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WO2013115303A1 - 光源保持部材及び照明装置 - Google Patents

光源保持部材及び照明装置 Download PDF

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Publication number
WO2013115303A1
WO2013115303A1 PCT/JP2013/052163 JP2013052163W WO2013115303A1 WO 2013115303 A1 WO2013115303 A1 WO 2013115303A1 JP 2013052163 W JP2013052163 W JP 2013052163W WO 2013115303 A1 WO2013115303 A1 WO 2013115303A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light source
light
guide plate
holding member
light guide
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/052163
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
倫大 河合
Original Assignee
シャープ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by シャープ株式会社 filed Critical シャープ株式会社
Publication of WO2013115303A1 publication Critical patent/WO2013115303A1/ja

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0081Mechanical or electrical aspects of the light guide and light source in the lighting device peculiar to the adaptation to planar light guides, e.g. concerning packaging
    • G02B6/0086Positioning aspects
    • G02B6/0091Positioning aspects of the light source relative to the light guide
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0051Diffusing sheet or layer

Definitions

  • the present invention relates to a holding member for holding a light source used for a backlight or the like of a liquid crystal display device, and an illumination device using the holding member.
  • Lighting devices used for liquid crystal display devices are mainly classified into direct type and side light type (also referred to as edge light type).
  • the direct type lighting device arranges a plurality of light sources on the back side of the liquid crystal display panel and directly irradiates the liquid crystal display panel. Therefore, high luminance can be obtained even on a large screen. However, since it is necessary to provide a light source on the back side of the liquid crystal display panel, it is an obstacle to reducing the thickness of the display device.
  • the sidelight type illumination device has a configuration in which a light guide plate is provided on the back side of the liquid crystal display panel, and a light source is provided on the lateral end of the light guide plate. The light emitted from the light source is reflected by the light guide plate and indirectly irradiates the liquid crystal display panel uniformly. According to this structure, the luminance is low as compared with the case of the direct type, but it is possible to reduce the thickness and realize a display device with excellent luminance uniformity.
  • Patent Document 1 describes a light emitting device that includes a light guide plate 204, a support 203 provided at an end of the light guide plate 204, and a light emitting diode 210 (light source) disposed in the support 203. ing.
  • the light source generates heat, and the light guide plate, the reflection sheet, the diffusion sheet, etc. warp, and a part of the light emitted from the light source leaks outside without being incident on the light guide plate. Arise. When such light leakage occurs, the utilization efficiency of the light emitted from the light source is lowered, and the display luminance in the display panel is lowered.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a light source holding member that can improve the utilization efficiency of light emitted from a light source and an illumination device including the light source holding member. .
  • the light source holding member of the present invention is A light source holding member for holding the light source in an illuminating device including a light source and a light guide plate that emits light from the light source.
  • the light guide plate can be sandwiched between the pair of substrates, it is possible to suppress warpage (deflection) of the light guide plate due to heat generated by the light source. Thereby, it is possible to prevent “light leakage” in which light emitted from the light source leaks outside without being incident on the light guide plate. Therefore, the utilization efficiency of the light emitted from the light source can be increased.
  • a groove for arranging the light source is formed in the connection substrate.
  • the width of the groove is preferably smaller than the thickness of the light guide plate.
  • the groove is preferably formed in a tapered shape so as to spread toward the opening side.
  • connection substrate has an abutting portion in contact with a side surface of the light guide plate.
  • the contact portion of the connection substrate functions as a jig (stopper), so the distance from the light source to the light guide plate (air gap) ) Can be kept constant in the longitudinal direction (Z-axis direction). Therefore, the utilization efficiency of the light emitted from the light source can be further increased. In addition, since the contact between the light source and the light guide plate can be prevented, damage to the light source can be prevented.
  • connection board may be formed in a flat plate shape.
  • the pair of substrates may be formed in a tapered shape so as to spread toward the opening side of the light source holding member.
  • the substrate disposed on the back surface opposite to the light emitting surface of the light guide plate among the pair of substrates may be formed so as to cover the entire back surface of the light guide plate.
  • the substrate covering the entire back surface of the light guide plate is formed of a metal material.
  • the reflection sheet when applied to a lighting device, the reflection sheet can be omitted and the heat dissipation effect can be enhanced.
  • the pair of substrates may be configured to sandwich the periphery of the light guide plate in the thickness direction of the light guide plate.
  • the light source holding member can function as a holding frame of the lighting device (backlight).
  • the light source is preferably an LED.
  • the lens shape of the LED can be formed into a flat shape, a convex shape, a concave shape, a Fresnel shape, or a honeycomb shape.
  • the lighting device of the present invention A light source; A light guide plate for surface emitting light from the light source; And a light source holding member for holding the light source while sandwiching the light guide plate in a thickness direction of the light guide plate.
  • warpage (deflection) of the light guide plate due to heat generation of the light source can be suppressed. Therefore, since “light leakage” can be prevented, the utilization efficiency of light emitted from the light source can be increased.
  • a space is formed between the light emitting surface of the light source and the light incident surface of the light guide plate.
  • the utilization efficiency of the light emitted from the light source can be further increased.
  • the contact between the light source and the light guide plate can be prevented, damage to the light source can be prevented.
  • a diffusion sheet is provided on the light emitting surface of the light guide plate, and a reflection sheet is provided on the back surface opposite to the light emitting surface of the light guide plate, It is preferable that at least one end of each of the diffusion sheet and the reflection sheet is sandwiched between the light guide plate and the light source holding member.
  • the light source holding member of the present invention includes a pair of substrates that sandwich the light guide plate in the thickness direction of the light guide plate and the connection substrate on which the pair of substrates are connected to each other and the light source is disposed. And. Moreover, the illuminating device of this invention is equipped with the said light source holding member.
  • (A) is sectional drawing which shows schematic structure of the liquid crystal display device provided with the illuminating device which concerns on this Embodiment as a backlight
  • (b) is a top view which shows schematic structure of a liquid crystal display device.
  • (A) is the fragmentary sectional view which expanded a part (end part by the side of a light source) of the backlight which concerns on Example 1
  • (b) is a top view of the said part.
  • (A) is the fragmentary sectional view which expanded a part of backlight (end part by the side of a light source) concerning Example 2
  • (b) is a top view of the part concerned.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing light distribution characteristics of a light source (LED) in the backlight shown in FIG. 4.
  • (A) is the fragmentary sectional view which expanded a part of backlight (end part by the side of a light source) concerning Example 3, and (b) is a top view of the part concerned.
  • (A) is the fragmentary sectional view which expanded a part (end part by the side of a light source) of the backlight which concerns on Example 4, (b) is a top view of the said part.
  • FIG. (A)-(c) is a top view which shows the backlight which concerns on Example 5.
  • FIG. (A)-(c) is sectional drawing which shows the structural example of the light source which concerns on this Embodiment. It is a top view which shows the directivity of light when an air gap does not exist. It is a top view which shows the directivity of light in case an air gap exists. It is sectional drawing which shows schematic structure of the display apparatus provided with the conventional sidelight type illuminating device as a backlight.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a liquid crystal display device 1 including a sidelight type illumination device as a backlight
  • FIG. 1B illustrates a schematic configuration of the liquid crystal display device 1.
  • FIG. 1B the liquid crystal display panel 3 is omitted for convenience.
  • the liquid crystal display device 1 of this Embodiment is provided with the liquid crystal display panel 3 and the backlight 2 (illuminating device) arrange
  • the backlight 2 irradiates light toward the liquid crystal display panel 3.
  • the liquid crystal display device 1 is a transmissive display device that performs display by controlling the transmission amount of light incident on the liquid crystal display panel 3 from the backlight 2.
  • the configuration of the liquid crystal display panel 3 is not particularly limited, and a known liquid crystal display panel can be applied.
  • the liquid crystal display panel 3 includes, for example, an active matrix substrate on which a plurality of TFTs (thin film transistors) are formed, and a color filter substrate facing the active matrix substrate, and a liquid crystal layer is sealed between these substrates. It has the structure enclosed with the material.
  • the direction perpendicular to the display surface of the liquid crystal display panel 3 is the Y-axis direction
  • the direction orthogonal to the Y-axis direction is the X-axis direction
  • the XY plane is the X-axis direction
  • the direction orthogonal to is the Z-axis direction.
  • the backlight 2 is disposed on the back side (the side opposite to the display surface side) of the liquid crystal display panel 3, and includes a light source 4 and a holding member 5 that holds the light source 4. (Light source holding member), a light guide plate 6, a reflection sheet 7, and a diffusion sheet 8.
  • the light source 4 is a point light source such as a light emitting diode (LED).
  • the light source 4 can be composed of, for example, a plurality of types of light emitting diodes having different emission colors.
  • the light source 4 is composed of an LED group in which a plurality of light emitting diodes of three colors of red (R), green (G), and blue (B) are arranged. White light can be emitted by combining the light emitting diodes of these three colors to form a light source.
  • the color combination of the light emitting diodes can be appropriately determined based on the color development characteristics of the LEDs of each color and the color development characteristics of the backlight desired according to the purpose of use of the liquid crystal display device 1.
  • the light source 4 composed of this LED group is mounted on a holding member 5.
  • the light source 4 may be a side light emission type LED in which LED chips of respective colors are molded in one package.
  • the kind of light source 4 is not specifically limited, A cold cathode tube (CCFL) etc. may be sufficient.
  • the number of the light sources 4 is not particularly limited. However, when LEDs are used, a plurality of the light sources 4 is preferable. As an example, FIG. 1B shows a case where three light sources 4 are provided.
  • the light guide plate 6 is a light guide member that propagates the light emitted from the light source 4 through the light guide plate 6 to the light emitting surface 6a and emits light from the light emitting surface 6a.
  • the light emitting surface 6 a of the light guide plate 6 is a surface facing the back surface of the diffusion sheet 8.
  • the light guide plate 6 is formed in a rectangular parallelepiped shape in FIG. 1, but is not limited thereto, and may be formed in a wedge shape.
  • the wedge-shaped light guide plate 6 is formed so that its thickness gradually decreases as the distance from the light source 4 increases.
  • FIG. 1 shows a configuration in which the holding member 5 is provided on one side surface of the light guide plate 6.
  • the front surface (light emitting surface 6a) or the back surface (back surface) of the light guide plate 6 is processed or processed to emit light propagating through the light guide plate 6 to the outside.
  • Light can be efficiently emitted to the display panel 3 side.
  • prism processing, embossing processing, printing processing, and the like can be given.
  • the processing is not limited thereto, and known processing is performed.
  • the light guide plate 6 can be formed of a transparent resin such as polycarbonate (PC) or polymethyl methacrylate (PMMA), but is not limited thereto, and can be formed of a material generally used as a light guide plate. .
  • the light guide plate 6 can be formed by, for example, injection molding, extrusion molding, hot press molding, cutting, or the like. However, it is not limited to these methods, and any method may be used as long as it is a processing method that exhibits the same characteristics.
  • the holding member 5 is a member for holding (arranging) the light source 4 and holding the light guide plate 6 in the thickness direction (Y-axis direction). The detailed configuration of the holding member 5 will be described later.
  • a driver for controlling lighting of the LEDs constituting the light source 4 is mounted on the back side of the holding member 5 (the side opposite to the surface on which the light source 4 is mounted). That is, the driver is mounted on the same holding member 5 together with the LEDs.
  • the number of mounting members can be reduced, and the number of connectors that connect the mounting members can be reduced, so that the cost of the backlight 2 can be reduced.
  • the backlight 2 can be thinned.
  • the reflection sheet 7 is a member that reflects light applied to itself, and is provided so as to be in contact with the back surface of the light guide plate 6 (surface opposite to the light emitting surface 6a). By providing the reflection sheet 7, light can be efficiently emitted from the light emitting surface 6a. Further, the end of the reflection sheet 7 on the light source 4 side is sandwiched between the holding member 5 and the light guide plate 6.
  • the diffusion sheet 8 is a member that diffuses the light emitted from the light emitting surface 6a, and is provided in contact with the surface of the light guide plate 6 (light emitting surface 6a). By providing the diffusion sheet 8, the liquid crystal display panel 2 can be uniformly irradiated with the light emitted from the light emitting surface 6a. The end of the diffusion sheet 8 on the light source 4 side is sandwiched between the holding member 5 and the light guide plate 6.
  • a diffusion plate may be provided instead of the diffusion sheet 8.
  • the diffusion plate has a thickness of, for example, 2.0 mm, and is disposed to face the light guide plate 6 with a predetermined distance (for example, 3.0 mm) from the light emitting surface 6a.
  • a spacer is provided between the light guide plate 6 and the diffusion plate. Similar to the diffusion sheet 8, the diffusion plate has a function of diffusing the light emitted from the light emitting surface 6 a and irradiating the liquid crystal display panel 2 uniformly.
  • the backlight 2 according to the present embodiment has the above-described configuration, and irradiates uniform light from the back side of the liquid crystal display panel 2 over the entire panel.
  • the backlight 2 will be described with examples.
  • the light guide plate 6, the reflection sheet 7, and the diffusion sheet 8 that constitute the backlight 2 are as described above. Therefore, the description thereof is omitted, and the specifics of the holding member 5 are mainly described. A detailed configuration will be described.
  • Example 1 is a partial cross-sectional view in which a part of the backlight 2 according to the first embodiment (end on the light source side) is enlarged, and FIG. 2B is a plan view of the part. .
  • the holding member 5 includes a pair of opposing substrates 5a and 5b and a connection substrate 5c that connects the substrates 5a and 5b to each other, and is integrally formed in a U-shaped cross section.
  • the substrates 5 a and 5 b are formed in a flat plate shape, the substrate 5 a covers one end (one side) of the reflection sheet 7, and the substrate 5 b covers one end (one side) of the diffusion sheet 8. That is, the holding member 5 is formed so as to sandwich the light guide plate 6, the reflection sheet 7, and the diffusion sheet 8 at one end (one side) by the substrates 5a and 5b.
  • the substrates 5a and 5b have at least the longitudinal direction (Z-axis direction) of the light guide plate 6, the reflection sheet 7 and the diffusion sheet 8 so as to cover one side of the light guide plate 6, the reflection sheet 7 and the diffusion sheet 8. It has the same length as one side.
  • connects the reflective sheet 7 and the diffusion sheet 8 at least is formed with the epoxy resin.
  • connection substrate 5c is formed in a flat plate shape, and has the same length as the substrates 5a and 5b in the longitudinal direction (Z-axis direction) (see FIG. 2B). On the inner surface (light guide plate 6 side) surface of the connection substrate 5c, a plurality of light sources 4 (LEDs) are arranged at predetermined intervals in the longitudinal direction.
  • the connection substrate 5 is formed of a metal material such as aluminum or copper, an epoxy resin material, or the like.
  • the substrates 5a and 5b sandwich the light source plate 6, the reflection sheet 7, and the diffusion sheet 8 at the end on the light source 4 side. Warpage (deflection) of the light guide plate 6, the reflection sheet 7, and the diffusion sheet 8 can be suppressed. Thereby, it is possible to prevent “light leakage” in which light emitted from the light source 4 leaks outside without being incident on the light guide plate 6. Therefore, the utilization efficiency of the light emitted from the light source 4 can be increased. And the display brightness
  • FIG. 3A is a partial cross-sectional view in which a part of the backlight 2 according to the second embodiment (end on the light source side) is enlarged, and FIG. 3B is a plan view of the part. .
  • connection substrate 5c that connects the substrates 5a and 5b to each other is different from that of the connection substrate 5c according to the first embodiment.
  • the connection substrate 5c according to the second embodiment includes a light source 4
  • the groove 5d for disposing the wire is formed by extending in the longitudinal direction (Z-axis direction).
  • the groove 5d has a U-shaped cross section as shown in FIG. Note that the width W (Y-axis direction) of the opening of the groove 5 d is smaller than the thickness of the light guide plate 6.
  • connection portion 5e contact portion
  • connection portion 5f contact portion
  • the connection portion 5e is a flat plate for connecting the substrate 5 a and the groove portion 5 d, and the surface thereof is in contact with the side surface of the light guide 6.
  • the connecting portion 5 f is a flat plate for connecting the substrate 5 b and the groove portion 5 d, and the surface thereof is in contact with the side surface of the light guide 6.
  • the substrates 5 a and 5 b are formed so as to sandwich the light source 4 side ends of the light guide plate 6, the reflection sheet 7 and the diffusion sheet 8, as in the first embodiment.
  • the holding member 5 is made to be light guide plate 6. Since the connection portions 5e and 5f of the connection substrate 5c function as a jig (stopper) when attached to the light source 4, the distance (air gap 5g) from the light emitting surface of the light source 4 to the light incident surface of the light guide plate 6 is set in the longitudinal direction The effect that it can be kept constant in the (Z-axis direction) is obtained.
  • variation in the air gap 5g can be prevented, compared with Example 1, the utilization efficiency of the light radiate
  • the groove 5d may be formed in a tapered shape so as to spread toward the opening side.
  • the taper angle is preferably set to 45 degrees.
  • the light distribution characteristic of the light source 4 LED
  • Lambert light distribution all the light emitted from the LED can be contained within ⁇ 45 degrees. It is possible to increase the amount of light propagating to the back of the inside 6.
  • the utilization efficiency of the light emitted from the light source 4 can be further increased.
  • Example 3 is a partial cross-sectional view in which a part of the backlight 2 according to the third embodiment (end on the light source side) is enlarged, and FIG. 6B is a plan view of the part. .
  • the cross-sectional shape is formed in a cup shape. That is, as shown in FIG. 6A, the holding member 5 is formed in a tapered shape so that the substrates 5a and 5b are not parallel to each other and spread toward the opening side.
  • connection substrate 5c may be formed in a flat plate shape as in the first embodiment, or may have a groove 5d as in the second embodiment.
  • the above-described holding member 5 is particularly suitable when the end of the light guide plate 6 has a trapezoidal cross section.
  • FIG. 7A is a partial cross-sectional view in which a part of the backlight 2 according to the fourth embodiment (end on the light source side) is enlarged, and FIG. 7B is a plan view of the part. .
  • the substrate 5b is formed to extend in the X-axis direction so as to cover the entire back surface of the light guide plate 6. Yes.
  • the substrate 5b is made of a metal material and has a function of a reflection sheet.
  • connection substrate 5c is formed in the connection substrate 5c.
  • connection substrate 5c may be formed in a flat plate shape as in the first embodiment.
  • the reflection sheet can be omitted and the heat dissipation effect can be enhanced.
  • Example 5 8A to 8C are plan views showing the backlight 2 according to the fifth embodiment.
  • the backlight 2 includes a plurality of holding members 5. As the holding member 5, each holding member 5 shown in the first to third embodiments can be applied.
  • FIG. 8A shows a configuration in which the holding member 5 is provided on two opposite sides of the light guide plate 6, and FIG. 8B shows a configuration in which the holding member 5 is provided on three sides of the light guide plate 6.
  • FIG. 8C shows a configuration in which the holding members 5 are provided on the four sides of the light guide plate 6.
  • the light guide plate 6 can function as a holding frame of the backlight 2.
  • Example 6 9A to 9C are cross-sectional views showing a configuration example of the light source 4.
  • the backlight 2 shown in Examples 1 to 5 can be applied to the following light source 4.
  • FIG. 9A shows a configuration in which the lens shape of the LED as the light source 4 is formed in a flat shape (flat surface), and FIG. 9B shows the configuration in which the lens shape of the LED as the light source 4 is convex.
  • FIG. 9C illustrates a configuration in which the LED lens shape as the light source 4 is formed in a concave shape (concave surface).
  • the same holding member 5 can cope with various shapes of the sealing resin, it can correspond to the light guide plate 6 having various thicknesses.
  • various variations such as a Fresnel shape and a honeycomb shape can be applied to the lens shape of the LED.
  • FIG. 10 is a plan view showing the directivity of light when the air gap 5g does not exist.
  • FIG. 11 is a plan view showing the directivity of light when the air gap 5g exists.
  • the holding member 5 it is preferable to form the holding member 5 so as to provide the air gap 5g.
  • the air gap 5g is more preferably set so that light does not spread as much as possible.
  • the present invention is suitable for a backlight of a liquid crystal display device.
  • Liquid crystal display device 1 Liquid crystal display device 2 Backlight (lighting device) 3 Liquid crystal display panel 4 Light source (LED) 5 Holding member (light source holding member) 5a board 5b board 5c connection board 5d groove 5e connection part (contact part) 5f Connection part (contact part) 5g Air gap 6 Light guide plate 6a Light emitting surface 7 Reflective sheet 8 Diffusion sheet

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Abstract

光源から出射される光の利用効率を高めることができる光源保持部材を提供する。バックライト(2)の光源(4)を保持するための保持部材(5)であって、導光板(6)を、該導光板(6)の厚み方向に挟持する一対の基板(5a)・基板(5b)と、一対の基板(5a)・基板(5b)を互いに接続するとともに、光源(4)が配置される接続基板(5c)とを備えている。

Description

光源保持部材及び照明装置
 本発明は、液晶表示装置のバックライトなどに用いられる光源を保持するための保持部材、およびこれを用いた照明装置に関する。
 液晶表示装置に用いられる照明装置(いわゆるバックライト)は、主に、直下型とサイドライト型(エッジライト型ともいう)とに大別される。
 直下型の照明装置は、液晶表示パネルの背面側に光源を複数個配列し、液晶表示パネルを直接照射する。したがって、大画面でも高輝度を得ることができる。しかし、液晶表示パネルの背面側に光源を設ける必要があるため、表示装置の薄型化には障害となる。
 これに対して、サイドライト型の照明装置は、液晶表示パネルの背面側に導光板を設け、導光板の横端部に光源を設けた構成を有している。光源から出射した光は、導光板で反射して間接的に液晶表示パネルを均一に照射する。この構造によれば、直下型の場合と比較して、輝度は低いが、薄型化することができるとともに、輝度均一性に優れた表示装置を実現することができる。
 サイドライト型の照明装置の一例としては、特許文献1に記載のものが挙げられる(図12参照)。特許文献1には、導光板204と、導光板204の端部に設けられた支持体203と、支持体203内に配された発光ダイオード210(光源)とにより構成された発光装置が記載されている。
日本国公開特許公報「特開平10-154830号公報」
 ところが、従来の照明装置では、光源の発熱により、導光板や反射シートや拡散シート等に反りが生じ、光源から出射された光の一部が、導光板へ入射されず外部へ漏れるという問題が生じる。このような光漏れが生じると、光源からの出射光の利用効率が低下し、表示パネルにおける表示輝度が低下してしまう。
 本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、光源から出射される光の利用効率を高めることができる光源保持部材およびこれを備えた照明装置を提供することにある。
 本発明の光源保持部材は、上記課題を解決するために、
 光源と該光源からの光を面発光させる導光板とを備える照明装置における、該光源を保持するための光源保持部材であって、
 上記導光板を、該導光板の厚み方向に挟持する一対の基板と、
 上記一対の基板を互いに接続するとともに、上記光源が配置される接続基板とを備えていることを特徴とする。
 上記の構成によれば、一対の基板により導光板を挟持することができるため、光源の発熱による、導光板の反り(たわみ)を抑えることができる。これにより、光源から出射された光が導光板へ入射されずに外部へ漏れる「光漏れ」を防止することができる。よって、光源から出射される光の利用効率を高めることができる。
 上記光源保持部材では、上記接続基板には、上記光源を配置するための溝部が形成されていることが好ましい。
 これにより、光源の位置のバラツキを抑えることができる。
 上記光源保持部材では、上記溝部の幅は、上記導光板の厚みよりも小さいことが好ましい。
 上記光源保持部材では、上記溝部は、開口側に広がるようにテーパ状に形成されていることが好ましい。
 これにより、導光板内の奥にまで伝搬する光の量を増やすことができる。
 上記光源保持部材では、上記接続基板は、上記導光板の側面に接する当接部を有することが好ましい。
 上記の構成によれば、図3に示すように、保持部材を導光板に取り付ける際に、接続基板の当接部が冶具(ストッパー)として機能するため、光源から導光板までの距離(エアギャップ)を、長手方向(Z軸方向)に一定に維持することができると。よって、光源から出射される光の利用効率をより高めることができる。また、光源と導光板との接触を防止することができるため、光源の損傷を防止することができる。
 上記光源保持部材では、上記接続基板は平板状に形成されていても良い。
 上記光源保持部材では、上記一対の基板は、当該光源保持部材の開口側に広がるようにテーパ状に形成されていても良い。
 上記光源保持部材では、上記一対の基板のうち、上記導光板の発光面とは反対側の背面に配置される基板は、上記導光板の背面全体を覆うように形成されていても良い。
 上記光源保持部材では、上記導光板の背面全体を覆う上記基板は、金属材料で形成されていることが好ましい。
 これにより、照明装置に適用した場合に、反射シートを省略することができるとともに、放熱効果を高めることができる。
 上記光源保持部材では、上記一対の基板は、上記導光板の周囲を、該導光板の厚み方向に挟持する構成とすることもできる。
 これにより、光源保持部材を、照明装置(バックライト)の保持フレームとして機能させることができる。
 上記光源保持部材では、上記光源はLEDであることが好ましい。
 上記光源保持部材では、上記LEDのレンズ形状は、フラット状、凸状、凹状、フレネル状、または、ハニカム状に形成することができる。
 本発明の照明装置は、上記課題を解決するために、
 光源と、
 上記光源からの光を面発光させる導光板と、
 上記導光板を該導光板の厚み方向に挟持するとともに上記光源を保持する、上記光源保持部材と、を備えていることを特徴とする。
 上記の構成によれば、光源の発熱による、導光板の反り(たわみ)を抑えることができる。よって、「光漏れ」を防止することができるため、光源から出射される光の利用効率を高めることができる。
 上記照明装置では、上記光源の光出射面と、上記導光板の光入射面との間には空間が形成されていることが好ましい。
 これにより、光源から出射される光の利用効率をより高めることができる。また、光源と導光板との接触を防止することができるため、光源の損傷を防止することができる。
 上記照明装置では、
 上記導光板の発光面には拡散シートが設けられ、上記導光板の発光面とは反対側の背面には反射シートが設けられており、
 上記拡散シートおよび上記反射シートは、それぞれの少なくとも一端が、上記導光板と上記光源保持部材との間に挟持されていることが好ましい。
 以上のように、本発明の光源保持部材は、上記導光板を、該導光板の厚み方向に挟持する一対の基板と、上記一対の基板を互いに接続するとともに、上記光源が配置される接続基板とを備えている。また、本発明の照明装置は、上記光源保持部材を備えている。
 これにより、光源の発熱による導光板の反り(たわみ)を抑えることができるため、「光漏れ」を防止することができる。よって、光源から出射される光の利用効率を高めることができるという効果を奏する。
(a)は、本実施の形態に係る照明装置をバックライトとして備えた液晶表示装置の概略構成を示す断面図であり、(b)は、液晶表示装置の概略構成を示す平面図である。 (a)は、実施例1に係るバックライトの一部(光源側の端部)を拡大した部分断面図であり、(b)は、当該部分の平面図である。 (a)は、実施例2に係るバックライトの一部(光源側の端部)を拡大した部分断面図であり、(b)は、当該部分の平面図である。 (a)は、実施例2の変形例に係るバックライトの一部(光源側の端部)を拡大した部分断面図であり、(b)は、当該部分の平面図である。 図4に示すバックライトにおいて、光源(LED)の配光特性を示す模式図である。 (a)は、実施例3に係るバックライトの一部(光源側の端部)を拡大した部分断面図であり、(b)は、当該部分の平面図である。 (a)は、実施例4に係るバックライトの一部(光源側の端部)を拡大した部分断面図であり、(b)は、当該部分の平面図である。 (a)~(c)は、実施例5に係るバックライトを示す平面図である。 (a)~(c)は、本実施の形態に係る光源の構成例を示す断面図である。 エアギャップが存在しない場合の光の指向性を示す平面図である。 エアギャップが存在する場合の光の指向性を示す平面図である。 従来のサイドライト型の照明装置をバックライトとして備えた表示装置の概略構成を示す断面図である。
 本発明の一実施の形態を、図1~図11を用いて説明すれば、以下のとおりである。
 本実施の形態では、導光板と、導光板の横端部に配された光源とで構成されたサイドライト型の照明装置について説明する。図1の(a)は、サイドライト型の照明装置をバックライトとして備えた液晶表示装置1の概略構成を示す断面図であり、図1の(b)は、液晶表示装置1の概略構成を示す平面図である。なお、図1の(b)では、便宜上、液晶表示パネル3を省略している。
 図1の(a)に示すように、本実施の形態の液晶表示装置1は、液晶表示パネル3と、液晶表示パネル3の背面側に配置されたバックライト2(照明装置)とを備えている。バックライト2は、液晶表示パネル3へ向かって光を照射する。液晶表示装置1は、バックライト2から液晶表示パネル3に入射された光の透過量を制御して表示を行う透過型の表示装置である。
 本発明では、液晶表示パネル3の構成は特に限定されず、公知の液晶表示パネルを適用することができる。図示は省略するが、液晶表示パネル3は、例えば、複数のTFT(薄膜トランジスタ)が形成されたアクティブマトリクス基板と、これに対向するカラーフィルタ基板とを備え、これらの基板の間に液晶層がシール材によって封入された構成を有している。
 次に、液晶表示装置1に備えられたバックライト2の構成について説明する。なお、図1および他の図において、液晶表示パネル3の表示面に垂直な方向をY軸方向、Y軸方向に直交する方向(図1の紙面左右方向)をX軸方向、X-Y平面に直交する方向をZ軸方向とする。
 図1の(a)に示すように、バックライト2は、液晶表示パネル3の背面側(表示面側とは反対側)に配置されており、光源4と、光源4を保持する保持部材5(光源保持部材)と、導光板6と、反射シート7と、拡散シート8とを備えている。
 光源4は、発光ダイオード(LED)等の点状の光源である。光源4は、例えば、互いに発光色の異なる複数種類の発光ダイオードで構成することができる。具体的には、光源4は、赤(R)、緑(G)および青(B)の3色の発光ダイオードを複数個並べて配置したLED群で構成されている。この3色の発光ダイオードを組み合わせて光源を構成することにより、白色の光を出射することができる。
 なお、発光ダイオードの色の組み合わせは、各色のLEDの発色特性、および、液晶表示装置1の利用目的に応じて所望とされるバックライトの発色特性などに基づいて適宜決定することができる。このLED群からなる光源4は、保持部材5に実装されている。なお、光源4として、各色のLEDチップが1つのパッケージにモールドされているサイド発光タイプのLEDを用いてもよい。なお、光源4の種類は特に限定されず、冷陰極管(CCFL)等であっても良い。また、光源4の数量も特に限定されないが、LEDを用いる場合には、複数個であることが好ましい。一例として、図1の(b)では、光源4を3個設けた場合を示している。
 導光板6は、光源4から出射された光を、導光板6内部を伝搬させて発光面6aへ導き、発光面6aから面発光させる導光部材である。導光板6の発光面6aは、拡散シート8の背面に対向する面である。
 導光板6は、図1では直方体に形成されているが、これに限定されず、楔型に形成されていても良い。楔型の導光板6では、光源4から離れるにしたがって、その厚さが徐々に小さくなるように形成されている。
 導光板6の4側面のうちの少なくとも1側面には、光源4が実装された保持部材5が固定されている。図1では、保持部材5が、導光板6の1側面に設けられている構成を示している。
 また、導光板6の表面(発光面6a)もしくは裏面(背面)には、導光板6内部を伝搬してきた光を外部へ出射させるための加工や処理が施されており、発光面6aから液晶表示パネル3側へ効率良く光を出射させることができる。具体的には、例えば、プリズム加工や、シボ加工や、印刷処理などが挙げられるが、これに限定されず、公知の加工が施されている。
 導光板6は、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)などの透明樹脂で形成することができるが、これらに限定されず、導光板として一般的に使用される材料で形成することができる。導光板6は、例えば射出成型や押出成型、熱プレス成型、切削加工等によって形成することが可能である。ただし、これら方法に限定されず、同様の特性が発揮される加工方法であれば、どのような方法でもよい。
 保持部材5は、光源4を保持(配置)するとともに、導光板6を厚み方向(Y軸方向)に挟持するための部材である。保持部材5の詳細な構成については後述する。
 なお、保持部材5の背面側(光源4が実装されている面の反対側)には、図示はしていないが、光源4を構成するLEDを点灯制御するためのドライバが実装されている。すなわち、ドライバは、LEDとともに同一の保持部材5に実装されている。これにより、実装部材の数を削減できるとともに、実装部材間を繋ぐコネクタ等が削減できるため、バックライト2のコストダウンを図ることができる。また、部品数が少ないため、バックライト2の薄型化を図ることもできる。
 反射シート7は、自身に照射された光を反射する部材であり、導光板6の裏面(発光面6aと反対側の面)に接するように設けられている。反射シート7を備えることにより、発光面6aから効率良く光を出射させることができる。また、反射シート7の光源4側の端部は、保持部材5と導光板6との間に挟持されている。
 拡散シート8は、発光面6aから出射された光を拡散する部材であり、導光板6の表面(発光面6a)に接するように設けられている。拡散シート8を備えることにより、発光面6aから出射された光を、液晶表示パネル2に均一に照射させることができる。また、拡散シート8の光源4側の端部は、保持部材5と導光板6との間に挟持されている。
 なお、拡散シート8の代わりに、拡散板が設けられていても良い。この場合には、拡散板は、厚みが例えば2.0mmで、発光面6aから所定の距離(例えば3.0mm)をとって、導光板6に対向配置される。また、導光板6と拡散板との間にはスペーサが設けられる。拡散板は、拡散シート8と同様、発光面6aから出射された光を拡散して、液晶表示パネル2に均一に照射させる機能を有する。
 本実施の形態に係るバックライト2は、上記のような構成を有し、液晶表示パネル2の背面側から、パネル全面に亘って均一な光を照射する。
 次に、バックライト2の具体的な構成について、実施例を挙げて説明する。なお、以下の各実施例において、バックライト2を構成する、導光板6、反射シート7および拡散シート8は、上述したとおりであるため、その説明は省略し、主に保持部材5の具体的な構成について説明する。
 (実施例1)
 図2の(a)は、実施例1に係るバックライト2の一部(光源側の端部)を拡大した部分断面図であり、図2の(b)は、当該部分の平面図である。
 保持部材5は、対向する一対の基板5a・5bと、これら基板5a・5bを互いに連結する接続基板5cとにより構成されており、断面コの字状に一体に形成されている。
 基板5a・5bは、平板状に形成されており、基板5aは反射シート7の一端部(一辺)を覆い、基板5bは拡散シート8の一端部(一辺)を覆っている。すなわち、保持部材5は、基板5a・5bにより、導光板6と反射シート7と拡散シート8とを一端部(一辺)で挟み込むように形成されている。また、基板5a・5bは、導光板6、反射シート7および拡散シート8の一辺を覆うように、その長手方向(Z軸方向)が、少なくとも、導光板6、反射シート7および拡散シート8の一辺と同じ長さを有している。なお、基板5a・5bは、少なくとも反射シート7および拡散シート8と接する部分が、エポキシ樹脂で形成されている。
 接続基板5cは、平板状に形成されており、長手方向(Z軸方向)に基板5a・5bと同じ長さを有している(図2の(b)参照)。接続基板5cの内側(導光板6側)表面には、長手方向に所定の間隔をあけて、複数の光源4(LED)が配置されている。接続基板5は、アルミニウム、銅などの金属材料、エポキシ樹脂材料等により形成されている。
 実施例1の保持部材5の構成によれば、基板5a・5bが、導光板6、反射シート7および拡散シート8の光源4側の端部を挟持しているため、光源4の発熱による、導光板6、反射シート7および拡散シート8の反り(たわみ)を抑えることができる。これにより、光源4から出射された光が導光板6へ入射されずに外部へ漏れる「光漏れ」を防止することができる。よって、光源4から出射される光の利用効率を高めることができる。そして、光の利用効率の向上により、液晶表示パネル2の表示輝度を高めることができる。
 (実施例2)
 図3の(a)は、実施例2に係るバックライト2の一部(光源側の端部)を拡大した部分断面図であり、図3の(b)は、当該部分の平面図である。
 実施例2に係る保持部材5では、基板5a・5bを互いに連結する接続基板5cの形状が実施例1に係る接続基板5cと異なっており、実施例2に係る接続基板5cには、光源4を配置するための溝部5dが、長手方向(Z軸方向)に延伸して形成されている。溝部5dは、図3の(a)に示すように、断面がコの字状に形成されている。なお、溝部5dの開口部の幅W(Y軸方向)は、導光板6の厚みよりも小さくなっている。
 接続基板5cにおける、基板5aに接続される接続部5e(当接部)と、基板5bに接続される接続部5f(当接部)とは、それらの表面(導光板6の側面に対向する面)が、導光板6の側面に接するように、形成されている。すなわち、接続部5eは、基板5aと溝部5dとを連結するための平板であり、その表面が導光体6の側面に接している。また、接続部5fは、基板5bと溝部5dとを連結するための平板であり、その表面が導光体6の側面に接している。
 基板5a・5bは、実施例1と同様、導光板6、反射シート7および拡散シート8の光源4側の端部を挟持するように形成されている。
 実施例2の保持部材5の構成によれば、光源4の発熱による、導光板6、反射シート7および拡散シート8の反りを抑えることができるという効果に加えて、保持部材5を導光板6に取り付ける際に、接続基板5cの接続部5e・5fが冶具(ストッパー)として機能するため、光源4の光出射面から導光板6の光入射面までの距離(エアギャップ5g)を、長手方向(Z軸方向)に一定に維持することができるという効果が得られる。よって、エアギャップ5gのばらつきを防止することができるため、実施例1と比較して、光源4から出射される光の利用効率をより高めることができる。また、光源4と導光板6との接触を防止することができるため、光源4の損傷を防止することができる。
 ここで、溝部5dは、図4の(a)に示すように、開口側に広がるようにテーパ状に形成されていても良い。
 具体的には、テーパ角は45度に設定されていることが好ましい。これにより、図5に示すように、光源4(LED)の配光特性がランバート配光であっても、LEDから出射される全ての光を±45度以内に収めることができるため、導光板6内の奥にまで伝搬する光の量を増やすことができる。
 よって、図4の構成によれば、光源4から出射される光の利用効率をさらに高めることができる。
 (実施例3)
 図6の(a)は、実施例3に係るバックライト2の一部(光源側の端部)を拡大した部分断面図であり、図6の(b)は、当該部分の平面図である。
 実施例3に係る保持部材5では、断面形状がカップ型に形成されている。すなわち、保持部材5は、図6の(a)に示すように、基板5a・5bが互いに平行とならず、開口側に広がるようにテーパ状に形成されている。
 接続基板5cは、実施例1のように平板状に形成されていても良いし、実施例2のように溝部5dを有していても良い。
 上記の保持部材5は、特に、導光板6の端部の断面が台形状である場合に好適である。
 (実施例4)
 図7の(a)は、実施例4に係るバックライト2の一部(光源側の端部)を拡大した部分断面図であり、図7の(b)は、当該部分の平面図である。
 実施例4に係る保持部材5では、実施例2に係る保持部材5(図4参照)において、基板5bが、導光板6の背面全体を覆うように、X軸方向に延伸して形成されている。また、基板5bは、金属材料からなり、反射シートの機能を兼ね備えている。
 なお、図7では、接続基板5cに溝部5dが形成されているが、接続基板5cは、実施例1のように平板状に形成されていても良い。
 上記の保持部材5の構成によれば、反射シートを省略することができるとともに、放熱効果を高めることができる。
 (実施例5)
 図8の(a)~(c)は、実施例5に係るバックライト2を示す平面図である。本バックライト2は、保持部材5を複数備えている。なお、保持部材5は、上記実施例1~3に示した各保持部材5を適用することができる。
 図8の(a)は、保持部材5が導光板6の向かい合う2辺に設けられた構成を示し、図8の(b)は、保持部材5が導光板6の3辺に設けられた構成を示し、図8の(c)は、保持部材5が導光板6の4辺に設けられた構成を示している。
 保持部材5を多く設けることにより、光源4の発熱による、導光板6、反射シート7および拡散シート8の反りをより抑えることができるとともに、導光板6に入射される光が多くなるため、表示輝度の向上および均一化を図ることができる。
 また、導光板6の周囲(4辺)に保持部材5を設ける構成では、バックライト2の保持フレームとして機能させることもできる。
 (実施例6)
 図9の(a)~(c)は、光源4の構成例を示す断面図である。以下の光源4は、上記実施例1~5に示すバックライト2を適用することができる。
 図9の(a)は、光源4としてのLEDのレンズ形状がフラット状(フラット面)に形成されている構成を示し、図9の(b)は、光源4としてのLEDのレンズ形状が凸状(凸面)に形成されている構成を示し、図9の(c)は、光源4としてのLEDのレンズ形状が凹状(凹面)に形成されている構成を示している。
 上記のように、同じ保持部材5で、様々な封止樹脂の形状に対応できるため、様々な厚みの導光板6に対応することができる。また、ここには記載していないが、LEDのレンズ形状はフレネル状、ハニカム状など様々なバリエーションを適用することができる。
 (エアギャップ5gについて)
 ここで、光源4の光出射面と、導光板6の光入射面との間の空間(エアギャップ5g)について考察する。
 図10は、エアギャップ5gが存在しない場合の光の指向性を示す平面図である。
 封止樹脂の屈折率(例えばN=1.41)と、導光板の屈折率(例えばN=1.49)とが近いため、LEDから出射された光は、ランバート配光となり、導光板内を広がるため、臨界角44.2度よりも大きい光は、全て導光板から漏れてしまう。LED内部に閉じ込められた光のうち、LED内部で反射を繰り返して再出射する成分はない。このように、図10の構成では、再反射成分を得ることができず、光利用効率が低下する。
 図11は、エアギャップ5gが存在する場合の光の指向性を示す平面図である。
 封止樹脂の屈折率(例えばN=1.41)と、空気の屈折率(N=1.00)とが大きく異なるため、LEDから出射された光は導光板内で全て全反射する。
 LED内部に閉じ込められた光は、再びLED内部で反射を繰り返すことで再出射されるため、導光板へ入射する光の量が増える。このように、図11の構成では、再反射成分を得ることができるため、光利用効率が向上する。
 以上より、エアギャップ5gを設けるように保持部材5を形成することが好ましい。ただし、光は光源から離れるにつれて広がるため、エアギャップ5gを大きくすると、光を導光板の奥まで到達させることができず、光利用効率が低下してしまう。よって、エアギャップ5gは、光ができるだけ広がらないように設定することがより好ましい。
 本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、また、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
 本発明は、液晶表示装置のバックライトに好適である。
 1   液晶表示装置
 2   バックライト(照明装置)
 3   液晶表示パネル
 4   光源(LED)
 5   保持部材(光源保持部材)
 5a  基板
 5b  基板
 5c  接続基板
 5d  溝部
 5e  接続部(当接部)
 5f  接続部(当接部)
 5g  エアギャップ
 6   導光板
 6a  発光面
 7   反射シート
 8   拡散シート

Claims (15)

  1.  光源と該光源からの光を面発光させる導光板とを備える照明装置における、該光源を保持するための光源保持部材であって、
     上記導光板を、該導光板の厚み方向に挟持する一対の基板と、
     上記一対の基板を互いに接続するとともに、上記光源が配置される接続基板とを備えていることを特徴とする光源保持部材。
  2.  上記接続基板には、上記光源を配置するための溝部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の光源保持部材。
  3.  上記溝部の幅は、上記導光板の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項2に記載の光源保持部材。
  4.  上記溝部は、開口側に広がるようにテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項2または3に記載の光源保持部材。
  5.  上記接続基板は、上記導光板の側面に接する当接部を有することを特徴とする請求項2~4の何れか1項に記載の光源保持部材。
  6.  上記接続基板は平板状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の光源保持部材。
  7.  上記一対の基板は、当該光源保持部材の開口側に広がるようにテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項1~6の何れか1項に1に記載の光源保持部材。
  8.  上記一対の基板のうち、上記導光板の発光面とは反対側の背面に配置される基板は、上記導光板の背面全体を覆うように形成されていることを特徴とする請求項1~6の何れか1項に記載の光源保持部材。
  9.  上記導光板の背面全体を覆う上記基板は、金属材料で形成されていることを特徴とする請求項8に記載の光源保持部材。
  10.  上記一対の基板は、上記導光板の周囲を、該導光板の厚み方向に挟持することを特徴とする請求項1~7の何れか1項に記載の光源保持部材。
  11.  上記光源はLEDであることを特徴とする請求項1~10の何れか1項に記載の光源保持部材。
  12.  上記LEDのレンズ形状は、フラット状、凸状、凹状、フレネル状、または、ハニカム状に形成されていることを特徴とする請求項11に記載の光源保持部材。
  13.  光源と、
     上記光源からの光を面発光させる導光板と、
     上記導光板を該導光板の厚み方向に挟持するとともに上記光源を保持する、請求項1~12の何れか1項に記載の光源保持部材と、を備えていることを特徴とする照明装置。
  14.  上記光源の光出射面と、上記導光板の光入射面との間には空間が形成されていることを特徴とする請求項13に記載の照明装置。
  15.  上記導光板の発光面には拡散シートが設けられ、上記導光板の発光面とは反対側の背面には反射シートが設けられており、
     上記拡散シートおよび上記反射シートは、それぞれの少なくとも一端が、上記導光板と上記光源保持部材との間に挟持されていることを特徴とする請求項13または14に記載の照明装置。
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