JP6303972B2 - 面光源装置、表示装置、及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、面光源装置、表示装置、及び電子機器に関する。

近年、電子機器の小型化、薄型化が進んでいる。このような電子機器に搭載される液晶表示装置には、同一の面積でより大きな表示領域を得るための狭額縁化や、薄型化のニーズがある。液晶表示装置のバックライトには、例えば、白色光を出射するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）パッケージを光源とし、導光板（ライトガイドとも呼ばれる）を用いたサイドライトタイプ（エッジライト方式とも呼ばれる）の面光源装置が用いられている。

図１は、従来の面光源装置に実装されるＬＥＤパッケージを例示する図である。図１（Ａ）は、従来のＬＥＤパッケージの外形を示す斜視図である。ＬＥＤパッケージＴＬは、光を出射する蛍光部ＴＬ１、略Ｌ字状の金属端子であるリードフレームＴＬ２、白色で反射性のある樹脂等で形成されたパッケージＴＰを有する。蛍光部ＴＬ１は、光が出射される一面を除き、パッケージＴＰで覆われる。蛍光部ＴＬ１の光の主な出射方向は、パッケージＴＰで覆われていない方向ＴＶ１であり、ＬＥＤパッケージＴＬは、方向ＴＶ１に指向性を有する。例えば、ＬＥＤパッケージＴＬは、幅約３．８ｍｍ、奥行約１．０ｍｍ、高さ約０．４ｍｍで実現される。

図１（Ｂ）は、面光源装置の光源として、従来のＬＥＤパッケージＴＬを配置した態様を例示する上面図である。図１（Ｂ）には、導光板Ｔ１０と導光板Ｔ１０の一側面に沿って所定間隔で配置された複数のＬＥＤパッケージＴＬが示されている。各ＬＥＤパッケージＴＬの蛍光部ＴＬ１は、導光板Ｔ１０の側面方向を向いて配置され、蛍光部ＴＬ１から出射された光が導光板Ｔ１０へ入光する。導光板Ｔ１０及びＬＥＤパッケージＴＬは、板状の枠体であるフレームＴ１３に囲われる。上述の狭額縁化や薄型化のニーズに対応するため、このように光源として実装されるＬＥＤパッケージの小型化や薄型化が期待されている。

一方、液晶表示装置には、高い視認性を確保するための高輝度化のニーズもある。従来、暗線を無くして見栄えの良くする目的で、フレームにＬＥＤを収容する凹所を形成し、ＬＥＤの光出射側の側面と凹所との端面との間隙を０．０１ｍｍ以上０．８０未満に規制した面光源装置が提案されている（特許文献１を参照）。

特開２００５−５０６７号公報

面光源装置に実装される従来のＬＥＤパッケージＴＬを小型化、薄型化するために、蛍光部ＴＬ１を覆うパッケージＴＰの容積を低減することが考えられる。

図２は、蛍光部の側方を露出させたＬＥＤパッケージを例示する図である。図２には、蛍光部の側面をパッケージで覆わずに、一面全体を蛍光部としたＬＥＤパッケージＬが例示される。

図２（Ａ）は、ＬＥＤパッケージＬの外形を示す上面側から見た斜視図であり、図２（Ｂ）は、ＬＥＤパッケージＬの外形を示す下面側から見た斜視図である。図２（Ａ）、（Ｂ）が示すように、ＬＥＤパッケージＬの一面全体を蛍光部Ｌ１が占める。蛍光部Ｌ１は、板状に露出し、光が出射される出光面として、前面Ｌ１１、右側面Ｌ１２、左側面Ｌ１３、上面Ｌ１４、下面Ｌ１５を有する。出光面の各面は長方形であり、前面Ｌ１１以外の側方の面Ｌ１２〜Ｌ１５によって蛍光部Ｌ１の厚みが形成される。また、略直方体形状のパッケージＬＰが、蛍光部Ｌ１の背面側（前面Ｌ１１の反対側）に形成される。また、ＬＥＤパッケージＬの長手方向の両端には、金属端子であるリードフレームＬ２が設けられる。リードフレームＬ２は、略コの字状に折り曲げられた板金で形成される。このような構造とすることで、例えば、高さ約０．３ｍｍのＬＥＤパッケージＬが実現され、従来のＬＥＤパッケージＴＬよりも高さ０．１ｍｍ程度の小型化が可能となる。

図２（Ｃ）は、蛍光部Ｌ１からの主な光の出射方向を示した図である。蛍光部Ｌ１の前面Ｌ１１から出射した光は、例えば方向Ｖ１１へ進む。一方、右側面Ｌ１２、左側面Ｌ１３それぞれから出射した光は、例えば、方向Ｖ１２、Ｖ１３へ進む。右側面Ｌ１２、左側面Ｌ１３を含む側方の面Ｌ１２〜Ｌ１５から方向Ｖ１１へ出射される光は、ほとんどない。ＬＥＤパッケージＬの出射の指向性は、従来のＬＥＤパッケージＴＬと比べて小さい。

そして、このようなＬＥＤパッケージＬの蛍光部Ｌ１の前面Ｌ１１を導光板の側面に向けて配置した場合、蛍光部Ｌ１の側方の面Ｌ１２〜Ｌ１５が、導光板に向かないため、側方の面から出射される光のほとんどが導光板に入射しない。そのため、面光源装置の十分な輝度が得られないおそれがある。

このような状況に鑑み、本発明は、光が出射される面の側方が露出する光源を用いて、より高輝度を得ることができる面光源装置を提供することを課題とする。

本発明では、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。すなわち、本発明は、光が入射する入光面を側方に有する導光板と、光が出射する出光部を一面に有し、前記出光部が前記導光板の入光面と対峙するように配置される光源と、前記光源が実装される基板と、前記配置された光源を収容する収容部が凹設され、前記導光板の側方を囲う枠体とを備える面光源装置であって、前記光源の出光部は、前記入光面との対峙方向の厚みを形成する側面を有し、前記枠体の収容部には、前記出光部の前記入光面から遠い側の端部よりも遠方から、前記入光面へ近づくほど前記出光部の側面との距離が大きくなる壁面を有する反射壁が設けられることを特徴とする面光源装置である。

本発明では、出光部の厚みを形成する側面を有する光源が実装され、光源の出光部の端部よりも遠方から、出光部の側面との距離を次第に大きくしながら導光板の入光面へ向かう反射壁が設けられる。そのため、反射壁によって、出光部の側面から出射された光を反射させて導光板の入光面へ導くことが可能となる。よって、光が出射される面の側方が露出する光源を用いた、より高輝度な面光源装置を提供できる。

また、本発明に係る面光源装置は、次の特徴を有してもよい。前記出光部は、ＬＥＤチップが蛍光体を含む樹脂層で封止されて形成されること。

また、本発明に係る面光源装置は、次の特徴を有してもよい。前記枠体の収容部には、前記光源における前記出光部と反対側の背面と当接する当接部が設けられ、前記当接部は、前記光源の背面と当接した場合に、前記出光部と前記入光面とが、所定距離の隙間を有して対峙するように、前記光源を配置可能とすること。このような面光源装置によれば、光源の背面を当接部に当接させることで、より簡易に、光源を好適な位置に配置可能とな
る。

また、本発明に係る面光源装置は、次の特徴を有してもよい。前記枠体は、熱伝導率が空気よりも高い材質で形成されること。一般に、光源は、温度上昇すると光量が減少する。このような面光源装置によれば、当接部が光源の熱を枠体全体に伝導するため、放熱性を高め、光源の温度上昇を緩和できる。

また、本発明に係る面光源装置は、次の特徴を有してもよい。前記当接部は、前記枠体よりも熱伝導率が高い材質で形成され、前記枠体と熱伝導可能に連結されること。このような面光源装置によれば、放熱性をより高めて、光源の温度上昇をより緩和できる。

また、本発明に係る面光源装置は、次の特徴を有してもよい。前記光源は、前記枠体に対して位置決めされ、前記枠体は、前記位置決めされた光源の出光部よりも突出して前記入光面に当接する基準面を有すること。このような面光源装置によれば、出光部と導光板の入光面とが接触しないように、面光源装置を好適に組み立てることが可能となる。

また、本発明に係る面光源装置は、次の特徴を有してもよい。前記収容部の壁面の少なくとも一部は、熱伝導率または光の反射率の少なくとも一方が前記枠体の材質よりも高い、前記枠体と別の部材で形成されること。このような面光源装置によれば、放熱性をより高めて光源の温度上昇を緩和すること、または、収容部の光の反射率をより高めて光源からの光の利用効率を高めることが可能となる。

また、本発明に係る面光源装置は、次の特徴を有してもよい。前記枠体は、金属製であり、前記収容部の壁面の少なくとも一部は、絶縁性の部材で形成されること。このような面光源装置によれば、放熱性を高めつつ、基板の短絡を抑制できる。

また、本発明に係る面光源装置は、次の特徴を有してもよい。前記面光源装置は、前記導光板、前記基板、及び前記枠体を収納し、板金により形成された筐体を更に備え、前記別の部材は、前記筐体と熱伝導可能に接合されること。このような面光源装置によれば、別の部材よりも表面積の大きい筐体に熱が伝導されるため、放熱性を高めて光源の温度上昇をより緩和できる。

また、本発明に係る面光源装置は、次の特徴を有してもよい。前記面光源装置は、前記反射壁で反射可能ではない方向へ前記出光部から出射された光を反射可能な反射部材を更に備えること。このような面光源装置によれば、より多くの光を反射させて導光板へ入光させることが可能となり、光源の光の利用効率をより高めることができる。

また、本発明に係る面光源装置は、次の特徴を有してもよい。前記面光源装置は、前記導光板の光を出射する出光面に積層された透光性を有するシートであって、前記枠体の厚み方向から前記出光部を覆うように延在するシートを更に備え、前記シートの出光部を覆う部分には、前記反射部材としての光の反射率を高めた領域が形成されること。このような面光源装置によれば、新たな部材等を設けることなく、簡単に、より多くの光を導光板へ入光させることが可能となる。

また、本発明に係る面光源装置は、次の特徴を有してもよい。前記面光源装置は、前記導光板、前記基板、及び前記枠体を収納し、板金により形成された筐体を更に備え、前記筐体の端部は、略コの字に折り曲げられ、前記略コの字に折り曲げられた部分の対向する内壁は、前記光源の出光部及び前記導光板の入光面を、前記枠体の厚み方向から覆い、前記対向する内壁の少なくとも一方は、前記反射部材を形成すること。このような面光源装置によれば、より多くの光を導光板へ入光させて光源の光の利用効率を高めるとともに、
比較的表面積の大きい筐体に光源の熱を伝導させて、放熱性を高めることができる。

また、本発明に係る面光源装置は、次の特徴を有してもよい。前記基板は、前記光源が実装される表面がカバーレイで覆われたフレキシブルプリント基板であり、前記反射部材は、前記カバーレイを前記出光部から出射された光を反射可能とすること。このような面光源装置によれば、このような面光源装置によれば、より簡単に、より多くの光を導光板へ入光させて、光源の光の利用効率を高めることができる。

また、本発明に係る表示装置は、本発明に係る面光源装置と、前記面光源装置から出射される光を受ける表示パネルとを備える。このような表示装置では、本発明に係る面光源装置が備えられるため、高輝度で優れた表示品質の表示装置を提供することができる。

本発明に係る電子機器は、本発明に係る表示装置を備える。このような電子機器では、本発明に係る面光源装置を用いた表示装置が備えられるため、優れた表示品質の表示装置を備えた電子機器を提供することができる。

本発明によれば、光が出射される面の側方が露出する光源を用いて、より高輝度を得ることが可能な面光源装置を提供できる。

図１は、従来の面光源装置に実装されるＬＥＤパッケージを例示する図である。 図２は、蛍光部の側方を露出させたＬＥＤパッケージを例示する図である。 図３は、実施形態に係る液晶表示装置の構成を例示する斜視図である。 図４は、実施形態に係る面光源装置の構成を例示する斜視図である。 図５は、実施形態１に係る面光源装置の断面図である。 図６は、実施形態１における導光板、ＬＥＤパッケージ、及びフレームの位置関係を例示する底面図である。 図７は、実施形態２における導光板、ＬＥＤパッケージ、及びフレームの位置関係を例示する底面図である。 図８は、実施形態３における導光板、ＬＥＤパッケージ、及びフレームの位置関係を例示する底面図である。 図９は、実施形態４における導光板の入光面付近の上面図である。 図１０は、実施形態４のサブフレームの変形例を示す図である。 図１１は、実施形態６に係る面光源装置の断面図である。 図１２は、実施形態７に係る面光源装置の断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する一例を示すものであって、本発明を以下に説明する具体的な構成に限定するものではない。

説明は、次の順序で記載される。
１．実施形態１（反射壁を設けた形態）
２．実施形態２（当接部を設けた形態）
３．実施形態３（当接部が別部材である形態）
４．実施形態１〜３のシミュレーション
５．実施形態４（サブフレームを設けた形態）
６．実施形態５（白色のカバーレイを用いた形態）
７．実施形態６（拡散シートが反射部材として機能する形態）
８．実施形態７（板金ケースが反射部材として機能する形態）
９．応用

以下の実施形態１〜７では、「表示装置」は、液晶表示装置として説明され、「面光源装置」は、液晶表示装置のバックライトとして説明される。「光源」として、図２を用いて説明した、蛍光部Ｌ１の側方を露出させたＬＥＤパッケージＬが採用される。なお、「面光源装置」は、液晶パネルや電子ペーパによる表示装置の前面に配置されるフロントライト等、バックライト以外の用途で利用されてもよい。

〔実施形態１〕
実施形態１（以下、「本実施形態」とも表記する）の面光源装置では、フレーム（「枠体」の一例）に、ＬＥＤパッケージＬの蛍光部Ｌ１の側方から出射された光を反射可能な反射壁が設けられる。

（液晶表示装置の構成）
図３は、本実施形態に係る液晶表示装置の構成を例示する斜視図である。図３に示すように、実施形態１に係る液晶表示装置は、バックライトとして配置される面光源装置１と、面光源装置１から出射される光を受ける液晶パネル２とを備える。液晶パネル２は、ガラス板に挟まれて封入された液晶に電圧をかけて光の透過率を増減等させることで、像を表示する表示パネルである。なお、後述する実施形態２〜７においても、液晶表示装置が同様に構成される。以下、面光源装置１における、液晶パネル２側を上面側として、その反対面側を下面側として説明することがある。

（面光源装置１の構成）
図４は、本実施形態に係る面光源装置１の構成を例示する斜視図である。本実施形態における面光源装置１は、導光板１０、光源１１、フレキシブルプリント基板（以下、「ＦＰＣ」とも表記する）１２、フレーム１３、及び固定部材１４を備える。また、面光源装置１は、導光板１０の下面側に配置される反射シート１５を備える。また、面光源装置１は、導光板１０の上面側に順に積層される拡散シート１６、プリズムシート１７ａ、１７ｂ、及び遮光シート１８を備える。

導光板１０は、板状で、ポリカーボネート樹脂やポリメチルメタクリレート樹脂等の透光性の素材で成形される。導光板１０の上面は、光が出射する出光面となっている。導光板１０は、光源１１から導光板１０内へ導入された光を、出光面に導き、出光面全体が均一に光るようにしたものである。導光板１０の下面または上面には、プリズム形状や断面半球状等の微小な凹凸を多数有する光学パターンが形成される。導光板１０は、光学パターンによる反射を利用して出光面から光を出射させる。例えば、導光板１０の下面に形成される光学パターンが導光板１０内に導入された光を全反射し、光学パターンで全反射された光が、出光面に全反射の臨界角よりも小さな入射角で入射すると、出光面から外部へ出射する。導光板１０の一側面には、光源からの光を入射する入光面が設けられている。光源１１からの光を導光板１０へ導くために、複数の光源１１が入光面と対峙する位置関係になるように組み立てられる。当該位置関係については、後述する。

光源１１は、白色光を蛍光部（「出光部」の一例）から出射する光源である。本実施形態の光源１１としては、図２を用いて説明した、一面全体が蛍光部であるＬＥＤパッケージＬが採用される。ＬＥＤパッケージＬの蛍光部Ｌ１は、発光素子であるＬＥＤチップが蛍光体を含む透光性樹脂（樹脂層）で封止されて形成される。ＬＥＤパッケージＬは、そのリードフレームＬ２がＦＰＣ１２のランドに接合され、ＦＰＣ１２からの給電を受けて駆動される。なお、光源１１として、白色以外のＬＥＤ光源やＬＥＤ光源以外の光源が用
いられてもよい。

ＦＰＣ１２は、可撓性のある絶縁性フィルムである基材上に、導体箔によって配線を設け、表面に保護用の絶縁性フィルムであるカバーレイを接着させて構成される配線基板である。ＦＰＣ１２には、複数のＬＥＤパッケージＬが一定の間隔で一列に実装される。

フレーム１３は、開口を有し、４辺からなる枠状の部材である。フレーム１３は、酸化チタンを含有したポリカーボネート樹脂等により成形される。フレーム１３には、導光板１０がはめ込まれ、フレーム１３の内周面が導光板１０の外周面を形成する側面を囲う。フレーム１３は、高い反射率を有しており、導光板１０内の光が導光板１０の外周面から漏れないように光を反射する。フレーム１３は、例えば、白色で９６％の反射率を有する。フレーム１３の一辺には、光源１１を収容する収容部が設けられ、収容部には、光源１１からの光を反射する反射壁が設けられる。収容部及び反射壁の構造については、後述する。

固定部材１４は、ＦＰＣ１２の下面等に配置され、ＦＰＣ１２とフレーム１３と導光板１０を固定する。固定部材１４は、例えば、上下面が粘着面となった両面粘着テープである。反射シート１５は、多層膜構造を有する高反射フィルムまたは反射率の高い白色樹脂シートや金属箔などからなる平滑なシートであり、導光板１０内の光が導光板１０の下面から漏れないように光を反射する。拡散シート１６は、半透明な樹脂フィルムであり、導光板１０の出光面から発せられた光を拡散させて光の指向特性を広げる。プリズムシート１７ａ及び１７ｂは、上面に三角プリズム状の微細なパターンが形成された透明な樹脂フィルムあり、拡散シート１６によって拡散された光を集光し、面光源装置１を上面側から見た場合の輝度を上昇させる。遮光シート１８は、上下両面が粘着面となった黒色の粘着シートである。遮光シート１８は額縁状となっており、光が漏れ出ることを抑制する。

図５は、本実施形態に係る面光源装置１の断面図である。図５には、面光源装置１のＡ−Ａ’断面（図４を参照）が示されている。図５では、導光板１０の上面側に拡散シート１６、プリズムシート１７ａ及び１７ｂが積層する。ＬＥＤパッケージＬが実装されたＦＰＣ１２は、導光板１０よりも上面側に配置される。遮光シート１８は、ＬＥＤパッケージＬやＦＰＣ１２を上面側で覆う。反射シート１５は、導光板１０の下面に重なる。

導光板１０は、均一な厚みの板状をした導光板本体部１０Ｃの端部に、導光板本体部１０Ｃよりも厚みが大きなくさび状の光導入部１０Ｄを設けたものである。導光板本体部１０Ｃの上面が出光面１０Ａとなっている。光導入部１０Ｄの光源１１側の端面は、光源１１からの光を導入するための入光面１０Ｂである。

ＬＥＤパッケージＬは、蛍光部Ｌ１の前面Ｌ１１が導光板１０の入光面１０Ｂと対峙するように配置される。蛍光部Ｌ１の前面Ｌ１１と導光板１０の入光面１０Ｂとは、所定の微小距離Ｓ（例えば０．０１ｍｍ）隔てて配置され（拡大図を参照）、隙間が形成される。ＬＥＤパッケージＬの蛍光部Ｌ１１と反対側の背面Ｌ３は、フレーム１３の収容部の壁面と間隔を開けて対向する。

ＦＰＣ１２は、基材１２Ａ及びカバーレイ１２Ｂを有し、その表面にＬＥＤパッケージＬが実装されている。本実施形態のＦＰＣ１２は、実装されたＬＥＤパッケージＬがＦＰＣ１２よりも下面側に位置する向きで配置される。この配置では、実装されたＬＥＤパッケージＬが上下逆さに配置され、ＦＰＣ１２の表面を形成するカバーレイ１２Ｂは、基材１２Ａよりも下面側に位置する。

（フレーム１３の収容部及び反射壁）
図６は、本実施形態における導光板１０、ＬＥＤパッケージＬ、及びフレーム１３の位置関係を例示する底面図である。本実施形態の面光源装置１では、上述のように、ＬＥＤパッケージＬが上下逆さに配置されるため、底面図を用いて当該位置関係を説明する。

図６（Ａ）は、導光板１０の入光面１０Ｂ付近の底面図である。図６（Ａ）では、複数のＬＥＤパッケージＬが、導光板１０の入光面１０Ｂが設けられた辺に沿って配置される。ＬＥＤパッケージＬが配置されるフレーム１３の辺には、略楕円板状の空間である収容部１３Ａが、フレーム３の開口を拡張するようにフレーム１３の外側に向かって凹設される。収容部１３Ａは、一定間隔で複数設けられる。隣り合う収容部１３Ａ間を結ぶフレーム１３の内面は、導光板１０の入光面１０Ｂに当接可能な、平らな導光板当接面１３Ｂを形成する。

図６（Ｂ）は、図６（Ａ）における１灯のＬＥＤパッケージＬの付近を拡大した図である。面光源装置１が組み立てられる際、各ＬＥＤパッケージＬは、収容部１３Ａそれぞれに適切に収容されるようにフレーム１３に対して位置決めされる。導光板当接面１３Ｂは、位置決めされたＬＥＤパッケージＬの蛍光部Ｌ１の前面Ｌ１１よりも所定の微小距離Ｓだけフレーム１３内側方向（導光板１０の入光面１０Ｂ方向）に突出する。このフレーム１３の導光板当接面１３Ｂは、ＬＥＤパッケージＬと導光板１０の入光面１０Ｂとの位置関係を適切に調整するための基準面となる。フレーム１３の導光板当接面１３Ｂを、導光板１０の入光面１０Ｂに突き当てて接触させると、位置決めされたＬＥＤパッケージＬの蛍光部Ｌ１の前面Ｌ１１が、導光板１０の入光面１０Ｂと所定の微小距離Ｓだけ隔てて対峙する。導光板１０は、上述のように光学パターン等による全反射を利用して出光面１０Ａへ光を導くが、光学パターン等の臨界角を超える角度で導光板１０内を進行する光は、全反射されずに出光面１０Ａへ導光されない。ここで、蛍光部Ｌ１の屈折率（例えば、１．５５）と導光板１０の屈折率（例えば１．５９）とは近似するため、仮に蛍光部Ｌ１と導光板１０とが密着していると、蛍光部Ｌ１から出射された光がほとんど屈折せずに導光板１０に入射する。そのため、臨界角を超える入射角で導光板１０へ入射する光のほとんどは、出光面１０Ａへ導光されないことになる。一方、蛍光部Ｌ１と導光板１０とが微小距離Ｓだけ隔てて密着しない上述の位置関係によれば、蛍光部Ｌ１から出射された光が、蛍光部Ｌ１と導光板１０との間の隙間（空気）を経由して、空気よりも屈折率の高い導光板１０へ入射する。導光板１０へ入射する光は、入射角よりも小さい屈折角で屈折して導光板１０内を進行することになる。そのため、臨界角を超ない全反射可能な角度で導光板１０内を進行して出光面１０Ａに導かれる光の量を増加させて、面光源装置１の輝度を上昇させることができる。なお、導光板当接面１３Ｂによれば、面光源装置１を組み立てる際に、傷等の損傷が蛍光部Ｌ１の表面に発生することを抑制することもできる。

収容部１３Ａの壁面には、導光板当接面１３Ｂと接続される付近で、収容されたＬＥＤパッケージＬに向かって突出した突出部１３Ｃが形成される。本実施形態の突出部１３は、略直角三角形である。図６（Ｃ）は、蛍光部Ｌ１の右側面Ｌ１２側の突出部１３Ｃ付近を拡大した図である。突出部１３Ｃの一辺の壁面は、ＬＥＤパッケージＬが出射した光を反射する反射壁１３Ｄである。本実施形態の反射壁１３Ｄは、ＬＥＤパッケージＬの蛍光部Ｌ１の後端Ｌ１Ｂ（入光面１０Ｂから遠い側の端部）よりも遠方の位置１３ＤＢから開始し、ＬＥＤパッケージＬと導光板１０との対峙方向Ｖ２１とθの角をなす方向へ延び、位置１３ＤＦで導光板当接面１３Ｂに接続される。θは、例えば、４５度である。反射壁１３Ｄは、導光板の入光面１０Ｂへ近づくほど、露出した蛍光部Ｌ１の右側面Ｌ１２との距離ｄが大きくなるように形成される。

フレーム１３は、上述のように、高い反射率を有する。そのため、反射壁１３Ｄは、例えば蛍光部Ｌ１の右側面Ｌ１２から右側面Ｌ１２の法線の方向Ｖ２２へ出射した光を、方向Ｖ２３へ反射して、導光板１０の入光面１０Ｂへ導く。なお、実際には、乱反射が起こ
るため、Ｖ２とは別方向へ反射される光もある。また、ここでは、蛍光部Ｌ１の右側面Ｌ１２付近に形成される反射壁１３Ｄを中心に説明したが、反射壁１３Ｄは、同様に左側面Ｌ１３付近にも形成される。また、ここでは、１灯のＬＥＤパッケージＬを収容する収容部１３Ａについて説明したが、複数配置される他のＬＥＤパッケージＬそれぞれの収容部１３Ａに反射壁１３Ｄが２壁ずつ設けられる。

なお、上述の対峙方向Ｖ２１と反射壁１３Ｄとがなす角度θは、４５度に限らず、０度より大きく９０度未満の何れの角度であってもよく、導光板１０及びＬＥＤパッケージＬの光学的な特性に応じて高輝度が得られるように適切に調整されることが好ましい。また、反射壁１３Ｄは、曲面を有してもよい。また、反射壁１３Ｄの後端の位置１３ＤＢは、よりＬＥＤパッケージＬに近づけることが好ましい。また、反射壁１３Ｄには、反射性を高めるための表面処理等が施されてもよい。また、本実施形態の反射壁１３Ｄは、フレーム１３の厚み方向の壁面で形成されるが、反射壁１３Ｄは、フレーム１３の厚み方向（上面側または下面側へ向かう方向）に対して傾斜する面を有してもよい。また、フレーム１３には、ＬＥＤパッケージＬの蛍光部Ｌ１の上面Ｌ１４または下面Ｌ１５を厚み方向から覆うような反射壁が形成されてもよい。当該反射壁は、入光面１０Ｂへ近づくほど蛍光部Ｌ１の上面Ｌ１４または下面Ｌ１５との距離が大きくなる壁面を有する。

以上説明した本実施形態では、小型化や薄型化が可能な、蛍光部Ｌ１の側方を露出させたＬＥＤパッケージＬが、面光源装置１の光源として用いられた。そして、蛍光部Ｌ１の側面から出射された光が、反射壁１３Ｄによって反射されて、導光板１０の入光面１０Ｂへ導かれた。そのため、漏光を低減してＬＥＤパッケージＬからの光の利用効率を上昇させることができる。よって、より小型化や薄型化が可能で、より高輝度を得ることができる面光源装置１を提供できる。

〔実施形態２〕
実施形態１の面光源装置１では、フレーム１３とＬＥＤパッケージＬとが接触していなかった。これに対し、フレーム１３の収容部１３Ａに、ＬＥＤパッケージＬの背面Ｌ３と当接する当接部が設けられる実施形態２について、実施形態１と異なる点を中心に説明する。

図７は、実施形態２における導光板１０、ＬＥＤパッケージＬ、及びフレーム１３の位置関係を例示する底面図である。図７は、配置された複数のＬＥＤパッケージＬのうちの１灯のＬＥＤパッケージＬ付近を示す底面図である。

実施形態１と異なり、フレーム１３の収容部１３Ａの壁面のうち、導光板１０から遠方の面が、ＬＥＤパッケージＬの背面Ｌ３へ向かって突出し、略直方体の当接部１３Ｅを形成する。当接部１３Ｅは、ＬＥＤパッケージＬの出光部Ｌ１と反対側の背面Ｌ３と面接触する。本実施形態の接触面は長方形である。フレーム１３は、ポリカーボネート樹脂等の熱伝導率が空気よりも高い材質で形成される。当接部１３Ｅは、フレーム１３の一部であり、フレーム１３と同じ材質で形成される。

ＬＥＤパッケージＬの有するＬＥＤチップは、発光するとともに発熱する。そして、ＬＥＤチップの発光層の温度（接合温度）が上昇すると、発光効率が落ちる。ＬＥＤパッケージＬと面接触する当接部１３Ｅによれば、ＬＥＤパッケージＬの熱がフレーム１３全体に伝導されるので、放熱性が高まる。そのため、ＬＥＤチップの温度上昇を抑制し、発光効率を上昇させることができる。よって、より高輝度な面光源装置１を提供することができる。

面光源装置１が組み立てられる際、ＬＥＤパッケージＬは、背面Ｌ３が収容部１３Ａの
当接部１３Ｅに突き当てられて位置決めされる。フレーム１３は、実施形態１と同様に、フレーム１３内側方向に突出する導光板当接面１３Ｂを有する。この導光板当接面１３Ｂを、導光板１０の入光面１０Ｂに突き当てて接触させると、位置決めされたＬＥＤパッケージＬの蛍光部Ｌ１の前面Ｌ１１が、導光板１０の入光面１０Ｂと微小距離Ｓだけ隔てて対峙する。蛍光部Ｌ１と導光板１０とを密着させないこの位置関係は、上述のように、導光板１０へ入射する光量を増加させ、面光源装置１の輝度を上昇させることができる。よって、ＬＥＤパッケージＬをフレーム１３の当接部１３Ｅに面接触させることで、より簡易に、面光源装置１の輝度を上昇させる位置であり、かつ、当接部によって放熱性が高められる好適な位置に、ＬＥＤパッケージＬを配置できる。

〔実施形態３〕
実施形態２の面光源装置１では、フレーム１３の収容部１３Ａの壁面が、ＬＥＤパッケージＬの背面Ｌ３へ突出することで当接部１３Ｅが形成された。これに対し、当接部が、フレーム１３よりも熱伝導率が高い材質で形成され、フレーム１３と熱伝導可能に連結される実施形態３について、実施形態２と異なる点を中心に説明する。

図８は、実施形態３における導光板１０、ＬＥＤパッケージＬ、及びフレーム１３の位置関係を例示する底面図である。図８は、配置された複数のＬＥＤパッケージＬのうちの１灯のＬＥＤパッケージＬ付近の底面図である。

実施形態３の当接部１３Ｅ２は、フレーム１３とは別部材であり、略直方体形状である。当接部１３Ｅ２は、銅、アルミニウム、ステンレス等の金属材料や炭素繊維強化プラスチック等のフレーム１３よりも熱伝導率が高い材質で形成される。当接部１３Ｅ２は、フレーム１３の４辺を含む平面方向に移動不可能にフレーム１３と嵌合する。当接部１３Ｅ２とフレーム１３とは、嵌合部分で互いに熱伝導可能なように密着する。フレーム１３の収容部１３Ａの壁面には、当接部１３Ｅ２と嵌合する嵌合部１３Ｋが凹設される。なお、当接部１３Ｅ２とフレーム１３との嵌合には、種々の嵌合の構造が用いられてよい。当接部１３Ｅ２の嵌合部１３Ｋと反対側の端面は、ＬＥＤパッケージＬの背面Ｌ３と面接触する。

実施形態３では、フレーム１３よりも熱伝導率の高い当接部１３Ｅ２が、ＬＥＤパッケージＬの背面Ｌ３と面接触して放熱性をより高めるので、ＬＥＤチップの温度上昇をより緩和できる。よって、より高輝度な面光源装置１を提供することができる。

〔実施形態１〜３のシミュレーション〕
（１）反射壁１３Ｄを設けない例、（２）反射壁１３Ｄを設けた実施形態１の例、（３）反射壁１３Ｄを設けて更に当接部１３Ｅを設けた実施形態２の例、（４）反射壁１３Ｄを設けて更に金属製の当接部１３Ｅ２を設けた実施形態３の例の４例について、コンピュータによるシミュレーションを実施して平均の輝度を算出した。（１）〜（４）の何れの例も、１２灯のＬＥＤパッケージＬを光源として、反射率９６％を有する白色のポリカーボネート製のフレーム１３を用いて構成された、画角サイズ５インチの面光源装置１についての輝度を算出した。何れの例でも、導光板１０の出光面１０Ａの上面に拡散シート１６及びプリズムシート１７ａ、１７ｂを重ねた構造とした。（２）〜（４）の例では、ＬＥＤパッケージＬの対峙方向とのなす角θが４５度である反射壁１３Ｄを設けた。（３）の例では、ＬＥＤパッケージＬの背面Ｌ３の３０％に接触する直方体形状の当接部１３Ｅを設け、フレーム１３の熱伝導率を０．１９Ｗ／ｍＫに設定した。（４）の例では、熱伝導率が２０９Ｗ／ｍＫのアルミニウム製で、ＬＥＤパッケージＬの背面Ｌ３の３０％に接触する直方体形状の当接部１３Ｅ２を設けた。

コンピュータによるシミュレーションの結果、反射壁１３Ｄ及び放熱構造を設けない（
１）の例と比べ、（２）〜（４）の例では、それぞれ、約０．７％、約１．５％、約２．８％の平均輝度の上昇が確認できた。

〔実施形態４〕
実施形態１の面光源装置１では、収容部１３Ａの反射壁１３Ｄがフレーム１３の壁面として形成された。これに対し、収容部が、フレーム１３に接合される別部材によって形成される実施形態４について、実施形態１と異なる点を中心に説明する。

図９は、実施形態４における導光板１０の入光面１０Ｂ付近の上面図である。なお、底面図も同様の図面となる。図９では、導光板１０の入光面１０Ｂ側に開口する略コの字状のサブフレーム１３Ｆが、フレーム１３に接合して複数設けられている。当該略コの字の部分の対向する内壁がＬＥＤパッケージＬを挟むように形成され、当該内壁は、ＬＥＤパッケージＬを収容する収容部１３Ａ２を形成する。また、サブフレーム１３Ｆは、収容部１３Ａ２に、実施形態１と同様の形状の反射壁１３Ｄを形成する。

サブフレーム１３Ｆは、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス等の金属や炭素繊維強化プラスチックであり、フレーム１３よりも熱伝導率が高い材質で形成される。このようにすることで、より放熱性を高めて発光効率を上昇させ、より高い輝度の面光源装置１を提供することができる。

サブフレーム１３Ｆが導電性を有する材質で形成される場合には、サブフレーム１３Ｆが、実装されたＬＥＤパッケージＬのリードフレームＬ２やＦＰＣ１２に設けられた配線部分と接触しないように配置される。なお、フレーム１３を熱伝導率が高い金属製とし、サブフレーム１３Ｆを絶縁性の材質として形成してもよい。このようにすることで、放熱性を高めつつ、ＬＥＤパッケージＬ及びＦＰＣ１２によって形成される電気回路の短絡を抑制することができる。

サブフレーム１３Ｆは、フレーム１３よりもＬＥＤパッケージＬからの光の反射率が高い材質で形成されてもよい。この場合、サブフレーム１３Ｆが形成する反射壁１３Ｄも同様の材質で形成されるため、蛍光部Ｌ１の側面から出射した光が、フレーム１３の材質と比べてより多く反射壁１３Ｄによって反射されて、導光板１０の入光面１０Ｂへ導かれる。そのため、漏光をより低減し、より高輝度を得ることができる面光源装置１を提供できる。

なお、実施形態４では、サブフレーム１３Ｆが、収容部１３Ａ２の壁面すべてを形成したが、サブフレームが収容部の壁面の一部を形成し、フレーム１３が収容部の壁面の残部を形成してもよい。また、実施形態４では、フレーム１３の材質とサブフレーム１３の材質とが異なるものであったが、両材質は、同一であってもよい。

＜変形例＞
図１０は、実施形態４のサブフレーム１３Ｆの変形例を示す図である。実施形態４では、複数の収容部１３Ａ２それぞれを形成するサブフレーム１３Ｆが複数設けられたが、代わりに、複数の収容部を形成する一体型のサブフレームが設けられてもよい。図１０（Ａ）は、このような一体型のサブフレーム１３Ｆ２の形状を例示する上面図である。一体型のサブフレーム１３Ｆ２には、複数の収容部１３Ａ３が設けられている。サブフレーム１３Ｆ２は、例えば、アルミニウム製である。

また、サブフレーム１３Ｆ２は、面光源装置１の導光板１０、フレーム１３等の各種部材を収納する筐体である板金ケースと熱伝導可能に接合されてもよい。図１０（Ｂ）は、この場合の断面図を例示する。板金ケース１９は、アルミニウム等の金属板を折り曲げて
形成される。サブフレーム１３Ｆ２は、金属等の熱伝導率の高い材質である接合部１３Ｇによって板金ケース１９と接合される。このようにすることで、ＬＥＤパッケージＬの熱が、サブフレーム１３Ｆ２及び接合部１３Ｇを経由して、より表面積の大きい板金ケース１９へ伝導される。そのため、より放熱性を高めることができる。

〔実施形態５〕
面光源装置１は、反射部材としての白色のカバーレイが表面に接着されたＦＰＣ１２を備えてもよい。このような実施形態５について、実施形態１と異なる点を中心に説明する。実施形態５の面光源装置１の構造は、カバーレイの材質を除き、図５の断面図で示した実施形態１の面光源装置１と同様である。以下、図５を参照して実施形態５を説明する。

実施形態５のＦＰＣ１２の表面に接着されるカバーレイ１２Ｂは、白色層を表面側に備え、高い光の反射率を有する。カバーレイ１２Ｂとして、例えば、ポリイミドフィルムを白色顔料が含まれる層でコーディングした、反射率８５％を有するものを採用できる。このような高い反射性を有するカバーレイ１２Ｂは、ＬＥＤパッケージＬの蛍光部Ｌ１の下面Ｌ１５を上面側から覆う。ここで、ＬＥＤパッケージＬが上下逆さに実装されるため、蛍光部Ｌ１の紙面上方の面は、下面Ｌ１５である。カバーレイ１２Ｂは、蛍光部Ｌ１の下面Ｌ１５から出射された光を反射して、その一部を導光板１０の入光面１０Ｂへ導く。そのため、ＬＥＤパッケージＬからの光の利用効率を上昇させることができ、より輝度が高い面光源装置１を提供することが可能となる。

なお、白色以外の反射率の高いカバーレイ１２Ｂが採用されてもよい。また、カバーレイ１２Ｂの表面のうち、蛍光部Ｌ１の下面Ｌ１５を覆う部分に白色印刷等の反射率を高める加工が行われてもよい。

〔実施形態６〕
導光板１０の上面側に積層された拡散シート１６が反射部材として機能する実施形態６について、実施形態１と異なる点を中心に説明する。実施形態６の面光源装置１を構成する部材は、拡散シート１６を除き、実施形態１と同様であるが、実施形態６では、ＦＰＣ１２が、導光板１０の下面側に配置される。

図１１は、実施形態６に係る面光源装置１の断面図である。実施形態６では、実施形態１と異なり、導光板１０の出光面１０Ａに積層された拡散シート１６の一部が、下面側に位置するＦＰＣ１２に実装されたＬＥＤパッケージＬの上方まで延び広がっており、ＬＥＤパッケージＬを上方から覆う。拡散シート１６のＬＥＤパッケージＬを覆う部分には、白色印刷が施されて反射率を高められた反射領域１６Ａが形成される。反射領域１６Ａは、拡散シート１６の下面側の表面に設けられる。

このような反射領域１６Ａは、ＬＥＤパッケージＬの蛍光部Ｌ１の上面Ｌ１４を上面側から覆っているため、蛍光部Ｌ１の上面Ｌ１４から出射された光を反射して、その一部を導光板１０の入光面１０Ｂへ導く。この際、拡散シート１６が反射部材として機能するため、新たな部材を面光源装置１に設けることを要さない。よって、簡単な構成で、ＬＥＤパッケージＬからの光の利用効率を上昇させて、より輝度が高い面光源装置１を提供することが可能となる。

なお、反射領域１６Ａは、拡散シート１６に反射膜を付着させる等の白色印刷以外の方法で形成されてもよい。また、拡散シート１６の代わりに、プリズムシート１７ａ、１７ｂ等の光学シートがＬＥＤパッケージＬを上方から覆い、当該光学シートに反射領域が形成されてもよい。

〔実施形態７〕
面光源装置１の導光板１０、フレーム１３等の各種部材を収納する筐体である板金ケースの一部が反射部材として機能する実施形態７について、実施形態１と異なる点を中心に説明する。実施形態７の面光源装置１を構成する部材は、板金ケースを除き、実施形態１と同様であるが、実施形態７では、ＦＰＣ１２が、導光板１０の下面側に配置される。

図１２は、実施形態７に係る面光源装置１の断面図である。板金ケース１９Ａは、反射シート１５の下面に配置される。板金ケース１９Ａは、ステンレスや、アルミニウム等の反射率の高い金属板が折り曲げて形成される。板金ケース１９Ａの一端部は、概ねコの字に折り曲げられる。コの字折り曲げられた部分の対向する上面側と下面側の内壁１９Ａ１及び１９Ａ２は、ＬＥＤパッケージＬ及びＬＥＤパッケージＬが実装されたＦＰＣ１２を上下から覆う。

板金ケース１９Ａの上面側の内壁１９Ａは、蛍光部Ｌ１の上面Ｌ１４から出射された光を反射して、その一部を導光板１０の入光面１０Ｂへ導く。よって、ＬＥＤパッケージＬからの光の利用効率を上昇させることができ、より輝度が高い面光源装置１を提供することが可能となる。また、板金ケース１９Ａの端部は、ＬＥＤパッケージＬ及びＦＰＣ１２を上下から覆うため、ＬＥＤパッケージＬのＬＥＤチップから発生した熱を、板金ケース１９Ａ全体に伝導し、放熱性を高めることができる。

〔応用〕
以上説明した実施形態１〜７の面光源装置１では、小型化や薄型化が可能な、蛍光部Ｌ１の側方を露出させたＬＥＤパッケージＬが、光源として用いられた上に、光の利用効率や放熱性がより高められたものであった。そのため、このような面光源装置１をバックライトとして搭載することで、狭額縁化や薄型化が可能な上に、より高輝度である液晶表示装置を提供することができる。

更に、このような表示装置は、各種の電子機器に搭載することができる。このような表示装置を備えた電子機器として、スマートフォン、デジタルカメラ、タブレット端末、電子ブック、ウェアラブル機器、カーナビゲーション装置、電子辞書、電子広告板等を例示できる。このような電子機器は、小型化、薄型化が可能な上に、優れた品質の表示を提供することが期待できる。

Ｌ、ＴＬ ＬＥＤパッケージ（光源）
Ｌ１、ＴＬ１ 蛍光部（出光部）
Ｌ２、ＴＬ２ リードフレーム
ＬＰ、ＴＰ パッケージ
１ 面光源装置（バックライト）
１０、Ｔ１０ 導光板
１０Ａ 出光面
１０Ｂ 入光面
１０Ｃ 導光板本体部
１０Ｄ 光導入部
１１ 光源
１２ ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）
１２Ａ 基材
１２Ｂ カバーレイ
１３ フレーム（枠体）
１３Ａ、１３Ａ２、１３Ａ３ 収容部
１３Ｂ 導光板当接面
１３Ｃ 突出部
１３Ｄ 反射壁
１３Ｅ、１３Ｅ２ 当接部
１３Ｆ、１３Ｆ２ サブフレーム
１４ 固定部材
１５ 反射シート
１６ 拡散シート
１７ａ、１７ｂ プリズムシート
１８ 遮光シート
１９、１９Ａ 板金ケース（筐体）
２ 液晶パネル（表示パネル）

Claims (13)

1. 光が入射する入光面を側方に有する導光板と、
   光が出射する出光部を一面に有し、前記出光部が前記導光板の入光面と対峙するように配置される光源と、
   前記光源が実装される基板と、
   前記配置された光源を収容する収容部が凹設され、前記導光板の側方を囲う枠体と
   を備える面光源装置であって、
   前記光源の出光部は、前記入光面との対峙方向の厚みを形成する側面を有し、
   前記枠体の収容部には、前記出光部の前記入光面から遠い側の端部よりも遠方から、前記入光面へ近づくほど前記出光部の側面との距離が大きくなる壁面を有する反射壁が設けられ、
   前記枠体の収容部には、前記光源における前記出光部と反対側の背面と当接する当接部が設けられ、
   前記当接部は、前記光源の背面と当接した場合に、前記出光部と前記入光面とが、所定距離の隙間を有して対峙するように、前記光源を配置可能とし、
   前記当接部は、前記枠体よりも熱伝導率が高い材質で形成され、前記枠体と熱伝導可能に連結されることを特徴とする面光源装置。
2. 前記出光部は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）チップが蛍光体を含む樹脂層で封止されて形成されることを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
3. 前記枠体は、熱伝導率が空気よりも高い材質で形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の面光源装置。
4. 前記光源は、前記枠体に対して位置決めされ、
   前記枠体は、前記位置決めされた光源の出光部よりも突出して前記入光面に当接する基準面を有することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の面光源装置。
5. 前記収容部の壁面の少なくとも一部は、熱伝導率または光の反射率の少なくとも一方が前記枠体の材質よりも高い、前記枠体と別の部材で形成されることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の面光源装置。
6. 前記枠体は、金属製であり、
   前記収容部の壁面の少なくとも一部は、絶縁性の部材で形成されることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の面光源装置。
7. 前記面光源装置は、前記導光板、前記基板、及び前記枠体を収納し、板金により形成された筐体を更に備え、
   前記別の部材は、前記筐体と熱伝導可能に接合されることを特徴とする請求項５に記載の面光源装置。
8. 前記面光源装置は、前記反射壁で反射可能ではない方向へ前記出光部から出射された光を反射可能な反射部材を更に備えることを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の面光源装置。
9. 前記面光源装置は、前記導光板の光を出射する出光面に積層された透光性を有するシートであって、前記枠体の厚み方向から前記出光部を覆うように延在するシートを更に備え、
   前記シートの出光部を覆う部分には、前記反射部材としての光の反射率を高めた領域が形成されることを特徴とする請求項８に記載の面光源装置。
10. 前記面光源装置は、前記導光板、前記基板、及び前記枠体を収納し、板金により形成された筐体を更に備え、
    前記筐体の端部は、略コの字に折り曲げられ、
    前記略コの字に折り曲げられた部分の対向する内壁は、前記光源の出光部及び前記導光板の入光面を、前記枠体の厚み方向から覆い、
    前記対向する内壁の少なくとも一方は、前記反射部材を形成することを特徴とする請求項８に記載の面光源装置。
11. 前記基板は、前記光源が実装される表面がカバーレイで覆われたフレキシブルプリント基板であり、
    前記反射部材は、前記カバーレイを前記出光部から出射された光を反射可能とすることで形成されることを特徴とする請求項８に記載の面光源装置。
12. 請求項１から１１に記載の面光源装置と、
    前記面光源装置から出射される光を受ける表示パネルと
    を備えることを特徴とする表示装置。
13. 請求項１２に記載の表示装置を備えることを特徴とする電子機器。

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