JP2011222330A - 光源モジュールおよびそれを備えた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】導光板の熱膨張によって、導光板に照射される光量（輝度）が急激に変化するのを抑制することのできる光源モジュールおよびそれを備えた電子機器を提供する。
【解決手段】本発明に係る光源モジュールは、導光体２１と、導光体２１の端面に光を入射させるＬＥＤ１２と、導光体２１とＬＥＤ１２との結合部分に設けられ、ＬＥＤ１２が配置される開口部１４ａを有するリフレクタ１４とを備え、開口部１４ａよりも導光体２１の端面側に、導光体２１の端面との対向面を有する突起部１４ｂが設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば液晶表示装置において薄型化を図るために、光源からの光を導光板によって面状に出射させるサイドエッジ（サイドライトともいう）型導光板を備えたバックライトに用いられる光源モジュール、およびそれを備えた電子機器に関するものである。

近年、液晶表示装置においては、薄型化を図るために、光源からの光を導光板によって面状に出射させるサイドエッジ（サイドライトともいう）型導光板を備えたバックライトが多用されている。

特許文献１および２には、このようなサイドエッジ型導光板を備えた液晶表示装置が記載されている。特許文献１および２に記載の液晶表示装置は、光源（ＬＥＤ等の発光素子）から出射される光を効率的に導光板に導くために、リフレクタ（ライトガイド）を備えている。

特開２００８−１３４６５７号公報（２００８年６月１２日公開） 特開２００２−１９７９１７号公報（２００２年７月１２日公開）

しかしながら、特許文献１および２に記載の液晶表示装置は、導光板が熱によって膨張すると、導光体に照射される光量（輝度）が急激に変化するという問題を有している。

具体的には、特許文献１の液晶表示装置に設けられた導光板は、通常、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）等のアクリル樹脂、また、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂などの、透明合成樹脂から形成されている。このため、バックライトが高温条件下で使用されると、導光板が熱により伸長（熱膨張）する。導光板が熱膨張すると、導光板が光源に過剰に接近すると共に、導光体からリフレクタまでの距離も接近する。その結果、導光板が光源に過剰に接近し、導光板に照射される光量（輝度）が急激に変化してしまう。

一方、特許文献２の液晶表示装置は、導光板とリフレクタとが極めて接近しているか、接した構成である。このため、特許文献１の液晶表示装置と同様に、熱膨張による導光板が伸長すると、導光板が光源に過剰に接近し、導光板に照射される光量（輝度）が急激に変化する。さらに、導光板の端部が光源を押圧し、光源を破壊する可能性さえある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、導光板の熱膨張によって、導光板に照射される光量（輝度）が急激に変化するのを抑制することのできる光源モジュールおよびそれを備えた電子機器を提供することにある。

本発明に係る光源モジュールは、上記の課題を解決するために、導光板と、上記導光板における長手方向の少なくとも一方の端面に光を入射させる光源と、上記導光板と光源との結合部分に設けられた反射部材とを備えた光源モジュールにおいて、上記反射部材は、上記光源が配置される開口部を有しており、上記導光板の端面との対向面を有する突起部が設けられており、上記突起部における上記導光板の端面との対向面は、上記開口部よりも導光板の端面側に設けられていることを特徴としている。

上記の構成によれば、突起部に形成された導光板の端面との対向面が、反射部材に形成された開口部よりも、導光板の端面側に配置されている。これにより、熱膨張による導光板の伸長は、突起部で遮断（ブロック）される。つまり、熱膨張による導光板の伸長は、導光板の端面が突起部に当接した位置（すなわち開口部よりも導光板側）で阻止される。このため、導光板が熱膨張したとしても、導光板と光源（導光板と反射部材）とが、過剰に接近しない。従って、導光板に照射される光量（輝度）が急激に変化するのを抑制することができる。さらに、熱膨張による導光板の伸長は、突起部によって吸収されるので、導光板が光源に接することはない。従って、導光板によって、光源が破壊されることもない。

本発明に係る光源モジュールにおいて、上記突起部は、上記反射部材に設けられていてもよい。

上記の構成によれば、突起部が、反射部材の一部として構成されている。つまり、反射部材と突起部とが一体化されている。従って、反射部材および突起部を、安価に製造することができる。

本発明に係る光源モジュールにおいて、上記突起部は、上記開口部を避けて形成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、突起部が開口部を避けて形成されているため、導光板の端面と、開口部との間の空間（光路上）には、突起部が存在しない。これにより、光源から出射された光は、突起部によって吸収されたり、遮断されたりしない。また、導光板が熱膨張したとしても、導光板と反射部材の開口部とが、過剰に接近しない。従って、導光板に照射される光量（輝度）が急激に変化するのを抑制しつつ、光源から出射される光の利用効率の低下も抑制することができる。

本発明に係る光源モジュールにおいて、上記突起部における上記導光板の端面との対向面の面積は、上記導光板の端面の面積の１／１３以上であることが好ましい。

上記の構成によれば、導光板が熱膨張して突起部に当接したとき、導光板の端面の１／１３以上が、突起部に当接する。つまり、突起部における導光板の端面の受け面積が、導光板の端面の面積の１／１３以上である。従って、導光板の端面が熱膨張によって変形するのを防止することができる。

本発明に係る光源モジュールにおいて、上記突起部における上記導光板の端面との対向面から、上記開口部までの距離が、１ｍｍ〜２ｍｍ以下となっていることが好ましい。

上記の構成によれば、熱膨張により導光板が突起部に接したとしても、導光板の端面から、反射部材の開口部までの距離は、１ｍｍ〜２ｍｍとなる。従って、導光板に照射される光量（輝度）の変化を、最小限に留めることができる。

本発明に係る電子機器は、上記の課題を解決するために、前記いずれかの光源モジュールを備えることを特徴としている。従って、導光板に照射される光量（輝度）が急激に変化するのを抑制することができる電子機器を提供することができる。

以上のように、本発明に係る光源モジュールは、上記突起部における上記導光板の端面との対向面は、上記開口部よりも導光板の端面側に設けられている構成である。それゆえ、導光板に照射される光量（輝度）が急激に変化するのを抑制することができる光源モジュールおよび電子機器を提供することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る光源モジュールに設けられたリフレクタを示す図であり、（ａ）はリフレクタの平面図であり、（ｂ）はリフレクタの斜視図である。 上記光源モジュールを備えた液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。 上記光源モジュールを備えた液晶表示装置における構成の一部を示す断面図である。 上記光源モジュールにおける導光板の構成を示す平面図である。

〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１〜図４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。図２は、本実施の形態の光源モジュールを備えた液晶表示装置（電子機器）の分解斜視図である。

図２に示すように、本実施の形態の光源モジュール１０を備えた電子機器としての例えば液晶表示装置１は、液晶パネル３側を上にした場合、下から順（図２ではＺ軸方向）に、シャーシ２、光源モジュール１０、液晶パネル３、およびベゼル４にて構成されている。光源モジュール１０は、同順に、反射板としての反射シート１１、光源としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）１２およびＬＥＤ基板１３、リフレクタ（反射部材）１４、導光板２０、拡散板１５、並びに光学シート群１６から構成されている。尚、光学シート群１６は、本発明においては存在しなくてもよい。

図３は、光源モジュール１０を備えた液晶表示装置１における一部の構成を示す断面図である。図３に示すように、ＬＥＤ１２およびＬＥＤ基板１３、並びにリフレクタ１４は、導光板２０の端部に設けられ、これによって、ＬＥＤ１２からの光を導光板２０における一方の端面２１ａに入射し、導光板２０の出射面２１ｄから拡散板１５および光学シート群１６を通して、液晶パネル３に光を照射するようになっている。従って、本実施の形態の光源モジュール１０は、サイドエッジ（サイドライトともいう）方式を採用している。なお、導光板２０からは出射面２１ｄ以外からの面からも光は出射するが、導光板２０の出射面２１ｄ、ＬＥＤ１２が配置される面以外の面には反射シート１１が配置され、再度導光板２０に入射するようになっているため、ほとんどの光は出射面２１ｄから出射される。

また、図２には示されていないが、図３のように、ＬＥＤ基板１３は、フレーム２３に固定されている。また、導光板２０の端部は、フレーム２３の上部に設けられた押さえ２４によって、上下方向に固定されている。また、液晶パネル３および光学シート群１６の間には、シャーシ（Ｐシャーシ）２５が設けられている。そして、ベゼル４およびシャーシ２５によって、液晶パネル３および光学シート群１６の端部が固定されている。

ところで、液晶表示装置１においては、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube：陰極線管）表示装置と比較して、動画のボヤケという問題点がある。すなわち、ＣＲＴ表示装置においては、あるフレームにおける画素の発光期間と、次のフレームにおけるこの画素の発光期間との間に、この画素が発光しない非発光期間があるため、残像感が少ない。これに対して、液晶表示装置１の表示方式はこのような非発光期間がない「ホールド型」であるため、残像感が生じ、この残像感が使用者に動画のボヤケとして認識される。

そこで、バックライト型の液晶表示装置１においては、バックライトである光源モジュール１０を分割し、液晶パネル３に映像信号を印加するタイミングに同期して順次消灯することにより、画像表示と画像表示との間に黒表示を挿入する技術であるバックライトブリンキングが提案されている。これにより、疑似インパルス型の表示を実現し、残像感を抑え、消費電力を低減することができる。

図４は、光源モジュール１０における導光板２０の構成を示す平面図である。本実施の形態の光源モジュール１０は、このバックライトブリンキングを行うために、図４に示すように、導光板２０を複数の導光体２１…にて分割して構成し、これら複数の導光体２１…を、長手方向に対して並列にそれぞれ隙間２２を有して配設している。したがって、本実施の形態では、図３に示すように、ＬＥＤ１２は、各導光体２１における長手方向の一方の端面２１ａから光をそれぞれ入射させるようになっている。尚、必ずしも一方の端面２１ａに限らず、長手方向の他方の端面から入射させてもよく、さらに、一方の端面２１ａおよび他方の端面の両方から光を入射させてもよい。すなわち、本発明では、少なくとも一方の端面２１ａから光を入射させれば足りる。

ところで、バックライト型の液晶表示装置１においては、バックライトが高温条件下で使用されると、導光体２１（導光板２０）が、熱により伸長（熱膨張）する。このため、導光体２１がＬＥＤ１２に過剰に接近し、導光体２１の端面からリフレクタ１４の開口部１４ａまでの距離も接近する。その結果、導光体２１に照射される光量（輝度値）が急激に変化する。また、導光体２１が、ＬＥＤ１２を押圧し、ＬＥＤ１２を破壊する可能性さえある。さらに、導光体２１の熱膨張を考慮して、ＬＥＤ１２と導光体２１とを離しすぎると、輝度ムラが発生してしまう。このため、通常使用状態（常温）で十分な輝度を得るためには、ＬＥＤ１２と導光体２１との端面を、所定値以上に離しすぎること（数ミリ以上離すこと）はできない。

なお、輝度値（輝度）とは、一般にはディスプレイ等の表示部の明るさを表す値のことである。具体的には、輝度値（輝度）とは、ＬＥＤ１２から出射される光の単位面積当たりの光度（光量）を示し、単位はｃｄ／ｍ^２ である。輝度値は、輝度計を用いて測定することができる。

そこで、液晶表示装置１は、このような導光体２１の熱膨張の影響に対する対策が施されていることを最大の特徴としている。この特徴点について、図１および図３に基づいて説明する。図１は、光源モジュール１０に設けられたリフレクタ１４を示す図であり、（ａ）はリフレクタ１４の平面図であり、（ｂ）はリフレクタ１４の斜視図である。

図３に示すように、本実施形態の光源モジュール１０は、導光板２０（導光体２１）とＬＥＤ１２との結合部分（少なくとも導光晩２０の端面とＬＥＤ１２との間）に、リフレクタ１４が設けられている。リフレクタ１４は、光軸方向に貫通した開口部１４ａを有しており、この開口部１４ａ内に、ＬＥＤ１２が配置されている。また、開口部１４ａよりも導光板２０の端面２１ａ側には、突起部１４ｂが形成されている。さらに、リフレクタ１４の底部１４ｃは、導光板２０の端部まで延設されており、底部１４ｃに導光板２０が載置されている。

より具体的には、図１の（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施形態の光源モジュール１０では、１つの導光体２１に対して、６つのＬＥＤ１２からなるＬＥＤ群が２つ設けられている。そして、リフレクタ１４には、各ＬＥＤ群に対応する開口部１４ａが形成されている。また、突起部１４ｂは、導光体２１の端面との対向面（図１（ａ）中の斜線部）を有している。そして、突起部１４ｂにおける導光体２１の端面との対向面は、開口部１４ａよりも、導光体２１の端面側に設けられている。さらに、リフレクタ１４の底部１４ｃは、開口部１４ａから突起部１４ｂを越えて、導光体２１の端面方向に延設されている。また、リフレクタ１４には、リフレクタ１４をＬＥＤ基板１３に固定するためのねじ穴１４ａが形成されている。

このように、光源モジュール１０には、導光体２１の端面との対向面を有する突起部１４ｂが設けられている。そして、突起部１４ｂに形成された導光体２１の端面との対向面が、リフレクタ１４に形成された開口部１４ａよりも、導光体２１の端面側に配置されている。これにより、熱膨張による導光体２１の伸長は、突起部１４ｂで遮断（ブロック）される。つまり、熱膨張による導光体２１の伸長は、導光体２１の端面が突起部１４ｂに当接した位置（すなわち開口部１４ａよりも導光体２１側）で阻止される。このため、導光体２１（導光板２０）が熱膨張したとしても、導光体２１の端面とＬＥＤ１２（導光体２１の端面とリフレクタ１４）とが、過剰に接近しない。従って、導光体２１に照射される光量（輝度）が急激に変化するのを抑制することができる。さらに、熱膨張による導光体２１の伸長は、突起部１４ｂによって吸収され、導光体２１がＬＥＤ１２に接することはない。従って、導光体２１によって、ＬＥＤ１２が破壊されることもない。

また、このようなリフレクタ１４によって、ＬＥＤ１２から出射された光が、開口部１４ａを介して、導光体２１の端面（導光板２０の端面２１ａ）に照射される。また、リフレクタ１４は、ＬＥＤ１２から出射された光を、導光体２１の端面の方向に向かって反射する。つまり、導光体２１の端面には、ＬＥＤ１２から直接出射された光と、リフレクタ１４によって反射された光とが、入射する。これにより、ＬＥＤ１２の光を効率よく利用することができる。さらに、ＬＥＤ１２と導光体２１の端面との位置関係がずれた状態で製造されていても、つまり、ＬＥＤ１２と導光体２１の端面との間が所定の距離よりも離れても（公差が大きくなっても）、ＬＥＤ１２からの光を導光体２１の端面に充分に入射させることができる。従って、結合効率を良好な状態に維持することもできる。

ここで、突起部１４ｂは、導光体２１の端面との対向面を有しており、その対向面が、開口部１４ａよりも導光体２１の端面側に設けられていれば、特に限定されるものではない。言い換えれば、突起部１４ｂは、熱膨張による導光体２１の伸長に対し、開口部１４ａよりも前面で、導光体２１の伸長を受け止めるブロック構造を有していれば、特に限定されるものではない。

また、図１および図３では、突起部１４ｂの高さ（光軸方向に対して垂直方向の厚さ）が、導光体２１の厚さと略同程度となっている。しかし、突起部１４ｂの高さは、上述ような機能を有していれば、特に限定されるものではない。

また、突起部１４ｂは、上述のような機能を有していれば、どのような材料から形成されていもよい。つまり、突起部１４ｂは、リフレクタ１４とは独立した部材であってもよいし、リフレクタ１４と一体化された構成（リフレクタ１４の一部）であってもよい。ただし、突起部１４ｂは、リフレクタ１４と同一材料から形成されていることが好ましい。つまり、突起部１４ｂは、リフレクタ１４に設けられている（突起部１４ｂがリフレクタ１４の一部として構成されている）ことが好ましい。これにより、リフレクタ１４と突起部１４ｂとが一体化される。従って、リフレクタ１４および突起部１４ｂを、安価に製造することができる。

また、突起部１４ｂは、ＬＥＤ１２と導光板２０の端面２１ａとを結ぶ直線上（つまり光路上）に形成されていてもよいが、光路上を避けて形成されていることが好ましい。すなわち、突起部１４ｂは、開口部１４ａを避けて形成されていることが好ましい。

このように、突起部１４ｂが開口部１４ａを避けて形成されていると、導光体２１の端面と、開口部１４ａとの間の空間（光路上）には、突起部１４ｂが存在しない。これにより、ＬＥＤ１２から出射された光は、突起部１４ｂによって吸収されたり、遮断されたりしない。つまり、突起部１４ｂが、導光体２１の端面への光の入射を妨げない。また、導光体２１が熱膨張したとしても、導光体２１とリフレクタ１４の開口部１４ａとが、過剰に接近しない。従って、導光体２１に照射される光量（輝度）が急激に変化するのを抑制しつつ、ＬＥＤ１２から出射される光の利用効率の低下も抑制することができる。

なお、突起部１４ｂが開口部１４ａを避けて形成されている構成は、突起部１４ｂが、開口部１４ａの全周に沿って形成されているのではなく、開口部１４ａの周囲に部分的に形成されているともいえる。これにより、ＬＥＤ１２から導光体２１の端面に直接入射さらない光を、導光体２１の端面に入射させる光路が確保される。このため、ＬＥＤ１２の光を有効に利用することができる。また、突起部１４ｂが、開口部１４ａの周囲に部分的に形成されている場合、導光体２１とＬＥＤ１２との結合部分の光を適度に逃がすことのできる構造となる。

また、図３は断面図であるため、ＬＥＤ１２と導光板２０の端面２１ａとを結ぶ直線上（つまり光路上）に、突起部１４ｂが設けられているようにみえる。しかし、図１の（ａ）のように、光路上には、突起部１４ｂは設けられていない。

また、突起部１４ｂにおける導光体２１の端面との対向面の面積（図１（ａ）の斜線部の面積）、つまり、突起部１４ｂにおける導光体２１の受け面の面積は、特に限定されるものではない。ただし、この斜線部の面積が狭すぎると、導光体２１の端面が変形する可能性がある。

そこで、突起部１４ｂにおける導光体２１の端面との対向面の面積の下限値は、導光体２１の端面の面積に対して１／１３以上であることが好ましく、１／１２以上であることがより好ましい。これにより、導光体２１が熱膨張して突起部１４ｂに当接したとき、導光体２１の端面の１／１３以上が、突起部１４ｂに当接する。つまり、突起部１４ｂにおける導光体２１の端面の受け面積が、導光体２１の端面の面積の１／１３以上である。従って、導光体２１の端面が熱膨張によって変形するのを防止することができる。

また、突起部１４ｂにおける導光体２１の端面との対向面から、開口部１４ａまでの距離は、特に限定されるものではない。ただし、導光体２１に照射される光量（輝度）が急激に変化するのを抑制するためには、熱膨張により導光体２１が最も伸長したときに、導光体２１の端面から開口部１４ａまでの距離が、１ｍｍ〜２ｍｍであることが好ましい。

そこで、突起部１４ｂにおける導光体２１の端面との対向面から、開口部１４ａまでの距離（図３のＬ参照）が、１ｍｍ〜２ｍｍとなっていることが好ましい。これにより、熱膨張により導光体２１が突起部１４ｂに接したとしても、導光体２１の端面から、リフレクタ１４の開口部１４ａまでの距離は、１ｍｍ〜２ｍｍとなる。従って、導光体２１に照射される光量（輝度）の変化を、最小限に留めることができる。なお、この場合、上記距離Ｌが１ｍｍ〜２ｍｍにあれば、突起部１４ｂの幅（光軸方向の厚さ）は、特に限定されるものではない。つまり、突起部１４ｂの幅が、１ｍｍ〜２ｍｍに限定されるわけではない。

以上のように、本実施形態によれば、熱膨張による導光体２１（導光板２０）の伸長が、突起部１４ｂによって吸収される。このため、導光体２１（導光板２０）が、リフレクタ１４にも、ＬＥＤ１２にも、過剰に接近しない。従って、導光体２１に照射される光量（導光板２０に投入される輝度）が急激に変化するのを抑制することができる。

なお、本実施形態では、本発明の電子機器の一例として液晶表示装置１について説明した。しかし、液晶表示装置１の他にも、例えば、照明装置やバックライトなど、種々の電子機器にも適用することができる。

また、本実施形態では、複数の導光体２１から導光板２０が構成されている構成について説明した。しかし、単一（１枚）の平板状の導光板であっても、同様の効果を奏する。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、光源からの光を導光板によって面状に出射させるサイドエッジ（サイドライトともいう）型導光板を備えた光源モジュール、およびそれを備えた電子機器に関するものであり、例えば、バックライト等の光源モジュールおよび液晶表示装置等の電子機器に適用可能である。

１ 液晶表示装置（電子機器）
１０ 光源モジュール
１２ ＬＥＤ（光源）
１４ リフレクタ（反射部材）
１４ａ 開口部
１４ｂ 突起部
２０ 導光板
２１ 導光体
２１ａ 端面

Claims (6)

1. 導光板と、上記導光板における長手方向の少なくとも一方の端面に光を入射させる光源と、上記導光板と光源との結合部分に設けられた反射部材とを備えた光源モジュールにおいて、
   上記反射部材は、上記光源が配置される開口部を有し、
   上記導光板の端面との対向面を有する突起部が設けられており、
   上記突起部における上記導光板の端面との対向面は、上記開口部よりも導光板の端面側に設けられていることを特徴とする光源モジュール。
2. 上記突起部は、上記反射部材に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
3. 上記突起部は、上記開口部を避けて形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光源モジュール。
4. 上記突起部における上記導光板の端面との対向面の面積は、上記導光板の端面の面積の１／１３以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光源モジュール。
5. 上記突起部における上記導光板の端面との対向面から、上記開口部までの距離が、１ｍｍ〜２ｍｍとなっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光源モジュール。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の光源モジュールを備えた電子機器。

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