JP2017059351A - 面状照明装置 - Google Patents

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山田 信夫
Nobuo Yamada
信夫 山田
一平 楠木
Ippei Kusunoki
一平 楠木
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Abstract

【課題】低コストで信頼性に優れ、光の損失を大幅に低減できるとともに、さらなる狭額縁化が促進され、かつ、光学シートの位置決めを確実に行うことが可能な面状照明装置を提供する。【解決手段】面状照明装置10は、光源12と、光源12に沿って配置された第1側端面11Aを有する導光板11と、導光板11の少なくともいずれか一方の主面に重ねて配置される光学シートDSS,PS1,PS2,RSと、少なくとも導光板11の第1側端面11Aに交差する両側の第2側端面11B,11Cの周辺部を光学シートの一部とともに覆う固定テープ13と、を備え、固定テープ13が短冊状であって横断面視においてU字状に折り曲げて構成され、導光板11の裏面11R側に配置される裏折返し部13bがその光出射面11S側に配置される表折返し部13aよりも広い幅を有することを特徴とする。【選択図】図1

Description

本発明は、液晶表示装置等の照明手段として用いられる面状照明装置に関する。
従来、液晶表示基板の光源として、たとえばフレキシブルな面状照明装置が用いられている。このような面状照明装置は、導光板の表面(光出射面)にプリズムシート及び拡散シートを順次重ねて積層させたものをハウジングフレームに収納させ、導光板の裏面に配置させる反射シートを所定の厚さからなる両面テープを用いて該ハウジングフレームに固定させた構成となっている。このように構成された面状照明装置は、それを湾曲させた状態にしても、導光板の裏面に配置された反射シートを安定して保持できる効果を奏する(例えば、特許文献1参照)。
しかし、上述した面状照明装置は、導光板のサイズに応じて、厚さの比較的大きな両面テープを用いる必要があり、汎用品では対応できない事情があることから、作業が煩雑になるとともにコストが嵩むという不都合があった。また、反射シートは、両面テープを介して、導光板等の周囲に配置されるハウジングフレームとの固定がなされる構造から、それらの固定面の面積が小さく、長期信頼性の確保の面で充分でないという不都合があった。さらに、両面テープの厚さが大きくなることによって、導光板から該両面テープを透過して外部に漏れる光の量が多くなり、輝度の低下を招くという不都合があった。
また、今日、パーソナルコンピュータや携帯電話等の電子装置の表示デバイスとして、液晶表示装置が一般的に使用されている。液晶は自発光型の表示素子ではないため、例えば透過型の液晶表示装置では、その液晶パネルに対して光を照射する照明手段が必須であり、外光を利用する半透過型の液晶表示装置でも、暗所での使用を可能にするために補助的な照明手段を備えている。このような液晶表示装置の照明手段としては、導光板と導光板の側方に配置された光源とを主要な構成要素とする面状照明装置が、薄型化が容易であるという利点を有することから、液晶表示装置と組合せて広く使用されている。又、近年の白色発光ダイオード(LED)の高性能化に伴い、面状照明装置のさらなる小型・薄型化及び低消費電力化を図るため、光源として白色LEDを使用した面状照明装置も一般的となっている。
このようなとき、液晶表示装置は、LEDを額縁状に囲むように配置されるフレームによって、必要な構成部品が一体に保持され、かつ、必要な強度が確保される構造を有している。液晶表示装置の小型化といった機能性の観点のみならず、デザイン上の観点からも、液晶表示装置に対する狭額縁化は常に要請されている。この狭額縁化を促進するために、フレームの厚みを薄くしていくと、光学シートの位置決め用タブを受け入れるための凹部を確保することが困難となる。そして、光学シートの位置決めが不十分となるおそれがあることから、液晶表示装置の狭額縁化の要請を満たす上での障害となっている(例えば、特許文献2〜4参照)。
特開2013−8446号公報 特開2010−224000号公報 特開2009−265237号公報 特開2006−154320号公報
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低コストで信頼性に優れ、光の損失を大幅に低減できるとともに、さらなる狭額縁化が促進され、かつ、光学シートの位置決めを確実に行うことが可能な面状照明装置を提供することにある。
本発明は、以下の構成によって把握される。
(1)本発明の第1の態様に係る面状照明装置は、光源と、前記光源に沿って配置された第1側端面を有する導光板と、前記導光板の少なくともいずれか一方の主面に重ねて配置される光学シートと、少なくとも前記導光板の前記第1側端面に交差する両側の第2側端面の周辺部を前記光学シートの一部とともに覆う固定テープと、を備え、前記固定テープが短冊状であって横断面視においてU字状に折り曲げて構成され、前記導光板の裏面側に配置される裏折返し部が光出射面側に配置される表折返し部よりも広い幅を有することを特徴とする。
(2)上記(1)の構成において、前記固定テープは、前記導光板の前記第1側端面の周辺部及び前記第1側端面の反対側の第3側端面の周辺部を前記光学シートの一部とともに更に覆ってもよい。
(3)上記(2)の構成において、前記固定テープは、前記第1側端面、前記両側の第2側端面及び前記第3側端面の各周辺部を一体的に覆うように構成されてもよい。
(4)上記(2)又は(3)の構成において、前記固定テープは、四隅において面取りされており、U字状に折り曲げられたとき、隣接する他の固定テープの四隅と重ならないように構成されてもよい。
(5)上記(2)から(4)のいずれか1つの構成において、前方辺側において前記導光板のいずれか一方の主面に配置され、前記光源が実装された回路基板と、前記回路基板の後方辺から延在する引出し部と、を更に備え、前記固定テープは、前記回路基板の前記引出し部に対応する位置において、切欠きを有してもよい。
(6)上記(5)の構成において、前記導光板の前記第1側端面と前記光源の位置決めを行う補強部材を更に備えてもよい。
(7)上記(6)の構成において、前記補強部材が、細長板状の基部と、前記基部の前方面から前方に伸びる複数の枝部と有する櫛歯状の補強フレームであって、前記複数の枝部が前記光源を挟むように前記回路基板の後方辺側に沿って前記導光板とは別体的に配置される前記補強フレーム、又は前記光源を挟むように前記導光板から前記回路基板の後方辺側に向かって突出する複数の突出部から構成されてもよい。
本発明の面状照明装置によれば、低コストで信頼性に優れ、光の損失を大幅に低減できるとともに、さらなる狭額縁化が促進され、かつ、光学シートの位置決めを確実に行うことが可能な面状照明装置を提供することができる。
本発明に係る第1実施形態の面状照明装置の構成図であり、(a)は正面図、(b)は(a)のb−b線における断面図、(c)は(a)のc−c線における断面図、(d)は裏面図である。 本発明に係る第2実施形態の面状照明装置の構成図であり、(a)は光出射面(表面)側から見た斜視図、(b)は(a)の側部Aの部分拡大図である。 本発明に係る第2実施形態の面状照明装置の構成図であり、(a)は裏面側から見た斜視図、(b)は(a)の隅部Bの部分拡大図である。 本発明に係る第2実施形態の面状照明装置の変形例1であって、(a)は補強フレームを導光板に配置する前、(b)は配置した後を示す図である。 本発明に係る第2実施形態の面状照明装置の変形例2であって、一体化された固定テープを示す展開図である。
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態(以下、実施形態)について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
(第1実施形態)
まず、第1実施形態の全体構成について、図1を用いて説明する。図1(a)ないし(d)は、本発明の面状照明装置10の構成図であり、(a)は正面図、(b)は(a)のb−b線における断面図、(c)は(a)のc−c線における断面図、(d)は裏面図である。図1(a)ないし(d)に示すように、面状照明装置10は、まず、たとえば合成樹脂からなる矩形状の導光板11を有する。
導光板11の一辺の側端面11A(以下、第1側端面11Aと称する)には、該第1側端面11Aに対向して光源12が配置されている。この光源12は、導光板11の該一辺に沿って並設される複数の発光素子(図示せず)から構成されている。第1実施形態では、光源12からの光は、導光板11の第1側端面(光入射面)11Aから導光板11内に導かれ、該導光板11の表裏面を形成する各主面のうち一方の主面(光出射面11S)から出射されるようになっている。
導光板11の光出射面11Sには、拡散シートDS、一対のプリズムシートPS1、PS2が順次重ねられて配置されている。拡散シートDSは、導光板11からの光を拡散させ、該光出射面11Sの全域にわたって輝度の均一化を図るようになっている。また、一対のプリズムシートPS1、PS2は、拡散シートDSを介した導光板11からの光にたとえば集光性をもたせるようになっている。また、導光板11の光出射面11Sと反対側の裏面11Rには反射シートRSが重ねられて配置されている。反射シートRSは、導光板11内の光を光出射面11S側へ反射させるようになっている。なお、この明細書では、上述した拡散シートDS、プリズムシートPS1、PS2とともに、反射シートRSを光学シートと称する場合がある。
そして、このように拡散シートDS、プリズムシートPS1、PS2、及び反射シートRSが重ねられた導光板11は、第1側端面11Aと交差する両側の第2側端面11B、11Cの周辺部を、拡散シートDS、プリズムシートPS1、PS2、及び反射シートRSとともに覆って、固定テープ13が貼付されている。この場合、固定テープ13は、図1(c)に示すように、その幅方向の中央部を導光板11の第2側端面11B、11Cに接着させ、幅方向の一端部をプリズムシートPS2の表面に接着させ、幅方向の他端部を反射シートRSの表面に接着させることによって、横断面視においてU字状に屈曲されて貼付されている。
これにより、導光板11、拡散シートDS、プリズムシートPS1、PS2、及び反射シートRSは、固定テープ13によって強固に結合され、その結合は長期的な信頼性を確保できるようになる。このため、導光板11を、拡散シートDS、プリズムシートPS1、PS2、及び反射シートRSとともに、導光板11の第2側端面11B、11Cの長手方向の中央部が凸(あるいは凹)となるように湾曲させても、導光板11、拡散シートDS、プリズムシートPS1、PS2、及び反射シートRSの相互の結合を充分に確保できる効果を奏する。
また、固定テープ13は、図1(c)に示すように、一方の面13Sが白色で他方の面13Bが黒色のテープからなり、導光板11、拡散シートDS、プリズムシートPS1、PS2、および反射シートRSとの貼付面(前記面13S)が白色となるようになっている。このように構成することにより、導光板11の第2側端面11B、11Cから漏れる光を固定テープ13の白色の面13Sによって反射させ導光板11内に戻すことができ、面状照明装置10の輝度を向上させることができるようになる。また、固定テープ13の外側に黒色のテープが存在することにより、側端面からの光漏れを効果的に抑制することができる。なお、本発明の適用にあっては、固定テープ13を、必ずしも上述したものとする必要はなく、たとえば両面がそれぞれ黒色のテープであってもよい。
そして、横断面視においてU字状の第1固定テープ15が、導光板11の光源12が配置された第1側端面11Aの周辺部を、反射シートRSとともに覆って配置(貼着)されている。なお、第1固定テープ15は、拡散シートDSおよびプリズムシートPS1、PS2も併せて覆うように構成してもよい。第1固定テープ15は、光源12を内包するように配置され、ハウジングフレームとして機能するようになっている。第1固定テープ15は、その一部を貫通するフレキシブル配線基板(回路基板)20を有し、このフレキシブル配線基板20を介して、光源12に電源等を供給するようになっている。このようにした場合、第1固定テープ15の剛性により、フレキシブル配線基板20と光源12との電気的接続における断線防止の信頼性を向上させることができる効果を奏する。
さらに、横断面視においてU字状の第2固定テープ16が、導光板11の第1側端面11Aと反対側の第3側端面11Dの周辺部を、拡散シートDS、プリズムシートPS1、PS2、および反射シートRSとともに、覆って配置(貼着)されている。第2固定テープ16は、第1固定テープ15とともに、ハウジングフレームとして機能するようになっている。
なお、第1固定テープ15、第2固定テープ16は、遮光性を備えるために黒色のものを用いるのが好ましいが、内側において白色であってもよいし、全体が白色であってもよい。このようにした場合、導光板11の第1側端面11A、その反対側の第3側端面11Dから漏れる光を反射させ導光板11内に戻すことができる効果を奏する。また、第1固定テープ15、第2固定テープ16は、その厚みを極力小さくし、それらの長手方向に沿って湾曲できるように構成してもよい。面状照明装置10としてのフレキシビリティを向上させるためである。
そして、第1固定テープ15と第2固定テープ16のうち導光板11の光出射面11S側の表面には、それぞれ、第1固定テープ15と第2固定テープ16を覆って遮光シート18A、18Bが形成されている。この遮光シート18A、18Bは、少なくとも、その外側がたとえば黒色となっている。遮光シート18A、18Bの内側は、白色あるいは黒色であってもよい。この場合、たとえば遮光シート18Aは、第1固定テープ15よりも導光板11の中央側に若干張り出して形成されている。これにより、遮光シート18Aは、遮光シート18B、固定テープ13とともに、有効発光領域を区画する額縁を構成するようになっている。このような趣旨から、遮光シート18Bにおいても、第2固定テープ16よりも導光板11の中央側に若干張り出して形成するように形成してもよいことはもちろんである。それとは逆に、遮光シート18A,18Bの幅を第1固定テープ15,第2固定テープ16の幅よりも小さくしてもよい。また、面状照明装置10と液晶パネルの隙間からの光漏れを抑制するために、固定テープ13上にも任意の幅の遮光シートを配置するようにしてもよい。
このように構成した面状照明装置10によれば、そのサイズや厚さが変わっても、一種の固定テープ13を用いることができ、その幅や長さを変えるのみで対応することができるので、作業性の向上やコストの低減を図ることができるようになる。また、上述した固定テープ13を用いることによって、面状照明装置10を湾曲させても、光学シート(拡散シートDS、プリズムシートPS1、PS2、および反射シートRS等)を導光板11の主面に保持させることができ、長期信頼性の確保を充分とすることができるようになる。さらに、上述した固定テープ13を用いることによって、導光板11からの漏光の発生を抑制することができるようになる。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について、図2から図4を用いて説明する(適宜、図1を参照)。第2実施形態では、導光板11の各側端面に、厚みが薄いことに注目して、固定テープ13、第1固定テープ15及び第2固定テープ16を貼着することにより、狭額縁化を図るものである。
固定テープ13は、図2(a)及び(b)に示すように、少なくとも導光板11の第1側端面11Aに交差する両側の第2側端面11B,11Cの周辺部を光学シート(拡散シートDS、プリズムシートPS1、PS2、および反射シートRS等)とともに覆っている。固定テープ13は、短冊状であって横断面視においてU字状に折り曲げて構成され、導光板11の裏面11R側に配置される裏折返し部13bがその光出射面11S側に配置される表折返し部13aよりも広い幅を有する。これにより、光出射面11S側への光出射の遮りを極小化するとともに、ハウジングフレームとしての保持機能を保つことができる。そして、第1固定テープ15及び第2固定テープ16は、導光板11の第1側端面11Aの周辺部及び第1側端面11Aの反対側の第3側端面11Dの周辺部をそれぞれ光学シートとともに更に覆うことにより、導光板11の各側端面の全面を覆うこととなる。
第2実施形態では、ハウジングフレームとして用いる固定テープ13、第1固定テープ15の貼着面(内面)と導光板11の側端面との貼りつきを防止するために、図2(b)に示すように、固定テープ13、第1固定テープ15の貼着面13cに粘着性のないフィルム(例えば、PET)を貼着している。なお、第2固定テープ16の貼着面(内面)に粘着性のないフィルム(例えば、PET)を貼着してもよい。
また、固定テープ13、第1固定テープ15及び第2固定テープ16には、各構成要素を一体化することと有効発光領域を区画すること以外に、面状照明装置10の光出射面11S側に搭載される液晶表示パネルを固定する手段としての機能も要求される場合がある。したがって、固定テープ13、第1固定テープ15及び第2固定テープ16として片面(内面)に粘着層(接着層)が形成された片面テープを用いる場合には、液晶表示パネルと対向する面に粘着層を設けることが好ましい。
これに対して、固定テープ13、第1固定テープ15及び第2固定テープ16として両面(内面及び外面)に粘着層が形成された両面テープを用いる場合には、そのまま使用してもよいし、固定テープ13、第1固定テープ15及び第2固定テープ16の外側(導光板11の側端面と対向する面の外側面)や内側に、粘着性のないフィルムを貼着して他の部材との接着を防ぐようにしてもよい。
導光板11の各側端面の全面を覆いながらも、固定テープ13、第1固定テープ15及び第2固定テープ16が重なることによる面状照明装置10の厚みが大きくならないようにする必要がある。図3(a)及び(b)に示すように、固定テープ13、第1固定テープ15及び第2固定テープ16の両端部は、その四隅に斜めの面取り131が設けられていることが好ましい。
フレキシブル配線基板20(回路基板)が前方辺側において導光板11のいずれか一方の主面に配置されており、光源12としての複数のLEDは、短冊状のフレキシブル配線基板20の長手方向に沿って実装され、導光板11の第1側端面(光入射面)11Aにそれぞれ対向して配置される。そして、フレキシブル配線基板20の前方部分(LEDの発光面よりも前方の部分)は、導光板11の光出射面11S又は裏面11R側の第1側端面11A寄りの部分に固定される。
また、図3(b)に示すように、フレキシブル配線基板20の後方辺の所定の位置には、外部に配置される回路と接続するための引出し部20aが一般に延在するように設けられている。この場合、導光板11の第1側端面11A側の辺をLEDやフレキシブル配線基板20を含めて第1固定テープ15で覆う際に、フレキシブル配線基板20の引出し部20aと第1固定テープ15とが干渉することになる。したがって、引出し部20aと第1固定テープ15との干渉を抑制するために、引出し部20aに対応する位置において第1固定テープ15に切欠き132を設けるのが好ましい。
(変形例)
変形例1として、導光板11の第1側端面11AとLEDの位置決めを行い、その安定性を向上させる必要がある場合には、補強部材を配置してもよい。図4には、樹脂や金属で構成された補強フレーム211を別体的に形成して補強部材として配置した例を示している。図4(a)は補強フレーム211を導光板11に配置する前を、図4(b)は配置した後を示している。なお、補強フレーム211を配置した後に、固定テープ13を貼着することになる。この例では、補強フレーム211は、細長板状の基部211aと、基部211aの前方面から前方(導光板11側)に伸びる複数の枝部211bとから櫛歯状に構成され、フレキシブル配線基板20の実装面に固定されている。基部211aは、複数のLEDの後方(導光板11側とは反対側)に配置され、複数の枝部211bは、各LEDを挟むようにその側方にそれぞれ配置されている。なお、隣接するLEDの間隔が狭い場合には、補強フレーム211に枝部211bを設ける必要はない。
さらに、補強部材としては、図示していないが、隣接するLED同士の間にLEDを挟むように導光板11からフレキシブル配線基板20の後方辺側に向かって突出する突出部を設けることにより、導光板11と一体的に形成するようにしてもよい。
変形例2として、固定テープ13、第1固定テープ15及び第2固定テープ16は、導光板11の側端面ごとに個別の固定テープとしてもよいが、図5に示すように、一体化された固定テープを用いてもよい。一体化させることにより、面状照明装置10を組み立てる際の作業性が向上することが期待できる。図5は、一体化された固定テープの展開図を示しており、内側に表折返し部13a,15a,16aが、外側に裏折返し部13b,15b,16bが位置している。( )で示した(11A)〜(11D)は、固定テープ13、第1固定テープ15及び第2固定テープ16が対応する導光板11の各側端面の位置を示している。また、一体化された固定テープの四隅には重なり防止のための面取り131が設けられている。
変形例3として、固定テープ13、第1固定テープ15及び第2固定テープ16の折り目には、側端面ごとの個別の固定テープであっても、4つの側端面が一体化された固定テープであっても、折り目の部分にミシン目(図5参照)や溝等を設けてもよい。こうすると、折込みの作業性を向上させることができる。
変形例4として、導光板11の第1側端面11A、その反対側の第3側端面11Dのそれぞれに貼着した第1固定テープ15、第2固定テープ16に替えて、U字状の樹脂材からなる第1樹脂フレーム、第2樹脂フレームを配置(係合)するように構成してもよい。
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
10…面状照明装置、11…導光板、11A…第1側端面(光入射面)、11B,11C…第2側端面、11D…第3側端面、11S…光出射面、11R…裏面、12…光源(LED)、13…固定テープ、13a…表折返し部、13b…裏折返し部、13c…貼着面、131…面取り、132…切欠き、15…第1固定テープ、16…第2固定テープ、18A,18B…遮光シート、20…フレキシブル配線基板(回路基板)、20a…引出し部、211…補強フレーム、211a…基部、211b…枝部、DS…拡散シート、PS1,PS2…プリズムシート、RS…反射シート

Claims (7)

  1. 光源と、
    前記光源に沿って配置された第1側端面を有する導光板と、
    前記導光板の少なくともいずれか一方の主面に重ねて配置される光学シートと、
    少なくとも前記導光板の前記第1側端面に交差する両側の第2側端面の周辺部を前記光学シートの一部とともに覆う固定テープと、を備え、
    前記固定テープが短冊状であって横断面視においてU字状に折り曲げて構成され、前記導光板の裏面側に配置される裏折返し部が光出射面側に配置される表折返し部よりも広い幅を有することを特徴とする面状照明装置。
  2. 前記固定テープが、前記導光板の前記第1側端面の周辺部及び前記第1側端面の反対側の第3側端面の周辺部を、前記光学シートの一部とともに更に覆うことを特徴とする請求項1に記載の面状照明装置。
  3. 前記固定テープが前記第1側端面、前記両側の第2側端面及び前記第3側端面の各周辺部を一体的に覆うように構成されていることを特徴とする請求項2に記載の面状照明装置。
  4. 前記固定テープが四隅において面取りされており、U字状に折り曲げられたとき、隣接する他の固定テープの四隅と重ならないように構成されていることを特徴とする請求項2又は3に記載の面状照明装置。
  5. 前方辺側において前記導光板のいずれか一方の主面に配置され、前記光源が実装された回路基板と、
    前記回路基板の後方辺から延在する引出し部と、を更に備え、
    前記固定テープが、前記回路基板の前記引出し部に対応する位置において、切欠きを有することを特徴とする請求項2から4のいずれか1項に記載の面状照明装置。
  6. 前記導光板の前記第1側端面と前記光源の位置決めを行う補強部材を更に備えることを特徴とする請求項5に記載の面状照明装置。
  7. 前記補強部材が、細長板状の基部と、前記基部の前方面から前方に伸びる複数の枝部とを有する櫛歯状の補強フレームであって、前記複数の枝部が前記光源を挟むように前記回路基板の後方辺側に沿って前記導光板とは別体的に配置される前記補強フレーム、又は前記光源を挟むように前記導光板から前記回路基板の後方辺側に向かって突出する複数の突出部から構成されることを特徴とする請求項6に記載の面状照明装置。
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