JP5586242B2

JP5586242B2 - 光源装置、およびこれを備えた液晶表示装置

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Publication number: JP5586242B2
Application number: JP2010003983A
Authority: JP
Inventors: 俊倉元
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2009-01-15
Filing date: 2010-01-12
Publication date: 2014-09-10
Anticipated expiration: 2030-01-12
Also published as: JP2010186170A; US8305520B2; US20100177263A1

Description

本発明は、光源装置、およびこれを備えた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は、低消費電力などの観点から、エッジライト方式のものがある（例えば、特許文献１参照）。

通常、導光板の材料としては、アクリル樹脂およびポリカーボネート樹脂などの絶縁体が用いられる。そのため、例えば、携帯電話または産業用装置などに光源装置を組み込んだ場合に、バイブレーション機能あるいは装置駆動により導光板と他の部品とが摩擦し、導光板が帯電する場合がある。導光板が帯電すると、帯電した静電気が放電することにより、光源装置に悪影響を及ぼす場合がある。特に、特許文献１のように、発光素子としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いた光源装置では、ＬＥＤの静電気に対する耐電圧が低いため、帯電した静電気がＬＥＤの電極パッドやＬＥＤ間の配線パターンに放電することで、ＬＥＤに例えば電圧の変動や過電圧による破損などの悪影響を及ぼす場合がある。

特開２００６−２６７９３６号公報

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、静電気による発光素子への悪影響を低減させた光源装置、およびこれを備えた液晶表示装置に関する。

本発明の一実施形態に係る光源装置は、発光素子と、前記発光素子から出射された光が入射される導光板と、前記発光素子が実装された実装基板と、前記実装基板に形成されており、前記発光素子とは離間しており、平面視において前記発光素子よりも前記導光板側に位置しており、かつ前記導光板に帯電した静電気を除去するための導体パターンと、を備える。本発明の他の実施形態に係る光源装置は、発光素子と、前記発光素子から出射された光が入射される導光板と、前記発光素子が実装された実装基板と、前記実装基板に形成されており、前記発光素子とは離間しており、かつ平面視において前記発光素子よりも前記導光板側に位置する導体パターンと、を備え、前記導体パターンは、基準電位に設定されている。

本発明の一形態に係る液晶表示装置は、前記光源装置と、前記光源装置の前記導光板と対向するように配置された液晶表示パネルと、を備える。

本発明の光源装置、およびこれを備えた液晶表示装置は、静電気による発光素子への悪影響を低減させることができるという効果を奏する。

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素子および実装基板の概略図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）の等価回路図である。図１に示す光源装置における発光素子、実装基板および導光板の概略図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）はＩＩＩｂ−ＩＩＩｂに沿った要部拡大断面図である。本発明の第２の実施形態に係る光源装置の概略を表す断面図である。図４に示す光源装置における発光素子および実装基板の概略図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）の等価回路図である。（ａ）は本発明の第３の実施形態に係る光源装置の概略を表す断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す光源装置における発光素子、実装基板および導光板の概略を表す平面図である。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７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４に示す光源装置の変形例の概略を表す断面図である。図１に示す光源装置の変形例における発光素子の駆動回路の等価回路図である。（ａ）および（ｂ）は、図２に示す光源装置の変形例における発光素子、実装基板および導光板の概略を示す平面図である。

[実施の形態１]
図１に示す光源装置Ｘ１は、発光素子１０と、実装基板２０と、導光板３０と、導電性中間層としての接合部材４０と、反射体Ｒと、拡散板Ｋと、プリズムＰとを備えている。光源装置Ｘ１では、発光素子１０から出射された光は導光板３０を介して照射対象（例えば、液晶表示パネル）に導かれる。なお、図２（ａ）は、光源装置Ｘ１における発光素子１０および実装基板２０の概略を表す平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の等価回路図である。

発光素子１０は、導光板３０に向けて光を出射する役割を担う部材である。発光素子１０は、複数（図１（ａ）では６つ）備えられており、矢印ＡＢ方向に沿って配列している。発光素子１０としては、例えば、ＬＥＤ、ＥＬ（Electro-Luminescence）素子などが挙げられる。ここで、発光素子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、好ましい。

実装基板２０は、発光素子１０を実装する役割を担う部材である。実装基板２０は、図２（ａ）に示すように、導体パターン２１を有している。実装基板２０は、発光素子１０が実装される面を上面２０ａ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。ここで、実装基板２０の材料は、例えば、ガラスエポキシ樹脂などの絶縁性樹脂が挙げられる。

図３は、光源装置Ｘ１における発光素子１０、実装基板２０、および導光板３０の概略図であり、図３（ａ）は、平面図であり、図３（ｂ）は、ＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線に沿った要部拡大断面図である。

導体パターン２１は、導光板３０に帯電した静電気を除去するための役割を担う部材である。このため、導体パターン２１は、グランド電位などの基準電位に設定されていることが好ましい。本実施形態では、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、導体パターン２１は発光素子１０に接続されている。また、本実施形態では、図２（ａ）および図３（ａ）に示すように、導体パターン２１は、実装基板２０の上面２０ａにおいて露出し、発光素子１０の配列方向と並行に設けられている。

導体パターン２１が発光素子１０の配列方向と並行に設けられているので、次のような効果が得られる。すなわち、導光板３０に帯電した静電気による複数の発光素子１０への悪影響を低減できるとともに、導光板３０の光入射面３０ｃにおける矢印ＡＢ方向の熱分布を均一化し、熱膨張の度合の差による光入射面３０ｃにおける歪の発生を低減できる。

ここで、導体パターン２１の材料は、例えば、アルミニウム、金、銀、銅などが挙げられる。中でも、銅は、経済性および熱伝導性に優れるため、好ましい。すなわち、導体パターン２１を銅で形成すれば、光源装置Ｘ１の製造コストが低減されるとともに導光板３０に伝達する熱が導体パターン２１を介してさらに放熱しやすくなる。

また、実装基板２０には、発光素子１０を駆動させるための配線パターン２２，２３がさらに形成されている。ここで、配線パターン２２は、発光素子１０同士を接続するパターンである。また、配線パターン２３は、発光素子１０と接続するとともに、図示しない駆動電源と接続するパターンである。ここで、配線パターン２２，２３は、絶縁膜２４により被覆されているため、静電気による発光素子１０への悪影響をさらに低減できる。

なお、図３（ａ）に示すように、平面視において、導体パターン２１は、配線パターン２２，２３よりも導光板３０側に位置していることが好ましい。このようにすると、導光板３０に帯電した静電気が、配線パターン２２，２３へ悪影響を及ぼす前に、導光板３０に帯電した静電気を、導体パターン２１へ逃がすことが可能となる。

導光板３０は、発光素子１０から出射された光を照射対象に導く役割を担う部材である。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面である。下面３０ｂは、上面３０ａとは反対側に位置する面であり、後述する光拡散体３１が位置している。光入射面３０ｃは、発光素子１０から出射された光が入射する面であり、発光素子１０が対向配置されている。

また、本実施形態では、図３（ａ）に示すように、導光板３０の下面３０ｂにおける光入射面３０ｃ側の端部は、後述の接合部材４０を介して、実装基板２０の導体パターン２１に対向している。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素子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。

接合部材４０は、導光板３０と実装基板２０とを接合する役割を担う部材である。具体的には、接合部材４０は、導電性を有しており、かつ実装基板２０に形成された導体パターン２１を覆うようにして導光板３０と実装基板２０とを接合する。すなわち、導体パターン２１と導光板３０との間に導電性を有する接合部材４０が介在しているので、導光板３０と導体パターン２１との間の熱伝導性が向上する。このため、導光板３０における光入射面３０ｃ近傍の熱を導体パターン２１によって放熱できる。ここで、接合部材４０の材料としては、例えば、エポキシ樹脂等の樹脂が挙げられる。なお、接合部材４０は、銅あるいはアルミニウムなどの金属粒子を樹脂中に含有させると好ましい。なぜなら、導光板３０に帯電した静電気を導体パターン２１に放電しやすく、さらに、導光板３０の熱を導体パターン２１に伝熱しやすくなるからである。

また、接合部材４０は白色であるのが好ましい。このようにすると、導体パターン２１から導光板３０への反射光が、導光板３０の照明光に与える色みの影響を低減できる。ここで、白色とは、純粋な白色であることに限られず、銀白色、赤白色、黒白色、青白色、金白色などであってもよく、ＪＩＳＺ８１１０−１９９５（ＩＣＳ１７．１８０．２０）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、導体パターン２１の露出表面に半田や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。

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部材である。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。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、このような構造には限られず、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。

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部材である。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、ＰＥＴ系材料を含んでなる基材上に銀を成膜したもの、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、あるいはアルミニウムやステンレス（ＳＵＳ）等の金属が挙げられる。

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部材である。拡散体Ｋは、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、あるいはポリカーボネート（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が挙げられる。なお、図１（ａ）では、拡散体Ｋの図示を省略している。

プリズムＰは、入射される光を屈折する役割を担う部材である。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、あるいは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が挙げられる。なお、図１（ａ）では、プリズムＰの図示を省略している。

以上のように、本実施形態に係る光源装置Ｘ１によれば、実装基板２０には、導光板３０に帯電した静電気を除去するための導体パターン２１が形成されている。そのため、導光板３０に帯電した静電気を導体パターン２１へ逃がすことができる。したがって、光源装置Ｘ１は、帯電した導光板３０からの放電に起因する発光素子１０への悪影響を低減させることができる。

[実施の形態２]
図４は、本発明の第２の実施形態に係る光源装置Ｘ２の概略を表す断面図である。図５（ａ）は光源装置Ｘ２における発光素子１０および実装基板２０Ａの概略を表す平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の等価回路図である。

実装基板２０Ａは、発光素子１０を実装する役割を担う部材である。実装基板２０Ａは、図５（ａ）に示すように、導体パターン２１Ａを有している。実装基板２０Ａは、発光素子１０を実装する面を上面２０Ａａとする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。実装基板２０Ａの材料としては、例えば、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂とするのが好ましい。

導体パターン２１Ａは、導体パターン２１と同様、導光板３０に帯電した静電気を除去するための役割を担う部材である。このため、導体パターン２１Ａは、グランド電位などの基準電位に設定されていることが好ましい。ここで、導体パターン２１Ａは、発光素子１０と接続されておらず、配線パターン２２，２３から独立している点で、導体パターン２１と異なっている。すなわち、導体パターン２１Ａは、配線パターン２２，２３に並列となるように実装基板の上面２０Ａａに形成されている。このため、光源装置Ｘ２は、光源装置Ｘ１と比べて、導光板３０に帯電する静電気を、容易に、導体パターン２１Ａへ逃がすことができる。そのため、光源装置Ｘ２は、光源装置Ｘ１と比べて、導光板３０に帯電した静電気による発光素子１０への悪影響をさらに低減できる。

[実施の形態３]
図６（ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る光源装置Ｘ３の概略を表す断面図である。図６（ｂ）は、光源装置Ｘ３における発光素子１０および実装基板２０Ｂの概略を表す平面図である。

実装基板２０Ｂは、発光素子１０を実装する役割を担う部材である。実装基板２０Ｂは、図６（ｂ）に示すように、導体パターン２１Ｂを有している。実装基板２０Ｂは、発光素子１０を実装する面を上面２０Ｂａとする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。実装基板２０Ｂの材料としては、例えば、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂とするのが好ましい。

導体パターン２１Ｂは、導体パターン２１と同様、導光板３０Ｂに帯電した静電気を除去するための役割を担う部材である。このため、導体パターン２１Ｂは、グランド電位などの基準電位に設定されていることが好ましい。ここで、導体パターン２１Ｂは、発光素子１０と接続されておらず、配線パターン２２，２３から独立している点で、導体パターン２１と異なっている。なお、図６では、配線パターン２２，２３の図示を省略しているが、実際には、発光素子１０同士を接続するように実装基板２０Ｂの上面２０Ｂａに形成されている。また、本実施形態に係る導体パターン２１Ｂは、発光素子１０を取り囲むようにして実装基板２０Ｂの上面２０Ｂａに形成されている。

導光板３０Ｂは、発光素子１０から出射された光を照射対象に導く役割を担う部材である。導光板３０Ｂ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。導光板３０Ｂは、上面３０Ｂａと、下面３０Ｂｂと、光入射面３０Ｂｃと、第１側面３０Ｂｄ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３０Ｂａは、主として導光板３０Ｂ内の光を照射対象に向けて出射する面である。下面３０Ｂｂは、上面３０Ｂａとは反対側に位置する面であり、光拡散体３１が位置している。第１側面３０Ｂｄは矢印Ｃ方向側の側面であり、発光素子１０が収容されている溝部３２Ｂを有している。また、第１側面３０Ｂｄには、実装基板２０Ｂが接続されている。光入射面３０Ｂｃは、発光素子１０から出射された光が入射する面であり、発光素子１０が対向配置されている。また、発光素子１０は、導光板３０Ｂの溝部３２Ｂ内に設けられている。

すなわち、導体パターン２１Ｂは、発光素子１０を取り囲むようにして実装基板２０Ｂの上面２０Ｂａに形成されている。このため、光源装置Ｘ３は、光源装置Ｘ１と比べて、導光板３０に帯電する静電気を、容易に、導体パターン２１Ｂへ逃がすことができる。そのため、光源装置Ｘ３は、光源装置Ｘ１と比べて、導光板３０に帯電した静電気による発光素子１０への悪影響をさらに低減できる。

[液晶表示装置の構成]
図７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、光源装置Ｘ２，Ｘ３を採用しても同様である。図８は、図７に示す液晶表示装置Ｙにおける液晶表示パネル５０の概略を表す斜視図である。

液晶表示パネル５０は、図８に示すように、液晶層５１と、第１基体５２と、第２基体５３と、封止部材５４とを備えている。ここで、第１基体５２と第２基体５３との間に液晶層５１を介在させ、該液晶層５１を封止部材５４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が形成される。

筐体６０は、光源装置Ｘ１を収容する役割を担う部材である。筐体６０は、上側筐体６１と、下側筐体６２とを有している。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、あるいはアルミニウムやステンレス（ＳＵＳ）などの金属が挙げられる。

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、静電気に起因する照射光の輝度ムラの発生や輝度の低減が低減されるため、例えば、液晶表示装置Ｙが振動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，Ｘ３は、反射板Ｒを備えているが、これを備えなくともよい。

光源装置Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３では、発光素子１０の駆動回路の配線パターン２２，２３は絶縁膜２４で被覆されているが、被覆されなくてもよい。

光源装置Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３における導体パターン２１，２１Ａ，２１Ｂは、少なくとも一部が露出すればよい。

光源装置Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３では、導体パターン２１，２１Ａ，２１Ｂは、接合部材４０を介することなく、導光板３０，３０Ｂと直接接触していてもよい。このようにすると、導光板３０，３０Ｂに帯電した静電気を、容易に、導体パターン２１，２１Ａ，２１Ｂへ逃がすことができる。

光源装置Ｘ１，Ｘ２では、導光板３０は、下面３０ｂで実装基板２０，２０Ａの導体パターン２１，２１Ａに対向しているが、図９に示すように、導光板３０の上面３０ａで実装基板２０，２０Ａの導体パターン２１，２１Ａに対向してもよい。

光源装置Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３では、図１０に示すように、発光素子１０にツェナーダイオード１１を並列に接続してもよい。このようにすると、静電気による発光素子１０への悪影響をさらに低減することができる。

光源装置Ｘ２における実装基板２０Ａの導体パターン２１Ａは、図１１（ａ）および（ｂ）に示すように、導光板３０に対向していない部分２１Ａａを有してもよい。このようにすると、当該部分２１Ａａによって導光板３０の光入射面３０ｃ近傍に発生する熱をさらに放熱することができる。

Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３光源装置
Ｙ液晶表示装置
１０発光素子
２０，２０Ａ，２０Ｂ実装基板
２１，２１Ａ，２１Ｂ導体パターン
２２，２３配線パターン
３０，３０Ｂ導光板
４０，４０Ｂ接合部材（導電性中間層）
５０液晶表示パネル
６０筐体

Claims

発光素子と、
前記発光素子から出射された光が入射される導光板と、
前記発光素子が実装された実装基板と、
前記実装基板に形成されており、前記発光素子とは離間しており、平面視において前記発光素子よりも前記導光板側に位置しており、かつ前記導光板に帯電した静電気を除去するための導体パターンと、を備えた光源装置。
発光素子と、
前記発光素子から出射された光が入射される導光板と、
前記発光素子が実装された実装基板と、
前記実装基板に形成されており、前記発光素子とは離間しており、かつ平面視において前記発光素子よりも前記導光板側に位置する導体パターンと、を備え、
前記導体パターンは、基準電位に設定されている、光源装置。
前記実装基板に形成されており、かつ前記発光素子を駆動させるための配線パターンをさらに備え、
平面視において、前記導体パターンは、前記配線パターンよりも前記導光板側に位置している、請求項１または２に記載の光源装置。
前記導体パターンは、前記導光板と接触している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光源装置。
前記導体パターンは、導電性中間層を介して前記導光板と接続されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光源装置。
前記導電性中間層は、樹脂に金属粒子を含有させてなる、請求項５に記載の光源装置。
前記導電性中間層は、白色である、請求項５に記載の光源装置。
前記発光素子は、ＬＥＤである、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光源装置。
前記発光素子は、ツェナーダイオードと電気的に並列接続されている、請求項１〜８の
いずれか一項に記載の光源装置。
請求項１〜９のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置の前記導光板と対向するように配置された液晶表示パネルと、を備えた液晶表示装置。