JP5261215B2

JP5261215B2 - 光源装置および該光源装置を備える液晶表示装置

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Publication number: JP5261215B2
Application number: JP2009017926A
Authority: JP
Inventors: 俊倉元
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2009-01-29
Filing date: 2009-01-29
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2029-01-29
Also published as: JP2010177017A

Description

本発明は、光源装置および該光源装置を備える液晶表示装置に関する。

液晶表示装置などに採用される光源装置として、例えば特許文献１に開示の光源装置がある。

特許文献１に開示の光源装置では、発光部材としてのＬＥＤが実装された実装基板を両面テープにより導光板に固定している。しかしながら、両面テープでは、ＬＥＤから発生する熱によって両面テープ自体の粘着力が低下することで、ＬＥＤからの熱に起因する導光板の変形によってＬＥＤと導光板との位置関係にズレが生じるため、導光板からの照射光の出力分布に大きな影響を与える場合がある。

特開２００５−３２１５８６号公報

本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、一端側が光入射面を介して導光板内に埋入され、他端側が実装基板に係止もしくは固定された位置決め部材によって、発光部材からの熱に起因する位置関係のズレを抑制させ、照射光の出力分布の均一性を高めることができる。

本発明に係る光源装置では、発光部材が実装された実装基板と、前記発光部材と対向し前記発光部材の光が入射する光入射面を有した導光板と、一端側が前記光入射面を介して前記導光板内に埋入され、他端側が前記実装基板に係止された位置決め部材と、を備え、前記位置決め部材は、少なくとも前記導光板に埋入している部位の表面が白色である。

本発明に係る光源装置では、発光部材からの熱に起因する位置関係のズレを抑制させ、照射光の出力分布の均一性を高めることができる。

本発明に係る液晶表示装置では、上述の光源装置を備えていることで、高い表示品位を保つことができる。

本発明の第１の実施形態に係る光源装置の概略図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）はＩｂ−Ｉｂに沿った断面図である。図１に示す光源装置における発光部材、実装基板、導光板および位置決め部材の概略を示す要部拡大図である。（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る光源装置の概略を表す表面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す光源装置における発光部材、実装基板、導光板および位置決め部材の概略を示す表面図である。本発明の実施形態に係る液晶表示装置の概略を表す断面図である。図４に示す液晶表示装置における液晶表示パネルの概略を表す斜視図である。図１に示す光源装置の変形例を示す平面図である。図１に示す光源装置の変形例を示す平面図である。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る光源装置Ｘ１の概略を表す図であり、図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線に沿った断面図である。光源装置Ｘ１は、発光部材１０と、実装基板２０と、導光板３０と、位置決め部材４０と、放熱板Ｈと、反射体Ｒと、拡散板Ｋと、プリズムＰとを備えている。また、図２は、光源装置Ｘ１における発光部材１０、実装基板２０、導光板３０および位置決め部材４０の概略を示す要部拡大図である。

発光部材１０は、導光板３０に向けて光を出射する役割を担うものである。本実施形態における発光部材１０は、複数（図１（ａ）では６つ）の点光源（例えばＬＥＤ）を矢印ＡＢ方向に沿って配列している。発光部材１０としては、例えばＬＥＤ、ＥＬ（electro luminescence）、などが挙げられる。ここで、発光部材１０がＬＥＤであると、低消費電力化および低ノイズ化が図れるため好適である。

実装基板２０は、発光部材１０を実装する役割を担うものである。本実施形態における実装基板２０は、発光部材１０を実装する面を第１面２０ａとし、第１面２０ａの反対に位置する部位を第２面２０ｂとする直方体状であるが、このような形状には限られない。実装基板２０の材料としては、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂が挙げられる。また、本実施形態における実装基板２０には、後述する位置決め部材４０の一部が係止されている。

導光板３０は、発光部材１０から出射された光を照射対象に導く役割を担うものである。導光板３０の材料としては、例えばアクリル樹脂およびポリカーボネート樹脂などの透光性材料が挙げられる。ここで、透光性とは、可視光に対する透過性を意味する。本実施形態における導光板３０は、上面３０ａと、下面３０ｂと、光入射面３０ｃと、を含む直方体状とされているが、このような形状には限られない。上面３０ａは、主として導光板３０内の光を照射対象に向けて出射する部位である。下面３０ｂは、上面３０ａとは反対側に位置する部位であり、後述する光拡散体３１が位置している。光入射面３０ｃは、発光部材１０から出射された光が入射する部位であり、発光部材１０が対向配置されている。本実施形態における光入射面３０ｃは、導光板３０における一側面に相当するが、これには限られず、二つ以上の側面に発光部材１０を対向配置することにより複数の光入射面を有してもよい。また、本実施形態における導光板３０には、後述する位置決め部材４０の一部が埋入され、係止されている。

光拡散体３１は、導光板３０を介して入射する光を拡散する役割を担うものである。光拡散体３１は、導光板３０の光出射領域や側面以外の部位（本実施形態においては下面３０ｂ）に位置している。本実施形態における光拡散体３１は、所定のパターンで配置される複数のドット形状体としているが、これに限られず、例えば、導光板３０の下面３０ｂ自体に所定形状の溝（凹凸）を形成させ、あるいは、下面３０ｂを上面３０ａに対して傾斜させてもよい。また、ドット形状体としては、平面視形状が円形状の円柱状構造体を採用しているが、これには限られず、平面視形状が円形状の半球状構造体や平面視形状が楕円状の楕円柱状構造体などを採用してもよい。

位置決め部材４０は、発光素子１０と導光板３０との矢印ＡＢ方向における位置関係を保つ役割を担うものであり、第１部位４１と、第２部位４２と、第３部位４３とを有している。本実施形態における位置決め部材４０はねじが用いられているが、これに限られず、例えばピン、リベットなどでもよい。位置決め部材４０の材料は、例えば鉄、銅、アルミニウムなどの金属、プラスチックが挙げられる。位置決め部材４０の材料は金属であるのが好ましい。金属は熱伝導性に優れているため、発光部材１０近傍や導光板３０の熱が位置決め部材４０を介して放熱されやすくなる。

第１部位４１は光入射面３０ｃを介して導光板３０内に埋入される一端側（矢印Ｄ方向）の部位であり、導光板３０に係止されている。ここでいう係止とは、第１部位４１が導光板３０に引掛かっている状態をいい、固定されている状態も含む。本実施形態における第１部位４１は、ねじ山４４が設けられており、第１部位４１が導光板３０に設けられたねじ孔（図示せず）と螺合することにより導光板３０に固定されている。なお、固定手段としては、螺合に限られない。

第２部位４２は実装基板２０に係止される部位である。ここでいう係止とは、第２部位４２の実装基板２０に引掛かっている状態をいい、固定されている状態も含む。本実施形態における第２部位４２は、ねじ山４４が設けられており、第２部位４２が実装基板２０に設けられたねじ孔（図示せず）と螺合することにより実装基板２０に固定されている。固定手段としては、螺合に限られない。

第３部位４３は、他端側（矢印Ｃ方向）で実装基板２０の表面に対向している部位をいい、本実施形態では、導光板３０の第２面２０ｂに対向している。本実施形態における第３部位４３は実装基板２０を後述の放熱板Ｈを介して導光板３０側（矢印Ｄ方向）に押圧しているため、発光部材１０と導光板２０の光入射面３０ｃとの密着性が向上し、また、発光部材１０近傍や導光板３０の熱が第１部位４１および第２部位４２を介して第３部位４３に伝達されるため、当該熱を矢印Ｃ方向側に逃がすことができる。なお、第３部位としては、例えば、ねじ頭などをいう。

本実施形態における位置決め部材４０は、図１および図２に示すように、複数（図１（ａ）では７つ）設けられており、矢印ＡＢ方向おける両端部および隣り合う発光部材１０の間に配置されている。本実施形態における位置決め部材４０が、矢印ＡＢ方向おける両端部に配置されていることで、導光板３０の光入射面３０ｃ側の端部が熱に起因して矢印ＡＢ方向に変形するのが抑制され、矢印ＡＢ方向における複数の発光部材１０と導光板３０との位置関係を良好に保つことができる。また、本実施形態では、位置決め部材４０が隣り合う発光部材１０の間に配置されているため、導光板３０の光入射面３０ｃにおける各発光部材１０に対応する部位が熱に起因して矢印ＡＢ方向に変形するのを抑制され、各発光部材１０と導光板３０の光入射面３０ｃとの位置関係が良好に保たれる。また、導光板３０における発光部材１０に対応する部位近傍が高温になりやすいため、位置決め部材４０が隣り合う発光部材１０の間に配置されていることで、導光板３０の熱を効率よく放熱できる。

また、本実施形態における位置決め部材４０の少なくとも第１部位４１の表面を白色にすると、位置決め部材４０からの反射光が導光板３０からの照射光に与える色みの影響を低減できる。ここで、本実施形態における白色は、完全に白色であることに限られず、銀白色、赤白色、黒白色、青白色、金白色など白色以外の各色であってもよく、ＪＩＳＺ８１１０−１９９５の参考図１の色度区分に示された白色領域の色を意味する。また、色みの影響を低減する手段として、位置決め部材４０の表面に銀やアルミニウムなどその他色みの影響の少ない金属膜など表面層を設けてもよい。さらに、光を散乱させるためにその表面層を粗くしてもよい。

放熱板Ｈは、例えば位置決め部材４０や実装基板２０から伝達される熱を放熱する役割を担うものであり、実装基板２０の第２面２０ｂと位置決め部材４０の第３部位４３との間に介在している。放熱板Ｈの材料は、銅，アルミニウム，ステンレス，鉄などの金属が挙げられる。また、実装基板２０と放熱板Ｈとの間に熱伝導性中間層として熱伝導性を有する接合部材を介在させてもよい。接合部材を介在させることで、当該間の空気量が低減するため、実装基板２０の熱が放熱板Ｈに伝達されやすくなる。ここで、熱伝導性を有する接合部材としては、例えばエポキシ樹脂等の樹脂に金属粒子を含有させたものが挙げられる。また、放熱板Ｈを設けることで，位置決め部材４０の第３部位４３の押圧による実装基板２０の変形を抑制することができる。

反射体Ｒは、主として導光板３０の上面３０ａ以外から出射される光を導光板３０に向けて反射する役割を担うものである。反射体Ｒの材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）系材料を延伸させてなる白色発泡体と、ＰＥＴ系材料を含んでなる基材上に銀を成膜したものと、ＰＥＴ系材料を含んでなる基材上に誘電体膜を積層形成したものと、アルミニウムやステンレス等の金属とが挙げられる。

拡散体Ｋは、導光板３０の上面３０ａから照射対象に向けて出射される光の輝度の均一性を高める役割を担うものであり、導光板３０の上面３０ａに対向配置されている。拡散体Ｋの材料としては、例えば、ＰＥＴなどの樹脂材料を含んでなる基材上にシリカビーズ含有樹脂を硬化させてなるシートと、ポリカーボネート（ＰＣ）などの樹脂材料中にシリカビーズを混合させてなるシートとが挙げられる。なお、図１（ａ）では、拡散体Ｋが省略されている。

プリズムＰは、入射される光を屈折する役割を担うものである。本実施形態におけるプリズムＰは、該プリズムＰに入射した光を導光板３０の上面３０ａに対して略垂直方向（矢印Ｅ方向）となるように屈折させて出射する。プリズムＰとしては、例えば、ＰＥＴなどの樹脂材料を含んでなる基材にアクリル系材料にて形成したプリズム構造体を積層したものと、ＰＣなどの樹脂材料を含んでなる基材自体にプリズム構造を形成したものとが挙げられる。なお、図１（ａ）では、プリズムＰが省略されている。

本実施形態に係る光源装置Ｘ１において、位置決め部材４０の第１部位４１が光入射面３０ｃを介して導光板３０内に埋入され、第２部位４２が実装基板２０に係止されている。つまり、位置決め部材４０により実装基板２０と導光板２０との矢印ＡＢ方向における位置関係は保たれる。そのため、発光部材１０からの熱による導光板３０の変形に対して、発光部材１０と導光板３０の光入射面３０ｃとの矢印ＡＢ方向の位置関係を良好に保つことができる。

図３（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る光源装置Ｘ２の概略を表す平面図である。光源装置Ｘ２では、導光板３０に代えて導光板３０Ａを採用した点で光源装置Ｘ１と異なる。また、図３（ｂ）は光源装置Ｘ２における発光部材１０、実装基板２０、導光板３０Ａおよび位置決め部材４０の概略を表す平面図である。

導光板３０Ａは、光入射面３０Ａｃに発光部材１０を収容する凹部３１Ａを有している点で導光板３０と異なり、導光体３０Ａの他の点については、導光体３０に関して上述したのと同様である。図３に示すように、凹部３１Ａは、光入射面３０Ａｃにおける発光部材１０に対応する部位に設けられており、発光部材１０が配置されている。

本実施形態に係る光源装置Ｘ２において、導光板３０Ａの光入射面３０Ａｃは発光部材１０を収容する凹部３１Ａを有している。そのため、実装基板２０と導光板３０Ａとの間のスペースを低減させることができ、当該スペースにおける位置決め部材４０の部位を有効利用でき、小型化を図ることができる。また、位置決め部材４０の第１部位４１と第２部位４２との間の部位を小さくできるため、発光部材１０の熱による導光板３０の変形に対する位置決め部材４０の耐久性が向上し、また、位置決め部材４０に使用する材料が少なくなるため、経済性にも優れている。
図４は、本発明に係る光源装置Ｘ１を備える液晶表示装置Ｙの概略を表す断面図である。液晶表示装置Ｙは、光源装置Ｘ１と、液晶表示パネル５０と、筐体６０とを備えている。また、光源装置Ｘ１に代えて、Ｘ２を採用しても同様である。

液晶表示パネル５０は、第１基体５１と、第２基体５２と、封止部材５３とを備えており、図５に示すように、第１基体５１と第２基体５２との間に液晶層（図示せず）を介在させ、該液晶層を封止部材５３により封止することにより、画像を表示するための複数の画素を含んでなる表示領域ＤＡが形成されている。

筐体６０は、光源装置Ｘ１を収容する役割を担うものであり、上側筐体６１および下側筐体６２を有している。筐体６０の材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂などの樹脂と、ステンレス（ＳＵＳ）あるいはアルミニウムなどの金属とが挙げられる。

本実施形態に係る液晶表示装置Ｙは、光源装置Ｘ１を備えているため、上述の光源装置Ｘ１の有する効果を享受することができる。したがって、液晶表示装置Ｙの表示品位を向上させるとともに、液晶表示装置Ｙを長期に渡り使用した場合においても、高い表示品位を保つことができる。

以上、本発明の具体的な実施形態を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。

光源装置Ｘ１、Ｘ２は、反射板Ｒを備えているが、これを備えなくともよい。また、液晶表示装置Ｙでは、反射板Ｒと下側筐体６２とを同一部材で兼用しても良い。

光源装置Ｘ１、Ｘ２における位置決め部材４０は、第３部位４３を有しているが、これを有さなくとも良い。

光源装置Ｘ１、Ｘ２における位置決め部材４０には、ねじ山４４が設けられているが、これを設けなくともよい。
光源装置Ｘ１、Ｘ２では、実装基板２０の第１面２０ａもしくは第２面２０ｂを導光板３０に固定テープなどにより固定させてもよい。

光源装置Ｘ１、Ｘ２における実装基板２０および導光板３０には、ねじ孔が設けられているが、例えばセルフタッピングねじ、釘などを用いれば、これを設けなくともよい。

光源装置Ｘ１、Ｘ２では、図６もしくは図７のように位置決め部材４０を設けても良い。

Ｘ１，Ｘ２光源装置
Ｙ液晶表示装置
１０発光部材
２０実装基板
３０，３０Ａ導光板
４０位置決め部材
４１第１部位
４２第２部位
４３第３部位
５０液晶表示パネル
６０筐体

Claims

発光部材が実装された実装基板と、
前記発光部材と対向し前記発光部材の光が入射する光入射面を有した導光板と、
一端側が前記光入射面を介して前記導光板内に埋入され、他端側が前記実装基板に係止された位置決め部材と、を備え、
前記位置決め部材は、少なくとも前記導光板に埋入している部位の表面が白色である、光源装置。
前記実装基板には複数の前記発光部材が配列されており、前記位置決め部材は前記配列方向における前記導光板の両端側に配置されている、請求項１に記載の光源装置。
前記位置決め部材は隣り合う前記発光部材間に配置されている、請求項２に記載の光源装置。
前記導光板は、前記光入射面に、前記発光部材を収容する凹部を有している、請求項１から３のいずれかに記載の光源装置。
前記位置決め部材の前記一端側は前記導光板に固定されている、請求項１から４のいずれかに記載の光源装置。
前記位置決め部材は、前記一端と前記他端との間が前記実装基板を貫通しており、該貫通部に対し前記他端側で前記実装基板の表面に対向している、請求項１から５のいずれかに記載の光源装置。
前記実装基板に放熱板が取着されている、請求項１から６のいずれかに記載の光源装置。
前記放熱板と前記実装基板との間には、熱伝導性中間層が介在している、請求項７に記載の光源装置。
前記位置決め部材は金属から成る、請求項１から８のいずれかに記載の光源装置。
前記発光部材はＬＥＤを含む、請求項１から９のいずれかに記載の光源装置。
請求項１から１０のいずれかに記載された光源装置と、該光源装置の前記導光板の上に配置される液晶表示パネルと、を備えることを特徴とする液晶表示装置。