JP2007220369A - 照明装置及びこれを備える表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 発光素子と導光体の位置がずれる事により、バックライトの光学特性が低下する。
【解決手段】 発光素子と導光体のそれぞれに噛合摺動溝を設ける。そのため、発光素子の位置精度が大きく向上し、光学特性の個体差によるバラツキが減少する。また固定部材を用いて、発光素子を導光体入光面に押し付ける構造とすることにより、発光素子と導光体の隙間が無くなり、入光効率を最大限にする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、表示素子を照明するための照明装置を備える表示装置に関する。詳しくは、点光源と導光体を備える照明装置で、点光源と導光体を最適な位置関係に保持する構造に関するものである。

表示素子、特に小型カラーＬＣＤに用いられるバックライトには、光源として白色ＬＥＤを用いたいわゆるサイド発光型の照明装置が多い。サイド発光型の照明装置では、ＬＥＤチップが実装されたＦＰＣ基板を両面テープ等で導光体の入光部に固定する構造が広く用いられている。このように、導光体の側面からＬＥＤ光を導入し、面発光を行う照明装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−０７５０３８号公報

従来の照明装置では、白色ＬＥＤ光源が実装されたＦＰＣ基板を両面テープ等で導光体に貼り付けて固定することにより、光源と導光体の位置関係が決まる。光源からの光を効率良く導光体内に導き、照明装置の光学特性を良好な状態にする為には、光源と導光体の位置関係を最適な状態に保持することが重要となる。すなわち、点光源の配置ずれにより光学特性が悪化し、またＬＥＤ素子の発光を効率良く導光体に導くことができなくなる。光源であるＬＥＤ素子と導光体との位置がずれる原因の一つは、ＦＰＣ基板にＬＥＤ素子を実装する際の実装精度である。ＬＥＤ素子は、表面実装時のセルフアライメント効果によりある程度の実装精度は持つものの、実装用パターン内でのＬＥＤ素子の位置や傾き、また半田の厚み等を正確に制御するのが大変難しいという問題がある。

ＬＥＤ素子と導光体の位置がずれるもう一つの原因は、ＦＰＣ基板と導光体の貼り付け精度である。ＬＥＤ素子と導光体の入光面に隙間が出来ない様にＦＰＣ基板を貼り付けることが難しく、貼り付けバラツキが大きいという課題があった。また、ＦＰＣ基板を導光体に貼り付ける為に用いる両面テープの厚さは、上記の半田厚みと同じとし、ＬＥＤ素子の下面と導光体の下面が同一の高さとなるようにしている。半田の厚みは数十μｍ程度であるため、両面テープとしては薄いものを選択せざるを得ず、粘着力が十分でない為に両面テープが剥がれやすく、ＬＥＤ素子の位置ずれが発生しやすいという課題もあった。

このように、従来のＬＥＤ素子の固定方法は、ＬＥＤ素子とＦＰＣ基板間の実装精度、ＦＰＣ基板と導光体間の貼り付け精度という、２つの位置精度のバラツキが重なることにより、ＬＥＤ素子と導光体間の位置バラツキは大きなものになり、バックライトの光学特性を低下させる原因となっていた。

そこで、本発明ではＬＥＤと導光体が直接に勘合する構造とすることにより、位置精度を大きく向上させることが可能となる。またＬＥＤ固定部材を用いて、ＬＥＤを導光体入光面に押し付ける構造とすることにより、ＬＥＤと導光体の隙間を無くすことにより、入光効率を最大限にするものである。

本発明の照明装置は、点光源がパッケージされた発光素子と、発光素子からの光を導いて照射面から出射する導光体を備える照明装置であって、導光体と発光素子のそれぞれに勘合溝が設けられ、この勘合溝により発光素子が導光体に嵌め合わされている。

さらに、発光素子を導光体に固定する固定部材を設けることとした。さらに、固定部材が発光素子を導光体の入光面に押し付けるような力を発生するバネ構造を有していることとした。また、固定部材の材質を導電性とし、固定部材を介して発光素子に駆動電圧が印加できるように構成した。

また、本発明の表示装置は、非自発光型の表示素子を、導光板を用いて点光源がパッケージされた発光素子からの光を導いて照射する表示装置であって、導光体と発光素子のそれぞれに勘合溝が設けられ、この勘合溝を用いて発光素子を導光体に嵌め合わされている。

ＬＥＤが導光体に対して常に最適な位置に固定される為、バックライトの光学特性のバラツキが抑えられる。

液晶表示装置は、主に液晶素子部とバックライト部により構成される。また、バックライト部は、光源であるＬＥＤと、点光源を面光源に変換する導光体、輝度上昇フィルム、反射シート、フレームより構成される。本発明で着目するのは、導光体の入光面に対し、ＬＥＤを常に最適な位置に固定することにより、バックライトの光学特性を最良なものとし、個々の特性バラツキを最小限にしようとするものである。

本発明のバックライトに用いられるＬＥＤは、１面が発光面であり、他５面が反射壁で囲まれている。ＬＥＤの２側面には、導光体と摺動勘合するための溝が形成する。導光体のＬＥＤが配置される位置には、ＬＥＤの溝と勘合すべく長方形の凹部が作られている。ＬＥＤは、ＬＥＤと導光体それぞれに形成された溝を噛合させるようにセットすることにより、厚み方向のズレ量を規制する。

さらに、ＬＥＤを導光体に固定するために、ＬＥＤ固定部材を用いる。ＬＥＤ固定部材は導光体に固定されると共に、バネ構造によりＬＥＤの発光対面にある電極部を押し付けている。これにより、ＬＥＤと導光体の隙間をなくす。また、ＬＥＤ固定部材を導電性材料で作ることにより、ＬＥＤへの電流供給を兼ねることができる。これにより、ＬＥＤ素子の半田付け工程が不要となり、ＬＥＤ素子に熱ストレスを与えないため、信頼性上も有利となる。以下、導光体へのＬＥＤの固定方法について図面に基づいて詳細に説明する。

本実施例による液晶表示装置の構成を図１に示す。本液晶表示装置のバックライトは、導光体１の端部に３個のＬＥＤ１０を直線状に配し、導光体1の１辺よりＬＥＤ光を入光する３チップＬＥＤ搭載のバックライトである。導光体１は、アクリルやポリカーボネイト等の透明樹脂を成型して作られ、導光体１の表面もしくは裏面には、微細な凹凸が形成されており、導光体表面より光を均一に出射させる。導光体１から出てきた光は、拡散フィルム３と２枚の輝度上昇フィルム４を通過することにより上方へ集光され、液晶表示素子２を背面より照明する。導光体１の下側には、反射フィルム６を配し、導光体１より下側へ出射した光を上方へ反射する。フレーム６は白色の樹脂で出来ており、液晶表示装置全体を保持するとともに、導光体側面よりの漏れ光を反射し、導光体内に返す役目をする。

図２は、本発明に用いるＬＥＤ１０の詳細図である。１面が発光面であり、この発光面を５面の白い反射壁で囲み、発光素子の光を発光面２２に集中させている。ＬＥＤの２つの側面には、導光体と勘合するための溝２１が形成される。また、発光面２２と逆の面には、長手方向の端部にアノード電極２３とカソード電極２４が配置される。アノード電極２３とカソード電極２４には、ＬＥＤ固定部材との接触抵抗を下げるための金メッキ処理が施されている。

図３は、導光体１のＬＥＤ取付け部の拡大図である。ＬＥＤ取付け部には、ＬＥＤ１０がちょうど収まる大きさの長方形の凹部が形成されており、その凹部の側辺には上記ＬＥＤ１０の溝２１と対となる溝３１が形成されている。入光面３２には、ＬＥＤからの光を広げる為に三角形状のプリズムが形成される。

図４は、ＬＥＤ固定部材ａの拡大図である。導電性の金属から成り、ＬＥＤへの電流供給の役目も果す。ＬＥＤ押し部４１は、バネ性を持つように細い梁形状になっており、ＬＥＤ１０を入光面に押し付ける役目をする。また、ＬＥＤ押し部には電気的な接触を確実にするため、金メッキが施される。

図５は、ＬＥＤ固定部材ｂの拡大図である。ＬＥＤ固定部材ａと同様にＬＥＤ１０を固定する役目をし、端のＬＥＤを固定する。

図６は、ＬＥＤ固定の手順を示した図である。ＬＥＤ１０は溝２１と溝３１を勘合させるように導光体入光面に垂直方向より挿入される。ＬＥＤ１０を配置した後、ＬＥＤ固定部材ａとＬＥＤ固定部材ｂは導光体を挟み込むように挿入され、ＬＥＤ固定部材に開けられた穴４２と導光体上につくられた突起部３３を勘合させ固定される。

ＬＥＤ１０とＬＥＤ固定部材ａ、ＬＥＤ固定部材ｂは、電気的にシリアル接続状態であり、ＬＥＤ駆動電流は、ＬＥＤ固定部材ａ、ＬＥＤ固定部材ｂを通して供給される。ＬＥＤ固定部材ｂへの電流供給は、コントロール基板７とバネ性接点８を介し電気的接続を行う。

本発明によれば、ＬＥＤは導光体の最適な位置にバラツキなく固定できるようになり、バックライトとして最良の光学特性を得ることが可能となる。すなわち、ＬＥＤ位置ズレに起因する光学特性のバラツキが抑えられる。また、ＬＥＤ固定部材を標準化することにより、コスト低減を図ることも可能である。またＬＥＤは、半田リフローのような工程での熱ストレスを受けることが無くなる為、信頼性上有利となるばかりで無く、ＬＥＤパッケージ材料の選択肢が増える等の利点もある。

なお、上述した実施例は本発明の１例を示すのみであり、ＬＥＤの数や配置、ＬＥＤ固定部材の形状や固定方法、フィルム構成等、種々の変形が可能である。

本発明はＬＥＤ素子を光源とする照明装置およびこれを用いた液晶表示装置等に適用できる。

液晶表示装置の概略構成を示す斜視図 ＬＥＤ詳細を示す説明図 導光体の入光部を詳細に示す拡大図 ＬＥＤ固定部材ａを示す外観図 ＬＥＤ固定部材ｂを示す外観図 ＬＥＤの固定手順を説明する模式図

符号の説明

１ 導光体
２ 液晶表示素子
３ 拡散フィルム
４ 輝度上昇フィルム
５ 反射フィルム
６ フレーム
７ 液晶表示装置コントロール基板
８ バネ性接続端子
１０ ＬＥＤ
１１ ＬＥＤ固定部材ａ
１２ ＬＥＤ固定部材ｂ
２１ 溝
２２ 発光面
３１ 溝
３２ 入光面
３３ 突起
４１ ＬＥＤ押し部
４２ 固定用穴
５１ ＬＥＤ押し部
５２ 固定用穴

Claims (5)

1. 点光源がパッケージされた発光素子と、非自発光型の表示素子と、前記発光素子からの光を前記表示素子に導いて照射する導光体を備える表示装置において、
   前記導光体と前記発光素子のそれぞれに勘合溝が設けられ、前記勘合溝により前記発光素子が前記導光体に嵌め合わされたことを特徴とする表示装置。
2. 点光源がパッケージされた発光素子と、前記発光素子からの光を導いて照射面から出射する導光体を備える照明装置において、
   前記導光体と前記発光素子のそれぞれに勘合溝が設けられ、前記勘合溝により前記発光素子が前記導光体に嵌め合わされたことを特徴とする照明装置。
3. 前記発光素子を前記導光体に固定する固定部材を備えることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
4. 前記固定部材が、前記発光素子を前記導光体の入光面に押し付けるような力を発生するバネ構造を有していることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
5. 前記固定部材の材質が導電性であり、前記固定部材を介して前記発光素子に駆動電圧が印加されることを特徴とする請求項３または４に記載の照明装置。

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