JP2009038006A - 面発光装置及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 面発光装置及び表示装置において、組み立て時の位置ずれによる光学特性の低下を防ぐと共に高輝度化を図ること。
【解決手段】 発光素子３と発光素子３を長方形状の実装面に実装する略直方体形状のパッケージ基板４と発光素子３を封止して実装面に形成された略直方体形状の透明樹脂部５とを備えた発光素子パッケージ６と、実装面に対向する透明樹脂部５の前面に側端面を突き合わせた状態で設置された導光板７と、導光板７の上下面の側端部から透明樹脂部５の上下面にわたって設けられ内側が反射面である光源側反射シート１０及び導光板側反射シート１１と、を備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば液晶ディスプレイに用いられ、組み立て性に優れて高輝度化が可能な面発光装置及び表示装置に関する。

一般に、携帯電話機、ＰＤＡ等のディスプレイには、文字又は画像表示のための液晶表示装置が広く採用されている。この液晶表示装置には、液晶表示パネルの裏面側から光を照射して表示画面の輝度を高めるバックライトユニットが用いられている。このバックライトユニットでは、例えば特許文献１に、ＬＥＤと、該ＬＥＤから投射される光を端面から受光して内部で拡散させ上面から投射する導光板と、該導光板の下面に配されて漏洩する光を反射して導光板に戻す反射シートと、を備えたバックライトが記載されている。

また、特許文献２には、ＬＥＤチップを封止する透明樹脂が光出射方向前方へと突出する突出部を有するＬＥＤ部材と、突出部と対向する側端面に前記突出部の外形に倣った切り欠き部を有する導光板と、突出部が切り欠き部に嵌合された状態で突出部の上下面に配された反射板と、を備えた面状照明装置が提案されている。

特開２００４−１１７６０６号公報 特開２００６−２２８５８８号公報

しかしながら、上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、特許文献２の技術では、ＬＥＤ部材の突出部と導光板の切り欠き部とを高精度に嵌合させた状態で組み立てる必要があるが、ＬＥＤチップの実装ずれによるＬＥＤ位置ばらつきや組み立て時のずれ等の影響により、突出部と切り欠き部との位置ずれ、特に光出射方向と垂直な方向への位置ずれが生じ易く、バックライト輝度の低下や輝度均一性の低下等が発生するおそれがある。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、組み立て時の位置ずれによる光学特性の低下を防ぐと共に高輝度化を図ることができる面発光装置及び表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の面発光装置は、発光素子と前記発光素子を長方形状の実装面に実装する略直方体形状のパッケージ基板と前記発光素子を封止して前記実装面に形成された略直方体形状の透明樹脂部とを備えた発光素子パッケージと、前記実装面に対向する前記透明樹脂部の前面に側端面を突き合わせた状態で設置された導光板と、前記導光板の上下面の少なくとも一方の側端部から前記透明樹脂部の上下面の少なくとも一方にわたって設けられ内側が反射面である一つ又は一対の反射シートと、を備えていることを特徴とする。

この面発光装置では、略直方体形状の透明樹脂部の前面に側端面を突き合わせた状態で導光板が設置されるため、光の出射面となる透明樹脂部の前面及び導光板の側端面が共に平面構造であり、位置ずれが生じても光学特性の低下が軽減されると共に組み立て性も向上する。また、この面発光装置では、導光板の上下面の少なくとも一方の側端部から透明樹脂部の上下面の少なくとも一方にわたって設けられ内側が反射面である一つ又は一対の反射シートを備えているので、反射シートが配された透明樹脂部の上下面の少なくとも一方から外側に出射される光束を広く効率良く反射させて透明樹脂部内へ戻す又は導光板内へ入射させることができ、高輝度化を図ることができる。さらに、導光板の上面の側端部から透明樹脂部の上面にわたって反射シートを設けた場合には、この反射シートによって、発光素子パッケージから出射された光が、拡散シートやプリズムシート等の導光板以外の部材に直接入射することを抑えることができ、見栄えが良くなる効果が得られる。なお、透明樹脂部の上下面に白色樹脂を設けた場合よりも高反射率の反射シートを配置することができ、白色樹脂を無くしたことで増加した光束量を効率的に反射して導光板に取り込み、高輝度化を図ることができる。

また、本発明の面発光装置は、前記反射シートが、前記透明樹脂部の上下面のうち一方の面側に設けられており、前記透明樹脂部の上下面のうち他方の面に、内面が反射面とされる正反射面部を備えていることを特徴とする。すなわち、この面発光装置では、透明樹脂部の上下面のうち一方の面側に反射シートが配されると共に、他方の面に内面が反射面とされる正反射面部が配されているので、透明樹脂部の上下面の両面においてそれぞれ反射シートと正反射面部とが光を反射することで、より高い輝度を得ることができる。

また、本発明の面発光装置は、前記反射シートが、前記導光板の前記側端部の全長にわたって設けられていることを特徴とする。すなわち、この面発光装置では、導光板の側端部の全長にわたって反射シートが形成されているので、発光素子パッケージの手前だけでなく、その側方からの光も効率的に反射して導光板に取り込むことで、輝度ムラが生じ難く高い輝度均一性を得ることができる。また、発光素子パッケージの個数に応じた数の反射シートを用意する必要が無く、一面に対して一枚の反射シートで一括して反射させることができ、部材コスト、組み立て工程数及び部品点数の増大を防ぐことができる。

また、本発明の面発光装置は、前記透明樹脂部の両側端面に内面が反射面とされる正反射面部を備えていることを特徴とする。すなわち、この面発光装置では、透明樹脂部の両側端面に内面が反射面とされる正反射面部を備えているので、透明樹脂部の両側端面から左右方向に広がって出射される光も正反射面部で内側に反射させて導光板に入射させることで、さらに高輝度化を図ることができる。

また、本発明の面発光装置は、前記導光板の下面に配された導光板側反射シートを備え、該導光板側反射シートが、前記透明樹脂部の下面にまで延在され前記反射シートとされた延長部を有していることを特徴とする。すなわち、この面発光装置では、導光板側反射シートが、透明樹脂部の下面にまで延在され上記反射シートとされた延長部を有しているので、下面の反射シートを別個に用意する必要がないと共に全体の厚さも変わらず、高輝度化を図ることができる。

また、本発明の面発光装置は、前記パッケージ基板の上面に接続されたフレキシブルプリント基板を備え、前記透明樹脂部の上面に配される前記反射シートが、前記フレキシブルプリント基板に隣接して並べて配設されていることを特徴とする。すなわち、この面発光装置では、透明樹脂部上面の反射シートがフレキシブルプリント基板に隣接して並べて設けられているので、反射シートを採用しても全体として厚くならず、高輝度化を図ることができる。

本発明の表示装置は、画像表示パネルと、前記画像表示パネルの裏面側に配されたバックライトユニットとして上記本発明の面発光装置と、を備えていることを特徴とする。すなわち、この表示装置では、バックライトユニットとして高輝度化された上記本発明の面発光装置を採用しているので、高輝度な表示が得られる。

また、本発明の表示装置は、前記画像表示パネルが、液晶表示パネルであることを特徴とする。すなわち、この表示装置では、液晶表示パネルを用いた液晶表示装置であるので、薄型化が可能であると共に軽量化及び低コスト化を行うことができる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る面発光装置及び表示装置によれば、略直方体形状の透明樹脂部の前面に側端面を突き合わせた状態で導光板が設置され、導光板の上下面の少なくとも一方の側端部から透明樹脂部の上下面の少なくとも一方にわたって一つ又は一対の反射シートが設けられているので、平面同士の突き合わせで組み立て性に優れ、位置ずれによる光学特性の低下も軽減されると共に、反射シートで透明樹脂部の上下面の少なくとも一方からの光束を広く効率的に反射して導光板の高輝度化を図ることができる。したがって、この面発光装置を採用した本発明の表示装置では、容易な組み立てで高い光学特性を維持でき、高輝度が要望される携帯電話機やＰＤＡ等の液晶ディスプレイなどに特に好適である。

以下、本発明に係る面発光装置及び表示装置の第１実施形態を、図１から図３に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能又は認識容易な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

本実施形態の表示装置は、図１に示すように、例えば携帯電話機やＰＤＡの液晶ディスプレイに適用される液晶表示装置であって、液晶表示パネル（画像表示パネル）１と、液晶表示パネル１の裏面側に配されたバックライトユニット（面発光装置）２とを備えている。
なお、本実施形態では、液晶表示パネル１の画面側及びバックライトユニット２の光出射面側を表面側又は上面側として記載している。

本実施形態における上記バックライトユニット２は、例えば白色光を主面である上面から出射するものであって、図１及び図２に示すように、発光素子３と発光素子３を長方形状の実装面に実装する略直方体形状のパッケージ基板４と発光素子３を封止して前記実装面に形成された略直方体形状の透明樹脂部５とを備えた複数の発光素子パッケージ６と、前記実装面に対向する透明樹脂部５の前面に側端面を突き合わせた状態で設置された導光板７と、導光板７上に配され導光板７からの光を拡散させて面内の光強度を均一にする拡散シート８と、拡散シート８上に配され拡散シート８からの光を液晶表示パネル１に向けた上方向への照射光として出射する第１プリズムシート９Ａ及び第２プリズムシート９Ｂと、導光板７の上面の側端部から透明樹脂部５の上面にわたって設けられ内側（透明樹脂部側）が反射面である光源側反射シート１０と、導光板７の下面全体から透明樹脂部５の下面にわたって設けられ内側（導光板側）が反射面である導光板側反射シート１１と、パッケージ基板４の上面に接続されたフレキシブルプリント基板１２と、を備えている。

上記発光素子３は、パッケージ基板４の実装面に互いに所定距離を空けて実装された表面実装型ＬＥＤの半導体発光素子である。この半導体発光素子は、例えば青色（波長λ：４７０〜４９０ｎｍ）ＬＥＤ素子又は紫外光（波長λ：４７０ｎｍ未満）ＬＥＤ素子であって、例えばサファイア基板などの絶縁性基板上に窒化ガリウム系化合物半導体（例えばＩｎＧａＮ系化合物半導体）の複数の半導体層が積層されて形成されたものである。

また、この発光素子３を封止する透明樹脂部５は、例えば蛍光体を含有した透明な樹脂であって、シリコーン樹脂等を主剤とし、ＹＡＧ蛍光体等が添加されている。このＹＡＧ蛍光体は、発光素子３からの青色光又は紫外光を黄色光に変換させて混色効果により白色光を生じさせるものである。したがって、この発光素子３及び透明樹脂部５によって白色ＬＥＤを構成している。なお、発光素子３及び透明樹脂部５による白色ＬＥＤとしては、上記以外でも種々のものが採用可能である。

上記発光素子パッケージ６は、図２に示すように、透明樹脂部５の両側端面に内面が反射面とされる正反射面部１３を備えている。
上記パッケージ基板４は、例えばガラスエポキシ樹脂等で形成され、長方形状の側面が発光素子３の実装面とされている。
また、パッケージ基板４の両端部には、発光素子３の電極に電気的に接続された端子部である一対の電極パターン４ａが設けられている。

上記導光板７は、例えば透明なポリカーボネイト樹脂やアクリル樹脂等で形成されている。
上記正反射面部１３は、白色樹脂又は銀等の正反射部材を透明樹脂部５に接着したものや、光反射機能を有する金属膜を透明樹脂部５に蒸着したもの等である。

上記光源側反射シート１０は、フレキシブルプリント基板１２の上面に配されて固定され、図３に示すように、導光板７の側端部の全長にわたって設けられている。なお、図３において、光源側反射シート１０は、分かりやすくするためにハッチングを施している。この光源側反射シート１０は、例えば上記正反射面部１３より高反射率（例えば９８％以上）の多層誘電体膜で形成されたシートである。また、光源側反射シート１０は、例えばフレキシブルプリント基板１２、バックライトユニット２の各シート類のホルダー（図示略）等に貼り付けて固定されている。

上記導光板側反射シート１１は、導光板７の下面全体を覆って配されていると共に、透明樹脂部５の下面にまで延在され下面側の反射シートとして機能する延長部１１ａを有している。この導光板側反射シート１１は、上面に光反射機能を有する金属板、フィルム、箔等であって、本実施形態では銀蒸着膜を設けたフィルムが採用されている。なお、上記銀蒸着膜の代わりに、アルミ金属蒸着膜などを採用しても構わない。また、バックライトユニット２の各シート類をホルダー（図示略）に固着するために用いられるＬＣＤ固定用シートを、上記導光板側反射シート１１として配置しても構わない。この際のＬＣＤ固定用シートの上面側は、光反射機能を有する銀等の反射面とされる。
上記拡散シート８は、例えばアクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂等の透明な樹脂にシリカ粒子等を分散したもので構成されている。

上記第１プリズムシート９Ａ及び第２プリズムシート９Ｂは、拡散シート８からの光を上面側に集光するための透明シート状の部材であり、平行な複数の稜線を有するプリズム部を上面側に有している。また、第１プリズムシート９Ａは、発光素子パッケージ６の光軸に対して、プリズム部の稜線がねじれの位置に設定され、特に、上方への高い指向性が得られる方向として、発光素子パッケージ６の光軸に直交する方向と平行に設定される。また、第２プリズムシート９Ｂは、発光素子パッケージ６の光軸に対して、プリズム部の稜線が平行に設定されている。すなわち、第１プリズムシート９Ａ及び第２プリズムシート９Ｂは、互いのプリズム部の稜線がねじれの位置に配され、平面視で互いに稜線が直交している。

上記液晶表示パネル１は、透過型又は半透過型の液晶表示パネルが採用される。例えば、半透過型の液晶表示パネル１の場合、透明電極、配向膜及び偏光板をそれぞれ有する上基板と下基板との間隙にＴＮ液晶やＳＴＮ液晶等の液晶をシール材で封止したパネル本体と、その下面側に光透過性と光反射性の両機能を持った半透過反射板と、を備えたものである。

このように本実施形態のバックライトユニット２では、略直方体形状の透明樹脂部５の前面に側端面を突き合わせた状態で導光板７が設置されるため、光の出射面となる透明樹脂部５の前面及び導光板７の側端面が共に平面構造であり、位置ずれが生じても光学特性の低下が軽減されると共に組み立て性も向上する。

さらに、このバックライトユニット２では、導光板７の上下面の側端部から透明樹脂部５の上下面にわたって設けられ内側が反射面である一対の反射シート（光源側反射シート１０及び導光板側反射シート１１）を備えているので、透明樹脂部５の上下面から上下方向に出射される光束をこれら反射シートで広く効率良く反射させて透明樹脂部５内へ戻す又は導光板７内へ入射させることができ、高輝度化を図ることができる。さらに、光源側反射シート１０によって、発光素子パッケージ６から出射された光が、拡散シート８や第１プリズムシート９Ａ及び第２プリズムシート９Ｂ等の導光板７以外の部材に直接入射することを抑えることができ、見栄えが良くなる効果が得られる。なお、透明樹脂部５の上下面に白色樹脂を設けた場合よりも高反射率の光源側反射シート１０を配置することができ、白色樹脂を無くしたことで増加した光束量を効率的に反射して導光板７に取り込み、高輝度化を図ることができる。

また、導光板７の側端部の全長にわたって反射シート（光源側反射シート１０及び導光板側反射シート１１）が設けられているので、発光素子パッケージ６の手前だけでなく、その側方からの光も効率的に反射して導光板７に取り込むことで、輝度ムラが生じ難く高い輝度均一性を得ることができる。また、発光素子パッケージ６の個数に応じた数の反射シートを用意する必要が無く、一面に対して一枚の反射シートで一括して反射させることができ、部材コスト、組み立て工程数及び部品点数の増大を防ぐことができる。

さらに、透明樹脂部５の両側端面に内面が反射面とされる正反射面部１３を備えているので、透明樹脂部５の両側端面から左右方向に広がって出射される光も正反射面部１３で内側に反射させて導光板７に入射させることで、より高輝度化を図ることができる。
また、導光板側反射シート１１が、透明樹脂部５の下面にまで延在された延長部１１ａを有しているので、透明樹脂部５の下面側の反射シートを別個に用意する必要がないと共に全体の厚さも変わらず、高輝度化を図ることができる。

したがって、このバックライトユニット２を備えた表示装置では、容易な組み立てで高い光学特性を維持できると共に高輝度化が可能であり、品質ばらつきが少なく高輝度が要望される携帯電話機やＰＤＡ等の液晶ディスプレイなどに特に好適である。

次に、本発明に係る面発光装置及び表示装置の第２実施形態について、図４を参照して以下に説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、光源側反射シート１０がフレキシブルプリント基板１２の上面に積層して配されているのに対し、第２実施形態のバックライトユニット２２では、図４に示すように、光源側反射シート１０が、フレキシブルプリント基板１２に隣接して並べて配設されている点である。すなわち、光源側反射シート１０がフレキシブルプリント基板１２と拡散シート８との間に配されている。なお、光源側反射シート１０は、例えば導光板７、透明樹脂部５、バックライトユニット２２の各シート類のホルダー（図示略）等に貼り付けて固定されている。

このように第２実施形態では、光源側反射シート１０がフレキシブルプリント基板１２に隣接して並べて配設されるので、光源側反射シート１０を採用しても全体として厚くならず、高輝度化を図ることができる。

次に、本発明に係る面発光装置及び表示装置の第３及び第４実施形態について、図５から図８を参照して以下に説明する。

第３実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、光源側反射シート１０が透明樹脂部５の上面に配されているのに対し、第３実施形態では、図５及び図６に示すように、透明樹脂部５の上面にも正反射面部１３が形成されて光源側反射シート１０が無い点である。すなわち、第３実施形態では、発光素子パッケージ３６において透明樹脂部５の両側面及び上面の３面に正反射面部１３が形成され、光源側反射シート１０が省かれている。
また、フレキシブルプリント基板３２は、導光板７の側端部上まで延在して発光素子パッケージ３６上に配されている。

このように第３実施形態では、透明樹脂部５の下面では導光板側反射シート１１が光を反射すると共に、透明樹脂部５の上面では正反射面部１３が光を反射するので、上下面の両方で光を戻して高輝度化を図ることができる。
また、第１実施形態のように高反射率の反射シートを透明樹脂部５の上下面の両方に配した方が、より高輝度化を図ることができるが、第３実施形態では、光源側反射シート１０を省略できるため、部材点数を削減して低コスト化することができる。

また、フレキシブルプリント基板３２は、導光板７の側端部上まで延在しているので、導光板７の側端部上において発光素子パッケージ３６からの光を遮光して、この光が拡散シート８やプリズムシート９Ａ，９Ｂ等の導光板７以外の部材に直接入射することを抑えることができる。

第４実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、導光板側反射シート１１が発光素子パッケージ６の下部まで延在して配されているのに対し、第４実施形態では、図７及び図８に示すように、透明樹脂部５の下面にも正反射面部１３が形成されて導光板側反射シート４１が透明樹脂部５の下面まで延在していない点である。すなわち、第４実施形態では、発光素子パッケージ４６において透明樹脂部５の両側面及び下面の３面に正反射面部１３が形成され、透明樹脂部５の下面側に導光板側反射シート４１が配されていない。
なお、フレキシブルプリント基板４２は、発光素子パッケージ４６の下側に設けられている。

このように第４実施形態では、透明樹脂部５の下面では正反射面部１３が光を反射すると共に、透明樹脂部５の上面では光源側反射シート１０が光を反射するので、上下面の両方で光を戻して高輝度化を図ることができる。
なお、第１実施形態のように高反射率の反射シートを透明樹脂部５の上下面に配した方が、より高輝度化を図ることができるが、第４実施形態では、透明樹脂部５の下面にいたる反射シートの延長部が不要になり、小面積の導光板側反射シート４１で済むことから、部材コストを低減可能である。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。

例えば、上記各実施形態では、上述したように、正反射面部１３を透明樹脂部５の両側端面に設けることが好ましいが、正反射面部１３を設けずに透明樹脂部５の両側端面を露出させたものでも構わない。
また、上記実施形態では、拡散シート８を用いているが、拡散シート８を省略したバックライトユニットとしても構わない。
また、上記実施形態では、画像表示パネルとして液晶表示パネル１を採用しているが、他の画像表示パネルを用いても構わない。例えば、電子ペーパーなどの画像表示パネルを採用しても良い。

本発明に係る面発光装置及び表示装置の第１実施形態において、表示装置を示す概略的な要部断面図である。 第１実施形態において、発光素子パッケージを示す斜視図である。 第１実施形態において、表示装置を示す概略的な要部平面図である。 本発明に係る面発光装置及び表示装置の第２実施形態において、表示装置を示す概略的な要部断面図である。 本発明に係る面発光装置及び表示装置の第３実施形態において、表示装置を示す概略的な要部断面図である。 第３実施形態において、発光素子パッケージを示す斜視図である。 本発明に係る面発光装置及び表示装置の第４実施形態において、表示装置を示す概略的な要部断面図である。 第４実施形態において、発光素子パッケージを示す斜視図である。

符号の説明

１…液晶表示パネル（画像表示パネル）、２、２２…バックライトユニット（面発光装置）、３…発光素子、４…パッケージ基板、５…透明樹脂部、６，３６，４６…発光素子パッケージ、７…導光板、１０…光源側反射シート、１１，４１…導光板側反射シート、１３…正反射面部

Claims (8)

1. 発光素子と前記発光素子を長方形状の実装面に実装する略直方体形状のパッケージ基板と前記発光素子を封止して前記実装面に形成された略直方体形状の透明樹脂部とを備えた発光素子パッケージと、
   前記実装面に対向する前記透明樹脂部の前面に側端面を突き合わせた状態で設置された導光板と、
   前記導光板の上下面の少なくとも一方の側端部から前記透明樹脂部の上下面の少なくとも一方にわたって設けられ内側が反射面である一つ又は一対の反射シートと、を備えていることを特徴とする面発光装置。
2. 請求項１に記載の面発光装置において、
   前記反射シートが、前記透明樹脂部の上下面のうち一方の面側に設けられており、
   前記透明樹脂部の上下面のうち他方の面に、内面が反射面とされる正反射面部を備えていることを特徴とする面発光装置。
3. 請求項１又は２に記載の面発光装置において、
   前記反射シートが、前記導光板の前記側端部の全長にわたって設けられていることを特徴とする面発光装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の面発光装置において、
   前記透明樹脂部の両側端面に、内面が反射面とされる正反射面部を備えていることを特徴とする面発光装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の面発光装置において、
   前記導光板の下面に配された導光板側反射シートを備え、
   該導光板側反射シートが、前記透明樹脂部の下面にまで延在され前記反射シートとされた延長部を有していることを特徴とする面発光装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の面発光装置において、
   前記パッケージ基板の上面に接続されたフレキシブルプリント基板を備え、
   前記透明樹脂部の上面に配される前記反射シートが、前記フレキシブルプリント基板に隣接して並べて配設されていることを特徴とする面発光装置。
7. 画像表示パネルと、
   前記画像表示パネルの裏面側に配されたバックライトユニットとして請求項１から６のいずれか一項に記載の面発光装置と、を備えていることを特徴とする表示装置。
8. 請求項７に記載の表示装置において、
   前記画像表示パネルが、液晶表示パネルであることを特徴とする表示装置。

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