JP2019139996A - 照明装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】光源基板が導光板に対して所定の位置からずれたり外れたりし難い照明装置を提供する。【解決手段】板状部材からなる導光板30と、導光板30の端面に対向配置されるとともに端面に向けて光を発するLED22と、LED22が実装されるLED基板23と、を備えるバックライト装置20であって、LED基板23は導光板30に重ね合わされた導光板重畳部26を有しており、導光板重畳部26の少なくとも一部は導光板30に対し溶着部25Aにおいて溶着されている。【選択図】図2

Description

本発明は、照明装置に関する。
近年、情報端末等の電子機器や自動車等の車両に設けられた計器等の装置においては、画像や情報を表示させる表示パネルとして液晶パネルが汎用されている。そして、この種の表示装置には、液晶パネルの他に、液晶パネルに対して光を供給するバックライト装置(照明装置)が搭載されている。
バックライト装置としては、例えば、特許文献1に示されるような、透明な板状部材からなる導光板と、この導光板の端面と対向する形で配される光源(例えば、LED)とを備えたエッジライト方式(又はサイドライト方式)のものが知られている。バックライト装置の光源から発せられた光は、光源と対向する導光板の端面(以下、光入射面)から導光板内に入射される。そして、その光は導光板内を伝播しつつ、表側の板面(以下、光出射面)から面状の光となって出射される。このようなエッジライト方式のバックライト装置は、他の方式(例えば、直下方式)と比べて薄型化が可能であるという利点を有する。
ところで、この種の表示装置では薄型化が進み、構成する部材の接合には薄い両面テープが使用されることが多い。例えば、LED基板は、当該LED基板や導光板等を内側に収容するシャーシや、導光板に対向配置される液晶基板の端部に両面テープ等により固定されている。
国際公開第2016/093136号
しかし薄い両面テープは粘着層が薄いため、粘着力が低下することにより、LED基板が所定の位置からずれたり外れたりする虞がある。このようなLED基板のずれや外れは、液晶装置の信頼性の低下につながる。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、光源基板が導光板に対して所定の位置からずれたり外れたりし難い照明装置を提供することを目的とするものである。
本発明は、板状部材からなる導光板と、前記導光板の端面に対向配置されるとともに前記端面に向けて光を発する光源と、前記光源が実装される光源基板と、を備える照明装置であって、前記光源基板は前記導光板に重ね合わされた導光板重畳部を有しており、前記導光板重畳部の少なくとも一部は前記導光板に対し溶着部において溶着されている。
上記構成によれば、光源基板は導光板に溶着されているから、他の部材を間に介してこれらを互いに位置決めする構成と比較して、光源と導光板との位置関係の精度が高まる。しかも、溶着による相互固定は従来の固定テープによる固定とは異なり、通常使用する温度範囲において熱により固定力が低下することがないから、固定状態を安定的に保持させることができる。
本発明によれば、光源基板が導光板に対して所定の位置からずれたり外れたりし難い照明装置が得られる。
実施形態1に係る照明装置の平面図 図1の一部拡大平面図 図2のA−A断面図 図2のB−B断面図 導光板とLEDを実装したLED基板の分解斜視図 LEDを実装したLED基板の底面図 実施形態2に係る照明装置のLEDを実装したLED基板の底面図 液晶表示装置の縦断面図 実施形態3に係る照明装置のLEDを実装したLED基板の底面図 液晶表示装置の縦断面図
<実施形態1>
実施形態1を図1から図6によって説明する。本実施形態では、照明装置(バックライト装置20)を、液晶パネル11を備えた液晶表示装置10に使用した形態について例示する。なお、各図面の一部にはX軸、Y軸及びZ軸を示しており、各軸方向が各図面で示した方向となるように描かれている。上下方向については図3および図4を基準とし、且つ同図上側を表側とするとともに同図下側を裏側とする。
液晶表示装置10は全体として長方形状をなしており、例えば図3に示すように、画像を表示可能な板状の液晶パネル11と、液晶パネル11に対して裏側に配されるとともに液晶パネル11に光を供給するバックライト装置20(照明装置の一例)とを備え、これらが枠状のベゼル15などにより一体的に保持されるようになっている。本実施形態に係る液晶表示装置10は、主にスマートフォンやタブレット型ノートパソコンなどの携帯型電子機器に用いられるものであり、その画面サイズは、例えば4インチ程度から20インチ程度とされている。
液晶パネル11は長方形の板状をなし、透明な(高い透光性を有する)一対のガラス基板11A,11Bが所定のギャップを隔てた状態で貼り合わせられるとともに、両ガラス基板11A,11B間に液晶層(図示せず)が配された構成とされる。一対のガラス基板11A,11Bのうち裏側(図3の下方)のガラス基板11Bは長辺方向の寸法が表側のガラス基板11Aより長尺とされており、突出した部分に液晶パネル11を駆動するためのパネル駆動部12が設けられている。またこのガラス基板11Bには、互いに直交するソース配線とゲート配線とに接続されたスイッチング素子(例えばTFT)と、そのスイッチング素子に接続された画素電極、さらには配向膜等が設けられている。表側のガラス基板11Aには、R(赤色),G(緑色),B(青色)等の各着色部が所定配列で配置されたカラーフィルタや対向電極、さらには配向膜等が設けられている。このうち、ソース配線、ゲート配線および対向電極などには、図示しない駆動回路基板から画像を表示するのに必要な画像データや各種制御信号が供給されるようになっている。なお、両ガラス基板11A、11Bの外側には偏光板13が配されている。
液晶パネル11は、バックライト装置20から供給される光を利用して画像を表示することができ、その表側が出光側とされている。なお、液晶パネル11における長辺方向がY軸方向と一致し、短辺方向がX軸方向と一致し、さらに厚さ方向がZ軸方向と一致している。
ベゼル15は金属材料(例えばアルミニウム)からなり、全体としては長方形の枠状をなしている。ベゼル15は、液晶パネル11の外周端部を全周にわたって表側から押さえるパネル押さえ部15Aと、パネル押さえ部15Aの外周縁部から裏側に向けて突出するとともにバックライト装置20を外周側から取り囲む外筒部15Bとから構成されている。液晶パネル11は、このベゼル15によってバックライト装置20との間に挟み込まれて保持されている。
バックライト装置20は、全体として液晶パネル11と同様に、平面視長方形とされた略ブロック状をなしている。バックライト装置20は、図1から図4に示すように、液晶パネル11側に向けて開口した略箱型をなすシャーシ21と、光源である複数のLED22(Light Emitting Diode:発光ダイオード)およびLED22が実装されたLED基板(光源基板の一例)23と、LED22から発せられる光を導光する導光板30と、導光板30の表側に積層配置される複数の光学シート28と、導光板30の裏側に積層配置される反射シート29とを備える。
バックライト装置20は、導光板30の一短辺側の端面にLED22(光源の一例)が配されることで、導光板30に対して片側からのみ入光される片側入光タイプのエッジライト型(サイドライト型)とされる。バックライト装置20は、LED22からの光を面状の光に変換しつつ、シャーシ21の開口部位から表側の液晶パネル11に向けて出射するものとされる。つまり、バックライト装置20は表側が出光側とされる。以下、バックライト装置20の構成部品について順に説明する。
シャーシ21は、例えばアルミニウム板や電気亜鉛めっき鋼板(SECC)などの金属材料からなり、図1に示すように、平面視長方形状をなすとともに、表側に向けて開口した略箱型をなし、内部にLED基板23や導光板30等を収容している。シャーシ21は、長方形の底板部21Aと、底板部21Aの端縁部(一対の長辺及び一対の短辺)からそれぞれ表側に向けて立ち上がる側板部21Bとからなる。シャーシ21の底板部21Aは、その長辺方向がY軸方向と一致し、短辺方向がX軸方向と一致している。
底板部21Aは、シャーシ21内に収容された部材を裏側から支持するものとされる。側板部21Bは、シャーシ21内に収容された部材を外周側から取り囲む形で配されることで、全体として縦長の長方形の枠状をなしている。側板部21Bは、ベゼル15の外筒部15Bにより外周側から取り囲まれるようになっている。これら側板部21Bと外筒部15Bとには、それぞれ図示しない保持構造が設けられており、この保持構造によってシャーシ21とベゼル15とが組み付けられた状態で保持されるようになっている。
なお、シャーシ21の4つの側板部21Bのうち図1および図2の下方に位置する側板部21B(後述するLED基板23の延在方向(X軸方向)に延びる側板部)には、後述するLED基板23の延出部23Bを外部に引き出すための切欠部21Cが形成されている。
LED22は、後述するLED基板23の板面に固着される基板部上に半導体発光素子であるLEDチップ(LED素子)を樹脂材により封止した構成とされる。基板部に実装されるLEDチップは、主発光波長が1種類とされ、具体的には、青色を単色発光するものが用いられている。その一方、LEDチップを封止する樹脂材には、LEDチップから発せられた青色の光により励起されて所定の色を発光する蛍光体が分散配合されており、全体として概ね白色光を発するものとされる。このLED22は、LED基板23に対する実装面に隣接する側面が発光面22Aとされる、いわゆる側面発光型とされている。
LED22は、発光面22Aから、光軸を中心とする所定の広がり(指向性)を持った光が出射される。本実施形態の場合、その出射された光の光軸は、発光面22Aの中央部分に対して略垂直な状態となっている。
LED基板23は、ウレタン樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなる基材フィルム24上にLED22に対して給電するための配線パターン(図示せず)が形成されるとともに、例えば熱可塑性を有するポリイミド樹脂等の熱可塑性樹脂層25が積層され、この熱可塑性樹脂層25上に複数のLED22が間欠的に並ぶ形で表面実装されてなる(図3および図4参照)。LED基板23は、図2に示すように、その長辺寸法が後述する導光板30の短辺寸法(X軸方向の寸法)とほぼ同等とされた細長い帯状の主基板部23Aと、主基板部23Aから垂直方向(Y軸方向)に延びて図示しない外部回路に接続される延出部23Bとを備えている。複数のLED22は、帯状とされた主基板部23Aの幅方向(Y軸方向)のほぼ中央部に一列に並んで実装されている。
LED基板23は、LED22の実装面(熱可塑性樹脂層25側の面)が裏側(液晶パネル11側とは反対側)を向くように配されている。またLED基板23は、一対の長辺の一方側が導光板30の一対の短辺のうち光入射面30A側の短辺に沿うように、X軸方向に沿って導光板30の表側に重ね合わされている。本実施形態では、LED基板23のうちこの重ね合わされた領域を導光板重畳部26と称することとする。これにより、LED22は、その発光面22Aが後述する導光板30の一短辺側の端面(光入射面30A)と平行になるように対向配置されている。
導光板30は、アクリル系樹脂やポリカーボネイト等の透明な合成樹脂等からなり、シャーシ21の底板部21Aよりも一回り小さな平面視略長方形の板状をなしてシャーシ21の底板部21Aに平行に配されている。また導光板30は、長辺方向(長さ方向)がY軸方向と、短辺方向(幅方向)がX軸方向とそれぞれ一致し、且つその板面と直交する板厚方向がZ軸方向と一致している。導光板30は、シャーシ21内において側板部21Bによりその周りが取り囲まれた形で収容されている。
導光板30の外周端面のうち図3および図4に示す左側の短辺側の端面は、上述したように、LED22の発光面22Aと所定の距離を介して平行に対向してLED22からの光が入射される光入射面30Aとされる。また本実施形態において、一対の板面のうち上面(表面)は導光板30内に入射された光を液晶パネル11に向けて出射させる光出射面30Cとされ、一対の板面のうち下面(裏面)は、導光板30の内部から当該下面(裏面)に向かう光を光出射面30C側に向けて反射する反射面30Dとされている。
導光板30の光入射面30Aのうち複数の各LED22と対向する領域は、図5に示すように、板厚方向(高さ方向、Z軸方向)の全体に亘って凹状(溝状)に窪んだ収容凹部31とされている。一の収容凹部31の幅(X軸方向の寸法)は、LED22の幅よりも大とされており、その内側にLED22を収容可能としている(図2および図6参照)。すなわち導光板30の光入射面30Aは、複数のLED22を個々に収容可能とするべく、X軸方向に沿って凹状部(収容凹部31)が並んだ凹凸形状とされている。
LED基板23が後述するように正規の位置に固定された状態において、LED22は、その発光面22Aが収容凹部31の底面31Aに対向するように配され、LED22から発光された光はこの底面31Aから導光板30に入射されるようになっている。また、LED22の背面(導光板30とは反対側の面)は、収容凹部31内に配されるように設定されている。
また、隣接する一対の収容凹部31の間は、導光板30の端面を形成する端面形成面32とされている。本実施形態では、これらの端面形成面32と収容凹部31とで構成される面全体を光入射面30Aとしている。
帯状とされたLED基板23の主基板部23Aは、上述したように、一対の長辺の一方側が導光板30の一対の短辺のうち光入射面30A側の短辺に沿うように、導光板30の表側(光出射面30C)に重ね合わされている。また、他方側は導光板30からはみ出すように配されており、複数のLED22はそれぞれ収容凹部31内に配されるようになっている。この状態において、LED基板23の導光板重畳部26は、一対の長辺の一方側が光入射面30Aの上縁部に沿った凹凸形状とされ、他方側が直線状とされた、帯状に延びる領域とされている(図2および図6参照)。
LED基板23のうち上述した導光板重畳部26は、その全体が導光板30と溶着された溶着部25Aとされている。溶着部25Aは、LED基板23に積層された熱可塑性樹脂層25のうち導光板重畳部26に対応する領域を導光板30に対して超音波溶着させることにより形成されている。換言すると、LED基板23の導光板重畳部26と導光板30の光出射面30Cのうち光入射面30A側の端部付近とは、溶着部25Aにより一体とされている。
より詳細に説明すると、溶着部25Aは、隣り合う複数のLED22の間において、導光板30の端面形成面32の上縁部から導光板30側(Y軸方向)にかけて溶着された第1溶着領域25A1と、LED基板23のうちLED22より導光板30側の領域においてX軸方向に沿って溶着された第2溶着領域25A2と、から形成されている。なお、第1溶着領域25A1は、両端部に配されたLED22よりもさらに端部側にも設けられている。
このように、LED基板23が導光板30に対して直接溶着され、固定されることにより、LED22の導光板30に対する設置位置を高精度とすることができ、また、安定した状態で保つことができる。すなわち、LED22が導光板30に対して位置ずれしたり外れたりし難く、信頼性の高いバックライト装置20が得られる。
LED基板23が溶着された導光板30は、光学シート28を介して液晶パネル11の直下位置に配されている(図3および図4参照)。
導光板30の光出射面30Cに積層された光学シート28は、平坦な長方形のシート状とされており、その長辺方向がY軸方向と、短辺方向がX軸方向とそれぞれ一致している。光学シート28は、導光板30と液晶パネル11との間に介在して配されることで、導光板30からの出射光を透過するとともにその透過光に所定の光学作用を付与しつつ液晶パネル11に向けて出射させる。
本実施形態に係る光学シート28は3層構造とされており、下層側から順に、拡散シート28Aと、レンズシート28Bと、反射型偏光シート28Cとが重ねられてなる。
一方、導光板30の裏面側(反射面30D側)には、反射シート29が積層されている。この反射シート29は、表面が光反射性に優れた白色を呈する合成樹脂製のシート材からなるものとされるので、導光板30内を伝播して反射面30Dから出射した光を表側(光出射面30C)に向けて効率的に立ち上げることができる。反射シート29は、平面視長方形状をなしており、その中央側の大部分が導光板30とシャーシ21の底板部21Aとの間に挟み込まれる形で配されている。反射シート29の外周端部は、導光板30の外周端面よりも外側に延出している。また、LED基板23側の端部に関しては、LED22から直接受ける光を効率的に反射して光入射面30Aに入射させることができる。
本実施形態の液晶表示装置10は以上のような構成であって、次に、作用効果について説明する。
本実施形態の液晶表示装置10に用いられるバックライト装置20は、板状部材からなる導光板30と、導光板30の端面に対向配置されるとともに端面に向けて光を発するLED22と、LED22が実装されるLED基板23と、を備え、LED基板23は導光板30に重ね合わされた導光板重畳部26を有しており、導光板重畳部26は導光板30に対し溶着部25Aにおいて溶着されている
このような構成によれば、LED基板23は導光板30に溶着されているから、他の部材を間に介してこれらを互いに位置決めする構成と比較して、LED22と導光板30との位置関係の精度が高まる。しかも、溶着による相互固定は従来の固定テープによる固定とは異なり、通常使用する温度範囲において熱により固定力が低下することがないから、固定状態を安定的に保持させることができる。
また、導光板30は、LED22からの光が入射される端面である光入射面30Aと、光が出射される板面である光出射面30Cとを有しており、LED基板23の導光板重畳部26は、導光板30のうち光出射面30Cに重ね合わされている。
このような構成によれば、導光板30のうち端面と比較して導光板重畳部26の面積を確保し易い光出射面30CにLED基板23が重ね合わせられているから、溶着面積を広く確保し易い。よって、LED基板23と導光板30との位置関係をより安定的な状態で保持することができる。
また、導光板30のうちLED22に対向する領域に、LED22を内側に配置可能な収容凹部31が設けられている。このような構成によっても、導光板重畳部26の面積をより広く確保することができるから、LED基板23と導光板30との位置関係をより安定的な状態で保持することができる。
本実施形態の溶着部25Aは、LED基板23のうち導光板30と対向する面に設けられた熱可塑性樹脂層25が超音波溶着により溶着されることにより形成されたものである。このような構成によれば、LED基板23を導光板30上の所定の位置に配し、超音波が発生されるホーンを宛がうという簡単な作業により、LED基板23を導光板30の所定の位置に強い固着力で固定することができる。
また本実施形態では、LED22は複数設けられており、溶着部25Aは、隣り合う複数のLED22の間と、LED基板23のうちLED22より導光板30側の領域の双方に亘って連続的に設けられているから、溶着面積が広く、これによっても固着力を高めることができる。
このような本実施形態のバックライト装置20によれば、LED基板23が導光板30に対して所定の位置からずれたり外れたりし難いバックライト装置20および液晶表示装置10が得られる。
<実施形態2>
次に、実施形態2を図7および図8によって説明する。なお、以下においては実施形態1と異なる構成についてのみ説明するものとし、実施形態1と同様の構成には実施例1と同じ符号を付すこととし、重複する説明を省略する。
本実施形態の液晶表示装置110は、バックライト装置120のLED基板123の構成が上記実施形態1のものと相違している。具体的には、本実施形態のLED基板123には基板の表面に熱可塑性樹脂層は積層されておらず、代わりに、熱可塑性樹脂製の補強板40が設けられている。
補強板40はLED基板123の基材フィルム24より厚い板状部材とされており、平面視は、実施形態1の導光板重畳部26とほぼ同様の形態をなしている。具体的には、LED基板123の短辺と同寸法の長さ寸法を有する細長い帯状をなしており、その一方側の長辺が、導光板30の光入射面30A側の上縁部に沿う凹凸形状とされて、他方側の長辺は、直線状とされている。
このような本実施形態の補強板40は、LED基板123のLED22の実装面に対し、直線状の長辺がLED基板123のLED22の発光面22A側の長辺に重なり合うように、予め接着剤により高い固着力で接着される。この状態において、補強板40の凹凸形状とされた長辺はLED22を逃がすように配置されている。
このような本実施形態のLED基板123は、一対の長辺の一方側が導光板30の一対の短辺のうち光入射面30A側の短辺に沿うように、導光板30の表側(光出射面30C)に重ね合わされる。また、他方側は導光板30からはみ出すように配されており、複数のLED22はそれぞれ導光板30の収容凹部31内に配されている。この状態において、補強板40は全体が導光板30に重ね合された導光板重畳部26とされている(図7参照)。そして、導光板重畳部26(補強板40)の全体が、導光板30と溶着された溶着部40Aとされている。
このような実施形態2によっても、LED基板123が導光板30に対して直接溶着され、高い固着力で固定されることにより、LED22の導光板30に対する設置位置が安定した状態に保たれる。すなわち、LED22が導光板30に対して位置ずれしたり外れたりし難く、信頼性の高いバックライト装置120が得られる。
<実施形態3>
次に、実施形態3を図9および図10によって説明する。なお、以下においては実施形態2と異なる構成についてのみ説明するものとし、実施形態2と同様の構成には実施例2と同じ符号を付すこととし、重複する説明を省略する。
本実施形態の液晶表示装置210は、バックライト装置220のLED基板223に設けられる補強板50の構成が上記実施形態2のものと相違している。具体的には、本実施形態の補強板50は隣り合うLED22の間にだけ設けられており、LED22よりも導光板30側の領域には設けられていないところが上記実施形態2と相違している。すなわち、本実施形態の補強板50は、平面視が上記実施形態1の第1溶着領域25A1と同様の形態をなしている。LED基板223は、補強板50を超音波溶着した溶着部50Aにより、導光板30に固定されている。
このような本実施形態によれば、LED22から発光された光の進路上に補強板50が配されていない、または、ほとんど配されていないから、光が補強板50から受ける影響が実施形態2の構成よりも小さい。その他の作用効果は、上記実施形態2と同様である。
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施形態では、LED基板を導光板の光出射面に溶着する構成を示したが、LEDが頂部発光型である場合には、LED基板は導光板の光入射面(端面形成面)に溶着する構成としてもよい。
(2)上記実施形態では、LED基板の導光板重畳部全体または補強板全体をを導光板に溶着する構成を示したが、LED基板の導光板重畳部または補強板のうちの一部を導光板に溶着する構成としてもよい。すなわち、溶着部の形成範囲は上記実施形態に限るものではない。
(3)上記実施形態では、導光板の光入射面側の端面に収容凹部31を設ける構成を示したが、収容凹部31は省略してもよい。
(4)上記実施形態では、LEDは収容凹部内に全体が収容される構成を示したが、LEDはその背面側の一部が収容凹部からはみ出していてもよい。
(5)上記実施形態では、溶着部は超音波溶着を行うことにより形成したが、溶着部はレーザー溶着等の他の溶着方法により形成してもよい。
10:液晶表示装置、11:液晶パネル、20:バックライト装置(照明装置)、22:LED(光源)、23:LED基板(光源基板)、24:基材フィルム、25:熱可塑性樹脂層、25A:溶着部、25A1:第1溶着領域、25A2:第2溶着領域、26:導光板重畳部、30:導光板、30A:光入射面(端面)、30C:光出射面(板面)、30d:反射面、31:収容凹部(凹部)、40,50:補強板(熱可塑性樹脂製の板状部材)、40A,50A:溶着部

Claims (7)

  1. 板状部材からなる導光板と、
    前記導光板の端面に対向配置されるとともに前記端面に向けて光を発する光源と、
    前記光源が実装される光源基板と、を備える照明装置であって、
    前記光源基板は前記導光板に重ね合わされた導光板重畳部を有しており、
    前記導光板重畳部の少なくとも一部は前記導光板に対し溶着部において溶着されている照明装置。
  2. 前記導光板は、前記光源からの光が入射される前記端面である光入射面と、前記光が出射される板面である光出射面とを有しており、
    前記導光板重畳部は前記導光板のうち前記光出射面に重ね合わされている請求項1に記載の照明装置。
  3. 前記導光板のうち前記光源に対向する領域に、前記光源を内側に配置可能な凹部が設けられている請求項1または請求項2に記載の照明装置。
  4. 前記溶着部は前記光源基板のうち前記導光板と対向する面に設けられた熱可塑性樹脂層の少なくとも一部が溶着されてなる請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の照明装置。
  5. 前記溶着部は前記光源基板に接着された熱可塑性樹脂製の板状部材が溶着されてなる請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の照明装置。
  6. 前記光源は複数設けられており、前記溶着部は、隣り合う前記複数の光源の間に設けられている請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の照明装置。
  7. 前記溶着部は前記光源基板のうち前記光源より前記導光板側の領域に設けられている請求項2に記載の照明装置。
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