JP4161713B2 - 面状照明装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、点光源を用いるサイドライト方式の面状照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示素子用のバックライトとして、矩形状導光板の一方の端面に光源を対向配置し、この光源から射出される光を導光板内に導き液晶表示素子の背面に対向させた一方の主面の発光エリアから面状に出射させる、サイドライト方式の面状照明装置が多く用いられている。この場合の光源としては、バックライトを含めた液晶表示モジュールの小型薄型化を促進するために、発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）等の点光源が採用されることが多い。（例えば特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−３１３９０２号公報（２頁、図１、図４）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の点光源を用いた面状照明装置においては、点光源を導光板に対して所定の位置に正確且つ確実に設置することが求められる。何故なら、点光源は、光を放射状に射出する光源であるため、陰極管等の光を線状に射出する線光源に比べて導光板の光射出面に設定された発光エリア全域にわたり輝度が均一な面状照射光を得ることが難しく、輝度分布が均一な照射光を得るための種々の光学的な構成が採用されているからである。そのような光学的構成例としては、例えば、導光板の裏面（反光出射面）に点光源の設置位置を中心とした同心円状の溝を形成したり、導光板の表面（光出射面）側に同じく同心円状の溝を形成したプリズムシートを配置した例がある。
【０００５】
このような点光源を用いた面状照明装置においては、環境温度の変化や照明装置自体のオン・オフによる加熱と冷却の繰り返し等により、照明装置を構成する部材間の熱膨張率や収縮率の違いが原因となって、点光源の設置位置や設置状態にズレが発生し始め、これが面状照射光における輝度分布のバラツキや輝度低下を引き起こす原因となっていた。
【０００６】
本発明は、輝度分布が均一で充分な平均輝度を備えた照射光を長期にわたり安定して得られる点光源を用いる面状照明装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の面状照明装置は、平坦な光射出面を有し、光を放射状に射出する点光源と、前記点光源から射出された光が入射する光入射端面と、この光入射端面に前記点光源の光射出面以外の面を取り囲んで形成され、前記点光源を保持する保持部と、この光入射端面から入射した光を一方の主面に導いて実質的に均一な光を出射する光出射面と、この光出射面に対向する他方の主面である裏面とを有する導光板と、前記保持部の内部の、前記点光源の光射出面以外の少なくとも前記点光源の光射出面とは反対側の面と前記保持部との間に充填され、前記点光源の平坦な光出射面を前記導光板の光入射面に当接させた状態で前記点光源の反対側の面と前記保持部を接着するための接着材とを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
上記のように構成された本発明の面状照明装置によれば、点光源を所定の設置位置に保持する保持部を導光板の一部に一体で形成し、前記点光源の平坦な光出射面を前記導光板の光入射面に当接させた状態で前記点光源の反対側の面と前記保持部を接着材で接着したから、導光板自体が環境温度の変化や点光源のオン・オフ毎の加熱と冷却の繰り返しにより膨張と収縮を繰り返しても、点光源の導光板に対する相対位置が変化することは無い。従って、点光源を用いる面状照射装置により輝度分布が均一で充分な平均輝度を備えた照射光を長期にわたり安定して得ることができる。
【０００９】
本発明の面状照明装置においては、請求項２に記載のように、保持部は、前記点光源の光出射面とは反対側の面に対向する部分に、接着材を溜めるための穴が形成され、前記接着材は、前記点光源の光射出面以外の少なくとも前記点光源の光射出面とは反対側の面と前記保持部との間と、前記穴に充填されることが好ましく、これにより、点光源の設置位置をより安定的に保持することができると共に、射出光をロスさせずに有効利用して照射光の輝度をより向上させることができる。
【００１０】
また、請求項３に記載のように、前記点光源をフレキシブル配線基板上に設置し、このフレキシブル配線基板の一部を前記導光板の光射出面とは反対側の裏面に接着部材で貼着することが好ましく、これにより、照明装置の小型薄型化が更に促進される。そして、その場合は請求項４に記載のように、前記接着部材として両面粘着テープを用いることが好ましく、これにより、本発明の面状照射装置をより少ない工数で容易に製造することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態としての液晶表示素子用バックライト装置について、図１乃至図４に基づき説明する。
図１は、本例のバックライト装置が収納ケース１に収められた状態を示す平面図である。平面図における外形（以下、平面外形という）が長方形をなす収納ケース１には、三方を側壁１ａ〜１ｃで囲まれた導光板収容室Ｒｇと、点光源とその付属部材等つまり本バックライト装置の光源側部分が収容される光源部収容室Ｒｓとが区画形成されている。
【００１２】
導光板収容室Ｒｇには、アクリル樹脂等の透明材で形成された導光板２が収容されている。導光板２は、その３方の平坦な端面を導光板収容室Ｒｇの平坦な側壁１ａ〜１ｃ内面にそれぞれ沿わせた状態で収容されている。導光板２の残りの１方向の端部は、導光板２に光を導入するための入光部に構成されている。
【００１３】
導光板の上記入光部が構成されている側の端面２ａには、点光源としてのＬＥＤ（発光ダイオード）３ａ、３ｂを保持するための保持部２ａ1、２ａ2が、端面２ａの中央に対して対称に形成されている。本例の保持部２ａ1、２ａ2は、平面的にコの字状をなす枠体に形成されており、導光板２を樹脂成形する際に導光板本体と一体に成形される。従って、これらの保持部２ａ1、２ａ2を設けることによる製造工数のアップは回避される。
【００１４】
図２に示すように、各ＬＥＤ３ａ、３ｂは、フレキシブル配線基板４上の所定位置にそれぞれＣＯＦ（Chip On Film）方式により直接搭載されている。このように、ＬＥＤ３ａ、３ｂを厚さが１００μｍ程度と薄いフレキシブル配線基板４上に直接搭載することにより、照明装置の小型薄型化がより一層促進される。このＬＥＤ３ａ、３ｂが搭載されたフレキシブル配線基板４は、接着部材を介して導光板２の裏面２ｂ側に固着されている。
【００１５】
図２におけるＱ部を拡大して示す部分拡大断面図の図３も参照して説明すると、本例の導光板２の裏面２ｂには、その枠体保持部２ａ1、２ａ2を除いた略全域にわたり光反射フィルム５が接着剤層６により接着されて被着されている。この場合、光反射フィルム５は、導光板２の光入射端面２ａにその対応する端面５ａを面一に整合させて貼り付けられている。この光反射フィルム５の裏面に、上述のＬＥＤ３ａ、３ｂが搭載されたフレキシブル配線基板４が、本例では両面粘着テープ７により貼着されている。この場合、フレキシブル配線基板４は、各ＬＥＤ３ａ、３ｂの平坦な光射出面３ａ1、３ｂ1が導光板の平坦な光入射端面２ａとこれに整合させた光反射フィルム５の端面５ａに密着する配置で、光反射フィルム５の裏面に貼着されている。
【００１６】
本例の両面粘着テープ７は、図３に示すように、４０μｍ程度のベースフィルム７ａの表裏両面に５〜１０μｍ程度の粘着層７ｂ、７ｃを積層してなり、フレキシブル配線基板４のＬＥＤ３ａ、３ｂが搭載されていない側の端面からＬＥＤ３ａ、３ｂに至る領域にわたり、フレキシブル配線基板４と光反射フィルム５の裏面との間に介在させてある。
【００１７】
このように、両面粘着テープ７とフレキシブル配線基板４により所定位置に設置されたＬＥＤ３ａ、３ｂは、導光板２に一体に形成されている上述した枠体保持部２ａ1、２ａ2により、その所定の設置位置で適正な姿勢に保持されている。即ち、各ＬＥＤ３ａ、３ｂは、枠体保持部２ａ1、２ａ2により各光射出面３ａ1、３ｂ1を除く周囲３方を取り囲まれ、それぞれの平坦な光射出面３ａ1、３ｂ1を導光板の平坦な端面２ａに密着するように当接させた姿勢で、その光射出面３ａ1、３ｂ1の裏側の各背面３ａ2、３ｂ2が枠体保持部２ａ1、２ａ2の対向する各内面にそれぞれ接着されている。この場合、各背面３ａ2、３ｂ2と枠体保持部２ａ1、２ａ2の内面間に適長幅の僅かな隙間ｇが得られるように、各ＬＥＤ３ａ、３ｂの奥行きｄと枠体保持部２ａ1、２ａ2の内幅ｗの各寸法が設定されている。そして、これら隙間ｇに接着剤ａがそれぞれ注入塗布されている。ここで、各枠体保持部２ａ1、２ａ2の各ＬＥＤ背面３ａ2、３ｂ2に対向する部分の中央には、図４のＢ−Ｂ断面図に示すように、接着剤溜めとしての孔ｈ1、ｈ2がそれぞれ穿設されている。これら接着剤溜め孔ｈ1、ｈ2は、接着剤の注入孔となると共に、接着剤の注入時における過剰注入分や温度上昇時の熱膨張分を吸収収容するバッファーにもなる。
【００１８】
図２に示すように、ＬＥＤ３ａ、３ｂが上述した所定の設置位置に保持された本例の液晶表示素子用バックライト装置における光源側部分は、収納ケース１の光源部収容室Ｒｓに収容されている。光源部収容室Ｒｓは、導光板収容室Ｒｇよりも、フレキシブル配線基板４の厚さと両面粘着テープ７の厚さを併せた寸法分だけ底深に形成されている。従って、本バックライト装置を収納ケース１に装入した初期状態においては、導光板２の裏面（光反射フィルム５裏面）が導光板収容室Ｒｇの底面に沿って載置されると共に、フレキシブル配線基板４が光源部収容室Ｒｓの底面に沿って載置されている。従って、この初期状態においては、導光板２に枠体保持部２ａ1、２ａ2を設けなくても、ＬＥＤ３ａ、３ｂはその各光出射面３ａ1、３ｂ1が導光板２の入射端面２ａに密着した適正設置状態に保持される。しかし、環境温度変化や照明装置自体のオン・オフに応じた加熱と冷却が繰り返されると、導光板２やフレキシブル配線板４及び両面粘着テープ７等の各構成部材間の熱膨張率や収縮率の違いが原因となって、ＬＥＤ３ａ、３ｂの設置位置や設置姿勢が変化し始める。この状態を図５（ａ）、（ｂ）に基づき説明する。
【００１９】
図５（ａ）は、本例の実施形態において導光板２に枠体保持部２ａ1、２ａ2を設けない比較例としての形態を示す図３（ａ）に対応する断面図で、収納ケース１に本バックライト装置を装入した初期状態を示している。この初期状態においては、導光板２の裏面側（光反射フィルム５裏面）が導光板収容室Ｒｇの底面１ｄ1に沿って載置されると共に、フレキシブル配線基板４が光源部収容室Ｒｓの底面１ｄ2に沿って載置され、ＬＥＤ３ａがその光射出面３ａ1を導光板２の入射端面２ａに密着させた姿勢に保持されている。
【００２０】
図５（ｂ）は、本バックライト装置が環境温度の変化や装置自体のオン・オフによる加熱と冷却を繰り返し受けた状態を示している。本実施形態では、フレキシブル配線基板４を両面粘着テープ７で導光板２の裏面２ｂに貼着された光反射フィルム５に接着してある為、両面粘着テープ７の２層の粘着層７ｂ、７ｃと接着剤層６の合計３層の可逆性接着樹脂層が各部材間に介在している。これら可逆性接着樹脂層が、加熱されて軟化し部材間から食み出して厚さが薄くなった状態で冷却されて硬化するから、フレキシブル配線基板４と光源部収容室Ｒｓの底面１ｄ2との間に隙間が生じ、フレキシブル配線基板４のＬＥＤ３ａ搭載部がＬＥＤ３ａ等の重さで下方に垂れ下がり、搭載されているＬＥＤ３ａが図示されるように入射端面２ａから離れると共に傾いてしまう。その結果、ＬＥＤ３ａの射出光のうち、発光領域から所望の方向に出射されて面状照明光として利用される光の割合が少なくなり、つまり光のロスが大きくなり、面状照明光の輝度低下を引き起こす。
【００２１】
しかし、本発明の面状照明装置は、前述したように、導光板２に枠体保持部２ａ1、２ａ2を設け、これによりＬＥＤ３ａ、３ｂをその光射出面３ａ1、３ｂ1が導光板の入射端面２ａに密着した状態に保持するものであるから、図３（ｂ）に示されるように、両面粘着テープ７の粘着層７ｂ、７ｃや接着剤層６が同様の軟化と収縮作用を経てフレキシブル配線基板４の裏面が光源部収容室Ｒｓの底面１ｄ2から浮き上がっても、ＬＥＤ３ａ、３ｂは所期の光射出面３ａ1、３ｂ1が導光板の入射端面２ａに密着した適正設置状態に保持される。
【００２２】
ここで、ＬＥＤ３ａ、３ｂの各背面３ａ2、３ｂ2を枠体保持部２ａ1、２ａ2の内面に接着する接着剤ａも接着剤層６等と同様に加熱されて軟化するが、枠体保持部２ａ1、２ａ2は導光板２の本体と一体に形成されているために、導光板２が加熱されて熱膨張すれば隙間ｇもそれに応じて大きくなり、冷却されて収縮すればそれに応じて隙間ｇも小さくなる。よって、接着剤ｇがＬＥＤ３ａ、３ｂの各背面３ａ2、３ｂ2や枠体保持部２ａ1、２ａ2の内面から剥離することもない。
【００２３】
このように、本発明の面状照明装置は、枠体保持部２ａ1、２ａ2を導光板２の本体と一体に形成したから、環境温度変化や照明装置自体のオン・オフに応じた加熱と冷却が長期的に繰り返されても、ＬＥＤ３ａ、３ｂを上述した所期の設置位置と設置姿勢、つまり光射出面３ａ1、３ｂ1が導光板の入射端面２ａに密着した適正設置状態、に長期にわたり確実に保持することができる。その結果、平均輝度が充分に高く且つ輝度分布が均一な所望の照射光を長期にわたり安定して得られる点光源を用いた面状照明装置を提供することができる。
【００２４】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
例えば、ＬＥＤ等の点光源を保持すべき設置位置は、上記実施形態のようにその射出面を導光板の入射端面に当接させた位置に限らず、所定の間隔を保って入射端面から離した位置であってもよい。
【００２５】
また、点光源を非可撓性の通常の印刷回路基板（ＰＣＢ）上に搭載し、この印刷回路基板を導光板の裏面に固着する構成としてもよい。この場合は、印刷回路基板が垂れ下がり点光源が傾くような不具合は発生し難い反面、印刷回路基板と導光板の熱膨張率の差により点光源と印刷回路基板との電気接続部が剥離する虞があるが、上記実施形態のように点光源の背面を導光板の保持部に接着剤で固着することにより、接着剤がその熱膨張率の差を吸収し、点光源と印刷回路基板間の電気接続部の剥離が回避される。
【００２６】
また、点光源を搭載したフレキシブル配線基板を導光板の裏面に固着する手段としては、両面粘着テープに限らず、接着剤層だけで貼着してもよい。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の面状照明装置は、点光源から射出された光をその点光源に対向させた光入射端面から入射させるとともに一方の主面から面状に出射させる導光板に、点光源を所定の設置位置に保持する保持部がその一部として一体に形成し、前記点光源の平坦な光出射面を前記導光板の光入射面に当接させた状態で前記点光源の反対側の面と前記保持部を接着材で接着したものであるから、導光板が環境温度の変化や点光源のオン・オフ毎の加熱と冷却の繰り返しにより膨張と収縮を繰り返しても、点光源の導光板に対する相対位置が変化することは無い。これにより、点光源を用いる面状照射装置により輝度分布が均一で充分な平均輝度を備えた照射光を長期にわたり安定して得ることができる。
【００２８】
本発明の面状照明装置においては、請求項２に記載のように、保持部は、前記点光源の光出射面とは反対側の面に対向する部分に、接着材を溜めるための穴が形成され、前記接着材を、前記点光源の光射出面以外の少なくとも前記点光源の光射出面とは反対側の面と前記保持部との間と、前記穴に充填することにより、点光源の設置位置をより安定的に保持することができると共に、射出光をロスさせずに有効利用して照射光の輝度をより向上させることができる。
【００２９】
また、請求項３に記載のように、前記点光源をフレキシブル配線基板上に設置し、このフレキシブル配線基板の一部を前記導光板の光射出面とは反対側の裏面に接着部材で貼着することにより、照明装置の小型薄型化が更に促進される。そして、その場合は請求項４に記載のように、前記接着部材として両面粘着テープを用いることにより、本発明の面状照射装置をより少ない工数で容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての液晶表示素子用バックライト装置を示す平面図である。
【図２】図１のバックライト装置のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２におけるＱ部を拡大して示す部分拡大断面図で、（ａ）は製造初期状態を示し、（ｂ）は使用経過後の状態を示している。
【図４】図１のバックライト装置のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】本実施形態の比較例としてのバックライト装置における図３に対応する部分拡大断面図であり、ａ）は製造初期状態を示し、（ｂ）は使用経過後の状態を示している。
【符号の説明】
１…収納ケース
２…導光板
２ａ1、２ａ2…枠体保持部
３ａ、３ｂ…ＬＥＤ（発光ダイオード）
４…フレキシブル配線基板
５…光反射フィルム
６…接着剤層
７…両面粘着テープ

Claims (4)

1. 平坦な光射出面を有し、光を放射状に射出する点光源と、
   前記点光源から射出された光が入射する光入射端面と、この光入射端面に前記点光源の光射出面以外の面を取り囲んで形成され、前記点光源を保持する保持部と、この光入射端面から入射した光を一方の主面に導いて実質的に均一な光を出射する光出射面と、この光出射面に対向する他方の主面である裏面とを有する導光板と、
   前記保持部の内部の、前記点光源の光射出面以外の少なくとも前記点光源の光射出面とは反対側の面と前記保持部との間に充填され、前記点光源の平坦な光出射面を前記導光板の光入射面に当接させた状態で前記点光源の反対側の面と前記保持部を接着するための接着材とを備えたことを特徴とする面状照明装置。
2. 前記保持部は、前記点光源の光出射面とは反対側の面に対向する部分に、接着材を溜めるための穴が形成され、
   前記接着材は、前記点光源の光射出面以外の少なくとも前記点光源の光射出面とは反対側の面と前記保持部との間と、前記穴に充填されることを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
3. 前記点光源がフレキシブル配線基板上に設置され、
   前記フレキシブル配線基板の一部が前記導光板の光射出面とは反対側の裏面に接着部材で貼着されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の面状照明装置。
4. 前記接着部材は、両面粘着テープであることを特徴とする請求項３に記載の面状照明装置。

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