JP2011210378A - 面状照明装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光の利用効率が高く且つ簡便に製造できる面状照明装置を提供する。
【解決手段】バックライトユニット７における導光板７１の光入射側（光源側）端部に複数個の角穴７１３が等間隔で均等に穿設され、これら角穴７１３内に、光源用ＦＰＣ７５にＣＯＧ搭載されたＬＥＤ７２が、その光射出面７２１を対面する壁面７１４に接着樹脂７７を介して接着された状態で夫々設置され、これにより、射出面７２１と対面する壁面７１４間は透明な接着樹脂７７が介在するだけで空気層が介在していないから、各ＬＥＤ７２の射出光が効率よく導光板７１内に入射する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、サイドライト型の面状照明装置及びその製造方法に関する。

従来、液晶表示素子用のバックライトとして、導光板の一方の端面に光源を対向配置し、この光源から射出される光を導光板内に導き液晶表示素子に対向させた一方の主面の発光エリアから面状に出射させる、所謂サイドライト方式の面発光バックライトが用いられている。この場合の光源としては、バックライトを含めた液晶表示モジュールを小型薄型化するために、発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）等の放射型光源素子が採用されることが多い。（例えば特許文献１参照）

上述の放射型光源素子を用いた面発光バックライトでは、光源として冷陰極管等の線発光型光源を用いる場合に比べて射出される絶対光量が少ないため、射出光の利用効率を高めることが要求される。放射型光源素子からの射出光を可及的に有効利用するには、まず、放射型光源素子の光射出面を導光板の光入射面となる端面に密着させる必要がある。

従来、放射型光源素子の光射出面を導光板の光入射端面に密着させる方策としては、特許文献２に示されるように、係合突起等の弾性押圧手段によりＬＥＤの光射出面を導光板の光入射端面へ機構的に強制圧接させる方法が多用されている。

特開平８−３１３９０２号公報 特開２００８−２５１２９８号公報

然るに、上述の機構的に強制圧接させる方策では、放射型光源素子の光射出面と導光板の光入射端面とを、間に空気層が生じないように密着させることは難しい。光射出面と光入射端面との間に空気層が生じると、放射型光源素子から空気層中に射出された光が屈折率の異なる空気層と導光板の光入射端面との界面で拡散反射される。拡散反射された光の大部分は導光板に入射せずに漏れ光となり、光の利用効率を大きく低下させる。その結果、照射輝度か低下し、照射対象の表示装置における表示が暗くなる。

本発明の目的は、光の利用効率が高く且つ簡便に製造できる面状照明装置を提供することである。

本発明の請求項１に記載の面状照明装置は、光を入射させる側の端部に貫通穴が穿設された導光板と、前記貫通穴に収容され、前記導光板の前記貫通穴内の壁面のうち光射出面が対面した壁面に、前記貫通穴内に注入された透明樹脂を介して固着された光源素子とを有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の面状照明装置において、前記光源素子が設けられた配線基板を更に備え、前記貫通穴の前記壁面と前記導光板の前記一つの主面とが交わる縁辺が前記配線基板と接触していることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の面状照明装置において、前記透明樹脂が前記貫通穴内に充填されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のうち何れかの請求項に記載の面状照明装置において、前記透明樹脂がエポキシ系紫外線硬化型樹脂からなることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のうちの何れかの請求項に記載の面状照明装置において、前記光源素子が発光ダイオードであることを特徴とする。

本発明の請求項６に記載の面状照明装置の製造方法は、光を入射させる側の端部に貫通穴が穿設された導光板と、光源素子が設けられた配線基板とを準備し、前記貫通穴に前記光源素子を収容した状態で、前記光源素子の光射出面と前記導光板の前記貫通穴内の壁面のうち前記光射出面と対面した壁面との間に、透明樹脂を注入することを含むことを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の面状照明装置の製造方法において、前記透明樹脂を注入することは、前記光源素子を前記貫通穴に収容すると同時に、前記配線基板を前記導光板の一対の主面のうち一つの主面に固定することを含むことを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の面状照明装置の製造方法において、前記透明樹脂を注入することは、前記光源素子を前記貫通穴に収容すると同時に、前記貫通穴の前記壁面と前記導光板の前記一つの主面とが交わる縁辺が、前記配線基板と接触するように、前記配線基板を前記導光板に対して固定することを含むことを特徴とする。

本発明の面状照明装置によれば、光の利用効率が高く且つ簡便に製造できる面状照明装置を提供することができる。

本発明の一実施形態としての液晶表示モジュールを示す模式的断面図である。 上記液晶表示モジュールにおける主要部材の関係を示す部分分解斜視図である。

図１に示されるように、本実施形態の液晶表示モジュールの筐体は、外形が扁平な直方体をなす箱の天板を除去した形状の収納ケース１に底板を除去した形状のカバーケース２が嵌装されてなる。これら両ケース１、２は、共に金属板を加工して形成されている。カバーケース２の天板２１には、表示を観察するための表示窓２２が穿設されている。

上記筐体内には、フレームケース３が配置されている。本実施形態のフレームケース３は、樹脂材料を用いて例えばインジェクション法等により樹脂成形されてなり、内部には、表示の観察側を前側として、共に扁平な直方体をなす空間の前室３ａと後室３ｂとが２段重ねに形成されている。すなわち、フレームケース３の内部空間が仕切り板３１によって前室３ａと後室３ｂに仕切られ、この仕切り板３１には、前、後各室３ａ、３ｂを連通させる連通窓３１１が穿設されている。

前室３ａ内には、液晶表示パネル４が設置されている。液晶表示パネル４は、一対の矩形をなすガラス基板４１、４２を、図示しない枠状シール材により所定の間隙を保って接合し、枠状シール材で囲まれたガラス基板４１、４２の各対向面（以下、内面という）間に液晶を封入して、構成されている。ガラス基板４１、４２の各外面には、一対の前、後偏光板４３、４４がそれぞれ貼着されている。

ガラス基板４１、４２のうちの一方のガラス基板４２には、一縁辺をガラス基板４１の対応する端面よりも外側へ突出させて、突出縁部４２１が形成されている。この突出縁部４２１の表面（電極形成面の延長面）には、図示されていないが両基板４１、４２の各電極に導通接続されているリード配線やそれらの各接続端子及び駆動信号入力用配線等が配設され、液晶駆動回路素子としてのドライバチップ５がＣＯＧ（Chip On Glass）方式により直接搭載されている。

上述の突出縁部４２１における先端部には駆動信号入力用配線の接続端子が並設され、その接続端子列に、駆動制御信号供給用のフレキシブル配線基板（以下、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit Board）という）６が導通接合されている。このＦＰＣ６は、筐体外に引き出されている。

フレームケース３の後室３ｂ内には、バックライトユニット７が設置されている。本実施形態のバックライトユニット７は、サイドライト方式により面状照射光を出射する面状照明装置であり、照射対象の液晶表示パネル４に大略対応した矩形をなす透明な導光板７１の一方の端部側に、光源としてのＬＥＤ７２が複数個配置され、導光板７１の液晶表示パネル４に対向させる前面（光出射面）７１１には光学シート積層体７３が設置され、反対側の後面７１２には光反射シート７４が設置されている。

図２に示すように、導光板７１は、ポリカーボネイト等の樹脂材料を用いて実質的に透明な矩形板に型成形されたものである。この導光板７１のＬＥＤ７２が配置される側（光源側）の端部には、ＬＥＤ７２を収容するための角穴７１３が１０個穿設されている。即ち、本実施形態では１０個のＬＥＤ７２が、導光板７１の光源側の端部に等間隔で均等に穿設された１０個の角穴７１３内に、それぞれ収容された状態で設置される。

１０個のＬＥＤ７２は、ＦＰＣ７５にＣＯＦ（Chip On Film）方式により直接搭載され、このＦＰＣ（以下、光源用ＦＰＣという）７５は、導光板光出射面７１１の光入射側端部に、両面粘着部材７６を介し貼着されている。両面粘着部材７６は、櫛歯状に形成され、角穴７１３を２個毎に区切る位置に櫛歯を延在させる配置で貼着されている。なお、光源用ＦＰＣ７５は、前述の液晶表示パネル４に接合されたＦＰＣ６の所定部位に導通接続されている。

而して、図１に示されるように、各角穴７１３内に収容されたＬＥＤ７２は、それぞれ、角穴７１３内に充填された透明な接着樹脂（透明樹脂）７７により固定されている。ここで、接着樹脂７７は、ＬＥＤ７２の光射出面７２１と壁面７１４とが対面する微小間隙の全域に均等に進入してそれら両面を接着している。

本実施形態においては、接着樹脂７７として、透明なエポキシ系紫外線硬化型樹脂が用いられているが、これに限らず、透明なアクリル系紫外線硬化型樹脂、或いは紫外線硬化型に限らず各種熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂等、また、透明樹脂に限らず有色樹脂等も、照明装置の用途に応じて適宜好適に選択使用することができる。この場合ＬＥＤ７２からの光の利用効率を高めるため、接着樹脂７７は少なくとも透明である。

ＬＥＤ７２の装着手順としては、まず、各ＬＥＤ７２を光源用ＦＰＣ７５にＣＯＧ搭載するとともに、光を入射させる側の端部に角穴７１３が１０個穿設された導光板７１を準備する。次に、この光源用ＦＰＣ７５を導光板７１の所定位置に両面粘着部材７６を介して貼着する。この際、各ＬＥＤ７２が対応する角穴７１３内に適正な姿勢、つまり光射出面７２１と対面する壁面７１４が密接する姿勢、で収容されるように、正確に位置決めしつつ貼着する。この場合、各角穴７１３の壁面７１４と前記導光板７１の主面とが交わる縁辺が、ＦＰＣ７５の一対の主面のうち導光板７１と対向した主面と接触するように配置しておく。また、仮に光射出面７２１と対面する壁面７１４が完全に密接していない場合には、光射出面７２１から光が射出される向きが導光板７１の光射出面７１１に平行となるように、なおかつ好ましくは光入射端面７１４に直交するように、各角穴７１３内において各ＬＥＤを配置する。

次いで、導光板７１に光源用ＦＰＣ７５が貼着され各角穴７１３内に対応するＬＥＤ７２が正規の姿勢で収容された状態で、この組立体を裏返し、各角穴７１３内のＬＥＤ７２の背面と対向壁面間の空間に、ディスペンサ等により接着樹脂７７を注入する。この際、ＬＥＤ７２全体が注入樹脂中に没し且つ注入樹脂が角穴７１３から溢出しない程度まで、接着樹脂７７を充分に注入する。これにより、注入された接着樹脂７７が、ＬＥＤ７２の両側面と対向壁面間から光射出面７２１と壁面７１４とが対面する微小間隙まで、毛細管現象により進入する。

なお、迅速に接着樹脂７７を光射出面７２１と壁面７１４との対面間隙領域の全域に充填させるためには、収容ＬＥＤ７２の光射出面７２１を壁面７１４から強制離隔させておき、これにより生じた隙間に最初に接着樹脂７７を注入するようにすればよい。この場合、接着樹脂の注入が終了した後、各ＬＥＤ７２が射出面７２１全面と壁面７１４が平行に対面する適正姿勢に戻っていることを確認し、戻っていないＬＥＤ７２は前記適正姿勢に修正しておく必要がある。

この後、各角穴７１３に向けて紫外線を照射し、接着樹脂７７を硬化させる。これにより、各角穴７１３内に収容されたＬＥＤ７２が、それぞれの光射出面７２１全面が対面する壁面７１４に、空気層を生じさせずに接着樹脂７４を介して均等に接着された、組立体が得られる。

導光板７１の光出射面７１１には、調光部材としての光学シート積層体７３が設置されている。光学シート積層体７３は、拡散シート７３１、第１プリズムシート７３２、及び第２プリズムシート７３３が、光出射面７１１上に順次積層されてなる。第１、第２プリズムシート７３２、７３３は、共に、複数の断面が直角三角形をなす突条７３２１、７３３１が微細ピッチで併行に延在形成されたものであり、各突条７３２１、７３３１を互いに直交させる配置で重畳載置されている。

導光板７１の後面７１２には、光反射シート７４が対面設置されている。この光反射シートは、後面７１２から出射した光を反射し導光板７１内に再入射させる。本実施形態の光反射シート７４は、ポリエステルからなる金属成分を含まない多層膜フィルムで、反射率が可視光範囲の全波長光に対し９０％以上と高く、厚さが６５μｍ程度と極めて薄い。

上述のように構成されたバックライトユニット７においては、１０個のＬＥＤ７２から射出された光の大部分が、それぞれ、各ＬＥＤ７２が対面する壁面７１４から導光板７１内に効率良く入射し、この入射光が後面７１２の微細凹凸パターン７１４に入射すると、大部分は前面７１１に向けて内面反射され、前面７１１から面状に出射される。出射された光は光学シート積層体７３を透過することにより、輝度分布が均一で正面輝度の高い面状照射光となって連通窓３２１を通り液晶表示パネル４に照射される。

以上のように、本実施形態の液晶表示モジュールにおけるバックライトユニット７では、光源素子としてのＬＥＤ７２を導光板７１の光源側端部に穿設した角穴７１３内に、光射出面７２１全面を対面する壁面７１４に接着樹脂７４を介して密接接着した状態で固定設置したから、光出射面７２１と光入射面となる対面壁面７１４間に空気層を生じさせることなく、射出光を可及的にロスを抑えて効率良く導光板７１内に入射させることができる。これにより、導光板７１の光出射面の全域から液晶表示パネル４に向けて充分に高輝度で且つ均一な輝度分布の面状光が安定して照射される。

また、各ＬＥＤ７２が収容された角穴７１３内に接着樹脂７４を開いている後面側から注入するだけの簡単な作業で、各ＬＥＤ７２の光出射面７２１全面と対面壁面７１４間に接着樹脂７４を進入させ、両面７２１、７１４を間に空気層を生じさせずに接着することができるから、光利用効率に優れた面状照明装置としてのバックライトユニット７を簡便に製造することが可能となる。

特に、各ＬＥＤ７２を設ける位置を、導光板７１の端面よりも外側ではなく、導光板７１に穿設した角穴７１３内としたので、角穴７１３内に接着樹脂７７を注入する場合、導光板７１の端面よりも外側に漏れ出ることを抑制することができる。また、各角穴７１３の壁面７１４と前記導光板７１の主面とが交わる縁辺が、ＦＰＣ７５の一対の主面のうち導光板７１と対向した主面と接触するように配置したので、ＦＰＣ７５と導光板７１との間に漏れ出ることも抑制することができる。以上のように、本実施形態によれば、光の利用効率が高く且つ簡便に製造できる面状照明装置を提供することができる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、光源素子を収容する貫通穴としては、上記実施形態のような角穴７１３に限らず、円筒穴等の周囲が閉じられた種々の形状の貫通穴が適用可能である。一方、光源素子としても、光射出面を対面させる貫通穴壁面の形状に追従させるさせないに拘わらず、種々の形状の光射出面を備えたものを適用可能である。要は、光射出面と対面させる壁面との間に空気層を生じさせなければよい。

また、光源素子としては、ＬＥＤに限らず、放射発光型の他の光源素子を適用可能であることは、勿論である。

１ 収納ケース
２ カバーケース
３ フレームケース
３ａ 前室
３ｂ 後室
４ 液晶表示パネル
４１、４２ ガラス基板
４３、４４ 前、後偏光板
５ ドライバチップ
６ フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）
７ バックライトユニット
７１ 導光板
７１１ 光出射面（前面）
７１２ 後面
７１３ 角穴
７１４ 壁面（光入射面）
７２ ＬＥＤ
７２１ 光射出面
７３ 光学シート積層体
７４ 光反射シート
７５ 光源用ＦＰＣ
７６ 両面粘着部材
７７ 接着樹脂

Claims (8)

1. 光を入射させる側の端部に貫通穴が穿設された導光板と、
   前記貫通穴に収容され、前記導光板の前記貫通穴内の壁面のうち光射出面が対面した壁面に、前記貫通穴内に注入された透明樹脂を介して固着された光源素子とを有することを特徴とする面状照明装置。
2. 前記光源素子が設けられた配線基板を更に備え、
   前記貫通穴の前記壁面と前記導光板の前記一つの主面とが交わる縁辺が前記配線基板と接触していることを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
3. 前記透明樹脂が前記貫通穴内に充填されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の面状照明装置。
4. 前記透明樹脂がエポキシ系紫外線硬化型樹脂からなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうち何れかの請求項に記載の面状照明装置。
5. 前記光源素子が発光ダイオードであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかの請求項に記載の面状照明装置。
6. 光を入射させる側の端部に貫通穴が穿設された導光板と、光源素子が設けられた配線基板とを準備し、
   前記貫通穴に前記光源素子を収容した状態で、前記光源素子の光射出面と前記導光板の前記貫通穴内の壁面のうち前記光射出面と対面した壁面との間に、透明樹脂を注入することを含む面状照明装置の製造方法。
7. 前記透明樹脂を注入することは、前記光源素子を前記貫通穴に収容すると同時に、前記配線基板を前記導光板の一対の主面のうち一つの主面に固定することを含むことを特徴とする請求項６に記載の面状照明装置の製造方法。
8. 前記透明樹脂を注入することは、前記光源素子を前記貫通穴に収容すると同時に、前記貫通穴の前記壁面と前記導光板の前記一つの主面とが交わる縁辺が、前記配線基板と接触するように、前記配線基板を前記導光板に対して固定することを含むことを特徴とする請求項７に記載の面状照明装置の製造方法。

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