する高出力な発光ダイオードを、比較的簡単に形成することができる。
(基板)
基板は、光源を実装するための板材であり、光源に電力を供給するための導体配線が施されている。本形態の基板として、絶縁性樹脂からなる基板に導体配線が印刷された通常のプリント基板やフレキシブル基板を好適に利用することができる。例えば、銅箔などからなる導電性パターンが施されたガラスエポキシ基板や絶縁性樹脂で結合された金属体などによって好適に形成することができる。あるいは、アルミニウムや銅からなる金属材料に絶縁性材料を介して導体配線が施された放熱性が高い基板とすることができる。特に、フレキシブル基板は、屈曲された金属フレームの表面や金属フレームに形成された貫通孔や切り欠きに沿って柔軟に配置することができ、バックライトユニットを組み立て易いので、より好ましい。
基板は、光源を実装するための板材であり、光源に電力を供給するための導体配線が施されている。本形態の基板として、絶縁性樹脂からなる基板に導体配線が印刷された通常のプリント基板やフレキシブル基板を好適に利用することができる。例えば、銅箔などからなる導電性パターンが施されたガラスエポキシ基板や絶縁性樹脂で結合された金属体などによって好適に形成することができる。あるいは、アルミニウムや銅からなる金属材料に絶縁性材料を介して導体配線が施された放熱性が高い基板とすることができる。特に、フレキシブル基板は、屈曲された金属フレームの表面や金属フレームに形成された貫通孔や切り欠きに沿って柔軟に配置することができ、バックライトユニットを組み立て易いので、より好ましい。
(導光体)
本形態における導光体とは、入光面から入射された光源からの光を、その内部の反射を利用して導光し、所定の部位に設けられた発光面から所望の形状に発光させることができる透光性の部材である。したがって、発光面の所望形状により、メーターの針として利用可能な針状、液晶バックライト光源として利用可能な板状など種々の形状を取ることができる。導光体は発光ダイオードからの光或いはその光を波長変換させた光を効率よく発光面から放出するために、透光性を有している。このような導光体の材料としてはアクリル樹脂やエポキシ樹脂、ポリカーボネート、ガラスなど種々の材料が好適に挙げられる。
本形態における導光体とは、入光面から入射された光源からの光を、その内部の反射を利用して導光し、所定の部位に設けられた発光面から所望の形状に発光させることができる透光性の部材である。したがって、発光面の所望形状により、メーターの針として利用可能な針状、液晶バックライト光源として利用可能な板状など種々の形状を取ることができる。導光体は発光ダイオードからの光或いはその光を波長変換させた光を効率よく発光面から放出するために、透光性を有している。このような導光体の材料としてはアクリル樹脂やエポキシ樹脂、ポリカーボネート、ガラスなど種々の材料が好適に挙げられる。
導光体の入光面には、断面三角形状の切り欠きや、プリズム形状を設けることもできる。これにより、導光体に入射された光が拡散するので、導光体への光の入光効率を向上させることができる。また、導光体の入光面および発光面以外の反射面は、鏡面加工を施したり、プリズム形状を設けたり、光反射率の高い金属を配置させたりすることもできる。これにより、導光体の発光面以外からの光漏れを低減させて、光取り出し効率が高いバックライトユニットとすることができる。
(筐体)
本形態における筐体とは、光源が配置された基板と、導光体と、金属フレームと、拡散シートやプリズムシートを含む光学シートを収容する凹部を有し、その凹部の開口部に枠体が配置され、それらの部材を保持する部材である。なお、枠体は、本形態において特に詳細に説明することはないが、筐体の凹部に導光体や金属フレームや光学シートを収納した後、それらの部材が筐体から脱落しないように、筐体の凹部の開口方向に取り付けられる部材である。
本形態における筐体とは、光源が配置された基板と、導光体と、金属フレームと、拡散シートやプリズムシートを含む光学シートを収容する凹部を有し、その凹部の開口部に枠体が配置され、それらの部材を保持する部材である。なお、枠体は、本形態において特に詳細に説明することはないが、筐体の凹部に導光体や金属フレームや光学シートを収納した後、それらの部材が筐体から脱落しないように、筐体の凹部の開口方向に取り付けられる部材である。
筐体の材料は、各種光拡散剤を含有した樹脂や金属など種々のものが好適に挙げられる。特に、発熱を伴う発光ダイオードの放熱性や光反射などを考慮してニッケル、鉄、銅、アルミニウムなどの金属、ステンレスなどの各種合金がより好適に用いられる。筐体の大きさや形状は、収容する部材の大きさや形状に合わせて適宜選択できる。
(金属フレーム)
本形態における金属フレームとは、筐体の凹部の側面から底面にかけて延長して配置される金属平板である。金属フレームの各部位のうち、筐体の凹部の側面に配置された屈曲部の主面には、光源が配置された基板が配置され、筐体の凹部の底面に配置された平坦部の主面の上には、導光体や、反射シートや光学シートが配置される。この金属フレームは、屈曲部が平坦部に対して所定の角度だけ傾斜するように折り曲げられている。なお、屈曲部に配置させる光源の発光面が、導光体の入光面に対して所定の位置および角度となるように、金属フレームの折り曲げ箇所を複数設けたり、その折り曲げ角度を調節したりしてもよい。本形態の金属フレームによる別の効果として、金属フレームを筐体の凹部の側面から底面に渡って配置することにより、屈曲部に配置させた光源から平坦部への放熱性を向上させることができる。
本形態における金属フレームとは、筐体の凹部の側面から底面にかけて延長して配置される金属平板である。金属フレームの各部位のうち、筐体の凹部の側面に配置された屈曲部の主面には、光源が配置された基板が配置され、筐体の凹部の底面に配置された平坦部の主面の上には、導光体や、反射シートや光学シートが配置される。この金属フレームは、屈曲部が平坦部に対して所定の角度だけ傾斜するように折り曲げられている。なお、屈曲部に配置させる光源の発光面が、導光体の入光面に対して所定の位置および角度となるように、金属フレームの折り曲げ箇所を複数設けたり、その折り曲げ角度を調節したりしてもよい。本形態の金属フレームによる別の効果として、金属フレームを筐体の凹部の側面から底面に渡って配置することにより、屈曲部に配置させた光源から平坦部への放熱性を向上させることができる。
金属フレームは、筐体の凹部の側面から底面に沿って延長して配置することができるように、屈曲させやすい厚みを有する金属平板とすることが好ましい。また、発熱を伴う発光ダイオードの放熱性や光反射などを考慮して、金属フレームの材料は、ニッケル、鉄、銅、アルミニウムなどの金属、ステンレスなどの各種合金から好適に選択される。また、ニッケル、鉄、銅の少なくとも一種を含む金属を母材として、その表面を銀やアルミニウムなどの光反射率が高い金属を鍍金やスパッタリングにより被覆したものとすることができる。金属フレームの大きさや形状は、基板や導光体の部材の大きさや形状に合わせて種々選択できる。
本形態における金属フレームは、一枚の金属平板を折り曲げることにより筐体の凹部の側面および底面に沿う形状とさせているが、このような形態に限定されることはない。例えば、複数の金属平板を所定の角度だけ傾けて繋げることにより、ほぼL字型の金属フレームを構成し、筐体の内面に沿う形状として配置させてもよい。
金属フレームの一部に貫通孔または切り欠きを設けておくことが好ましい。図6に示されるように、基板の一部を貫通孔または切り欠きを通過させることにより、基板の一部を金属フレームの外側に導出させ、その基板と外部との電気的接続に利用することができる。貫通孔または切り欠きを設ける箇所は、金属フレームの屈曲部と平坦部との間あるいはその近傍とすることが好ましい。他の部材の実装の妨げとならないような箇所に設けることにより、組み立て易いバックライトユニットとすることができるからである。また、貫通孔または切り欠きの箇所から光が漏れやすいので、基板の一部を通過させるための必要最小限の大きさとすることが好ましい。図2に示されるように、光源の発光面が筐体の凹部の開口方向へ向くように配置させたバックライトユニットについては、筐体の凹部の底面側の光の量が少なくなると考えられるので、光漏れを最小限に防ぐ点からも、金属フレームの屈曲部と平坦部の間の、金属フレームが折り曲げられた箇所に、表面から筐体の凹部の底面に向かって貫通孔または切り欠きを設けることが好ましい。
以下、本発明に係る実施例について詳述する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されないことは言うまでもない。
図1は、本実施例のバックライトユニット100を構成する各構成部材を分解して示す斜視図である。図2は、本実施例のバックライトユニット100の断面図である。
図1および図2に示されるように、本実施例に係るバックライトユニット100は、光源として複数の発光ダイオード201が配置された基板102と、発光ダイオード201からの光を導光する導光体101と、それらが収容される凹部を有する筐体104と、筐体104の凹部の側面104aから底面104bに沿うように延長して配置された金属フレーム103と、を備えたバックライトユニットである。さらに、複数の発光ダイオード201が配置された基板102は、筐体104の凹部の側面に配置させた金属フレーム103の屈曲部103aの主面に配置され、導光体101は、筐体104の凹部の底面104bに配置させた金属フレーム103の平坦部104bの主面の上に配置されている。
本実施例の発光ダイオード201は、リード電極を有する樹脂成型体からなるパッケージの凹部にLEDチップが配置されてなるものであり、その凹部が開口された面が光源の発光面201aとされている。また、発光ダイオード201のリード電極がフレキシブル基板102に配置された導体配線に半田付けされることにより、発光ダイオード201は、フレキシブル基板102に電気的および機械的に接続されている。
図1に示されるように、本実施例の導光体101は、複数の側面101a、101d、101e、101fと、それらの側面により接続され上下方向に互いに向かい合う二つの主面101bおよび主面101cとにより構成された、ほぼ直方体の導光板である。このような導光板は、透光性のアクリル樹脂を材料として、射出成型により形成させたものである。
図2に示されるように、導光板の複数の側面のうちの一つである側面101aは、発光ダイオード201の発光面201aと向かい合っており、発光ダイオード201からの光を取り込むための入光面とされている。また、導光板の二つの主面のうちの一つである主面101cは、筐体104の凹部の開口方向に配置された主面であり、導光板の内部を伝播した光が出射する発光面とされている。また、その主面101cに向かい合った主面101bは、反射面とされており、この反射面は、導光板内を伝播した光の一部を主面101cのほうへ反射させる。
なお、本実施例の導光体は、筐体104の凹部の底面104bに配置させた金属フレーム103の平坦部104bの主面の上に、直接配置されている。すなわち、導光体101の反射面101bは、金属フレーム103の平坦部104bの主面に接している。この平坦部104bの主面は、鏡面加工や、銀メッキなどにより光反射面とすることができる。これにより、導光体を伝播した光は、導光体の反射面で反射されるだけでなく、金属フレームの表面でも反射されるので、導光体の反射面と金属フレームとの間に反射シートを要することなく、少ない構成部材で、導光体の発光面から取り出される光を増加させることができる。
本実施例の金属フレーム103は、アルミニウムを材料とする金属平板に、折り曲げ加工を施したものである。また、複数の発光ダイオード201を配置した基板102は、フレキシブル基板とされており、折り曲げ加工された金属フレーム103の表面に沿うように、その金属フレーム103の主面に貼り付けられている。
本実施例の金属フレーム103における、基板102が配置された屈曲部103aは、その主面が、筐体104の凹部の底面104bに垂直な方向から角度α(=10°)だけ傾斜されている。これにより、基板102に配置された発光ダイオード201の発光面201aは、筐体104の凹部の開口方向に向いており、さらに導光体101の入光面である側面101aに対して10°だけ傾いている。また、本実施例の発光ダイオード201の発光面201aは、導光板の側面101aから0.1mmから0.5mmだけ離間されている。
本実施例のバックライトユニットにより、導光体の入光面に切り欠きを設けなくとも、導光体の入光面の近くの入光部における異常発光が十分に低減され、光源からの光が導光体の内部に効率よく入射することができる。
図3は、本実施例のバックライトユニット200の断面図である。本実施例のバックライトユニット200は、導光体101の発光面101cの側にプリズムシートと拡散シートとからなる光学シート301を備える他は、実施例1と同様にバックライトユニットを構成する。この光学シート301により、バックライトユニットの発光観測面における発光むらを低減させることができる。
図3に示されるように、光学シート301は、導光体の入光面101aからはみ出した周縁部301aの端が、発光ダイオード201のパッケージの直上に位置するように、導光体101の上から基板102のほうへ向けて延長されている。
本実施例のバックライトユニット200は、光源201の発光面201aが筐体104の凹部の開口方向へ向いており、導光体101の入光面101aと光源201の発光面201aとの間に形成された隙間が、開口方向へ向かって広がるので、隙間の上のほうから光が漏れやすい。
そこで、光学シート301の一部で導光体101の入光面101aと光源201の発光面201aとの間に形成された隙間を上から覆うことにより、光源201からの光を漏れなく導光体101の入光面101aに導くことができる。そのため、導光体への光入射効率が高いバックライトユニットとすることができる。
図4は、本実施例のバックライトユニット300の断面図である。本実施例のバックライトユニット300は、導光体101の反射面101bの側に反射シート401を備える他は、実施例1と同様にバックライトユニットを構成する。反射シート401は、導光体101の反射面101bから出射した光を反射して、導光体101に再入光させて、導光体101の発光面101cから出射される光を増加させることができる。
図4に示されるように、反射シート401は、導光体の入光面101aからはみ出した周縁部401aの端が、発光ダイオード201のパッケージの直下に位置するように、導光体101のほうから基板102や屈曲部103aのほうへ向けて延長されている。このように、導光体101の入光面101aと光源の発光面201aとの間に形成された隙間を反射シート401で下から覆うことにより、光源201の発光面201aと導光体101の入光面101aとの間の隙間から漏れた光が反射シート401により導光体101のほうへ反射され、導光体101に入射する光が増える。そのため、光源からの光を漏れなく導光体の入光面に導くことができる導光体への光入射効率が高いバックライトユニットとすることができる。
図5は、本実施例のバックライトユニット400の断面図である。本実施例のバックライトユニット400は、導光体101の発光面101cの側にプリズムシートと拡散シートとからなる光学シート301と、導光体101の反射面101bの側に反射シート401を備える他は、実施例1と同様にバックライトユニットを構成する。光学シート301により、バックライトユニットの発光観測面における発光むらを低減させることができる。
図5に示されるように、光学シート301および反射シート401は、導光体の入光面101aからはみ出した周縁部301aおよび周縁部401aの端が、発光ダイオード201のパッケージの直上および直下にそれぞれ位置するように、導光体101のほうから光源201や基板102のほうへ向けて延長されている。このように、光学シート301の一部で導光体101の入光面101aと光源201の発光面201aとの間に形成された隙間を上と下から覆うことにより、光源201からの光を漏れなく導光体101の入光面101aに導くことができる。そのため、導光体への光入射効率が高いバックライトユニットとすることができる。
図6は、本実施例のバックライトユニット500の断面図である。本実施例のバックライトユニット500は、筐体104の凹部の底面から裏面に通じ、さらに、金属フレームの平坦部103bの屈曲部103a近傍にて表面から裏面に通じる貫通孔501を設けており、フレキシブル基板201の一部を、貫通孔501の内部を通じて筐体104の裏面に延出させる他は、実施例1と同様にバックライトユニットを構成する。
本実施例のバックライトユニット500は、光源201の発光面201aが筐体104の凹部の開口方向を向いており、その発光面201aが向く方向とは反対側の、光の量が比較的少ない箇所に貫通孔501を設けることにより、バックライトユニットの内部からの光漏れを最小限に抑えることができる。
本発明は、放熱性が向上されたバックライトユニットとして、車載用の液晶表示装置、携帯機器のディスプレイ、大型ディスプレイなどに利用可能である。
100、200、300、400、500・・・バックライトユニット、101・・・導光体、102・・・基板、103・・・金属フレーム、103a・・・金属フレームの屈曲部、103b・・・金属フレームの平坦部、104・・・筐体、104a・・・筐体の凹部の側面、104b・・・筐体の凹部の底面、201・・・光源、201a・・・光源の発光面、301・・・光学シート、301a・・・光学シートの周縁部、401・・・反射シート、401a・・・反射シートの周縁部、501・・・貫通孔。
Claims (7)
- 光源と、その光源を配置する基板と、その基板を配置する金属フレームと、前記光源の発光面と向かい合う入光面を有する導光体と、それらを収容する凹部を有する筐体と、を備えたバックライトユニットにおいて、
前記金属フレームは、屈曲され、前記凹部の底面に配置された平坦部と、前記凹部の側面に面して配置され前記平坦部に対して傾斜された屈曲部と、を有しており、
前記基板は、前記屈曲部の主面に配置されており、
前記光源の発光面は、前記導光体の入光面に対して傾斜されていることを特徴とするバックライトユニット。 - 前記導光体は、前記入光面に隣接する発光面の上に光学シートを備えており、その光学シートは、前記導光体の側から前記基板の側に延長して配置され、その周縁部が前記導光体の入光面と前記光源の発光面との間の隙間を覆う請求項1に記載のバックライトユニット。
- 前記導光体は、前記金属フレームとの間に反射シートを備えており、その反射シートは、前記導光体の側から前記基板の側に延長して配置され、その周縁部が前記導光体の入光面と前記光源の発光面との間の隙間を覆う請求項1または2に記載のバックライトユニット。
- 前記導光体は、前記入光面に隣接する反射面が、前記平坦部の主面に接して配置されている請求項1または2に記載のバックライトユニット。
- 前記金属フレームは、前記平坦部と前記屈曲部との間に貫通孔または切り欠きを有しており、その貫通孔または切り欠きを通じて、前記基板の一部が金属フレームの外側に延出されている請求項1から4のいずれか一項に記載のバックライトユニット。
- 前記光源の発光面は、前記入光面に対して、0°よりも大きく10°以下の角度で傾斜されている請求項1から5のいずれか一項に記載のバックライトユニット。
- 前記光源は、発光ダイオードである請求項1から6のいずれか一項に記載のバックライトユニット。
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