JP4461957B2 - 面状照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、点光源を用いたサイドライト方式の面状照明装置に関する。

従来、液晶表示素子用のバックライトとして、矩形状をなす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）

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、導光板の光射出面に設定された発光エリア全域にわたって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、導光板の後面（光出射面とは反対側の主面）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、或いは導光板の前面（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。

しかるに、上述の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や接着材等の間の熱膨張率や収縮率の違い等が原因となって、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。
特開平８−３１３９０２号公報

本発明の課題は、点光源を用いて輝度分布が均一で且つ充分な正面輝度を備えた面状照射光を長期にわたり安定して得られる面状照明装置を提供することである。

本発明の面状照明装置は、フレキシブル配線基板に搭載され、光を射出する点光源と、前記点光源に対向させて配置された光入射面を有し、前記点光源から射出された光を前記光入射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と、前記導光板の光を出射させる主面に重畳するように且つ前記点光源の設置領域まで延出するように配置された第１の調光シートと、前記導光板の光を出射させる主面と前記第１の調光シートとの間に、前記点光源の設置領域を避けるようにして配置された第２の調光シートと、を備え、前記導光板は、前記点光源の設置領域に対応させて前記点光源を収容する凹部が形成され、前記フレキシブル配線基板は、前記凹部を覆うようにして且つ前記第２の調光シートの配置領域を避けるようにして、前記導光板の光を出射させる主面と前記第１の調光シートとの間に配置されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、点光源を用いて輝度分布が均一で且つ充分な正面輝度を備えた面状照射光を長期にわたり安定して得ることができる。

本発明の面状照明装置によれば、点光源がフレキシブル配線基板上に設置され、このフレキシブル配線基板が導光板に固着されていることが好ましく、これにより、点光源を所定の適正位置に一層長期にわたり安定して保持することができる。

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態としての液晶表示モジュールの全体構成を示す分解斜視図で、図２はその要部を詳細に示す模式的断面図である。

図２に示されるように、本実施形態の液晶表示モジュールにおける液晶表示パネル１は、一対のガラス基板２、３を枠状シール材４により所定の間隙を保って接合し、この枠状シール材４で囲まれたガラス基板２、３の各対向面(以下、内面という)間に液晶５が封入されてなる。ガラス基板２、３の各内面には、図示していない複数の電極とこれらを被う配向膜とがそれぞれ積層されている。また、両ガラス基板２、３の各外面には、偏光板６ａ、６ｂがそれぞれ設置されている。

本例の液晶表示パネル１における一対のガラス基板２、３の大きさは、図１に示すように、前側ガラス基板２よりも後側ガラス基板３の方が大きく、これら大きさの異なるガラス基板２、３は後側ガラス基板３の隣り合う２縁辺が前側ガラス基板２の対応する２縁辺から突出する配置で接合されている。後側ガラス基板３の突出縁辺３ａには、図示しない電極から引き出された配線とその各端部の接続端子が配設されて駆動回路部が形成されており、これら駆動回路部には駆動回路素子としてのドライバＬＳＩ(不図示)がＣＯＧ（Chip On Glass）搭載されている。そして、この駆動回路部の入力エリアには、外部駆動制御回路（不図示）と電気接続するためのフレキシブル配線基板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）７が設置されている。

上述の液晶表示パネル１は、フレームケース８内に嵌装されている。このフレームケース８においては、図２に示すように、液晶表示パネル１を収容する前室８ａと、後述する照明装置を収容する後室８ｂとが、２段重ねに形成されている。前室８ａと後室８ｂは、仕切り板８ｃにより前後（図面上では上下）に仕切られ、仕切り板８ｃに穿設されている矩形の採光窓８ｄにより連通されている。前室８ａの側壁８ｅには、前室８ａ内に装着される液晶表示パネル１のＦＰＣ７を外部に引き出すための引出し口８ｆが形成されている。

フレームケース８の後室８ｂには、サイドライト型の面状照明装置１０が収容されている。本実施形態のサイドライト型面状照明装置１０は、照射対象の液晶表示パネル１に大略対応した矩形をなす透明な導光板１１の一端側に、点光源としてのＬＥＤ（Light-Emitting Diode）１２が本例では２個配置され、導光板１１の液晶表示パネル１に対向させる前面とは反対側の後面には光反射シート１３が設置されて、構成されている。導光板１１の光反射シート１３が設置される後面には、ＬＥＤ１２から射出され導光板１１に入射した光を前面に向けて均一に反射させるための同心円状の凹凸パターン（不図示）が形成されている。これにより、導光板１１の前面の略全域から光が面状に出射される。

ＬＥＤ１２は、フレキシブル配線基板１４上に直接搭載され、フレキシブル配線基板１４はそれらＬＥＤ１２の駆動を制御する駆動制御部（不図示）に電気接続されている。そして、それらＬＥＤ１２が導光板１１の光入射面とする一端面に形成されている凹部１１ａ、１１ａ内に収容される配置で、フレキシブル配線基板１４が導光板１１の前面に設置されている。

本実施形態においては、フレキシブル配線基板１４が、両面接着テープ１５により、導光板１１の光出射面となる前面の光入射側端部に固着されている。すなわち、光出射面のＬＥＤ１２が収容される凹部１１ａ、１１ａを挟んでそれぞれ両面接着テープ１５を配置し、これら両面接着テープ１５を介してフレキシブル配線基板１４が導光板１１の前面の光入射側端部に貼着されている。

導光板１１の前面には、導光板１１からの面状出射光の正面輝度を高めると共に強度分布を均一化するために、調光シート積層体１６が設置されている。この調光シート積層体１６は、光拡散シート１７、第１プリズムシート１８、及び第２プリズムシート１９がこの順序で導光板１１の前面に重畳設置されてなる。

第１プリズムシート１８と第２プリズムシート１９は、共に、ポリエステル樹脂のベースフィルムの表面にアクリル樹脂のプリズムパターンを積層してなる。それら各プリズムパターンは、共に、断面が直角二等辺三角形をなす複数の凸条１８ａ、１９ａが平行に延在するパターンであり、第１プリズムシート１８と第２プリズムシート１９は、各プリズムパターンにおける凸条１８ａ、１９ａの延在方向を互いに直交させて積層されている。

ここで、第２プリズムシート１９は、第１プリズムシート１８よりも、厚さは略２倍程度に厚く、面積は、大略、ＬＥＤ１２が搭載されたフレキシブル配線基板１４の幅ｗ分だけ光源側へ広く拡張されている。また、この第２プリズムシート１９における突条１９ａの延在方向を光源側端面に直角な方向つまり拡張方向に一致させてある。そして、第１プリズムシート１８と第２プリズムシート１９とは、それぞれの反光源側端面位置を揃えて配置されている。これにより、図２に示すように、第２プリズムシート１９の拡張された庇部１９ｂがＬＥＤ１２設置領域の全域を覆った配置構成となる。

このように、第２プリズムシート１９を厚肉に形成すると共にその突条１９ａの延在方向をシート拡張方向に一致させることにより、第２プリズムシート１９の突条延在方向における曲げ強度が増し、ＬＥＤ１２の浮き上がりが防止される。このＬＥＤ１２の浮き上がりを防止する作用効果については、後程詳述する。

上述のように構成された面状照明装置１０は、フレームケース８の後室８ｂ内に、最前面の第２プリズムシート１９を採光窓８ｄに対面させた配置で収容されている。そして、背面パネル２０がフレームケース８に嵌合装着されて後室８ｂが閉じられ、面状照明装置１０が後室８ｂ内に収納保持されている。

液晶表示パネル１と面状照明装置１０が前室８ａと後室８ｂにそれぞれ収納されたフレームケース８には、シールドケース２１が被装されている。シールドケース２１の天板２１ａには、収納される液晶表示パネル１の表示エリアに対応させて表示窓２１ｂが穿設されている。また、天板２１ａの周囲に設けられている側板２１ｃには、液晶表示パネル１に設置接続されているフレキシブル配線基板７を外部に引き出すための取り出し口２１ｄが切り欠き形成されている。

以上のように構成された液晶表示モジュールにおいては、図２に示されるように、ＬＥＤ１２が搭載されたフレキシブル配線基板１４とフレームケース８の仕切り板８ｃとの間に、第２プリズムシート１９の庇部１９ｂを介在させてあるから、ＬＥＤ１２の許容限度を超えるガタツキの発生が確実に防止される。

すなわち、前述したように、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、ＬＥＤ１２が搭載されたフレキシブル配線基板１４と導光板１１との熱膨張率や収縮率の違い、或いはそれらを接着する両面接着テープ１５自体の熱変形による剥がれや浮き上がり等が原因となって、ＬＥＤ１２の位置が上下方向(導光板１１の厚さ方向)にずれる虞がある。しかし、本実施形態においては、ＬＥＤ１２の頭部をフレキシブル配線基板１４等を介して厚肉に形成された第２プリズムシート１９の庇部１９ｂで押える配置構成としたから、ＬＥＤ１２が所定の適正位置に安定して保持され、且つ、第２プリズムシート庇部１９ｂにより押えきれない両面接着テープ１５の浮き上がりは、フレームケース１８の仕切り板８ｃにより阻止される。これにより、ＬＥＤ１２の許容限度を超える上下方向への位置ズレが確実に阻止され、ＬＥＤ１２からの射出光をロスさせずに効率良く導光板１１に入射させることができる。その結果、調光シートを点光源の保持部材として兼用するからコストアップを招くことなく、ＬＥＤ１２を光源とした面状照明装置により輝度分布が均一で充分な正面輝度を備えた照射光を長期にわたり効率良く安定して得ることが可能となる。

次に、本発明の他の実施形態について、図３(ａ)、(ｂ)に基づき説明する。なお、上記実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。

本実施形態の液晶表示モジュールの筐体は、収納ケース３０とこれに被装されるカバーケース３１とからなる。収納ケース３０は、上記実施形態のフレームケース８と同様に、液晶表示パネル１を収容する前室３０ａと照明装置４０を収容する後室３０ｂとが２段重ねに形成された構造を備えているが、これら前室３０ａと後室３０ｂは、底板３０ｃの周囲に立設された側壁３０ｄに設けられている段差３０ｅで区画されているだけで、上記実施形態における仕切り板８ｃのような仕切り部材は設けられていない。これにより、照明装置４０と液晶表示パネル１を収納ケース３０内に落とし込み式に順次装入することができる。

本実施形態の面状照明装置４０は、矩形をなす導光板４１の一端面４１ａに、２個のＬＥＤ４２が対面配置され、導光板４１の液晶表示パネル１に対向させる前面４１ｂとは反対側の後面４１ｃに光反射シート４３が設置されてなる。導光板４１の光反射シート４３が設置される後面４１ｃには、ＬＥＤ４２から射出され導光板４１に入射した光を前面に向けて均一に反射させるための同心円状の凹凸パターン（不図示）が形成されている。これにより、導光板４１の前面４１ｂから光が面状に出射される。

ＬＥＤ４２は、フレキシブル配線基板４４上に直接搭載され、フレキシブル配線基板４４はそれらＬＥＤ４２の駆動を制御する駆動制御部（不図示）に導通接続されている。そして、フレキシブル配線基板４４は、光反射シート４３の後面に両面接着テープ４５により貼着されている。この場合、フレキシブル配線基板４４は、ＬＥＤ４２の光射出面４２ａを導光板４１の光入射面４１ａに密着させる配置で、光反射シート４３の後面に貼着されている。ここで、本実施形態の面状照明装置４０では、ＬＥＤ４２の上面４２ｂの高さ方向の位置(以下、高さ位置という)が導光板４１の光出射面(前面)４１ｂの高さ位置に等しいかそれよりも若干高くなるように、関連する各部材の寸法が設定されている。

導光板４１の光出射面(前面)４１ｂには、調光シート積層体４６が設置されている。この調光シート積層体４６は、光拡散シート４７、第１プリズムシート４８、及び第２プリズムシート４９がこの順序で光出射面４１ｂに重畳設置されてなる。

而して、これら３枚の調光シート４６〜４８は、共に、導光板４１の光出射面４１ｂを少なくともＬＥＤ４２の幅ｗ2分だけ光源側へ広く拡張した面積を備える長方形をなしている。そして、それら３枚の調光シート４６〜４８は、導光板光出射面４１ｂとＬＥＤ４２の上面４２ｂ全体を覆う配置で、光出射面４１ｂに重畳設置されている。

上述のように構成された面状照明装置４０は、収納ケース３０の後室３０ｂ内に装入されている。この場合、後室３０ｂの一端部に、底面３０ｃをフレキシブル配線基板４４と両面接着テープ４５を併せた厚さに略等しい寸法ｇだけ落ち込ませて、基板収容スペース３０ｆが形成されており、この基板収容スペース３０ｆ内にフレキシブル配線基板４４と両面接着テープ４５を収容させた状態で、面状照明装置４０が収納ケース３０の後室３０ｂ内に装入されている。

以上のように構成された本実施形態の液晶表示モジュールにおいては、ＬＥＤ４２が搭載されたフレキシブル配線基板４４を収納ケース底面３０ｃ上に載置するとともにＬＥＤ４２の上面を調光シート積層体４６で覆う構成としたから、ＬＥＤ４２がその光射出面４２ａを導光板４１の光入射面４１ａに密着させた適正位置に長期にわたり安定して保持される。

すなわち、本実施形態におけるフレキシブル配線基板４４は、収納ケース底面３０ｃと導光板４１とで挟持されているために、経時的に加熱と冷却を繰り返し受けても剥がれて浮き上がることはない。しかし、図４の比較例に示されるように、両面接着テープ４５の特に接着剤層４５ａが加熱と冷却を繰り返し受けることにより押し広げられて薄くなり、フレキシブル配線基板４４と基板収容スペース３０ｆの底面３０ｃとの間に僅かな隙間が生じ、フレキシブル配線基板４４とＬＥＤ４２が宙に浮いた状態となる。このため、この比較例に示されるように調光シート積層体４６´がＬＥＤ４２を覆っていない場合は、フレキシブル配線基板４４がＬＥＤ４２の重みで折れ曲がりＬＥＤ４２が傾いた状態となる。

しかし、本実施形態においては、調光シート積層体４６の端部がＬＥＤ４２を覆っているから、ＬＥＤ４２が傾きかけるとその上面に当接している調光シート積層体４６によりその傾きが阻止され、フレキシブル配線基板４４は底面３０ｃから浮いていても折れ曲がることはなく、ＬＥＤ４２の光射出面４２ａが導光板４１の光入射面４１ａに密着した状態が保持される。

その結果、ＬＥＤ４２の許容限度を超える傾きが確実に阻止され、長期にわたり安定してＬＥＤ４２からの射出光をロスを抑え効率良く導光板４１に入射させることができる。その結果、ＬＥＤ４２を光源とした面状照明装置により輝度分布が均一で充分な正面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可能となる。

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、点光源としては、ＬＥＤに限らず、他の種々の点光源を用いることができる

また、本発明は、点光源が搭載される基板としてフレキシブル配線基板を用いる場合に限らず、ケーブルコネクタ等の他の種々の配線基板に点光源を搭載した場合にも、広く適用可能である。

本発明の一実施形態としての液晶表示モジュールの全体構成を示す分解斜視図である。 図１に示す液晶表示モジュールの要部構成を示す模式的部分断面図である。 本発明の他の実施形態としての液晶表示モジュールを示す模式的部分断面図である。 図３に示す実施形態に対する比較例としての液晶表示モジュールを示す模式的部分断面図である。

符号の説明

１ 液晶表示素子
２、３ ガラス基板
４ シール材
５ 液晶
６ 半導体チップ
７、１４、４４ フレキシブル配線基板
８ フレームケース
１０、４０ 面状照明装置
１１、４１ 導光板
１２、４２ ＬＥＤ
１３、４３ 光反射シート
１５、４５ 両面接着テープ
１６、４６ 調光シート積層体
１７、４７ 光拡散シート
１８、４８ 第１プリズムシート
１９、４９ 第２プリズムシート

Claims (4)

1. フレキシブル配線基板に搭載され、光を射出する点光源と、
   前記点光源に対向させて配置された光入射面を有し、前記点光源から射出された光を前記光入射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と、
   前記導光板の光を出射させる主面に重畳するように且つ前記点光源の設置領域まで延出するように配置された第１の調光シートと、
   前記導光板の光を出射させる主面と前記第１の調光シートとの間に、前記点光源の設置領域を避けるようにして配置された第２の調光シートと、を備え、
   前記導光板は、前記点光源の設置領域に対応させて前記点光源を収容する凹部が形成され、
   前記フレキシブル配線基板は、前記凹部を覆うようにして且つ前記第２の調光シートの配置領域を避けるようにして、前記導光板の光を出射させる主面と前記第１の調光シートとの間に配置されていることを特徴とする面状照明装置。
2. 前記フレキシブル配線基板が前記導光板に固着されていることを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
3. 前記第１の調光シートは、プリズムシートであ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。
4. 前記第２の調光シートは、拡散シートとプリズムシートとの積層シートであることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の面状照明装置。

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