JP4521333B2 - 面状照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、面状照明装置に係り、特に、非自発光型画像表示パネルである液晶パネルに併設されるバックライトなどとして好適に用いられる面状照明装置に関する。

一般的に、液晶ディスプレイに用いられる液晶パネルなどの非自発光型画像表示パネルは、その非自発光型画像表示パネルの表示面後方にバックライトなどの面状照明装置を備えている。

従来の面状照明装置１０１は、例えば図４に示すように、底面を有する矩形額縁状のフレーム１０９内に、当該面状照明装置１０１の下方から上方の順に、反射フィルム１０５、導光板１０２、拡散フィルム１０６やレンズフィルム１０７などの光学フィルム１０６、１０７、および遮光フィルム１０８を備えている。

面状照明装置１０１の反射フィルム１０５は、矩形状のベースフィルム１０５ｂの表面上に銀色の金属の反射層１０５ａを積層させて形成されている。導光板１０２は、透明のアクリル系樹脂を用いて矩形状に形成されているとともに、その長手方向の長さが導光板１０２の長手方向の一端部に配設される配線板１０３の配設スペース分だけ反射フィルム１０５の長手方向の長さよりも短くなるように形成されている。光学フィルム１０６、１０７は、導光板１０２における反射フィルム１０５の対向面と反対の面（以下、「出射面」という）１０２ａと同等の大きさを有して矩形状に形成されている。そして、遮光フィルム１０８は、反射フィルム１０５と同等の大きさを有して矩形状に形成されており、導光板１０２の出射面１０２ａから出射した光の照射範囲（照射領域）ＬＡ以外の領域（非照射領域）ＮＬＡ（図７を参照）に黒色の遮光層１０８ａを有している。

また、従来の面状照明装置１０１は、一般的に、フレーム１０９内における導光板１０２の側方に発光素子１０４および配線板１０３を備えている。発光素子１０４としては、発光ダイオードが用いられており、配線板１０３上に３つ配設されている。また、図５から図７に示すように、この発光素子１０４は、光を照射する照射面１０４ａが導光板１０２の出射面１０２ａ側方にある側端面１０２ｂと対向するように配設されている。配線板１０３は、各発光素子１０４に取り付けられた接続端子１０４ｂに接続される矩形状の陽極用ランド１０３ａｋおよび陰極用ランド１０３ａａの各ランド１０３ａと、各発光素子１０４ごとに形成された各ランド１０３ａを表面上に有する絶縁性の基板１０３ｂとを有している。そして、接続端子１０４ｂとランド１０３ａとは、半田によって電気的に接続されている。

このように形成された従来の面状照明装置１０１は、発光素子１０４および導光板１０２を有しているので、導光板１０２が発光素子１０４から照射された光を導光板１０２の側端面１０２ｂから取り入れ、導光板１０２の出射面１０２ａから入射光を出射することができる。これによって、従来の面状照明装置１０１は、液晶ディスプレイなどに面状光を照射していた。また、この従来の面状照明装置１０１は、導光板１０２の出射面１０２ａと反対面側に反射フィルム１０５を有しているので、導光板１０２の出射面１０２ａと反対面側に出射した光が反射して導光板１０２に再度入射し、発光素子１０４から照射された光を効率よく利用することができるようになっている。さらに、従来の面状照明装置１０１は、導光板１０２の出射面１０２ａ側に遮光フィルム１０８を有しており、導光板１０２の出射面１０２ａから非照射領域ＮＬＡに出射した光を遮光フィルム１０８の遮光層１０８ａによって吸収することができるので、照射領域ＬＡの外周周辺の光もれを抑えることができるようになっている。

ここで、図５に示すように、発光素子１０４から照射される光を効率よく利用するためには、各発光素子１０４の照射面１０４ａが基板１０３ｂの側端部１０３ｅに揃うように各発光素子１０４を配列することにより、発光素子１０４の照射面１０４ａと発光素子１０４の照射光を入射する導光板１０２の側端面１０２ｂとを近接させることが最も望ましい。しかし、図６に示すように、基板１０３ｂ上に形成された各ランド１０３ａは、形成技術の問題から基板１０３ｂの側端部１０３ｅに揃えて形成させることが難しく、現状においては基板１０３ｂの側端部１０３ｅから約０．５ｍｍ以上の距離を離さなければ形成することができない。また、基板１０３ｂ上の各ランド１０３ａは、発光素子１０４の接続端子１０４ｂとの半田接続時にセルフアライメント（自己位置修正効果）を期待するため、発光素子１０４の接続端子１０４ｂの接触面積よりも大きな面積を有するように形成されている必要がある。このため、発光素子１０４は、基板１０３ｂの側端部１０３ｅから各ランド１０３ａまでの最低離間距離ｄ１およびセルフアライメントによる位置調整距離ｄ２を足して得た距離分だけ、基板１０３ｂの側端部１０３ｅから離間することになる。

そこで、図６に示すように、従来の面状照明装置１０１の配線板１０３は、その表面であって基板１０３ｂの側端部１０３ｅから各ランド１０３ａまでの部分に、反射効率の良い導電性の銀の反射テープや絶縁性の白色インクを用いて形成された反射部材１１０を有していた。また、図７に示すように、従来の面状照明装置１０１の導光板１０２は、発光素子１０４の照射面１０４ａと導光板１０２の側端面１０２ｂとを近接させるため、基板１０３ｂの反射部材１１０が形成された部分と導光板１０２の側端面１０２ｂ周辺の一部分とを重ね合わせるように配設されていた。これによって、光を吸収しやすい基板１０３ｂの側端部１０３ｅ周辺に形成された反射部材１１０によって発光素子１０４の照射面１０４ａの前方に照射された光を反射させることができ、また発光素子１０４から照射された光を導光板１０２の側端面１０２ｂからできる限り多く入射させることができるので、発光素子１０４の照射光を効率よく利用することができるようになっていた。

特開２００５−０７７７５３号公報

しかしながら、図６に示すように、配線板１０３の基板１０３ｂ上に導電性の銀の反射テープを反射部材１１０として形成すると、発光素子１０４が取り付けられた各ランド１０３ａ間において短絡を生じるおそれがあった。

また、図７に示すように、配線板１０３の基板１０３ｂ上に反射部材１１０を成形すると、基板１０３ｂ上の反射部材１１０の厚さ分だけ導光板１０２の配設位置が高くなってしまうので、導光板１０２の側端面１０２ｂに入射されない光（たとえば光Ｌ１０１）が生じてしまい、導光板１０２の側端面１０２ｂに入射する光量が減少してしまうという問題があった。

さらに、図７に示すように、従来の面状照明装置１０１は、導光板１０２の出射面１０２ａから出射した光が遮光フィルム１０８の非照射領域ＬＮＡに照射されることも多く、その結果として遮光フィルム１０８の遮光層１０８ａに光（たとえば光Ｌ１０２、Ｌ１０３）が吸収されてしまうので、発光素子１０４から照射した光を効率よく利用することができないという問題もあった。

そこで、本発明は、これらの点に鑑みてなされたものであり、配線板のランドが短絡することなく、また導光板の配設高さを所定の位置からずらすことなく、発光素子から照射した光を効率よく利用することができる面状照明装置を提供することを目的としている。

また、本発明は、導光板の照射領域外（非照射領域）に照射した光を効率よく利用することができる面状照明装置を提供することを他の目的としている。

本発明の第１の態様は、入射した光を面状光として出射する出射面を有する導光板と、光を照射する照射面が導光板の出射面の側方にある側端面と対向するように配設されている発光素子と、発光素子の上方あるいは下方に配置された反射層と、反射層と発光素子との間に配置された配線板とを有している面状照明装置であって、配線板は導光板の側端面位置と発光素子の照射面位置との間において少なくとも反射層を露出させる切り欠き部を有していることを特徴としている。

本発明の第１の態様によって、導光板の配設高さと発光素子の配設高さがずれることなく、発光素子から配線板へ向けて照射した光を基板の切り欠き部から覗く反射フィルムの反射層によって反射させることができる。

本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様において、反射層は導光板の照射面の反対側に配置されている反射フィルムに配設されていることを特徴としている。また、本発明の第３の態様は、本発明の第１の態様において、反射層は導光板の出射面側に配置されている遮光フィルムに配設されていることを特徴としている。

このような構成によって、反射部材を新たに取り入れることなく、反射フィルムあるいは遮光フィルムを適用すればよいので、部品点数が増えることがなく、かつ導光板の配設高さを所定位置からずらすこともない。

また、配線板が発光素子に取り付けられた接続端子に接続されるランドを有していることが好ましい。さらに、発光素子の反反射層側にさらに第２の反射層を有していることが好ましい。

本発明の面状照明装置によって、発光素子から配線板へ向けて照射した光を再度利用して導光板から出射することができるので、面状照明装置の輝度が向上するという効果を奏する。

以下、図１および図２を用いて、本発明の面状照明装置の一実施形態を説明する。ここで、図１は、本発明の面状照明装置の一実施形態に用いられる配線板、導光板および反射フィルムを遮光フィルム側から見た平面図を示している。また、図２は、図１のＡ−Ａ断面図を示している。

本実施形態の面状照明装置１は、底面を有する矩形額縁状のフレーム９内に、当該面状照明装置１の下方から上方の順に、反射フィルム５、導光板２、拡散フィルム６やレンズフィルム７などの光学フィルム６、７、および遮光フィルム８を備えている（従来例を示す図４を参照）。また、本実施形態の面状照明装置１は、フレーム９内における導光板２の側方に発光素子４および配線板３を備えている。以下、各部材ごとに詳細に説明する。

本実施形態の面状照明装置１の導光板２は、透明のアクリル系樹脂を用いて、矩形薄板状に形成されている。この導光板２において最も大きい面積を有する２面のうちの一方の面（図２においては遮光フィルム８と対向する上方の面）は、当該導光板２に入射した光を面状光として出射する出射面２ａとなる。

発光素子４は、接続端子４ｂを有して形成されている。この発光素子４としては、小型化および薄型化を図るため、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることが好ましい。また、この発光素子４は、図１に示すように、一定の間隔を空けて配線板３上に３個配列されているとともに、光を照射する発光素子４の照射面４ａが導光板２の出射面２ａ側方にある導光板２の側端面２ｂと対向するように配設されている。

配線板３は、図１に示すように、発光素子４の接続端子４ｂが半田接続される複数個の陽極用ランド３ａｋおよび陰極用ランド３ａａの各ランド３ａと、各ランド３ａを表面上に有する絶縁性の基板３ｂとを有している。

配線板３の各ランド３ａは、基板３ｂの側端部３ｅから０．５ｍｍ程度の最低離間距離ｄ１分だけ離れて形成されている。また、発光素子４の接続端子４ｂとの半田接続時にセルフアライメント（自己位置修正効果）を期待するため、各ランド３ａは発光素子４の接続端子４ｂの接触面積よりも大きな面積を有する矩形状に形成されている。つまり、配線板３に配設される発光素子４は、基板３ｂの側端部３ｅから各ランド３ａまでの最低離間距離ｄ１およびセルフアライメントによる位置調整距離ｄ２を足して得た距離分だけ、基板３ｂの側端部３ｅから離間して配設されている。

また、配線板３の基板３ｂは、ポリイミド系樹脂などの絶縁性樹脂を用いて、横Ｌ字薄板状に形成されている。ここで、配線板３の基板３ｂは、発光素子４から光が照射される発光素子４の照射面４ａの前方部分に切り欠き部３ｃを有している。この切り欠き部３ｃは、少なくとも導光板２の側端面位置と発光素子４の照射面位置とを切り欠くように形成されており、導光板２側の側端部３ｅから発光素子４の照射面４ａへ向けて、凸状に切り取られている。なお、この切り欠き部３ｃは、配線板３のランド３ａが形成されている部分の基板３ｂや各ランド３ａの形成上必要な部分（たとえば、ランド３ａの外周部分やランド３ａに接続している配線部分などの部分）の基板３ｂに形成されないようにする。これは、当該部分に切り欠き部３ｃが形成されると、ランド３ａやその配線が剥き出しになり、各ランド３ａ間の短絡を生じるおそれがあるからである。よって、配線板３のランド３ａが形成されていない部分の基板３ｂおよびランド３ａの形成上必要のない部分の基板３ｂにのみ切り欠き部３ｃを形成することが好ましい。

導光板２の出射面２ａの反対面側に積層される反射フィルム５は、矩形状に形成されており（図４を参照）、図２に示すように、導光板２および配線板３を覆う大きさに形成されている。この反射フィルム５は、導光板２と対向する面に光を反射させる銀色の反射層５ａを有している。本実施形態では、反射フィルム５と反射板３とは接着固定されており、反射フィルム５の反射層５ａは導光板２と対向する部分から配線板３と対向する部分に形成されている。

導光板２の出射面２ａ側に積層される遮光フィルム８は、中央部に開口を有する矩形状に形成されており（図４を参照）、図２に示すように、導光板２および配線板３を覆う大きさを有して形成されている。この遮光フィルム８は、導光板２と対向する面に、導光板２の出射面２ａから出射した光の照射範囲となる照射領域ＬＡ以外の領域（非照射領域）ＮＬＡを遮光する黒色の遮光層８ａを有している。なお、遮光フィルム８の遮光層８ａは、導光板２と対向する面と反対の面上に形成されていても良い。

ここで、遮光フィルム８は、図２に示すように、導光板２と対向する面であって導光板２の最近接面（本実施形態においては遮光フィルム８の遮光層８ａ上の導光板２との対向面）に、照射領域ＬＡ以外の領域（非照射領域）ＮＬＡへ照射した光を反射させる反射層８ｂを有していることが好ましい。また、この反射層８ｂは、光を反射させる白色インクでも良いが、反射効率が良い銀を用いて形成されていることが最も好ましい。さらに、反射層８ｂが遮光層８ａを兼ねてもよい。例えば、銀等の金属反射層は光の遮蔽度が高いため、兼用することができる。

以下、図１および図２を用いて、本実施形態の面状照明装置１の作用を説明する。

図１に示すように、本実施形態の面状照明装置１は、配線板３の基板３ｂが所定の切り欠き部３ｃを有しているので、図２に示すように、発光素子４から配線板３へ向けて照射した光（たとえば光Ｌ１）を基板３ｂの切り欠き部３ｃから覗く反射フィルム５の反射層５ａによって導光板２側へ反射させることができる。また、図２に示すように、基板３ｂの切り欠き部３ｃは、従来の基板１０３ｂ上の白色インク反射部材１１０のように基板３ｂ上に積層させるものではないので（図７を参照）、基板３ｂの側端部３ｅ周辺に導光板２の側端面２ｂ周辺の一部分とを重ね合わせても、導光板２の配設高さと発光素子４の配設高さがずれることもない。

また、本実施形態の面状照明装置１は、遮光フィルム８が遮光フィルム８の遮光層８ａの導光板２との対向面（導光板２と対向する面であって導光板２の最近接面）上に反射層８ｂを有しているので、非表示領域へ入射した光（たとえば光Ｌ２、Ｌ３）を反射させることができる。これによって、遮光フィルム８の黒色の遮光層８ａに光が吸収されずに、その反射光を導光板２から出射する光として再度利用することができる。また、この遮光フィルム８の反射層８ｂは、銀を用いて形成されているので、効率の良い光の反射が期待できる。

なお、この遮光フィルム８は、遮光層８ａを別個に積層させているので、従来と同様、遮光フィルム８の外部（液晶パネルが配設される光の出射側）からみて光もれを防止するすることもできる。

すなわち、本実施形態の面状照明装置１によって、発光素子４から配線板３へ向けて照射した光や導光板２の非照射領域ＮＬＡに出射した光を再度利用して導光板２から出射することができるので、面状照明装置１の輝度が向上するという効果を奏する。

なお、本発明は、前述した実施形態などに限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

たとえば、本実施形態の面状照明装置１においては、図２に示すように、発光素子４の配設位置に対して配線板３を下方（反射フィルム５側）に配設させているが、図３に示すような他の実施形態の面状照明装置１においては、発光素子４の配設位置に対して配線板３を上方（遮光フィルム８側）に配設させていてもよい。

この場合、図３に示すように、配線板３のランド３ａが形成されている面と反対側には遮光フィルム８に形成された反射層８ｂが形成されており、配線板３の切り欠き部３ｃから反射層８ｂが露出している。この反射層８ｂは導光板２の非照射領域ＮＬＡに配置され、配線板３を覆う大きさで形成されている。すなわち、反射層８ｂは発光素子４の配設位置から導光板２の側端面２ｂ位置を超えて一部が導光板２と重なる位置まで延在している。

この他の実施形態においても、発光素子４の反反射層側に反射フィルム５の反射層５ａが形成されているので、非反射領域に出射した光を再度利用して導光板２から光を出射することができる。

本発明の面状照明装置の一実施形態に用いられる配線板、導光板および反射フィルムを遮光フィルム側から見た状態を示す部分平面図 図１のＡ−Ａ部分断面図 他の実施形態の面状照明装置における図２と同様の部分断面図 従来の面状照明装置の一例を示す全体斜視図 面状照明装置に用いられる理想的な配線板、導光板および反射フィルムを遮光フィルム側から見た状態を示す部分平面図 従来の面状照明装置に用いられる配線板、導光板および反射フィルムを遮光フィルム側から見た状態を示す部分平面図 図６のＢ−Ｂ部分断面図

符号の説明

１ 面状照明装置
２ 導光板
２ａ 導光板の出射面
２ｂ 導光板の側端面
３ 配線板
３ａ ランド
３ｂ 基板
３ｃ 切り欠き部
３ｅ 側端部
４ 発光素子
４ａ 発光素子の照射面
４ｂ 接続端子
５ 反射フィルム
５ａ 反射層
６ 光学フィルム（拡散フィルム）
７ 光学フィルム（レンズフィルム）
８ 遮光フィルム
８ａ 遮光層
８ｂ 反射層
９ フレーム
１１０ 基板上の反射部材

Claims (3)

1. 入射した光を面状光として出射する出射面を有する導光板と、
   光を照射する照射面が前記導光板の出射面の側方にある側端面と対向するように配設されている発光素子と、
   前記発光素子の上方あるいは下方に配置された反射層と、
   前記反射層と前記発光素子との間に配置された配線板と
   を有している面状照明装置であって、
   前記配線板は前記導光板の側端面位置と前記発光素子の照射面位置との間において少なくとも前記反射層を露出させる切り欠き部を有していることを特徴とする面状照明装置。
2. 前記反射層は前記導光板の照射面の反対側に配置されている反射フィルムに配設されている請求項１に記載の面状照明装置。
3. 前記反射層は前記導光板の出射面側に配置されている遮光フィルムに配設されている請求項１に記載の面状照明装置。