JP4151331B2

JP4151331B2 - 面状照明装置及びこれを備えた表示装置

Info

Publication number: JP4151331B2
Application number: JP2002214145A
Authority: JP
Inventors: 武寿政本
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-07-23
Filing date: 2002-07-23
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2022-07-23
Also published as: JP2004055454A

Description

【０００１】
【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

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。