JP5614421B2

JP5614421B2 - 面光源装置

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Publication number: JP5614421B2
Application number: JP2012058533A
Authority: JP
Inventors: 正徳森
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2014-10-29
Anticipated expiration: 2032-03-15
Also published as: US9121991B2; US20130242609A1; CN103307511B; JP2013191495A; CN103307511A

Description

本発明は面光源装置に関し、具体的には、車載用機器や携帯用電子端末などに組み込まれている液晶ディスプレイのバックライトとして用いられる面光源装置に関する。

図１は、従来の面光源装置（バックライト）を示す分解斜視図である。この面光源装置１１は、フレーム１２内に導光板１４と光源（図示せず）を納め、導光板１４の上に拡散シート１６、プリズムシート１７、１８を重ね、その上にカバー１９を被せて一体化することにより構成される。導光板１４は、下面を両面テープ１３によってフレーム１２の底面に貼り付けられ、両面テープ１５によって導光板１４の上面に拡散シート１６やプリズムシート１７、１８を貼りつけている。カバー１９は、内側へ突出させた爪２１をフレーム１２に圧接又は係止させることによりフレーム１２に取りつけられる。カバー１９には、導光板１４の発光面を露出させるための窓２０が開口されている。

上記のように、この面光源装置１１では、両面テープ１３によって導光板１４をフレーム１２に固定し、また両面テープ１５によって拡散シート１６等を導光板１４に固定しており、それによって面光源装置１１のガタつきによるカタカタという音（以下、ラトルノイズという。）を防止し、各部材の位置ズレを防いでいる。

しかし、両面テープにより導光板等を固定する構造では、両面テープの価格が高価であり、両面テープによって導光板や拡散シートなどを固定する手間もかかるので、面光源装置の組立コストが高くつく。また、両面テープで導光板等を固定しているだけであると、振動や熱などによって両面テープが剥離することがある。両面テープの一部でも剥離が生じると、両面テープの長さ方向（図１のθ方向）で導光板などにガタつきが発生し、そのガタつきによって両面テープが連鎖的に剥離し、ついにはラトルノイズが発生するようになる。また、導光板等にガタつきが発生して両面テープが剥離すると、たとえば導光板の縁とベゼルカバーの窓の縁との間に隙間が生じて画面切れによる輝線が発生する。同様に、プリズムシートがずれることによって集光性が低下することもある。さらに、拡散シートと導光板との間などに両面テープが挟み込まれるので、導光板の厚みが増加するという問題もある。

つぎに、特許文献１に記載された面光源装置では、複数の矩形状の光学シートが、四周を接着剤により接着されており、シート間の四周が封止されている。ここで、複数のシートは、光源と反対側の１辺においては、ズリ変形しない非可塑性の接着剤層により互いに一体に接着されている。また、他の３辺においては、熱膨張の差に起因する応力によりズリ変形可能な可塑性の接着剤層により互いに一体に接着されている。同様に、一体化された複数の光学シートと導光板とは、光源と反対側の１辺においては、ズリ変形しない非可塑性の接着剤層により互いに一体に接着され、他の３辺においては、熱膨張の差に起因する応力によりズリ変形可能な可塑性の接着剤層により互いに一体に接着されている。

しかし、このような構造の面光源装置では、複数の光学シートの四周を接着し、また光学シートと導光板の四周を接着しているので、接着剤のコストが高くつき、面光源装置の厚みも増す。また、光学シートや導光板の四周に接着代が必要になるので、導光板のうち発光面として使用できる領域が狭くなり、導光板の利用効率が悪くなる。さらに、面光源装置の組立工程において光学シートどうしの間、あるいは光学シートと導光板の間に異物が入った場合には、異物を除去することが不可能になるという問題もある。

特開２００３−２０７７６７

本発明は、上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、低コストで、かつ、強固に光学シートと導光板を固着させることができる面光源装置を提供することにある。

本発明に係る面光源装置は、光源と、周囲の少なくとも一部が側壁によって囲まれた収納部を有するフレームと、前記収納部に収めた導光板と、前記導光板の上に重ねた光学シートとを備え、前記導光板の外周面の一部と前記側壁の内面との間の隙間に接着樹脂を充填することにより前記導光板の一部と前記光学シートの一部を前記フレームに固着させたことを特徴とする。前記導光板又は前記光学シートの一部とは、１箇所である必要はなく、複数箇所であってもよい。

本発明にあっては、導光板とフレームの間に充填した接着樹脂によって、導光板と光学シートの一部をフレームに固着させているので、両面テープに比べて安価な接着樹脂を用いることができ、また使用する接着樹脂の量も少なくて済み、導光板と光学シートを低コストで、かつ、強固にフレームに固定させることができる。また、導光板や光学シートを強固に固定でき、導光板や光学シートの剥がれも起きにくいので、導光板や光学シートが動いたり、ずれたりしにくく、ラトルノイズの発生を防止でき、画面切れによる輝線の発生も防止できる。さらに、面光源装置の厚みが増加せず、導光板の発光領域も狭くなりにくい。

本発明に係る面光源装置のある実施態様は、前記導光板の外周面の一部を窪ませて固着面を形成し、当該固着面を形成された位置で前記フレームとの間に接着樹脂を充填したことを特徴とする。かかる実施態様によれば、導光板を窪ませて接着面を形成しているので、導光板とフレームの間に充填できる接着樹脂の量が増加し、導光板とフレームの固着強度を増すことができる。たとえば、前記固着面は、ジグザグに屈曲した面により構成されていてもよい。また、前記固着面は、前記導光板のコーナー部を切り欠くことによって形成されていてもよい。

本発明に係る面光源装置の別な実施態様は、前記光学シートを複数枚備え、複数枚の前記光学シートのうち、少なくとも２枚目以下の光学シートが、同じ位置に切欠きを有し、下方に位置する光学シートほど前記切欠きが大きくなっていることを特徴とする。かかる実施態様によれば、下の光学シートによって上の光学シートと接着樹脂との接触が遮られることがなく、下の光学シートの切欠きを通して上の光学シートが接着樹脂によって確実に固着される。

本発明に係る面光源装置のさらに別な実施態様は、前記導光板と前記光学シートを覆うカバーを前記フレームに取り付けてあり、前記導光板と前記側壁の間の隙間に接着樹脂を注入するための注入孔が、前記カバーに設けられていることを特徴とする。かかる実施態様によれば、カバーの注入孔から接着樹脂を注入することによってカバーも接着樹脂によってフレームに固着される。

本発明に係る面光源装置のさらに別な実施態様は、前記導光板と前記光学シートを覆うカバーを前記フレームに取り付けてあり、前記導光板と前記側壁の間の隙間に接着樹脂を注入するための注入孔が、前記カバーと前記フレームの同じ位置に設けられていることを特徴とする。かかる実施態様によれば、カバー及びフレームの注入孔から接着樹脂を注入することによってカバーも接着樹脂によってフレームに固着される。

なお、本発明における前記課題を解決するための手段は、以上説明した構成要素を適宜組み合せた特徴を有するものであり、本発明はかかる構成要素の組合せによる多くのバリエーションを可能とするものである。

図１は、従来例の面光源装置を示す分解斜視図である。図２は、本発明の実施形態１による面光源装置を示す分解斜視図である。図３は、図２に示す面光源装置のコーナー部分を示す分解斜視図である。図４Ａ及び図４Ｂは、図２に示す面光源装置の組立工程を説明するための斜視図及び断面図である。図５は、組み立てられた図２の面光源装置の一部を示す断面図である。図６は、本発明の実施形態１による面光源装置の変形例の一部を示す分解斜視図である。図７は、本発明の実施形態１による面光源装置の別な変形例の一部を示す分解斜視図である。図８は、本発明の実施形態２による面光源装置の組立工程を示す断面図である。図９は、本発明の実施形態３による面光源装置のコーナー部分を示す分解斜視図である。図１０は、図９に示す面光源装置の組立工程を示す断面図である。図１１は、本発明の実施形態４による面光源装置の組立工程を示す断面図である。図１２Ａは、本発明の実施形態５による面光源装置のコーナー部分を示す分解斜視図である。図１２Ｂは、導光板と各シートをフレーム内に納めた状態を示す一部分の斜視図である。図１３Ａは、本発明の実施形態５による面光源装置の変形例を示す分解斜視図である。図１３Ｂは、導光板と各シートをフレーム内に納めた状態を示す一部分の斜視図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々設計変更することができる。

（実施形態１）
図２は、本発明の実施形態１による面光源装置３１の分解斜視図である。これは、カーナビのような車載用機器、タブレット型コンピュータ、携帯用電子端末などに組み込まれている液晶ディスプレイのバックライトとして用いられる面光源装置である。

図２に示すように、面光源装置３１は、フレーム３２、光源３３、導光板３４、複数枚の光学シート（３６−３８）及びベゼルカバー４２（カバー）によって構成される。

フレーム３２は、アルミニウム板のプレス加工品であって、周囲を側壁３２ｂによって囲まれた収納部３２ａを有している。

光源３３はＬＥＤチップを内蔵したＬＥＤ光源であって、フレキシブルプリント基板（図示せず）に実装されている。光源３３を点灯すると、正面の出射窓から白色光が出射される。

導光板３４は、ポリカーボネイト樹脂（ＰＣ）やポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などの屈折率の高い透明樹脂によって成形されている。導光板３４は、光を取り込むための光入射面３４ａと、光を出射して面発光させるための光出射面３４ｄを有している。光源３３は、導光板３４の光入射面３４ａに対向させて配置されている。また、光出射面３４ｄと反対面（下面）には、導光板３４内の光を反射して光出射面３４ｄから出射させるための微小な光出射パターン（図示せず）が多数形成されている。なお、図２においては、光源３３は導光板３４の長辺側に配置しているが、導光板３４の短辺側を光入射面３４ａとして光源３３も短辺側に配置してもよい。

導光板３４の外周面のうち、接着箇所には固着面３５を設けている。固着面３５は、図３に示すように、導光板３４の外周面をジグザグ状に屈曲させて窪ませることによって形成されている。実施形態１の場合には、導光板３４のコーナー部分において、光入射面３４ａの反対面３４ｂの両端に固着面３５を設けている。

複数枚の光学シートは、拡散シート３６と２枚のプリズムシート３７、３８である。導光板３４の光出射面３４ｄから斜め方向へ出射した光は、拡散シート３６で散乱されて指向特性を広げられ、さらにプリズムシート３７、３８を透過することで正面輝度が高くなる。拡散シート３６及びプリズムシート３７、３８は、導光板３４の上に重ねたときに固着面３５の真上に位置する箇所に、それぞれ切欠き３９、４０、４１が設けられている。切欠き３９、４０、４１の形状はどのようなものであってもよいが、切欠き３９−４１は下方の切欠きほど大きく切り欠かれている。したがって、重ねられた拡散シート３６及びプリズムシート３７、３８を下方から見た場合には、下のシートの切欠き内に上のシートの切欠きの縁が露出する。

ベゼルカバー４２は、枠状をしたアルミニウム板のプレス加工品であって、内側には導光板３４の発光面やプリズムシート３８等を露出させるための窓４３が開口している。また、ベゼルカバー４２の側壁４２ａには、内面側へ切り起こした爪４４が設けられている。

上記のような部品構造を有する面光源装置３１を組み立てる場合には、図３に示すように、導光板３４を収納部３２ａ内に納め、導光板３４の上に順次拡散シート３６、プリズムシート３７及びプリズムシート３８を重ねる。上方から見て、導光板３４は収納部３２ａとほぼ同じ寸法を有しているので、導光板３４の外周面とフレーム３２の側壁３２ｂは接近しているが、固着面３５の箇所では固着面３５と側壁３２ｂの間に接着樹脂を保持できるだけの空間が形成される。また、拡散シート３６の切欠き３９は固着面３５の直上に位置し、プリズムシート３７の切欠き４０は切欠き３９の直上に位置して切欠き３９を隠し、プリズムシート３８の切欠き４１は切欠き４０の直上に位置して切欠き４０を隠す。

ついで、図４Ａに示すように、切欠き３９−４１及び固着面３５の位置にノズル４５から接着樹脂４６を滴下する。接着樹脂４６としては、ホットメルト樹脂（熱可塑性樹脂樹脂）やエポキシ樹脂など、硬化前には流動性があり、速固着性のある樹脂を使用することが好ましい。接着樹脂４６を滴下したとき、拡散シート３６及びプリズムシート３７、３８には切欠き３９−４１が形成されているので、接着樹脂４６は各シート３６−３８に妨げられることなく固着面３５と側壁３２ｂの間に吸い込まれ、図４Ｂに示すように、固着面３５と側壁３２ｂの間に充填される。この後、接着樹脂４６が硬化すると、導光板３４の窪み部分と各シート３６−３８の各切欠き３９−４１の縁が接着樹脂４６によりフレーム３２に固着される。特に、拡散シート３６に切欠き３９が設けられているので、切欠き３９からプリズムシート３７の切欠き４０の縁が露出し、切欠き４０の縁が確実に、かつ、強固に接着樹脂４６に固着する。同様に、プリズムシート３７に切欠き４０が設けられているので、切欠き４０からプリズムシート３８の切欠き４１の縁が露出し、切欠き４１の縁が確実に、かつ、強固に接着樹脂４６に固着する。また、導光板３４の外周面には、上下方向に延びてジグザグ状に窪んだ固着面３５を設けているので、接着樹脂４６の滴下時に固着面３５と側壁３２ｂの間に接着樹脂４６が流れ込みやすくなり、また、接着樹脂４６の厚みが厚くなるとともに導光板３４の接着面積が大きくなり、導光板３４の固着強度が増大する。なお、導光板３４の下面には、反射シートが敷かれていてもよい。

この後、図５に示すように、導光板３４や各シート３６−３８を覆うようにしてフレーム３２にベゼルカバー４２を被せ、ベゼルカバー４２の側壁４２ａに設けた爪４４をフレーム３２の側壁３２ｂに設けた被係止部４７に係合させる。この構造では、ベゼルカバー４２を取り外すことができるので、導光板３４や各シート３６−３８の間に異物が入ったときには、ベゼルカバー４２を外して異物を除去することができる。

実施形態１による面光源装置３１は、導光板３４とフレーム３２の間に充填した接着樹脂４６によって、導光板３４と光学シート３６−３８の一部をフレーム３２に固着させているので、従来例のように両面テープを用いる場合に比べて安価な手段で導光板３４や光学シート３６−３８を固定でき、組立工程も削減できる。しかも、導光板３４等の一部を固着させるだけでよいので、接着樹脂の使用も少なくて済み、導光板３４と光学シート３６−３８を低コストで、かつ、強固にフレーム３２に固定する。その結果、導光板３４や光学シート３６−３８を強固に固定でき、導光板３４や光学シート３６−３８の剥がれも起きにくいので、導光板３４や光学シート３６−３８が動いたり、ずれたりしにくく、ラトルノイズの発生を防止でき、画面切れによる輝線の発生も防止できる。さらに、接着樹脂４６によって面光源装置３１の厚みが増加せず、導光板３４の発光領域も狭くなりにくい。また、導光板３４や光学シート３６−３８は全周を固着されている訳ではないので、異物チェックして異物があれば除去することができ、異物チェックが完了してからベゼルカバー４２を被せて最終組立を行うことができる。さらに、この実施形態では、爪４４でベゼルカバー４２をフレーム３２に係止しているだけであるので、各シート間に異物が入った場合にはベゼルカバー４２を外して異物除去でき、また面光源装置３１を容易にリワークできる。

導光板３４や各シート３６−３８の全周をフレーム３２に固着させた場合には、導光板３４や各シート３６−３８とフレーム３２との熱膨張係数の違いによって、導光板３４や各シート３６−３８が歪んだり、撓んだりするおそれがある。従って、導光板３４等の固着箇所及び固着面積は、必要な接着強度が得られればできるだけ小さいことが好ましい。たとえば、導光板３４のコーナー部分４箇所のうち、適宜箇所を接着樹脂４６によって固着させればよい。あるいは、面光源装置３１の光学的特性を損ねない位置であればコーナー部以外であってもよい。また、固着箇所は複数箇所、好ましくは２箇所程度となるが、強度が得られるのであれば１箇所でも良い。

図２に示すように、ベゼルカバー４２は光源３３の側で幅を広くして光源３３の光が漏れにくいようにしている。同じように、固着面３５や切欠き３９−４１を設けられた側でもベゼルカバー４２の幅を広くすれば、切欠き３９−４１からの光漏れを低減することができる。

（実施形態１の変形例）
図６は、本発明の実施形態１の変形例を示す。この変形例では、導光板３４のコーナー部において、導光板３４の側面３４ｃ（外周面のうち光入射面３４ａと直交する面）に固着面３５を設けている。固着面３５は、図３に示すように、ジグザグに屈曲した面によって形成されている。

図７は、本発明の実施形態１の別な変形例を示す。この変形例では、導光板３４の外周面において、コーナー部から離れた箇所に固着面３５を設けている。固着面３５を設ける位置は、これ以外にも面光源装置の光学特性に影響を与えにくい位置であれば、任意の位置に設けることができる。

（実施形態２）
図８は、本発明の実施形態２による面光源装置の一部を示す断面図である。実施形態２の面光源装置では、固着面３５と側壁３２ｂの間の隙間の真上においてベゼルカバー４２に注入孔４８を開口している。その他の構造については、実施形態１と同様であるので、説明を省略する（以下の実施形態についても同様）。

実施形態２の面光源装置では、固着面３５と側壁３２ｂの間の隙間の直上においてベゼルカバー４２が注入孔４８を有しているので、ノズル４５によって注入孔４８から接着樹脂４６を注入できる。こうして注入孔４８から接着樹脂４６を注入することにより、ベゼルカバー４２も接着樹脂４６に固着させることができる。よって、ベゼルカバー４２に爪４４を設ける必要がなくなる。爪４４をなくせば、ベゼルカバー４２を着脱する際にベゼルカバー４２やフレーム３２が削れてアルミダストが発生せず、面光源装置の内部や周囲をアルミダストで汚染することがない。

（実施形態３）
図９及び図１０は、本発明の実施形態３による面光源装置の一部を示す分解斜視図と断面図である。実施形態３の面光源装置では、固着面３５と側壁３２ｂの間の隙間の真下においてフレーム３２の底面に注入孔４９を開口している。また、プリズムシート３８には、切欠き４１を設けていない。

実施形態３の面光源装置では、固着面３５と側壁３２ｂの間の隙間の直下においてフレーム３２が注入孔４９を有しているので、ノズル４５によって注入孔４９から接着樹脂４６を注入できる。また、接着樹脂４６は下面側から注入されるので、プリズムシート３８に切欠き４１を設けていなくても、接着樹脂４６を注入する妨げになることがない。むしろ、プリズムシート３８の接着面積が広くなるので、プリズムシート３８の接着強度が高くなる。

（実施形態４）
図１１は、本発明の実施形態４による面光源装置の一部を示す断面図である。実施形態４の面光源装置では、固着面３５と対応する位置において、フレーム３２の側壁３２ｂに注入孔４９を開口し、ベゼルカバー４２の側壁４２ａに注入孔４８を開口している。

実施形態４の面光源装置では、ノズル４５によって注入孔４８、４９から接着樹脂４６を注入できる。こうして注入孔４８、４９から接着樹脂４６を注入することにより、ベゼルカバー４２も接着樹脂４６によりフレーム３２に固着させることができる。よって、ベゼルカバー４２に爪４４を設ける必要がなくなり、ベゼルカバー４２を着脱する際にベゼルカバー４２やフレーム３２が削れてダストが発生せず、面光源装置の内部にダストが侵入して異物になるおそれがなくなる。

（実施形態５）
図１２Ａは、本発明の実施形態５による面光源装置の一部を示す分解斜視図である。図１２Ｂは、導光板３４と各シート３６−３８をフレーム３２に収めた状態を示す斜視図である。実施形態５の面光源装置では、導光板３４のコーナー部分を斜めにカットして固着面３５を形成している。また、拡散シート３６及びプリズムシート３７、３８のコーナー部分を斜めにカットしてそれぞれ切欠き３９−４１を形成している。このような構造によれば、固着面３５とフレーム３２の側壁３２ｂとの間により多くの接着樹脂４６を保持できるので、導光板３４等の固着強度がより向上する。また、拡散シート３６及びプリズムシート３７、３８は、導光板３４の上面で重ね合わせた状態では、図１２Ｂに示すように、下方のシートほど内側に引っ込んでいる。

（実施形態５の変形例）
図１３Ａは、本発明の実施形態５の変形例を示す分解斜視図である。図１３Ｂは、導光板３４と各シート３６−３８をフレーム３２に収めた状態を示す斜視図である。この変形例では、導光板３４のコーナー部分に設けた固着面３５を略円弧状に湾曲させている。また、拡散シート３６及びプリズムシート３７、３８のコーナー部分に設けた切欠き３９−４１も円弧状に湾曲させている。このような変形例によれば、固着面３５とフレーム３２の側壁３２ｂとの間により多くの接着樹脂４６を保持でき、導光板３４等の固着強度がより向上する。

また、固着面３５や切欠き３９−４１は、リワーク性や用途に応じて、図１２Ａ及び図１２Ｂや図１３Ａ、図１３Ｂ以外の形状にしてもよい。

３１面光源装置
３２フレーム
３２ａ収納部
３２ｂ側壁
３４導光板
３５固着面
３６拡散シート
３７、３８プリズムシート
３９、４０、４１切欠き
４２ベゼルカバー
４２ａ側壁
４５ノズル
４６接着樹脂
４８、４９注入孔

Claims

光源と、
周囲の少なくとも一部が側壁によって囲まれた収納部を有するフレームと、
前記収納部に収めた導光板と、
前記導光板の上に重ねた光学シートとを備え、
前記導光板の外周面の一部と前記側壁の内面との間の隙間に接着樹脂を充填することにより前記導光板の一部と前記光学シートの一部を前記フレームに固着させたことを特徴とする面光源装置。
前記導光板の外周面の一部を窪ませて固着面を形成し、当該固着面を形成された位置で前記フレームとの間に接着樹脂を充填したことを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
前記固着面は、ジグザグに屈曲した面により構成されていることを特徴とする、請求項２に記載の面光源装置。
前記固着面は、前記導光板のコーナー部を切り欠くことによって形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の面光源装置。
前記光学シートを複数枚備え、
複数枚の前記光学シートのうち、少なくとも２枚目以下の光学シートが、同じ位置に切欠きを有し、
下方に位置する光学シートほど前記切欠きが大きくなっていることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
前記導光板と前記光学シートを覆うカバーを前記フレームに取り付けてあり、
前記導光板と前記側壁の間の隙間に接着樹脂を注入するための注入孔が、前記カバーに設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
前記導光板と前記光学シートを覆うカバーを前記フレームに取り付けてあり、
前記導光板と前記側壁の間の隙間に接着樹脂を注入するための注入孔が、前記カバーと前記フレームの同じ位置に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。