JP2019192574A - 複合導光部材、照明装置、及び表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】輝度の安定化が図られた簡素な構成の照明装置および表示装置を提供する。【解決手段】LED(光源)21と、一の外周端面を入光面25Aとする導光板25と、弾性変形可能なシート状をなし、LED21の点灯を制御可能な点灯回路が形成され、第1側縁部(一の側縁部)23B1に沿ってLED21が実装された実装面23Aを有するLED基板(光源基板)23と、を備える複合導光部材20を形成する。複合導光部材20において、LED基板23は、第1側縁部23B1が導光板25の出光面25Bの反対側の面(一方の板面)に固定されるとともに、LED21を入光面25Aに対向させつつ入光面25Aに対して相対的に変位可能な弾性湾曲部23Cを形成するように屈曲されて、LED21の実装部を挟んだ第2側縁部(他の側縁部)23B2が導光板25の出光面25B(他方の板面)に固定される。【選択図】図2
Description
本明細書が開示する技術は、複合導光部材、照明装置、及び表示装置に関する。
画像を表示する表示パネルとして、自発光しない液晶パネル等を備える表示装置では、表示パネルの画像表示面とは反対側の裏面に、表示パネルに光を照射するためのバックライト装置(照明装置の一例)が取り付けられる。バックライト装置は、光源と、光源が実装される光源基板と、光源からの光束を画面発光に変換する導光板と、これらを収容する例えば金属製のシャーシ(支持部材の一例)と、を備えるが、導光板とシャーシとの間に、一定のクリアランスが設けられる場合がある。これは、光源等からの発熱によってバックライト装置内の温度が上昇し、これに伴って導光板が熱膨張した場合に、光源と導光板とが物理的に干渉するのを防ぐためである。しかしながら、上記のようにクリアランスを設けると、導光板が熱膨張又は熱収縮した場合に、光源と導光板との相対的位置関係が変わる虞がある。光源と導光板との相対的位置関係が変わると、光源から発せられた光が導光板の入光面に入射する入射効率、ひいては導光板の出光面から出射される光の出射効率に変化が生じて、照明装置、ひいては表示装置の輝度が不安定となってしまう。かかる課題を解決したものとして、特許文献1に記載のものが知られている。
特許文献1には、枠体に形成した凹部等にフレキシブルな光源基板を係止し、弾性変形させた状態で保持した構成のバックライト装置が開示されている。このバックライト装置では、弾性変形させた光源基板の復元力を利用して光源を導光板方向に付勢し、導光板を枠体内に固定するとともに、導光板と光源との距離を一定に保って、輝度の安定化を図っている。
しかしながら、上記構成では、光源基板を係止するための凹部等の構造を枠体に形成する必要があるため、枠体構造の複雑化を免れず、従来の構造の枠体をそのまま使用することは困難である。また、枠体への導光板や光源基板の組付け時には、光源基板を枠体の凹部等に整合させ嵌め込んで係止する必要があるため、高精度な組付け精度が要求され、作業が複雑化する。
本明細書が開示する技術は、上記のような事情に基づいて完成されたものであって、簡素な構成によって照明装置や表示装置の輝度を安定化することを目的とする。
本明細書が開示する複合導光部材は、
光源と、
板状をなし、入光面とされる一の外周端面から前記光源の光を入射させて面状の光として出射する導光板と、
弾性変形可能なシート状をなし、前記光源の点灯を制御可能な点灯回路が形成され、一の側縁部に沿って前記光源が実装された実装面を有する光源基板と、を備え、
前記光源基板は、前記一の側縁部が前記導光板の一方の板面に固定されるとともに、前記光源を前記入光面に対向させつつ前記入光面に対して相対的に変位可能な弾性屈曲部を形成するように屈曲されて、前記光源の実装部を挟んだ他の側縁部が前記導光板の他方の板面に固定されている。
光源と、
板状をなし、入光面とされる一の外周端面から前記光源の光を入射させて面状の光として出射する導光板と、
弾性変形可能なシート状をなし、前記光源の点灯を制御可能な点灯回路が形成され、一の側縁部に沿って前記光源が実装された実装面を有する光源基板と、を備え、
前記光源基板は、前記一の側縁部が前記導光板の一方の板面に固定されるとともに、前記光源を前記入光面に対向させつつ前記入光面に対して相対的に変位可能な弾性屈曲部を形成するように屈曲されて、前記光源の実装部を挟んだ他の側縁部が前記導光板の他方の板面に固定されている。
上記構成によれば、光源基板の両側縁部が導光板に固定されて導光板の入光面と光源との相対的位置関係が略一定に維持されるため、導光板の寸法変化による輝度への影響が抑制される。光源は、導光板の入光面と光源との相対的位置関係を一定に維持する観点から、入光面に近接して配されることが好ましい。
また、通常、光源基板には点灯回路を構成する多くの配線が配されるため一定の面積が必要とされる。上記構成によれば、光源基板が、例えば断面がU字型をなすように屈曲されて、配線領域が弾性屈曲部を形成することによって、これを備える照明装置内において導光板の寸法変化を吸収可能となる。
上記のような相対的位置関係維持効果や、弾性屈曲部による導光板の寸法変化吸収効果は、照明装置の支持部材に特別な構造を設けたり、特別な組付け作業を行ったりすることなく、例えば、予め作製した上記構成の複合導光部材を、従来と同様の構造の支持部材内に配設するだけで、得ることができる。
さらに、上記構成によれば、導光板の入光面が光源基板によって覆われるため、光源や光源基板、ひいてはその下に配される反射シート等と導光板との間に異物が落下して混入し、表示欠陥の原因となったり、各部材を損傷したりする事態が軽減される。
なお、上記構成において「屈曲」とは、例えば断面が頂部を有するように特定の折線等に沿って折り曲げられた構造のみならず、断面がなめらかな曲線を描くように湾曲された構造を含むものとする。弾性変形時の応力集中を低減し、点灯回路の配線パターンの損傷等を抑制する観点からは、弾性屈曲部は、断面がなめらかな曲線を描くように湾曲した構造であることが好ましい。
また、通常、光源基板には点灯回路を構成する多くの配線が配されるため一定の面積が必要とされる。上記構成によれば、光源基板が、例えば断面がU字型をなすように屈曲されて、配線領域が弾性屈曲部を形成することによって、これを備える照明装置内において導光板の寸法変化を吸収可能となる。
上記のような相対的位置関係維持効果や、弾性屈曲部による導光板の寸法変化吸収効果は、照明装置の支持部材に特別な構造を設けたり、特別な組付け作業を行ったりすることなく、例えば、予め作製した上記構成の複合導光部材を、従来と同様の構造の支持部材内に配設するだけで、得ることができる。
さらに、上記構成によれば、導光板の入光面が光源基板によって覆われるため、光源や光源基板、ひいてはその下に配される反射シート等と導光板との間に異物が落下して混入し、表示欠陥の原因となったり、各部材を損傷したりする事態が軽減される。
なお、上記構成において「屈曲」とは、例えば断面が頂部を有するように特定の折線等に沿って折り曲げられた構造のみならず、断面がなめらかな曲線を描くように湾曲された構造を含むものとする。弾性変形時の応力集中を低減し、点灯回路の配線パターンの損傷等を抑制する観点からは、弾性屈曲部は、断面がなめらかな曲線を描くように湾曲した構造であることが好ましい。
本明細書が開示する技術によれば、簡素な構成で輝度の安定化が図られた照明装置や表示装置を得ることができる。
<実施形態1>
実施形態1を、図1及び図2によって説明する。
本実施形態では、液晶表示装置(表示装置の一例)1について例示する。なお、図面の一部に、X軸、Y軸およびZ軸を示している。また、図2における上側を正面側(下側を背面側)とする。また、複数の同一部材については、一の部材に符号を付し、他の部材については符号を省略することがある。
実施形態1を、図1及び図2によって説明する。
本実施形態では、液晶表示装置(表示装置の一例)1について例示する。なお、図面の一部に、X軸、Y軸およびZ軸を示している。また、図2における上側を正面側(下側を背面側)とする。また、複数の同一部材については、一の部材に符号を付し、他の部材については符号を省略することがある。
本実施形態に係る液晶表示装置1は、例えばテレビ受信装置等に使用されるものであって、例えば30インチから70インチ程度の比較的大型の液晶パネル(表示パネルの一例)2を備える。液晶表示装置1は、全体として横長の方形(矩形状)をなし、縦置き状態で使用される。この液晶表示装置1は、大まかには、正面側の板面が画像表示面とされる液晶パネル2の背面側に、外部光源であるバックライト装置(照明装置の一例)3が配され、矩形枠状のベゼル4によって一体的に保持された構成である。なお、本技術は、多数の光源を備え光源基板に複雑な配線が形成された比較的大型の表示装置に、特に好ましく適用できるが、これに限定されるものではなく、例えばタブレット端末やカーナビ装置、スマートフォン、ヘッドマウントディスプレイ等に使用される画面サイズが30インチ以下の小型から中型のサイズの表示パネルを備える表示装置にも、適用可能である。
液晶パネル2の詳細については図示しないが、例えば、矩形板状の概形をなし、一対のガラス基板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、両ガラス基板間に液晶が封入されてなるものとされる。一方のガラス基板には、互いに直交するソース配線とゲート配線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、他方のガラス基板には、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。両基板の外側には、偏光板が配される。なお、液晶パネル2は、その板面の法線方向がZ軸方向と一致するように配されるものとする。
液晶パネル2の詳細については図示しないが、例えば、矩形板状の概形をなし、一対のガラス基板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、両ガラス基板間に液晶が封入されてなるものとされる。一方のガラス基板には、互いに直交するソース配線とゲート配線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、他方のガラス基板には、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。両基板の外側には、偏光板が配される。なお、液晶パネル2は、その板面の法線方向がZ軸方向と一致するように配されるものとする。
液晶パネル2は、図示しない液晶パネル制御部によってその駆動が制御されるようになっている。液晶パネル制御部は、図示しない画像信号処理部から出力された出力信号に基づいて、液晶パネル2へ向けて制御信号を出力するとともに、液晶パネル2の駆動を制御する。この液晶パネル制御部による制御と協働して、バックライト装置3から光が供給され、液晶パネル2の画像表示面に所望の画像が表示される。
バックライト装置3の概略構成について、図1及び図2を参照しつつ説明する。
図1に示すように、バックライト装置3は、矩形板状の概形をなし、長辺方向をX軸方向(水平方向)、短辺方向をY軸方向(鉛直方向)と一致させるように配されるものとする。バックライト装置3は、正面側(液晶パネル2側)に開口部を有する浅い略箱型をなし、後述する各部材を内部に収容するシャーシ(支持部材の一例)10と、シャーシ10の開口部の縁に取り付けられてシャーシ10内に収容された各部材の飛び出しを抑制するフレーム13と、を備える。シャーシ10の内部には、複合導光部材20が収容され、複合導光部材20の正面側(液晶パネル2側)には、シャーシ10の開口部を覆うように光学部材15が配される一方、複合導光部材20の背面側には、反射シート17が配設されている。複合導光部材20は、LED(Light Emitting Diode:発光ダイオード。光源の一例)21と、LED21が実装されたLED基板(光源基板の一例)23と、LED21からの光を光学部材15(液晶パネル2)へと導く矩形板状の導光板25と、を備える。バックライト装置3内において、光源となるLED21は、液晶パネル2の背面側に配された導光板25の長辺側の一方(図1における左手前側、図2における左側)の外周端面に対向するように配されており、この外周端面が、LED21からの光が入射される入光面25Aとされる。一方、導光板25の正面側の板面は、液晶パネル2に向けて光が出射される出光面25Bとされる。すなわち、本実施形態1に係るバックライト装置3は、いわゆるエッジライト型(サイドライト型)のものである。
以下、バックライト装置3の構成部品について、順に説明する。
図1に示すように、バックライト装置3は、矩形板状の概形をなし、長辺方向をX軸方向(水平方向)、短辺方向をY軸方向(鉛直方向)と一致させるように配されるものとする。バックライト装置3は、正面側(液晶パネル2側)に開口部を有する浅い略箱型をなし、後述する各部材を内部に収容するシャーシ(支持部材の一例)10と、シャーシ10の開口部の縁に取り付けられてシャーシ10内に収容された各部材の飛び出しを抑制するフレーム13と、を備える。シャーシ10の内部には、複合導光部材20が収容され、複合導光部材20の正面側(液晶パネル2側)には、シャーシ10の開口部を覆うように光学部材15が配される一方、複合導光部材20の背面側には、反射シート17が配設されている。複合導光部材20は、LED(Light Emitting Diode:発光ダイオード。光源の一例)21と、LED21が実装されたLED基板(光源基板の一例)23と、LED21からの光を光学部材15(液晶パネル2)へと導く矩形板状の導光板25と、を備える。バックライト装置3内において、光源となるLED21は、液晶パネル2の背面側に配された導光板25の長辺側の一方(図1における左手前側、図2における左側)の外周端面に対向するように配されており、この外周端面が、LED21からの光が入射される入光面25Aとされる。一方、導光板25の正面側の板面は、液晶パネル2に向けて光が出射される出光面25Bとされる。すなわち、本実施形態1に係るバックライト装置3は、いわゆるエッジライト型(サイドライト型)のものである。
以下、バックライト装置3の構成部品について、順に説明する。
シャーシ10は、複合導光部材20等を内部に収容し支持する部材であって、例えばアルミ系材料等の金属製とされる。シャーシ10は、液晶パネル2に倣った矩形板状の底板11と、底板11の外周端から正面側に向けて立ち上がるように形成されて矩形枠状をなす側枠(枠部の一例)12と、からなる。以下、側枠12のうち、底板11の長辺の外端から立ち上がる一対の側枠を長側板12Aとし、底板11の短辺の外端から立ち上がる一対の側枠を短側板12Bとする。底板11は、複合導光部材20等を、背面側、つまり出光面25Bの反対面側から支持し、側枠12は、複合導光部材20等の外周を取り囲むように配されて、これを外周側から支持する。シャーシ10の寸法等については、後に改めて記載する。なお、シャーシ10の底板11の背面側、つまりバックライト装置3の背面側には、液晶パネル2及び後述するLED21等に電力を供給する電源回路基板や、LED21の駆動を制御するLED制御回路基板や、既述した液晶パネル制御部を有する液晶制御回路基板等が取り付けられる。
フレーム13は、例えばポリカーボネート等の合成樹脂製とされ、ベゼル4と同様の矩形枠状をなすように形成される。フレーム13には、光の利用効率を高める観点からは白色のものを、バックライト装置3の外部への光漏れを投資する観点からは黒色のものを、用いることが好ましい。フレーム13は、シャーシ10の開口部の縁に沿って側枠12に固定され、図2に示すように、後述する光学部材15の外縁部を複合導光部材20との間に挟んで保持するともに、液晶パネル2の外周縁部をその裏側から支持する。
フレーム13は、例えばポリカーボネート等の合成樹脂製とされ、ベゼル4と同様の矩形枠状をなすように形成される。フレーム13には、光の利用効率を高める観点からは白色のものを、バックライト装置3の外部への光漏れを投資する観点からは黒色のものを、用いることが好ましい。フレーム13は、シャーシ10の開口部の縁に沿って側枠12に固定され、図2に示すように、後述する光学部材15の外縁部を複合導光部材20との間に挟んで保持するともに、液晶パネル2の外周縁部をその裏側から支持する。
光学部材15は、液晶パネル2及びシャーシ10の底板11に倣った矩形状の概形をなす複数のシートからなる。光学部材15は、液晶パネル2と複合導光部材20との間に介在するように配され、求められる機能に合わせて種々の光学作用を奏するものを適宜組み合わせて用いることができる。本実施形態1では、一例として複合導光部材20側から順に、拡散シート15A、レンズシート15B、反射型偏光シート15Cを積層して使用する。光学部材15は、複合導光部材20の導光板25から液晶パネル2に向けて出射された光の輝度を向上させたり、均一な面状の光としたりする機能を有している。
反射シート17は、例えば発泡ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂製とされ、その表面が、光反射性に優れた白色面もしくは鏡面とされたものを使用できる。反射シート17は、導光板25の背面、すなわち出光面25Bとは反対側の面を覆う形で配されている。換言すれば、反射シート17は、シャーシ10の底板11と複合導光部材20との間に介在しており、底板11のうち、少なくとも導光板25が重畳される領域全体を覆うように敷設されている。反射シート17は、導光板25の背面側に出射された光を正面側に向けて反射させて立ち上げ、出光面25Bから出射させる機能を有する。
反射シート17は、例えば発泡ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂製とされ、その表面が、光反射性に優れた白色面もしくは鏡面とされたものを使用できる。反射シート17は、導光板25の背面、すなわち出光面25Bとは反対側の面を覆う形で配されている。換言すれば、反射シート17は、シャーシ10の底板11と複合導光部材20との間に介在しており、底板11のうち、少なくとも導光板25が重畳される領域全体を覆うように敷設されている。反射シート17は、導光板25の背面側に出射された光を正面側に向けて反射させて立ち上げ、出光面25Bから出射させる機能を有する。
さて、本実施形態1に係るバックライト装置3では、LED21を実装したLED基板23が導光板25に固定されて、これらが一体化した複合導光部材20が形成されている。図2に示すように、複合導光部材20は、シャーシ10の内部において、既述した光学部材15及び反射シート17の間に支持される。
複合導光部材20を構成する導光板25は、屈折率が空気よりも十分に高く且つ略透明な(透光性に優れた)合成樹脂材料(例えばアクリル等)からなり、矩形板状の概形をなすとともに、所定の厚みを有する板状に形成されている。導光板25は、図2に示すように、シャーシ10の内部において、光学部材15の背面側に、その板面が液晶パネル2の画像表示面と平行となるような姿勢で配設される。導光板25の2つの板面のうち、正面側(光学部材15及び液晶パネル2側)に配される板面が、光が出射される出光面25Bとされる。また、導光板25において2つの板面に対し垂直をなすように形成された4つの外周端面のうち、長辺側の一方(図1における左手前側、図2における左側)の外周端面に、後述するLED21の発光面21Aが対向配置されて、光が入射される入光面25Aとされる。本実施形態1では、図1及び図2に示すように、入光面25Aが、Y軸方向を法線方向とするフラットな面として形成されている。なお、入光面25Aは、フラットに形成されている必要はなく、例えばLED21と対向する部分が突出もしくは後退した凸凹面とされていてもよい。導光板25は、LED21の発光面21AからY軸方向に発せられた光を入光面25Aから導入するとともに、その光を内部で伝播させつつ光学部材15側(Z軸方向)へ向くように立ち上げて、出光面25Bから出射させる機能を有する。
複合導光部材20を構成するLED21は、後述するLED基板23の実装面23Aに固着される基板部上に、LEDチップを樹脂材によって封止した構成とされる。図2に示すように、本実施形態1で使用する各LED21は、LED基板23への実装面に隣接する側面の一つが発光面21Aとなる、いわゆる側面発光型とされ、その光軸がY軸方向とほぼ一致するように配される。各LED21としては、異なる大きさのLEDを併用したり、白色発光のLEDとRGB発光のLEDとを組み合わせて使用したりしてもよいが、本実施形態1では、同じ寸法形状の白色LEDのみを複数使用する場合について例示する。
複合導光部材20を構成するLED基板23には、弾性変形可能なシート状のフレキシブル基板を使用する。フレキシブル基板としては、例えば絶縁性で可撓性を有する合成樹脂製の基材の表面に、銅箔などの金属膜からなる配線パターン(図示せず)が形成された構成のものを使用できる。本実施形態1では、導光板25の入光面25Aの長辺と略同等の長さ寸法を有する細長いシート状のLED基板23を使用する。LED基板23の一方の板面は、実装面23A(図2参照)とされ、この上にLED21が実装されて、点灯回路の配線パターンと接続される。本実施形態1に係るLED基板23では、実装面23Aが、光反射性に優れた白色面もしくは鏡面とされている。このようなLED基板23は、その基材自体に光反射性の高い白色や銀色等の樹脂を使用して形成してもよいし、配線パターンを形成後の表面に光反射性の高い被膜を付与する等して形成してもよい。なお、図1においてLED基板23は模式的に表されているが、例えば、細長い矩形状に形成されてLED21が実装されるLED実装部から、外部信号の入力回路と接続するための接続部が延出形成された構造とすることができる。
図1等に示すように、LED基板23において、実装面23Aにおける長辺側の一方の側縁部である第1側縁部23B1と、これに対向する長辺側の他方の側縁部である第2側縁部23B2に沿って、それぞれLED21が複数並んで実装され、各1列の第1光源列21L1及び第2光源列21L2が形成されている。本実施形態1では、図1に表されているように、光源列21L1,21L2を構成する各LED21は、X軸方向について同位置に、互いに対向するように配されるものとする。また、図2に表されているように、光源列21L1,21L2を構成する各LED21は、LED基板23の側縁部23B1,23B2側の側面が発光面21Aとなるように実装される。光源列21L1,21L2の実装部分の間は、各LED21に接続される多数の配線パターンが形成された配線領域とされ、この配線領域の幅、すなわち光源列21L1,21L2の間隔は、導光板25の板厚よりも大きくなるように設定される。
LED21が上記のように実装されたLED基板23は、第1側縁部23B1が、後述する導光板25の出光面25Bの反対側の面における入光面25A側の側縁部に固定されるとともに、第2側縁部23B2が、導光板25の出光面25Bにおける入光面25A側の側縁部に固定されている。LED基板23と導光板25との固定は、例えば両面テープ29によって行うことができる。このように、LED基板23の側縁部23B1,23B2が導光板25の両板面の入光面25Aに沿って固定されることにより、導光板25と、LED21が実装されたLED基板23とが一体化されて、複合導光部材20が形成される。図2等に示すように、LED基板23は、両側縁部23B1,23B2における実装面23Aが導光板25や液晶パネル2の板面と平行となり、光源列21L1,21L2を構成する各LED21の発光面21Aが、導光板25の入光面25Aに対向した状態で保持される。ここで、LED基板23は、これに実装された各LED21の発光面21Aが、入光面25Aと物理的に干渉しないためのごく僅かな間隔dを維持して対向配置されるように、導光板25に固定される。他方、LED基板23において、光源列21L1,21L2の実装部分の間に形成された配線領域は湾曲されて、弾性湾曲部(弾性屈曲部の一例)23Cが形成される。なお、本実施形態1では、弾性湾曲部23Cは特定の折線等を設けることなくなめらかに湾曲され、その短辺方向に沿った断面が、導光板25の入光面25Aに向けて開口するU字型をなすように形成されるが、これに限定されるものではない。例えば断面がV字型をなすように1本の折線に沿って折り曲げられてもよく、断面がコの字型(角ばったU字型)をなすように2本の折線に沿って折り曲げられてもよい。このようにLED基板23が導光板25に固定されることにより、複合導光部材20において、導光板25の入光面25Aの略全域が、LED基板23の実装面23Aで覆われる。
複合導光部材20は、シャーシ10内において、LED基板23が固定された長辺を、図2における左側の長側板12Aに沿わせた姿勢で収容される。すなわち、LED基板23は、その配線領域によって形成される弾性湾曲部23Cが一方の長側板12Aと並行するように保持され、シャーシ10の側枠12のうち2つの長側板12A,12Aが、弾性湾曲部23Cを含むY軸方向(第1の方向の一例)について複合導光部材20を両側から挟んで支持する第1方向支持部として機能する。
ここで、シャーシ10は、その2つの長側板12A,12Aの間隔が、自然状態における複合導光部材20のY軸方向(すなわち第1の方向)の外寸法と同等となるように形成されている。「同等の」とは、完全に等しいもののみならず、略等しいものを含む。すなわち、第1方向支持部の間隔は、本願の効果が得られる範囲内であれば、複合導光部材20のY軸方向(第1の方向)の外寸法よりも大きく、又は小さく形成されていてもよい。本実施形態1では、長側板12A,12Aの間隔は、複合導光部材20のY軸方向の外寸法よりもごく僅かに小さくなるように形成されている。
ここで、シャーシ10は、その2つの長側板12A,12Aの間隔が、自然状態における複合導光部材20のY軸方向(すなわち第1の方向)の外寸法と同等となるように形成されている。「同等の」とは、完全に等しいもののみならず、略等しいものを含む。すなわち、第1方向支持部の間隔は、本願の効果が得られる範囲内であれば、複合導光部材20のY軸方向(第1の方向)の外寸法よりも大きく、又は小さく形成されていてもよい。本実施形態1では、長側板12A,12Aの間隔は、複合導光部材20のY軸方向の外寸法よりもごく僅かに小さくなるように形成されている。
続いて、導光板25が熱膨張や熱収縮等によって寸法変化した場合の、上記のように構成された複合導光部材20による作用について説明する。
初期状態において、複合導光部材20は、シャーシ10の側枠12内において、弾性湾曲部23Cが自然状態から僅かに弾性変形し、LED基板23に実装されたLED21を導光板25の入光面25Aに向けて軽く付勢した状態で、長側板12A,12A間に保持され、収容される。なお、図2では、シャーシ10内に保持された初期状態の複合導光部材20を実線で表している。
この状態から、例えばLED21からの発熱等によりシャーシ10内の温度が上昇して導光板25が熱膨張すると、入光面25Aは、Y軸方向(第1の方向)について、図2における左側(LED21及びLED基板23側)の方向に押圧され変位する。なお、図2では、導光板25が熱膨張した状態の複合導光部材20を二点鎖線で表している。入光面25Aの変位に伴い、この近傍に両側縁部23B1,23B2が固定されたLED基板23も同方向に押圧され、図2の左側に配された長側板12Aに弾性湾曲部23Cが当接して、二点鎖線で表されているように弾性変形する。このように、弾性湾曲部23Cの変形によって導光板25の熱膨張による寸法変化が吸収される結果、LED21の発光面21Aと導光板25の入光面25Aとの相対的位置関係は維持され、両面が物理的に干渉しない間隔dが維持される。この後、シャーシ10内の温度が低下して導光板25が収縮した場合には、入光面25Aが図2における右側に変位するのに伴って弾性湾曲部23Cの変形が回復し、発光面21Aと入光面25Aとの相対的位置関係は維持される。すなわち、複合導光部材20を備えたバックライト装置3では、LED21を実装したLED基板23の両側縁部23B1,23B2が入光面25Aの近傍に固定されていることに加え、弾性湾曲部23Cが弾性変形することによって導光板25の熱膨張又は熱収縮による寸法変化が可逆的に吸収されるため、発光面21Aと入光面25Aとの相対的位置関係が常にほぼ一定に維持される。
初期状態において、複合導光部材20は、シャーシ10の側枠12内において、弾性湾曲部23Cが自然状態から僅かに弾性変形し、LED基板23に実装されたLED21を導光板25の入光面25Aに向けて軽く付勢した状態で、長側板12A,12A間に保持され、収容される。なお、図2では、シャーシ10内に保持された初期状態の複合導光部材20を実線で表している。
この状態から、例えばLED21からの発熱等によりシャーシ10内の温度が上昇して導光板25が熱膨張すると、入光面25Aは、Y軸方向(第1の方向)について、図2における左側(LED21及びLED基板23側)の方向に押圧され変位する。なお、図2では、導光板25が熱膨張した状態の複合導光部材20を二点鎖線で表している。入光面25Aの変位に伴い、この近傍に両側縁部23B1,23B2が固定されたLED基板23も同方向に押圧され、図2の左側に配された長側板12Aに弾性湾曲部23Cが当接して、二点鎖線で表されているように弾性変形する。このように、弾性湾曲部23Cの変形によって導光板25の熱膨張による寸法変化が吸収される結果、LED21の発光面21Aと導光板25の入光面25Aとの相対的位置関係は維持され、両面が物理的に干渉しない間隔dが維持される。この後、シャーシ10内の温度が低下して導光板25が収縮した場合には、入光面25Aが図2における右側に変位するのに伴って弾性湾曲部23Cの変形が回復し、発光面21Aと入光面25Aとの相対的位置関係は維持される。すなわち、複合導光部材20を備えたバックライト装置3では、LED21を実装したLED基板23の両側縁部23B1,23B2が入光面25Aの近傍に固定されていることに加え、弾性湾曲部23Cが弾性変形することによって導光板25の熱膨張又は熱収縮による寸法変化が可逆的に吸収されるため、発光面21Aと入光面25Aとの相対的位置関係が常にほぼ一定に維持される。
以上説明したように、本実施形態1に係る複合導光部材20は、
LED(光源の一例)21と、
板状をなし、入光面25Aとされる一の外周端面からLED21の光を入射させて面状の光として出射する導光板25と、
弾性変形可能なシート状をなし、LED21の点灯を制御可能な点灯回路が形成され、第1側縁部(一の側縁部)23B1に沿ってLED21が実装された実装面23Aを有するLED基板(光源基板の一例)23と、を備え、
LED基板23は、第1側縁部23B1が導光板25の出光面25Bの反対側の面(一方の板面)に固定されるとともに、LED21を入光面25Aに対向させつつ入光面25Aに対して相対的に変位可能な弾性湾曲部23Cを形成するように屈曲されて、LED21の実装部を挟んだ第2側縁部(他の側縁部)23B2が導光板25の出光面25B(他方の板面)に固定されている。
LED(光源の一例)21と、
板状をなし、入光面25Aとされる一の外周端面からLED21の光を入射させて面状の光として出射する導光板25と、
弾性変形可能なシート状をなし、LED21の点灯を制御可能な点灯回路が形成され、第1側縁部(一の側縁部)23B1に沿ってLED21が実装された実装面23Aを有するLED基板(光源基板の一例)23と、を備え、
LED基板23は、第1側縁部23B1が導光板25の出光面25Bの反対側の面(一方の板面)に固定されるとともに、LED21を入光面25Aに対向させつつ入光面25Aに対して相対的に変位可能な弾性湾曲部23Cを形成するように屈曲されて、LED21の実装部を挟んだ第2側縁部(他の側縁部)23B2が導光板25の出光面25B(他方の板面)に固定されている。
上記本実施形態1の構成によれば、LED基板23の両側縁部23B1,23B2が導光板25に固定されて導光板25の入光面25AとLED21との相対的位置関係が略一定に維持されるため、導光板25の寸法変化による輝度への影響が抑制される。LED21は、導光板25の入光面25AとLED21との相対的位置関係を一定に維持する観点から、入光面25Aに近接するように配されることが好ましい。
また、通常、LED基板23には点灯回路を構成する多くの配線が配されるため一定の面積が必要とされる。上記構成によれば、例えば断面がU字型をなすようにLED基板23が屈曲され、LED基板23の配線領域が弾性湾曲部23Cを形成することによって、これを備えるバックライト装置3内において導光板25の寸法変化を吸収可能となる。
上記のような相対的位置関係維持効果や、弾性湾曲部23Cによる導光板25の寸法変化吸収効果は、バックライト装置3のシャーシ(支持部材の一例)10に特別な構造を設けたり、特別な組付け作業を行ったりすることなく、例えば、予め作製した上記構成の複合導光部材20を、従来と同様の構造のシャーシ10内に配設するだけで、得ることができる。また、導光板25の入光面25AがLED基板23によって覆われるため、LED21やLED基板23、さらにはその下に配される反射シート17等と、導光板25との間に異物が落下して混入し、表示欠陥の原因となったり、各部材を損傷したりする事態が軽減される。
また、通常、LED基板23には点灯回路を構成する多くの配線が配されるため一定の面積が必要とされる。上記構成によれば、例えば断面がU字型をなすようにLED基板23が屈曲され、LED基板23の配線領域が弾性湾曲部23Cを形成することによって、これを備えるバックライト装置3内において導光板25の寸法変化を吸収可能となる。
上記のような相対的位置関係維持効果や、弾性湾曲部23Cによる導光板25の寸法変化吸収効果は、バックライト装置3のシャーシ(支持部材の一例)10に特別な構造を設けたり、特別な組付け作業を行ったりすることなく、例えば、予め作製した上記構成の複合導光部材20を、従来と同様の構造のシャーシ10内に配設するだけで、得ることができる。また、導光板25の入光面25AがLED基板23によって覆われるため、LED21やLED基板23、さらにはその下に配される反射シート17等と、導光板25との間に異物が落下して混入し、表示欠陥の原因となったり、各部材を損傷したりする事態が軽減される。
上記本実施形態1に係る複合導光部材20において、
LED基板23の実装面23Aは、光を反射するように形成されている。
LED基板23の実装面23Aは、光を反射するように形成されている。
上記構成によれば、導光板25の入光面25Aが光を反射するLED基板23の実装面23Aで覆われるため、LED21から発せられる光の利用効率を高めることができる。
上記本実施形態1に係る複合導光部材20において、
LED21は、LED基板23において、第1側縁部23B1に沿った第1光源列(一の光源列)21L1と、第2側縁部23B2に沿った第2光源列(他の光源列)21L2と、を形成するように複数実装されている。
LED21は、LED基板23において、第1側縁部23B1に沿った第1光源列(一の光源列)21L1と、第2側縁部23B2に沿った第2光源列(他の光源列)21L2と、を形成するように複数実装されている。
上記構成によれば、光源列を2列に配することで、1列に配する場合よりも多数のLED21を入光面25Aと対向するように配設できる。これにより、導光板25について個々のLED21付近において局所的な明部が視認されるような輝度ムラ(いわゆる目玉ムラ)が抑制される。また、LED基板23が、弾性湾曲部23Cを挟んで両側にLED21が配され、両側縁部23B1,23B2が導光板25に固定されて、複合導光部材20の厚み方向の中心線について略対称形となるため、弾性変形時にLED基板23に働く応力がバランスよく分散され、LED基板23の基材や配線の損傷が抑制される。
また、本実施形態1に係るバックライト装置(照明装置の一例)3は、上記した本実施形態1に係る複合導光部材20と、複合導光部材20を内部に支持するシャーシ(支持部材の一例)10と、を備える。
上記構成によれば、輝度の安定化が図られた簡素な構成のバックライト装置3を得ることができる。
上記本実施形態1に係るバックライト装置3において、
シャーシ10は、複合導光部材20の外周を取り囲むように配される側枠(枠部の一例)12を備え、
側枠12は、弾性湾曲部23Cを含むY軸方向(第1の方向に相当する)について複合導光部材20を両側から支持する一対の長側板(第1方向支持部の一例)12A,12Aの間隔が、自然状態における複合導光部材20のY軸方向(第1の方向)の外寸法と同等となるように形成されている。
シャーシ10は、複合導光部材20の外周を取り囲むように配される側枠(枠部の一例)12を備え、
側枠12は、弾性湾曲部23Cを含むY軸方向(第1の方向に相当する)について複合導光部材20を両側から支持する一対の長側板(第1方向支持部の一例)12A,12Aの間隔が、自然状態における複合導光部材20のY軸方向(第1の方向)の外寸法と同等となるように形成されている。
上記構成によれば、複合導光部材20に導光板25の寸法変化を吸収可能な弾性湾曲部23Cが形成されていることにより、従来はシャーシ10の内部に設けられていた寸法吸収用のクリアランスが不要となって、輝度が安定化されたバックライト装置3の狭額縁化を図ることができる。
なお、上記構成において「同等の」とは、完全に等しいもののみならず、略等しいものを含むものとする。長側板12A,12Aの間隔は、本願の効果が得られる範囲内であれば、複合導光部材20のY軸方向の外寸法よりも大きく、又は小さく形成されていてもよい。大きく形成される場合、複合導光部材20の上記外寸法との差は、従来設けられていた寸法吸収用のクリアランスよりも小さく設定することが好ましい。本実施形態1では、小さく形成されているが、この場合の寸法差は、導光板25の熱膨張による寸法変化を、弾性湾曲部23Cの弾性変形によって吸収可能なように設定することが好ましい。本実施形態1における長側板12A,12Aの間隔は、複合導光部材20のY軸方向における外寸法よりも若干小さくなるように形成されており、LED21が入光面25Aに付勢された状態を維持する観点から好ましい。
なお、上記構成において「同等の」とは、完全に等しいもののみならず、略等しいものを含むものとする。長側板12A,12Aの間隔は、本願の効果が得られる範囲内であれば、複合導光部材20のY軸方向の外寸法よりも大きく、又は小さく形成されていてもよい。大きく形成される場合、複合導光部材20の上記外寸法との差は、従来設けられていた寸法吸収用のクリアランスよりも小さく設定することが好ましい。本実施形態1では、小さく形成されているが、この場合の寸法差は、導光板25の熱膨張による寸法変化を、弾性湾曲部23Cの弾性変形によって吸収可能なように設定することが好ましい。本実施形態1における長側板12A,12Aの間隔は、複合導光部材20のY軸方向における外寸法よりも若干小さくなるように形成されており、LED21が入光面25Aに付勢された状態を維持する観点から好ましい。
また、本実施形態1に係る液晶表示装置(表示装置の一例)1は、上記した本実施形態1に係るバックライト装置3と、バックライト装置3からの光を利用して表示を行う液晶パネル2と、を備える。
上記構成によれば、輝度の安定化、さらには狭額縁化が図られた簡素な構成の液晶表示装置1を得ることができる。
<実施形態1の変形例1>
実施形態1の変形例1を、図3によって説明する。本変形例1に係る複合導光部材120では、LED基板123上に実装されたLED21の配置が、実施形態1に係る複合導光部材20におけるものとは異なっている。以下、実施形態1と同様の構成には同じ符号を付して、説明を省略する(変形例2についても同様とする)。
本変形例1では、実施形態1に係るものと同様のLED21を使用するが、各LED21は、LED基板123の長辺側の一方の側縁部である第1側縁部123B1に沿って形成された第1光源列(一の光源列)121L1と、他方の側縁部である第2側縁部123B2に沿って形成された第2光源列(他の光源列)121L2において、X軸方向について互いにシフトした位置に、千鳥状をなすように実装されている。
そして、このLED基板123を導光板に固定して複合導光部材120を作成するにあたり、実施形態1の導光板25よりも板厚の小さい導光板125が使用され、実施形態1のシャーシ10よりも薄型のシャーシ110が使用される。
実施形態1の変形例1を、図3によって説明する。本変形例1に係る複合導光部材120では、LED基板123上に実装されたLED21の配置が、実施形態1に係る複合導光部材20におけるものとは異なっている。以下、実施形態1と同様の構成には同じ符号を付して、説明を省略する(変形例2についても同様とする)。
本変形例1では、実施形態1に係るものと同様のLED21を使用するが、各LED21は、LED基板123の長辺側の一方の側縁部である第1側縁部123B1に沿って形成された第1光源列(一の光源列)121L1と、他方の側縁部である第2側縁部123B2に沿って形成された第2光源列(他の光源列)121L2において、X軸方向について互いにシフトした位置に、千鳥状をなすように実装されている。
そして、このLED基板123を導光板に固定して複合導光部材120を作成するにあたり、実施形態1の導光板25よりも板厚の小さい導光板125が使用され、実施形態1のシャーシ10よりも薄型のシャーシ110が使用される。
上記本変形例1の構成によれば、2列の光源列121L1,121L2を構成するLED21を互い違いに配することで、輝度ムラ(目玉ムラ)が一層低減される。また、LED21を、その発光面21Aが導光板125の入光面125Aに対向するように配設するにあたり、光源列121L1,121L2を構成するLED21がZ軸方向に重畳可能となって導光板125の厚さ寸法の制約が緩和され、より薄型の導光板125を使用できる。この結果、複合導光部材120の厚さ寸法を小さくすることができ、実施形態1と比較して、バックライト装置103ひいては液晶表示装置101の薄型化が可能となる。
<実施形態1の変形例2>
実施形態1の変形例2を、図4によって説明する。本変形例2に係る液晶表示装置201では、LED基板223上に実装されたLED221の寸法形状及び配置が、実施形態1に係るLED21とは異なっている。
実施形態1の変形例2を、図4によって説明する。本変形例2に係る液晶表示装置201では、LED基板223上に実装されたLED221の寸法形状及び配置が、実施形態1に係るLED21とは異なっている。
本変形例2に係る複合導光部材220では、実施形態1に係るLED21よりも厚く、導光板25の厚さ寸法と同等の厚さ寸法を有するLED221が使用される。そして、本変形例2では、LED基板223の長辺側の一方の側縁部である第1側縁部223B1に沿って第1光源列(一の光源列)221L1が形成されているのみで、他方の側縁部である第2側縁部223B2側にはLED221は実装されていない。
本変形例2のようにLED221によって形成された光源列が1列であっても、LED221が実装されたLED基板223の側縁部が導光板25に固定されていることで、実施形態1について記載した相対的位置関係維持効果や、導光板25の寸法変化吸収効果を得ることができる。本変形例2では、より大きな寸法形状を有し、輝度の高いLED221を使用することが可能である。また、LED221の発光面221AのZ軸方向の中心線と、導光板25の入光面25Aの同方向の中心線とを略正対させることにより、LED221から発せられる光の利用効率を高めることができる。この結果、バックライト装置203について、高い輝度を安定して得ることができる。
<他の実施形態>
本明細書が開示する技術は、上記記述およ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技術的範囲に含まれる。
本明細書が開示する技術は、上記記述およ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技術的範囲に含まれる。
(1)上記した各実施形態では、光源基板の実装面が、導光板の入光面の略全域を覆う構成について記載したが、これに限定されない。光源基板が入光面の一部を覆う構成であってもよく、弾性屈曲部が間欠的に設けられた構成であってもよい。
(2)上記した各実施形態では、導光板の一方の長辺側の外周端面に光源が対向配置されるものとしたが、これに限定されるものではなく、一方の短辺側の外周端面に光源を対向配置してもよい。或いは、双方の長辺側の外周端面もしくは短辺側の外周端面に光源が対向配置される構成としてもよい。このような場合には、導光板において光源が対向配置される複数の外周端面(入光面)を覆うように、弾性屈曲部を設けることができる。
(3)上記した各実施形態では、導光板は何れも矩形板状のものとしたが、これに限定されるものではなく、平面に視て三角形や五角形等の多角形状や、円形状、楕円形状等の曲線を含む輪郭線で形成される形状をなすものにも、本技術を適用できる。また、導光板は何れも平板状に形成されたものとしたが、これに限定されるものではなく、湾曲したもの等であってもよい。
(4)上記した各実施形態では、照明装置内に1枚の導光板が配される構成について記載したが、照明装置内に複数枚の導光板を備えるものにも、本技術を適用できる。複数枚の導光板が積層配置される場合には、例えば各導光板の入光面近傍を互いに固定した上で、最上層及び最下層に位置する導光板の板面に、光源基板の両側縁部をそれぞれ固定することができる。或いは、各導光板を含む複合導光部材を複数形成し、これらを照明装置内に積層配置してもよい。
(5)上記した各実施形態では、導光板の裏側に反射シートを配したが、反射シートを配する代わりに、導光板の裏面に反射層を形成してもよい。さらに、導光板の光入射面を除く外周端面にも、反射層が形成された構成としてもよい。
(6)上記した各実施形態では、光源としてLEDを用いた場合を示したが、他の種類の光源として例えば冷陰極管や有機ELなどを用いることも可能である。
(7)上記した各実施形態では、表示パネルとして液晶パネルを用いた液晶表示装置を例示したが、他の種類の表示パネルを用いた表示装置にも本技術を適用することができる。
(2)上記した各実施形態では、導光板の一方の長辺側の外周端面に光源が対向配置されるものとしたが、これに限定されるものではなく、一方の短辺側の外周端面に光源を対向配置してもよい。或いは、双方の長辺側の外周端面もしくは短辺側の外周端面に光源が対向配置される構成としてもよい。このような場合には、導光板において光源が対向配置される複数の外周端面(入光面)を覆うように、弾性屈曲部を設けることができる。
(3)上記した各実施形態では、導光板は何れも矩形板状のものとしたが、これに限定されるものではなく、平面に視て三角形や五角形等の多角形状や、円形状、楕円形状等の曲線を含む輪郭線で形成される形状をなすものにも、本技術を適用できる。また、導光板は何れも平板状に形成されたものとしたが、これに限定されるものではなく、湾曲したもの等であってもよい。
(4)上記した各実施形態では、照明装置内に1枚の導光板が配される構成について記載したが、照明装置内に複数枚の導光板を備えるものにも、本技術を適用できる。複数枚の導光板が積層配置される場合には、例えば各導光板の入光面近傍を互いに固定した上で、最上層及び最下層に位置する導光板の板面に、光源基板の両側縁部をそれぞれ固定することができる。或いは、各導光板を含む複合導光部材を複数形成し、これらを照明装置内に積層配置してもよい。
(5)上記した各実施形態では、導光板の裏側に反射シートを配したが、反射シートを配する代わりに、導光板の裏面に反射層を形成してもよい。さらに、導光板の光入射面を除く外周端面にも、反射層が形成された構成としてもよい。
(6)上記した各実施形態では、光源としてLEDを用いた場合を示したが、他の種類の光源として例えば冷陰極管や有機ELなどを用いることも可能である。
(7)上記した各実施形態では、表示パネルとして液晶パネルを用いた液晶表示装置を例示したが、他の種類の表示パネルを用いた表示装置にも本技術を適用することができる。
1…液晶表示装置(表示装置の一例)、2…液晶パネル(表示パネルの一例)、3…バックライト装置(照明装置の一例)、10…シャーシ(支持部材の一例)、11…底板、12…側枠(枠部の一例)、12A…長側板(第1方向支持部の一例)、15…光学部材、17…反射シート、20,120,220…複合導光部材、21,221…LED(Light Emitting Diode:発光ダイオード。光源の一例)、21A,221A…発光面、21L1,121L1,221L1…第1光源列(一の光源列)、21L2,121L2…第2光源列(他の光源列)、23,123,223…LED基板(光源基板の一例)、23A…実装面、23B1,123B1,223B1…第1側縁部(一の側縁部)、23B2,123B2,223B2…第2側縁部(他の側縁部)、23C…弾性湾曲部(弾性屈曲部の一例)、25,125…導光板、25A,125A…入光面、25B…出光面(他方の板面)
Claims (7)
- 光源と、
板状をなし、入光面とされる一の外周端面から前記光源の光を入射させて面状の光として出射する導光板と、
弾性変形可能なシート状をなし、前記光源の点灯を制御可能な点灯回路が形成され、一の側縁部に沿って前記光源が実装された実装面を有する光源基板と、を備え、
前記光源基板は、前記一の側縁部が前記導光板の一方の板面に固定されるとともに、前記光源を前記入光面に対向させつつ前記入光面に対して相対的に変位可能な弾性屈曲部を形成するように屈曲されて、前記光源の実装部を挟んだ他の側縁部が前記導光板の他方の板面に固定されている複合導光部材。 - 前記光源基板の前記実装面が、光を反射するように形成されている請求項1に記載の複合導光部材。
- 前記光源は、前記光源基板において、前記一の側縁部に沿った一の光源列と、前記他の側縁部に沿った他の光源列と、を形成するように複数実装されている請求項1又は請求項2に記載の複合導光部材。
- 前記光源は、前記一の光源列及び前記他の光源列において、千鳥状をなすように前記光源基板に実装されている請求項3に記載の複合導光部材。
- 請求項1から請求項4の何れか一項に記載の前記複合導光部材と、前記複合導光部材を内部に支持する支持部材と、を備える照明装置。
- 前記支持部材は、前記複合導光部材の外周を取り囲むように配される枠部を備え、
前記枠部は、前記弾性屈曲部を含む第1の方向について前記複合導光部材を両側から支持する第1方向支持部の間隔が、自然状態における前記複合導光部材の前記第1の方向の外寸法と同等となるように形成されている請求項5に記載の照明装置。 - 請求項5又は請求項6に記載の照明装置と、前記照明装置からの光を利用して表示を行う表示パネルと、を備える表示装置。
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