JP4151331B2 - 面状照明装置及びこれを備えた表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は面状照明装置及びこれを備えた表示装置に係り、特に、光源と導光部材とを有する照明装置の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、透過型の液晶表示装置や反射半透過型の液晶表示装置には、バックライトと呼ばれる照明装置が設けられ、また、反射型の液晶表示装置においても、暗所において表示を視認可能にするためにフロントライトと呼ばれる照明装置が設けられる。
【0003】
上記のバックライトやフロントライトとして用いられる照明装置としては、光源と、導光板とを有する面状照明装置が知られている。ここで、光源としては、冷陰極管やLED(発光ダイオード)などが多く用いられる。また、導光板は、アクリル樹脂等の透明な板状材で構成される場合が多く、光源から入射する光を端面(入射面)から内部に導入して、照射面からほぼ均一な輝度で放出するように構成される。導光板の構造としては、内部に導入された光を照射面に向けるために、照射面とは反対側の背面上に反射板若しくは反射層を備えたもの、背面上に白色インク等により所定のパターンで印刷を施したもの、背面を凹凸状に形成したものなどが用いられている。
【0004】
上記の面状照明装置は、液晶表示パネルとともに合成樹脂等で構成されるケース体に取り付けられる場合がある。このケース体は、面状照明装置の光源や導光板を位置決めするとともに液晶表示パネルを位置決めし、特に、導光板と液晶表示パネルとの間の位置関係を規制することができるように構成される。ただし、光源はフレキシブル基板上に実装されていることが多く、この場合には、フレキシブル基板がケース体に係合することにより光源は間接的に位置決めされる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の面状照明装置においては、ケース体に対して光源と導光板とがそれぞれ位置決めされているため、ケース体、導光板、光源のそれぞれに生ずる形状誤差によって光源と導光板との位置関係が正確に定まらず、光源と導光板の入射面との距離が製品によって変動するため、導光板の照射面の輝度にばらつきが生ずるという問題点がある。
【0006】
特に、製品によっては光源と導光板の入射面とが直接当接するように設計されているものもあるが、上記の形状誤差に起因して光源と導光板との間に隙間が生ずる場合があり、この場合には輝度が低下してしまう。
【0007】
そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、部品の形状誤差に影響されることなく光源と導光板の位置関係を定常化することにより、安定でかつ高い輝度を有する面状照明装置を提供することにある。また、光源と導光板との隙間を無くすことにより、高い輝度を確実に得ることのできる面状照明装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の面状照明装置は、出光面を有する導光板と、導光板の一端面である入射面に対向するとともに、入射面に向かって光を出射する光源装置と、導光板および光源装置とを収納するケース体と、を備えた面状照明装置であって、光源装置は、可撓性基板と、可撓性基板に実装された複数の光源とからなるとともに、断面視において、複数の光源が出光面側に位置するように、導光板の入射面とケース体の側壁との間に配置され、ケース体の側壁には、複数の光源それぞれを入射面に押圧するための複数の弾性部が形成され、平面視において、可撓性基板における一つの光源と、隣り合う光源との間には、複数の弾性部が入射面に押圧される方向に沿ったスリット部が形成されていることを特徴とする。
【0009】
また、スリット部は、前記方向に沿って開口する第1スリットと、前記方向とは反対向きに開口する第2スリットと、を含むことが好ましい。
また、弾性部は、側壁に切り込みを入れることによって形成された舌状部からなることが好ましい。
また、ケース体は、側壁に隣り合う第1側壁と、第2側壁とを有し、平面視において矩形をなした可撓性基板は、その周縁部の三方を側壁と第1側壁および第2側壁とに囲まれ、可撓性基板における第1側壁側の端部と光源との間には、スリット部が設けられ、可撓性基板における第2側壁側の端部と光源との間にも、スリット部が設けられていることが好ましい。
【0010】
本発明において、前記押圧手段は、弾性力により前記光源を前記入射面に押圧する弾性を有することが好ましい。押圧手段が弾性を有し、その弾性力によって光源が入射面に押圧されることにより、組み立て作業が容易になるとともに、衝撃を受けた場合に押圧手段の弾性により衝撃力を吸収することが可能になるため、耐衝撃性を高めることができる。
【0011】
本発明において、前記光源は複数設けられ、複数の前記光源を別々に押圧する複数の前記押圧手段が設けられていることが好ましい。光源が複数設けられている場合には、複数の押圧手段が別々に各光源を押圧することにより、より確実に各光源を入射面に当接させることができる。なお、本発明においては、押圧手段が光源を直接に押圧する必要はなく、例えばフレキシブル基板等を介して光源を押圧するように構成されていてもよい。この場合、複数の光源に対応する複数の押圧手段が存在し、各光源が実質的に別々に押圧されるように構成されていればよい。
【0012】
本発明において、前記導光部材を位置決めする位置決め部材を有し、前記押圧手段は、前記位置決め部材と前記光源との間に押圧力を付与することが好ましい。導光部材を位置決めする位置決め部材と光源との間に押圧力を付与することにより、簡易な構造で確実に光源を入射面に押圧することができる。この場合に、前記位置決め部材は前記光源及び前記導光部材を収容するケース体であることが望ましい。
【0013】
本発明において、前記押圧手段は、前記位置決め部材に設けられた弾性変形可能な部分により構成されていることが好ましい。位置決め部材に設けられた弾性変形可能な部分により押圧手段が構成されていることにより、部品点数を削減することができ、組み立て作業も容易になる。また、装置全体のコンパクト化を図ることができる。
【0014】
本発明において、前記光源の光放出面は平面であることが好ましい。光源の光放出面が平面であることにより、導光板の入射面が平坦面であれば密着性良く当接させることができるので、光漏れを低減することができるとともに、安定した当接状態を得ることができるので、輝度を安定させることができる。特に、光源が発光ダイオードである場合にはダイオードチップの光放出面が露出していることが好ましい。
【0015】
本発明において、前記光源の光放出面は、前記導光部材の前記入射面と密着する形状であることが好ましい。光源の光放出面が入射面と密着する形状であることにより、光漏れを低減することができるとともに、安定した当接状態を得ることができるので、輝度を安定させることができる。
【0016】
本発明において、前記光源は可撓性基板に実装されていることが好ましい。光源が可撓性基板に実装されていることにより、可撓性基板を固定した場合でも、可撓性基板の変形により光源を導光部材に対して移動可能に構成できる。
【0017】
本発明において、前記可撓性基板は、その基板面が前記押圧手段による押圧方向に向くように配置されていることが好ましい。可撓性基板の基板面が押圧方向に向くように配置されていることにより、可撓性基板が押圧方向に変形しやすくなるので、光源をより確実に入射面に押圧することが可能になる。
【0018】
本発明において、前記可撓性基板にはスリットが形成されていることが好ましい。可撓性基板にスリットが形成されていることにより、可撓性基板をさらに変形しやすくすることができるので、光源をより確実に入射面に押圧することが可能になる。特に、可撓性基板の基板面が押圧方向に向いていない場合(例えば基板面が押圧方向と直交する方向に向いている場合、すなわち、基板面が押圧方向と平行な場合)には、スリットがない場合には可撓性基板の押圧方向への変形がしにくくなるが、スリットを設けることによって押圧方向への変形を容易にすることができる。このスリットは押圧方向若しくはその反対方向に開いた切り欠き状に構成されていることが望ましい。
【0019】
次に、本発明の表示装置は、上記のいずれか1項に記載の面状照明装置を有することを特徴とする。面状照明装置を有する表示装置としては、以下の液晶装置を備えたもの以外に、表示部分を照明するために面状照明装置を用いる、時計、各種メーター、看板その他の表示板などが挙げられる。
【0020】
また、本発明の表示装置は、上記のいずれか1項に記載の面状照明装置と、該面状照明装置により照明される液晶装置とを有することを特徴とする。液晶装置の照明構造としては、面状照明装置をバックライトとして用いる構造、面状照明装置をフロントライトとして用いる構造などが挙げられる。
【0021】
さらに、本発明の表示装置は、上記の面状照明装置と、該面状照明装置により照明される液晶装置とを有し、前記位置決め部材により前記液晶装置が位置決めされていることを特徴とする。位置決め部材により液晶装置が位置決めされることにより、全体を容易に一体化することができるとともにコンパクトに形成できる。ここで、位置決め部材が面状照明装置と液晶装置を収容するケース体であることが望ましい。
【0022】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明に係る面状照明装置及び表示装置の実施形態について詳細に説明する。
【0023】
[第1実施形態]
まず、図1を参照して本発明に係る第1実施形態の表示装置100について説明する。この表示装置100には、合成樹脂等で構成されたケース体101が設けられている。このケース体101の内部には、光源111と、この光源111に隣接配置された導光板112とが収容されている。光源111は図示例ではLEDなどの点状光源で構成され、複数配置されている。また、導光板112の背後には反射シート113が配置されている。光源111は可撓性を有するフレキシブル基板114に実装されている。
【0024】
導光板112上には拡散板115が配置される。この拡散板115に変えて、或いはこの拡散板115とともに、導光板112から照射される光を光軸方向に集光するプリズムシートを配置してもよい。拡散板115の上方には液晶表示パネル120が配置されている。この液晶表示パネル120は、例えば、2枚の基板がシール材を介して貼り合わされ、2枚の基板間に液晶が封入されたものである。2枚の基板の外面にはそれぞれ偏光板が配置されている。液晶表示パネル120の端部にはフレキシブル配線基板121が実装されている。このフレキシブル配線基板121は導光板112の背後まで回りこんだ状態で、ケース体101の内部に収容されている。このフレキシブル配線基板121上にはICチップ等の各種の電子部品122が実装される。
【0025】
光源111は、フレキシブル基板114とともに導光板112に対して接離する方向(図示左右方向)に移動可能に構成されている。
【0026】
本実施形態においては、ケース体101とフレキシブル基板114との間に押圧部材116が配置されている。この押圧部材116は、フレキシブル基板114を導光板112に向けて押圧することにより、光源111を導光板112の入射面112aに押し付けている。押圧部材116は、合成ゴム等の各種ゴムやコイルバネ等の各種のバネなどの弾性部材で構成されている。ここで、導光板112はケース体101に対して押圧部材116の反対側において当接し、その位置が規制されている。
【0027】
図示例ではフレキシブル基板114に実装された複数の光源111に対応して複数の押圧部材116が設けられ、これらの押圧部材116によって各光源111がフレキシブル基板114を介して入射面112aに向けて押圧されるようになっている。フレキシブル基板114は押圧部材116の押圧方向にその基板面を向けているので、押圧部材116の押圧によって柔軟に変形できることから、各光源111は実質的に独立した状態でそれぞれ導光板112の入射面112aに押し付けられる。
【0028】
図4は、上記光源111の具体例を示す拡大斜視図である。図4(a)に示す光源111は、表面実装タイプの発光ダイオードである。光源111の内部にはダイオードチップ111cpが内蔵され、このダイオードチップ111cpの光放出面111aが外部に露出している。本実施形態では光放出面111aは平面に構成されている。また、導光板112の入射面112aもまた平坦に形成されている。したがって、光源111の光放出面111aは、導光板112の入射面112aと密着する形状となっている。これにより、光放出面111aと入射面112aとの間からの光漏れを防止することができる。また、光源111と導光板112との安定した当接状態を得ることができる。すなわち、光源111の当接姿勢が変化しにくく、光の入射方向が変化することを防止できる。
【0029】
図4(b)に示す光源111'は、上記光源111の代わりに用いることができる変形例を示すものである。光源111'は上記光源111と同様に内部にダイオードチップ111cp'が配置されているが、ダイオードチップ111cp'の光放出面111a'は光源内部に配置され、その光放出面111a'が透明な窓部111b'によって覆われている。窓部111b'は透明樹脂等で構成できる。この光源111'においても窓部111b'の表面が平坦に形成されているため、図4(a)に示す光源111とほぼ同様の効果を有する。ただし、光源111'ではダイオードチップ111cp'を窓部111b'によって保護することができる反面、窓部111b'の存在により発光輝度はやや低下する。
【0030】
なお、光源の光放出面は必ずしも平坦である必要はないが、導光板112の入射面112aと密接する形状であることが望ましい。例えば、光放出面が凸曲面であれば入射面にはこれに対応(合致)する凹曲面が設けられることが望ましい。
【0031】
図5は、本実施形態において、光源111の光放出面111aと、導光板112の入射面112aとの間のクリアランスを変えた場合における、導光板112の照射面(図示上面)の輝度を測定した結果を示すものである。図5に示すように、光源111と導光板112とがほんの僅かでも離反すると輝度は大きく低下する。例えば、従来の光源と導光板との間に形成されるクリアランスは通常0.2〜0.4mm程度であるが、このクリアランスの存在によって輝度は10%程度低下する。このように、ほんの僅かなクリアランスであっても導光板の輝度は大きく変化するので、本実施形態の効果がきわめて大きいことが判る。
【0032】
本実施形態では、光源111が押圧部材116によって導光板112の入射面112aに押し付けられた状態となっているため、光源111が入射面112aに対して完全に当接した状態とすることができる。したがって、光源111と入射面112aとの間の距離を常に一定に保持することができるとともに両者間のクリアランスを無くすことができるため、導光板112の輝度を最大値にて安定させることができる。
【0033】
[第2実施形態]
次に、図2を参照して本発明に係る第2実施形態の表示装置200について説明する。この表示装置200においては、上記第1実施形態と同様の、光源211、導光板212、反射シート213、フレキシブル基板214、拡散板215、液晶表示パネル220、フレキシブル配線基板221、電子部品222を備えているため、これらの説明は省略する。
【0034】
本実施形態では、ケース体201の側部に弾性変形可能な弾性部216が一体に形成されており、この弾性部216が押圧手段としてフレキシブル基板214を介して光源211を押圧し、光源211が導光板212の入射面212aに当接した状態となっている。したがって、第1実施形態と基本的には同様の効果を有するが、さらに、第1実施形態よりも部品点数を削減することができるとともに、組み立て作業もより容易に行うことができる。
【0035】
特に、ケース体201の壁面に形成された切込みによって上記弾性部216が舌状若しくはフック状に構成されるため、ケース体201の壁面の厚さ範囲内に押圧手段を収めることができるから、ケース体を第1実施形態よりもさらにコンパクトに構成することができる。
【0036】
[第3実施形態]
次に、図3を参照して本発明に係る第3実施形態の表示装置300について説明する。この実施形態では、上記第2実施形態と同様の、光源311、導光板312、反射シート313、拡散板315、弾性部316、液晶表示パネル320、フレキシブル配線基板321、電子部品322を備えているため、これらの説明は省略する。
【0037】
本実施形態では、光源311はフレキシブル基板314に実装されている。このフレキシブル基板314は、上記各実施形態とは異なり、その基板面が押圧手段の押圧方向(弾性部316による弾性力が加わる方向、すなわち図示左右方向)と直交する方向に向いている。換言すると、フレキシブル基板314は、その基板面が押圧手段の押圧方向に平行になるように配置されている。
【0038】
ところが、フレキシブル基板314は、一般に、厚さ方向には変形しやすいものの、基板面と平行な方向には変形しにくいので、光源311が押圧手段の押圧方向に移動しにくくなる。そこで、本実施形態では、フレキシブル基板314にスリット314a,314bを入れることによって押圧方向にも変形しやすくなるようにし、これにより光源311が押圧方向に移動しやすくなるようにしている。スリットとしては、スリット314a,314bに示すように、押圧方向の前後に開いた切り欠き状のスリットであることが好ましい。ここで、スリット314aは押圧方向の反対向きに開き、スリット314bは押圧方向に開いた形状を備えている。このように、押圧方向とその反対方向に開いたスリットが共に設けられていることが押圧方向の変形を容易にする上でさらに望ましい。
【0039】
なお、上記各実施形態はいずれも表示装置として構成されているが、液晶表示パネル以外の部分がケース体内に収容されてなる面状照明装置として構成することができる。
【0040】
尚、本発明の面状照明装置及び表示装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記各実施形態はいずれも光源としてLED等の点状光源を用いているが、冷陰極管などの線状光源を用いる場合にも本発明は同様に適用できる。また、上記実施形態ではいずれも面状照明装置をバックライトとして用いる例を示しているが、フロントライトとして用いる場合にも適用することができる。
【0041】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、面状照明装置の輝度を向上させ、安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る第1実施形態の表示装置を示す縦断面図(a)及び(a)のB−B線に沿った切断面を示す横断面図(b)である。
【図2】 本発明に係る第2実施形態の表示装置を示す縦断面図(a)及び(a)のB−B線に沿った切断面を示す横断面図(b)である。
【図3】 本発明に係る第3実施形態の表示装置を示す縦断面図(a)及び(a)のB−B線に沿った切断面を示す横断面図(b)である。
【図4】 光源を拡大して示す拡大斜視図(a)及びその変形例を示す拡大斜視図(b)である。
【図5】 光源と導光板とのクリアランスと、導光板の輝度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
100,200,300・・・表示装置
101,201,301・・・ケース体
111,211,311・・・光源
112,212,312・・・導光板
113,213,313・・・反射シート
114,214,314・・・フレキシブル基板
116・・・押圧部材
216,316・・・弾性部
120,220,320・・・液晶表示パネル
314a,314b・・・スリット
Claims (4)
- 出光面を有する導光板と、前記導光板の一端面である入射面に対向するとともに、前記入射面に向かって光を出射する光源装置と、前記導光板および前記光源装置とを収納するケース体と、を備えた面状照明装置であって、
前記光源装置は、可撓性基板と、前記可撓性基板に実装された前記複数の光源とからなるとともに、断面視において、前記複数の光源が前記出光面側に位置するように、前記導光板の入射面と前記ケース体の側壁との間に配置され、
前記ケース体の側壁には、前記複数の光源それぞれを前記入射面に押圧するための複数の弾性部が形成され、
平面視において、前記可撓性基板における一つの前記光源と、隣り合う前記光源との間には、前記複数の弾性部が前記入射面に押圧される方向に沿ったスリット部が形成されていることを特徴とする面状照明装置。 - 前記スリット部は、前記方向に沿って開口する第1スリットと、
前記方向とは反対向きに開口する第2スリットと、を含むことを特徴とする請求項1に記載の面状照明装置。 - 前記弾性部は、前記側壁に切り込みを入れることによって形成された舌状部からなることを特徴とする請求項1または2に記載の面状照明装置。
- 前記ケース体は、前記側壁に隣り合う第1側壁と、第2側壁とを有し、
平面視において矩形をなした前記可撓性基板は、その周縁部の三方を前記側壁と前記第1側壁および前記第2側壁とに囲まれ、
前記可撓性基板における前記第1側壁側の端部と前記光源との間には、前記スリット部が設けられ、
前記可撓性基板における前記第2側壁側の端部と前記光源との間にも、前記スリット部が設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の面状照明装置。
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JP2004055454A (ja) | 2004-02-19 |
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