WO2017073471A1 - 照明装置及び表示装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a lighting device and a display device.
- the present invention has been completed based on the above-described circumstances, and an object thereof is to increase the incident efficiency to the light guide plate in a configuration including a side-emitting light source.
- the illumination device of the present invention is a side-emitting light source, a light source having a mounted surface having a light source side terminal portion, and a light emitting surface located on a side of the mounted surface, and a plate-like member A light guide plate configured to be formed of an end surface of the plate-shaped member, facing the light-emitting surface, and a light incident end surface on which light from the light source is incident, and one plate of the plate-shaped member A light guide plate having a light output plate surface that emits light incident from the light incident end surface, and an opposite plate surface formed of another plate surface of the plate-like member, and a light source substrate on which the light source is mounted And the board
- the incident efficiency of the light source and the light guide plate is almost 100%.
- the incidence efficiency may be a problem, but as a result of the intensive studies by the present inventors, when a gap is formed between the light emitting surface of the light source and the light incident end surface of the light guide plate, A new finding was obtained that the incident efficiency of light from the light emitting surface to the light guide plate and the positional relationship between the light emitting surface and the light incident end surface have a correlation as shown in the graph of FIG.
- the light source is disposed at a position where the center of the light emitting surface is deviated from the center of the light incident end surface.
- the following configuration is preferable as an embodiment of the present invention.
- the said light guide plate is set as the structure whose dimension of the said light-incidence end surface is 0.2 mm or more larger than the dimension of the said light emission surface about the plate
- the light guide plate is configured such that in the thickness direction of the light guide plate, the dimension of the light incident end face is 0.5 mm or more larger than the dimension of the light emitting surface. According to such a configuration, as shown in the graph of FIG. 6, the incident efficiency with respect to the light guide plate with respect to the light from the light emitting surface can be further suitably improved.
- the light guide plate further includes a light shielding member that shields light from the light source on the light output plate surface side, and the light shielding member is arranged on the light guide plate side in an arrangement direction of the light source and the light guide plate.
- the end portion is arranged at a position of 0.5 mm or more and 2.0 mm or less from the light emitting surface.
- the light source substrate has the substrate surface attached to an end portion on the light incident end surface side of the opposite plate surface of the light guide plate. According to such a configuration, the light source substrate is arranged on the light output plate surface side, so that light from the light output plate surface is not shielded by the light source substrate, and the illumination device is more preferably provided. This can contribute to narrowing the frame of the display device.
- a dimension from the mounted surface to an end portion on the light source substrate side of the light emitting surface is opposite to the light source substrate on the light emitting surface from a surface opposite to the mounted surface. It is set as the structure larger than the dimension to the edge part. According to such a configuration, ⁇ D shown in the graph of FIG. 6 can be suitably increased, and the incident efficiency of the light from the light emitting surface with respect to the light guide plate can be further suitably improved.
- a conductive layer is formed in a pattern and a wiring portion connected to the light source side terminal portion via the substrate side terminal portion, and the wiring portion from the opposite side of the light source
- a support layer for supporting, in the thickness direction of the light guide plate, the dimension from the mounted surface to the end of the light emitting surface on the light source substrate side in the light source is L, and the front
- the dimension of the writing light end surface is D LGP
- the dimension of the light emitting surface is D LED
- the dimension from the support layer to the mounted surface of the light source is D1
- a conductive layer is formed in a pattern and a wiring portion connected to the light source side terminal portion via the substrate side terminal portion, and the wiring portion from the side opposite to the light source
- ⁇ D shown in the graph of FIG. 6 can be suitably increased, and the incident efficiency of the light from the light emitting surface with respect to the light guide plate can be further suitably improved.
- the dimension of the solder part is S
- the dimension from the mounted surface to the end of the light emitting surface on the light source substrate side is L in the front light source.
- the dimension of the writing light end face is D LGP
- the dimension of the light emitting surface is D LED
- the dimension from the support layer to the mounted surface of the light source is D3, excluding the solder portion
- the guide layer is guided from the support layer.
- a conductive layer is formed in a pattern and a wiring portion connected to the light source side terminal portion via the substrate side terminal portion, and the wiring portion from the side opposite to the light source And a support layer for supporting the substrate-side terminal portion, wherein the substrate-side terminal portion has a size of 85 ⁇ m or more in the thickness direction of the light guide plate.
- the dimension of the substrate-side terminal portion is T
- the dimension of the light source from the mounted surface to the end of the light emitting surface on the light source substrate side is L
- the dimension of the light incident end surface is D LGP
- the dimension of the light emitting surface is D LED
- the dimension from the support layer to the mounted surface of the light source is D4 except for the substrate side terminal portion
- the support layer is D2
- the relation of T (D LGP ⁇ D LED ) / 2 ⁇ D4 + D2 ⁇ L
- the light source substrate includes a light guide plate overlapping portion that overlaps the light guide plate and a light source mounting portion that overlaps the light source in a thickness direction of the light guide plate, and the light source mounting portion includes a first light source mounting portion, A conductive layer formed in a pattern and connected to the light source side terminal portion via the substrate side terminal portion; a support layer for supporting the wiring portion from the opposite side of the light source; and the wiring A plurality of layers including a second conductive layer that connects a portion and the substrate side terminal portion, and a raised layer that raises the substrate side terminal portion from the support layer, and the light guide plate overlapping portion includes: The raised layer is not provided, and the wiring portion and the support layer are provided. According to such a configuration, ⁇ D shown in the graph of FIG. 6 can be increased by an amount corresponding to the raised layer, and the incident efficiency of the light from the light emitting surface with respect to the light guide plate can be further improved. Can do.
- the first conductive layer and the second conductive layer are connected by a through hole. According to such a configuration, a connection between the first conductive layer and the second conductive layer can be realized by a technique related to a versatile through hole, and a backlight device having high incident efficiency is preferable. Can be designed to
- the dimension of the raised layer is F
- the dimension of the light source from the mounted surface to the end of the light emitting surface on the light source substrate side is L
- the guide The dimension of the light incident end surface of the light plate is D LGP
- the dimension of the light emitting surface is D LED
- the dimension from the support layer to the mounted surface of the light source is D5, excluding the raised layer
- the support layer is D2
- the relational expression F (D LGP ⁇ D LED ) / 2 ⁇ D5 + D2 ⁇ L
- a display device of the present invention includes the above-described illumination device and a display panel that performs display using light from the illumination device. According to the display device having such a configuration, since the incident efficiency in the lighting device is increased, a display device with high luminance and low power consumption can be realized.
- the present invention it is possible to increase the incident efficiency to the light guide plate in the configuration including the side-emitting light source.
- FIG. 1 is an exploded perspective view of a liquid crystal display device according to Embodiment 1 of the present invention.
- Cross-sectional view of a liquid crystal display device Enlarged side sectional view of the vicinity of the LED in FIG.
- Plan view of backlight device LED viewed from the light emitting surface
- Graph showing the relationship between ⁇ D and incident efficiency
- Graph showing the relationship between DLGP and incident efficiency Table showing comparison ratio of incident efficiency and incident efficiency in each DLGP and L
- Enlarged side sectional view of the vicinity of the LED in the liquid crystal display device according to the comparative example Enlarged side sectional view of the vicinity of the LED in the liquid crystal display device according to Embodiment 2 of the present invention Table showing comparison ratio of incident efficiency and incident efficiency in each DLGP and S Enlarged side sectional view of the vicinity of the LED in the liquid crystal display device according to Embodiment 3 of the present invention.
- Table showing comparison ratio of incident efficiency and incident efficiency in each DLGP and T Enlarged side sectional view of the vicinity of the LED in the liquid crystal display device according to Embodiment 4 of the present invention.
- Table showing comparison ratio of incident efficiency and incident efficiency in each DLGP and F The expanded sectional side view of LED vicinity in the backlight apparatus which concerns on other embodiment of this invention.
- FIGS. 1 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
- a liquid crystal display device (display device) 10 including a liquid crystal panel 11 as a display panel is illustrated.
- a part of each drawing shows an X axis, a Y axis, and a Z axis.
- FIG. 2 is used as a reference, and the upper side of the figure is the front side and the lower side of the figure is the back side.
- the liquid crystal display device 10 has a rectangular shape as a whole. As shown in FIG. 1, a liquid crystal panel (display panel) 11 capable of displaying an image, and a liquid crystal panel disposed on the back side of the liquid crystal panel 11. And a backlight device (illumination device) 12 that is an external light source that supplies light to the light source 11.
- a frame-shaped bezel (not shown) is disposed on the front side of the liquid crystal panel 11, and an outer peripheral side portion (a non-display area to be described later) of the liquid crystal panel 11 is sandwiched and held between the backlight device 12.
- a touch panel or a cover panel can be put on the front side of the liquid crystal panel 11.
- the liquid crystal display device 10 according to the present embodiment is mainly used for portable electronic devices such as smartphones and tablet laptop computers, and the screen size is, for example, about 4 inches to 20 inches.
- the liquid crystal panel 11 as a whole has a rectangular shape in plan view, and as shown in FIGS. 1 and 2, a pair of glass substrates 11a and 11b that are substantially transparent and have excellent translucency, A liquid crystal layer (not shown) including liquid crystal molecules that are interposed between the substrates 11a and 11b and whose optical characteristics change with application of an electric field, and both the substrates 11a and 11b have a thickness corresponding to the thickness of the liquid crystal layer. They are bonded together with a sealing agent (not shown) while maintaining the gap.
- the display surface of the liquid crystal panel 11 includes a display area (active area) in which an image is displayed, and a non-display area (nonactive area) that forms a frame shape (frame shape) surrounding the display area and does not display an image. It is divided.
- the front side (front side) is the CF substrate 11a
- the back side (back side) is the array substrate 11b.
- the array substrate 11b is connected to the other end of a flexible substrate (not shown), one end of which is connected to a signal supply source (such as a control substrate), thereby various signals from the signal supply source. Is to be supplied.
- polarizing plates are attached to the outer surface sides of both the substrates 11a and 11b. Note that the short side direction in the liquid crystal panel 11 coincides with the Y-axis direction, the long side direction coincides with the X-axis direction, and the thickness direction coincides with the Z-axis direction.
- TFTs Thin Film Transistors
- a gate wiring and a source wiring having a lattice shape are disposed around the pixel electrode. A signal related to an image is supplied to the gate wiring and the source wiring by a signal supply source.
- the pixel electrode arranged in the rectangular region surrounded by the gate wiring and the source wiring is made of a transparent electrode such as ITO (Indium Tin Oxide) or ZnO (Zinc Oxide).
- the CF substrate 11a is provided with a large number of color filters arranged at positions corresponding to the respective pixels.
- the color filter is arranged so that three colors of R, G, and B are alternately arranged.
- a light shielding layer (black matrix) for preventing color mixture is formed between the color filters.
- a counter electrode facing the pixel electrode on the array substrate 11b side is provided.
- the CF substrate 11a is slightly smaller than the array substrate 11b.
- An alignment film for aligning liquid crystal molecules contained in the liquid crystal layer is formed on the inner surfaces of both the substrates 11a and 11b.
- the backlight device 12 as a whole has a substantially block shape that is rectangular when viewed in a plane, like the liquid crystal panel 11.
- the backlight device 12 guides light from an LED (Light Emitting Diode) 20 that is a light source, an LED substrate (light source substrate) 30 on which the LED 20 is mounted, and the LED 20.
- the backlight device 12 is arranged in such a manner that the LEDs 20 (LED substrates 30) are unevenly distributed near one end portion on the short side of the backlight device 12 and the liquid crystal panel 11, so that only one side of the light guide plate 40 is provided.
- An edge light type (side light type) of a one-side incident type that is incident is used.
- the components of the backlight device 12 will be described sequentially.
- the LED 20 has a configuration in which an LED chip (not shown) as a semiconductor light emitting element is sealed with a resin material 21 on a substrate portion fixed to the substrate surface 30 a of the LED substrate 30.
- the LED chip and the resin material 21 are accommodated in the housing 22.
- the LED chip mounted on the substrate unit has one main emission wavelength, and specifically, one that emits blue light in a single color is used.
- a phosphor that emits a predetermined color when excited by the blue light emitted from the LED chip is dispersed and blended, and generally emits white light as a whole. It is supposed to be.
- the LED 20 is of a side-emitting type, and includes a mounted surface 24 having an LED side terminal portion (light source side terminal portion) 24 a and a light emitting surface 25 positioned on the side of the mounted surface 24.
- the light emitting surface 25 is a region of the LED 20 facing the light incident end surface 41 of the light guide plate 40 and being exposed to the resin material 21 surrounded by the housing 22.
- the optical axis LA of the LED 20 is located at the center of the light emitting surface 25, and the light emitted from the light emitting surface 25 of the LED 20 spreads symmetrically about the line passing through the center C LED of the LED 20 in the Z-axis direction. Such a light distribution is shown.
- the LED substrate 30 has a flexible film shape (sheet shape), and the plate surfaces thereof are the liquid crystal panel 11, the light guide plate 40, and the optical sheet 15. It is arranged in a posture parallel to the surface.
- the LED substrate 30 includes a support layer 31 made of a synthetic resin (for example, polyimide resin) film having flexibility, insulation, and the like, and a conductive film such as a metal foil (for example, copper foil) having a predetermined line.
- the wiring portion 32 is formed in a pattern having a width, and a covering layer 33 is formed on the support layer 31 so as to cover the wiring portion 32.
- a substrate side terminal portion 34 connected to the LED side terminal portion 24 a via the solder portion 35 is provided so as to be exposed from the opening formed in the coating layer 33.
- the substrate-side terminal portion 34 is provided by forming a metal (for example, nickel or gold) layer on the conductive film by electroplating or the like.
- the LED substrate 30 thus configured has a substrate-side terminal portion 34 formed on the substrate surface 30a, and most of the region other than the substrate-side terminal portion 34 on the substrate surface 30a is covered with the coating layer 33. ing.
- the coating layer 33 is configured to include a light absorbing portion having light absorptivity.
- the coating layer 33 provided with a light absorption part for example, a black print layer (not shown) provided on a cover lay made of a polyimide resin film, a black cover lay, a wiring A part formed by applying a black solder resist to the portion 32 instead of the coverlay can be exemplified.
- a black print layer (not shown) provided on a cover lay made of a polyimide resin film, a black cover lay, a wiring A part formed by applying a black solder resist to the portion 32 instead of the coverlay
- the coating layer 33 includes a light absorbing portion, as described later, synergisticity with luminance unevenness countermeasures in which the center of the light emitting surface 25 is opposed to the center of the light incident end surface 41 is described later. As an effect, luminance unevenness can be suitably suppressed.
- the LED substrate 30 has a horizontally long rectangular shape in plan view, and the length dimension (long side dimension) is the same as the short side dimension of the light guide plate 40 described below.
- the width dimension (short side dimension) is formed so as to be larger than the distance (interval) between the light incident end face 41 of the light guide plate 40 and the frame 18. Therefore, the LED substrate 30 has a light guide plate in which one end portion overlaps with a part of the light guide plate 40 (end portion on the light incident end face 41 side) in the width direction (short side direction, Y axis direction) in plan view.
- the other end is a frame superimposing portion 30c that overlaps the frame 18 in a plan view.
- an area between the light guide plate overlapping portion 30b and the frame overlapping portion 30c in the LED substrate 30 is an LED mounting portion (light source mounting portion) 30d on which the LEDs 20 are mounted.
- a plurality (six in this embodiment) of LEDs 20 are mounted on the substrate mounting surface 30 a in the LED mounting portion 30 d, and adjacent LEDs 20 are connected in series by a wiring portion 32.
- the wiring portion 32 is mainly provided in the light guide plate overlapping portion 30b, and the width dimension of the light guide plate overlapping portion 30b is required to be a certain level or more in order to secure a sufficient arrangement space.
- the inner end of the LED substrate 30 in the Y-axis direction (the end on the light guide plate overlapping portion 30b side) is designed to be disposed at a position of 3 mm or more from the light emitting surface 25 of the LED 20, for example, the inner end It is set as the structure located inside the ineffective light emission area
- region NEA end part 19a of the light shielding member 19 of the light-guide plate 40 mentioned later.
- the LED substrate 30 is attached to the end portion 43a on the light incident end surface 41 side of the opposite plate surface 43 of the light guide plate 40 in the light guide plate overlapping portion 30b. The manner in which the LED substrate 30 is attached to the light guide plate 40 will be described later.
- the light guide plate 40 is configured by a rectangular plate-like member that is slightly smaller than the inner dimension of the frame 18 in plan view, and the plate surface is a plate surface of the liquid crystal panel 11 or the like.
- the long side direction on the plate surface coincides with the Y-axis direction
- the short side direction coincides with the X-axis direction
- the plate thickness direction orthogonal to the plate surface coincides with the Z-axis direction.
- the light guide plate 40 is housed in a form surrounded by the frame 18 and is disposed immediately below the liquid crystal panel 11 and the optical sheet 15.
- one end surface on the short side of the outer peripheral end surface is opposed to the LED 20 and is a light incident end surface 41 on which light from the LED 20 is incident, whereas the other three sides of the light guide plate 40
- Each end face (the other end face on the short side and the end face on the pair of long sides) is an LED non-facing end face 44 that does not face the LED 20.
- the light from the LED 20 does not directly enter each LED non-facing end surface 44, it can enter indirectly.
- the thickness of the light guide plate 40 is substantially uniform over the entire area, and the dimension DLGP of the light incident end surface 41 in the Z-axis direction is equal to the plate thickness of the light guide plate 40.
- the plate surface facing the front side is a light output plate surface 42 that emits light toward the liquid crystal panel 11, as shown in FIG. Has been.
- the light output plate surface 42 of the light guide plate 40 is a central side portion that effectively emits light, and an outer peripheral side portion that surrounds the effective light output region EA and cannot emit light effectively. It is divided into an effective light emission area NEA.
- the effective light output area EA is a range in which the emitted light can be supplied to the display area of the liquid crystal panel 11 and effectively used for displaying an image, and is an area that overlaps the display area when seen in a plane.
- the non-effective light emission area NEA is a range that overlaps the non-display area when viewed in a plane.
- the plate surface facing the back side of the light guide plate 40 is an opposite plate surface 43 opposite to the light output plate surface 42. According to such a configuration, the alignment direction of the LED 20 and the light guide plate 40 coincides with the Y-axis direction, whereas the alignment direction of the optical sheet 15 (liquid crystal panel 11) and the light guide plate 40 is the Z-axis direction. It is in agreement and both arrangement directions are orthogonal to each other.
- the light guide plate 40 introduces the light emitted from the LED 20 along the Y-axis direction from the light incident end surface 41 and faces the optical sheet 15 side (front side, light emitting side) while propagating the light inside. Thus, it has a function of emitting light as planar light from the light-emitting plate surface 42 which is the front-side plate surface.
- a light reflection pattern is formed of a light reflecting portion for urging emission from the light output plate surface 42 by reflecting the light in the light guide plate 40 toward the light output plate surface 42. (Not shown) is formed.
- the light reflecting portion constituting the light reflecting pattern is made up of a large number of light reflecting dots, and the distribution density thereof changes according to the distance from the light incident end face 41 (LED 20). Specifically, the distribution density of the light reflecting dots constituting the light reflecting portion tends to increase as it moves away from the light incident end surface 41 in the Y-axis direction, and conversely decreases as it approaches the light incident end surface 41.
- the light emitted from the light output plate surface 42 is designed to have a uniform distribution in the surface.
- the LED substrate 30 and the light guide plate 40 configured as described above are bonded to each other with a substrate surface 30 a and an opposite plate surface 43 through a double-sided adhesive tape 14.
- the double-sided pressure-sensitive adhesive tape 14 is provided on the board surface 30a of the LED board 30 except for the area where the LED 20 is mounted, that is, the LED 20 in the light guide plate overlapping part 30b, the frame overlapping part 30c, and the LED mounting part 30d.
- a structure in which the LED substrate 30 and the frame 18 are fixed in addition to fixing the LED substrate 30 and the light guide plate 40 is illustrated as an example of being formed in a ladder shape so as to cover a region located therebetween.
- the double-sided pressure-sensitive adhesive tape 14 is composed of a film-like base material 14a and a pair of pressure-sensitive adhesive layers 14b formed on both front and back surfaces of the base material 14a.
- the double-sided pressure-sensitive adhesive tape 14 is exemplified as having a thickness of 50 ⁇ m.
- the double-sided pressure-sensitive adhesive tape 14 has a thickness of 10 ⁇ m or more and 25 ⁇ m to increase the incident efficiency E by increasing ⁇ D bottom to be described later. The following configuration is preferable.
- the double-sided pressure-sensitive adhesive tape 14 is more preferably 10 ⁇ m or more and 15 ⁇ m or less.
- the base material 14a is made of a synthetic resin film material such as PET (Polyethylene terephthalate).
- the pair of adhesive layers 14b are made of an adhesive synthetic resin (for example, made of an acrylic resin material), and exhibit a black color with excellent light absorption similar to the base material 14a.
- the pressure-sensitive adhesive layer 14b is formed by dispersing and blending a light absorbing material such as a black pigment. In this way, the pair of adhesive layers 14b are both light-absorbing layers, so that the light emitted from the LED 20 and traveling between the opposite plate surface 43 of the light guide plate 40 and the base material 14a is transmitted to the front side adhesive layer.
- the double-sided pressure-sensitive adhesive tape 14 is configured to have light absorptivity, so that the center of the light emitting surface 25 faces the center of the light incident end surface 41 in the same manner as the coating layer 33 of the LED substrate 30. As a synergistic effect with the brightness unevenness countermeasure, brightness unevenness can be suitably suppressed.
- the optical sheet 15 has a rectangular shape in plan view, like the light guide plate 40, and the plate surfaces of the liquid crystal panel 11, the LED substrate 30, and the light guide plate 40.
- the long side direction on the plate surface coincides with the Y-axis direction
- the short side direction coincides with the X-axis direction
- the plate thickness direction orthogonal to the plate surface coincides with the Z-axis direction.
- the optical sheet 15 is placed on the front side of the light output plate surface 42 of the light guide plate 40, and is disposed between the liquid crystal panel 11 and the light guide plate 40, thereby transmitting light emitted from the light guide plate 40.
- the transmitted light is emitted toward the liquid crystal panel 11 while giving a predetermined optical action.
- the optical sheet 15 that is arranged on the most back side and directly laminated on the light output plate surface 42 of the light guide plate 40 is a diffusion sheet 15a, and is laminated on the front side.
- the first prism sheet 15b is the first prism sheet 15b
- the second prism sheet 15c is laminated on the front side.
- the diffusion sheet 15a has a structure in which a large number of diffusion particles are dispersed in a base material and has a function of diffusing transmitted light.
- the first prism sheet 15b and the second prism sheet 15c are a base prism and a unit prism that is provided on the front plate surface of the base and extends along the X-axis direction or the Y-axis direction.
- a plurality of prism portions arranged along the direction, and selectively condensing light in the arrangement direction of the unit prisms by refracting light transmitted by the unit prisms constituting the prism portions. It is said.
- the extending direction and the arranging direction of the unit prisms are orthogonal to the extending direction and the arranging direction of the unit prisms of the second prism sheet 15c.
- the optical sheet 15 includes a main body portion 16 a that overlaps the light guide plate 40, and an extension portion 16 b that extends in a bowl shape from the light incident end surface 41 of the light guide plate 40 on the front side of the LED 20. And have.
- the optical sheet 15 is provided with an extended portion 16b and a low transmittance portion 16c having a light transmittance lower than that of the other regions of the main body portion 16a in the region adjacent to the extended portion 16b of the main body portion 16a. According to such a configuration, even if the light emitted from the LED 20 includes light that goes directly to the optical sheet 15 without passing through the light guide plate 40, the light is transmitted by the low transmittance portion 16 c to the optical sheet 15.
- the formation range of the low transmittance portion 16 c in the optical sheet 15 is shown in a shaded shape.
- the low-transmittance portion 16c is formed on the back surface of the optical sheet 15 (a diffusion sheet 15a described below), for example, in the region from 0.2 mm to 1 mm in the extension portion 16b and the extension portion 16b in the main body portion 16a. It is provided in a strip shape over the entire length in the short side direction.
- the low-transmittance portion 16c in the Y-axis direction By providing the low-transmittance portion 16c in the Y-axis direction to a range of 0.2 mm or more from the light emitting surface 25 of the LED 20, it is possible to reduce luminance unevenness called “eyeball unevenness” as described later. By setting it to a range of 1 mm or less, it is possible to contribute to narrowing the frame of the liquid crystal display device 10.
- the reflection sheet 17 is arranged so as to cover the back side of the light guide plate 40, that is, the opposite plate surface 43 opposite to the light output plate surface 42. Since the reflection sheet 17 is made of a synthetic resin sheet material having a white surface with excellent light reflectivity, the light propagating in the light guide plate 40 is directed toward the front side (light-emitting plate surface 42). It can be launched efficiently.
- the reflection sheet 17 has a rectangular shape in plan view, like the light guide plate 40, and the central side portion thereof is arranged so as to overlap the light guide plate 40 on the back side (the side opposite to the optical sheet 15 side). ing.
- the frame 18 is made of synthetic resin, and as shown in FIGS. 1 and 2, the outer shape is a rectangular frame shape that is slightly larger than the light guide plate 40, and includes a plurality of LEDs 20, the light guide plate 40, and a plurality of light guide plates 40.
- the optical sheet 15 is disposed so as to surround the outer peripheral side in a lump.
- the frame 18 includes a pair of long side portions that extend along the Y-axis direction and a pair of short side portions that extend along the X-axis direction. Of the pair of short side portions constituting the frame 18, one short side portion is overlapped with a part of the LED substrate 30 (frame overlapping portion 30c) in a plan view (see FIG. 3).
- the frame 18 is fixed to the liquid crystal panel 11 with a panel-side double-sided adhesive tape 19.
- the panel-side double-sided pressure-sensitive adhesive tape 19 has a black surface and high light absorption and high light shielding properties.
- the panel-side double-sided pressure-sensitive adhesive tape 19 has a rectangular frame shape in plan view, like the frame 18, and defines an effective light output area EA on the light output plate surface 42 of the light guide plate 40. That is, the panel-side double-sided adhesive tape 19 is a so-called rim tape that is arranged so as to overlap with the ineffective light-emitting area NEA on the light-emitting plate surface 42 of the light guide plate 40 in a plan view.
- the panel-side double-sided pressure-sensitive adhesive tape 19 is a double-sided pressure-sensitive adhesive tape obtained by applying an adhesive material to both the front and back surfaces of a sheet-like base material.
- the panel-side double-sided adhesive tape 19 functions as a light-shielding member that shields light from the LEDs 20 on the light-emitting plate surface 42 side of the light guide plate 40.
- the panel-side double-sided adhesive tape 19 is also referred to as a light shielding member 19.
- the panel-side double-sided pressure-sensitive adhesive tape 19 is preferably made of a black material (black PET or the like) as a base material itself, but the base material is made of a white material or a transparent material, and the surface is black. You may make it print a coating material.
- the panel-side double-sided pressure-sensitive adhesive tape 19 is arranged between the frame 18 and the liquid crystal panel 11 in the form of being interposed in the Z-axis direction, and the adhesive material on the back side of the base material is placed on the front side surface of the frame 18 The front-side adhesive material is fixed to the plate surface on the back side of the liquid crystal panel 11.
- the panel-side double-sided pressure-sensitive adhesive tape 19 is arranged between the optical sheet 15 and the liquid crystal panel 11 so as to be interposed in the Z-axis direction, and the optical sheet 15 (specifically, the second prism sheet 15c arranged most on the front side). Is also fixed against.
- the panel-side double-sided pressure-sensitive adhesive tape 19 has an end portion 19a on the outer side (the LED 20 side) arranged outside the light emitting surface 25 and the inner side (the light guide plate 40) in the Y-axis direction (the alignment direction of the LEDs 20 and the light guide plate 40). Side end 19b is arranged at a position of 0.5 mm or more and 2.0 mm or less from the light emitting surface 25.
- the backlight device 12 having the above-described configuration, not all of the light emitted from the LED 20 is incident on the light incident end surface 41 of the light guide plate 40, and a part thereof passes through the light guide plate 40. It becomes so-called stray light that goes directly to the optical sheet 15 and the LED substrate 30. Such light is not emitted from the effective light output area EA on the light output plate surface 42 of the light guide plate 40 and causes a decrease in the luminance of the backlight device 12, and also on the light incident end surface 41 side of the light guide plate 40. At the end, it was a factor of luminance unevenness (eyeball unevenness) in which a local bright portion was visually recognized around the LED 20. For this reason, it has been required to improve the incident efficiency E of light from the LED 20 to the light incident end surface 41 of the light guide plate 40.
- ⁇ D bottom is the end portion 25a on the LED substrate 30 side (back side) of the light emitting surface 25 in the Z-axis direction (the thickness direction of the light guide plate 40), and the end portion on the LED substrate 30 side of the light incident end surface 41.
- 41D represents a dimension (mm) retracted inward from 41a
- ⁇ D top is the end 25b on the light emitting surface 25 opposite to the LED substrate 30 (front side) in the Z-axis direction (the thickness direction of the light guide plate 40).
- the dimension (mm) which retreated inward from the edge part 41b on the opposite side to the LED board 30 in the light-incidence end surface 41 is represented.
- the center C LED of the light emitting surface 25 of the LED 20 is disposed to face the center C LGP of the light incident end surface 41 of the light guide plate 40, and ⁇ D bottom and ⁇ D top are substantially equal. ( ⁇ D bottom ⁇ D top ).
- the dimension D LGP of the light incident end surface 41 is set larger than the dimension D LED of the light emitting surface 25 (D LGP > D LED ).
- ⁇ D bottom and ⁇ D top are not distinguished, and when these are collectively referred to, they are simply referred to as ⁇ D.
- This ⁇ D can be obtained as (D LGP ⁇ D LED ) / 2.
- ⁇ D bottom is expressed as ⁇ D1
- ⁇ D top is expressed as ⁇ D2.
- the gap G between the light emitting surface 25 of the LED 20 and the light incident end surface 41 of the light guide plate 40 will be described.
- the incidence efficiency E of light from the LED 20 to the light guide plate 40 is ideal in that the entire light emitting surface 25 of the LED 20 is in close contact with the light incident end surface 41 of the light guide plate 40. In some cases, it is almost 100%.
- the backlight device 12 is designed to absorb the mounting error.
- a gap G ′ is set between the light emitting surface 25 and the light incident end surface 41 of the light guide plate 40. For this reason, in the actual backlight device 12, a gap G that is a sum of the design gap G ′ and the actual mounting error is generated between the light emitting surface 25 and the light incident end surface 41. .
- the mounting error of the LED 20 with respect to the LED substrate 30 is expected to be about ⁇ 0.05 to 0.1 mm in the Y-axis direction (the alignment direction of the LED 20 and the light guide plate 40). For this reason, when the LED 20 is displaced in the direction away from the light incident end face 41 of the light guide plate 40, the size of the gap G is about 0.1 to 0.2 mm, which is twice the mounting error at the maximum. Is assumed.
- the inventors of the present application focused on the case where the gap G is 0.1 mm and the case where the gap G is 0.2 mm, and analyzed the incident efficiency E in each case by a ray tracing simulation.
- the backlight device 12 in which the gap G is about 0.1 mm equivalent to the designed gap G ′ is illustrated in each drawing.
- ⁇ D bottom and ⁇ D top will be described.
- the LED substrate 30 is attached to either the opposite plate surface 43 or the light output plate surface 42 of the light guide plate 40.
- ⁇ D top can be increased only by increasing the thickness of the light guide plate 40 even when the general-purpose LED 20, the LED substrate 30, and / or these mounting means are employed.
- the inventors of the present application pay attention to ⁇ D bottom in the configuration in which the dimension D LED of the light emitting surface of the LED 20 is smaller than the dimension D LGP of the light incident end surface of the light guide plate 40 in the Z-axis direction.
- the idea of improving the incident efficiency E by appropriately designing the LED substrate 30 and / or the mounting means thereof was newly conceived.
- FIG. 6 shows the result of analyzing the relationship between ⁇ D and the incident efficiency by a ray tracing simulation when the gap G is 0.1 mm and 0.2 mm.
- ⁇ D bottom and ⁇ D top in the present embodiment have the same relationship with the incident efficiency
- the incident efficiency (E) of light from the LED 20 to the light guide plate 40 is incident at a predetermined ⁇ D. It can be roughly determined by the square of efficiency.
- the gap G 0.2 mm
- the dimension D LGP of the light incident end face 41 in the Z-axis direction 0.400 mm
- the dimension D of the light emitting surface 25 in the Z-axis direction D LED : 0.29 mm
- ⁇ D bottom 0.
- the incident efficiency at ⁇ D bottom and ⁇ D top is about 85%, and the incident efficiency E of light from the LED 20 to the light guide plate 40 is an integral of these. Estimated 72%.
- the incident efficiency at ⁇ D is E ⁇ D
- the incident efficiency of ⁇ D bottom can be expressed as E ⁇ D ⁇ a
- the incident efficiency of ⁇ D top can be expressed as E ⁇ D + b.
- ⁇ D and incident efficiency E ⁇ D have a positive correlation such that the slope thereof decreases as ⁇ D increases
- a and b have a relationship of a>b> 0.
- the dimension D LED of the light emitting surface 25 is 0.29 mm
- the D LGP -D LED is preferably at least 0.2 mm or more. Further, when the dimension D LGP of the light incident end face 41 is 0.8 mm, that is, when D LGP -D LED is about 0.5 mm or more, the incident efficiency is 90% or more, and sufficient incident efficiency is obtained. It was confirmed that Further, in the above-described embodiment in which the dimension D LGP of the light incident end face 41 is 0.4 mm, an eyeball generated around the LED 20 due to light that does not enter the light guide plate 40 among light from the LED 20 (hereinafter referred to as stray light).
- the range of unevenness was reduced from the range of 2.5 mm from the light incident end face 41 of the LED 20 observed in the conventional configuration to the range of 0.5 to 2 mm from the light incident end face 41.
- the width of the panel-side double-sided pressure-sensitive adhesive tape 19 that has shielded this eyeball unevenness is reduced, and the ineffective light emission area NEA of the backlight device 12 is reduced, thereby narrowing the frame of the liquid crystal display device 10. It was found that it can contribute to. For this reason, in order to improve the incidence efficiency E and to narrow the frame of the liquid crystal display device 10, it was found that the D LGP -D LED is preferably about 0.5 mm or more. The upper limit value of D LGP -D LED can be set as appropriate.
- D LGP -D LED 2 when D LGP -D LED 2 is 2.0 mm or more, the increase in incident efficiency is remarkably slowed.
- D LGP -D LED The LED is preferably set to 2.0 mm or less in order to reduce the thickness of the backlight device 12.
- the dimension DLGP of the light incident end surface 41, the dimension L from the mounted surface 24 of the LED 20 to the end 25a on the LED substrate 30 side of the light emitting surface 25, and the incident efficiency E Is a relationship as shown in the table of FIG.
- the dimension L is the dimension of the light incident end face 41 as D LGP and the dimension of the light emitting surface 25 as D LED in the thickness direction of the light guide plate 40, from the support layer 31 to the mounting surface 24 of the LED 20.
- the LED substrate 30 has a thickness of the support layer 31 of 25 ⁇ m, a thickness of the wiring portion 32 of 35 ⁇ m, a thickness of the covering layer 33 of 25 ⁇ m, and a thickness of the adhesive layer 36 that bonds them to each other of 20 ⁇ m.
- the thickness of the substrate side terminal portion 34 is about 3 ⁇ m.
- the thickness of the double-sided adhesive tape 14 for attaching the LED substrate 30 to the light guide plate 40 is 50 ⁇ m
- the thickness of the solder portion 35 that connects the substrate side terminal portion 34 of the LED substrate 30 and the LED side terminal portion 24a of the LED 20. Is about 10 ⁇ m. Therefore, the dimension D1 from the support layer 31 to the non-mounting surface 24 of the LED 20 in the LED mounting portion 30d is mainly the thickness of the support layer 31, the wiring portion 32, the adhesive layer 36, the board-side terminal portion 34, and the solder portion 35. It is obtained as the total sum of the dimensions (93 ⁇ m in this embodiment).
- the dimension D2 from the support layer 31 to the opposite plate surface 43 of the light guide plate 40 in the light guide plate overlapping portion 30b is mainly the support layer 31, the wiring portion 32, the covering layer 33, the two adhesive layers 36, and the double-sided adhesive tape. It is obtained as a total of 14 thickness dimensions (in this embodiment, 175 ⁇ m). That is, in the configuration using the general-purpose type LED substrate 30 and the double-sided adhesive tape 14 used in the present embodiment, D1 is smaller than D2, and as a result, ⁇ D bottom is likely to be small. In such a configuration, when D LGP is 0.4 mm and D LED is 0.290 mm, L can be obtained as 137 ⁇ m according to the relational expression (1). In this case, the incident efficiency is about It was confirmed that the incident efficiency was 1.04 times that of the comparative example described later.
- the LED 20 (housing 22) has an outer diameter dimension of about 0.482 mm and the light emitting surface 25 (resin material 21) has a dimension of about 0.290 mm as the LED 20 in the Z-axis direction.
- the dimension from the mounted surface 24 to the end 25 a on the back side (light source substrate side) of the light emitting surface 25, that is, the thickness dimension L of the housing 22 on the back side of the light emitting surface 25 is 0.137 mm.
- the dimension from the surface on the opposite side to 24 to the end 25b on the front side of the light emitting surface 25 (the side opposite to the light source substrate), that is, the thickness dimension of the housing 22 on the front side of the light emitting surface 25 is about 0.055 mm Can be illustrated. That is, in this embodiment, the LED 20 has a dimension L from the mounted surface 24 to the end 25a on the back side of the light emitting surface 25, and the end 25b on the front side of the light emitting surface 25 from the surface opposite to the mounted surface 24. It is configured to be larger than the above dimensions.
- the light emitting surface 25 is unevenly distributed on the front side with respect to the outer shape in the Z-axis direction, while the light emitting surface 25 is located in the center with respect to the outer shape in the X-axis direction. Since the surface of the housing 22 that faces the light incident end surface 41 functions as a light reflecting surface that reflects light toward the light incident end surface 41, the thickness 22 of the housing 22 is increased to increase the thickness of the housing 22. In comparison, the light reflectance by the housing 22 is increased, and as a result, the effect of increasing the light incident efficiency E is also achieved. If D LGP is 0.6 mm and D LED , D1, and D2 are the same as described above, L can be obtained as 237 ⁇ m according to relational expression (1).
- the backlight device 12 is a side-emitting LED 20, and includes a mounted surface 24 having an LED-side terminal portion 24 a and a light-emitting surface positioned on the side of the mounted surface 24. 25, and a light guide plate 40 composed of a plate-like member.
- the light guide plate 40 is composed of an end face of the plate-like member, is opposed to the light-emitting surface 25, and receives light from the LED 20.
- An end face 41, a light exit plate face 42 that is made of one plate face of the plate-like member and emits light incident from the light incident end face 41, and an opposite plate face 43 made of another plate face of the plate-like member.
- the dimension of the light emitting surface 25 is smaller than the dimension of the light incident end surface 41, and the center C LED of the light emitting surface 25 faces the center CLGP of the light incident end surface 41. It is supposed to be arranged.
- the LED 20 and the light guide plate 40 have an incident efficiency of approximately 100%.
- the side-emitting LED 20 there is a mounting error when the LED 20 is mounted on the LED substrate 30, so that a gap G is generated between the light emitting surface 25 and the light incident end surface 41.
- the gap G is formed between the light emitting surface 25 of the LED 20 and the light incident end surface 41 of the light guide plate 40.
- the light guide plate 40 is configured such that the dimension of the light incident end face 41 is 0.2 mm or more larger than the dimension of the light emitting surface in the thickness direction of the light guide plate 40. According to such a configuration, as shown in the graph of FIG. 6, the incidence efficiency E with respect to the light guide plate with respect to the light from the light emitting surface can be further suitably increased.
- the light guide plate 40 is configured such that the dimension of the light incident end face 41 is 0.5 mm or more larger than the dimension of the light emitting surface in the thickness direction of the light guide plate 40. According to such a configuration, as shown in the graph of FIG. 6, the incidence efficiency E of the light from the light emitting surface 25 with respect to the light guide plate 40 can be further improved.
- the light guide plate 40 further includes a light shielding member 19 that shields light from the LEDs 20 on the light output plate surface 42 side, and the light shielding member 19 is arranged in the light guide plate in the arrangement direction of the LEDs 20 and the light guide plate 40.
- the end portion 19a on the 40 side is arranged at a position 0.5 mm or more and 2.0 mm or less from the light emitting surface 25.
- the LED substrate 30 has the substrate surface 30 a attached to the end portion 43 a on the light incident end surface 41 side of the opposite plate surface 43 of the light guide plate 40. According to such a configuration, light from the light output plate surface 42 is not blocked by the LED substrate 30 due to the LED substrate 30 being arranged on the light output plate surface 42 side, and more preferably, This can contribute to narrowing the frame of the liquid crystal display device 10 including the backlight device 12.
- the LED 20 has a dimension L from the mounted surface 24 to the end portion 25a on the LED substrate 30 side of the light emitting surface 25, and the LED substrate of the light emitting surface 25 from the surface opposite to the mounted surface 24. 30 is configured to be larger than the dimension up to the end 25b on the opposite side. According to such a configuration, ⁇ D shown in the graph of FIG. 6 can be suitably increased, and the incident efficiency of the light from the light emitting surface 25 with respect to the light guide plate 40 can be further suitably improved.
- the LED substrate 30 includes a wiring portion 32 in which the conductive layer is formed in a pattern and connected to the LED side terminal portion 24a via the substrate side terminal portion 34, and the wiring portion 32 is connected to the LED 20. And a support layer 31 supported from the opposite side, and the thickness dimension of the portion of the housing 22 located on the LED substrate 30 side with respect to the light emitting surface 25 in the plate thickness direction of the light guide plate 40.
- the liquid crystal display device 10 of the present embodiment includes a backlight device 12 and a liquid crystal panel 11 that performs display using light from the backlight device 12. Since the incident efficiency in the backlight device 12 is enhanced, the liquid crystal display device 10 having high luminance and low power consumption can be realized.
- the thickness L of the housing 22P of the LED 20P is smaller than that of the LED 20 of the first embodiment, and is about 55 ⁇ m.
- Other configurations of the LED 20 are the same as those of the first embodiment, and the thickness dimension L of the housing 22 on the back side of the light emitting surface 25 (on the side opposite to the light source substrate) is on the back side of the light emitting surface 25 (light source substrate side). It is equivalent to the thickness dimension of the housing 22.
- the LED 20P is a so-called general-purpose LED in which the light emitting surface 25 is located in the center with respect to the outer shape in the Z-axis direction.
- the thickness of the light guide plate 40P i.e.
- the dimension D LGP light entrance end face 41P is less than the light guide plate 40 of the first embodiment, is about 0.345mm.
- Other configurations are the same as those of the backlight device 12 of the first embodiment.
- the backlight device 12P when the gap G is 0.2 mm, ⁇ D top is 0.06 mm, ⁇ D bottom is 0.015 mm, the incident efficiency at ⁇ D top is about 86%, and the incident efficiency at ⁇ D bottom is The incident efficiency E of the light from the LED 20 to the light guide plate 40 is estimated to be about 70%, which is an integral of these. That is, it was confirmed that the backlight device 12 of the first embodiment has higher light incident efficiency than the backlight device 12P of the comparative example.
- the first embodiment shows a backlight device 112 in which the configuration of the LED and the solder part is changed.
- the LED 120 has a general-purpose configuration similar to the LED 120P shown in the comparative example.
- the solder part 135 is configured to be thicker than 10 to 15 ⁇ m, which is the general thickness dimension shown in the first embodiment and the comparative example.
- the solder part 135 has a configuration in which the dimension S in the thickness direction of the light guide plate 40 is 92 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
- the dimension S of the solder part 135 is 92 ⁇ m, as shown in FIG. 11, an increase in light incident efficiency of at least 1.04 times as compared with the comparative example was confirmed.
- the solder part 135 is larger than 200 ⁇ m, defects such as misalignment of the LED 120 and chip standing at the time of reflow described later occur.
- the dimension S of the solder part 135 is 192 ⁇ m, as shown in FIG. 11, an increase in light incident efficiency of at least 1.22 times as compared with the comparative example was confirmed.
- the solder part 135 is generally formed by a reflow soldering process.
- the reflow soldering process includes a coating process in which a solder paste is applied to the board-side terminal portion 34 of the LED board 30, a mounting process in which the LED 120 is mounted on a portion where the solder paste is applied by a chip mounter, and the board and components are preheated.
- a preheating step generally about 150 ° C. to 170 ° C.
- a main heating step for heating to a temperature at which the solder melts generally 220 ° C. to 260 ° C.
- the solder part 135 can have a desired thickness dimension by appropriately setting the thickness of the pattern paper (metal mask) in the coating process.
- the means for forming the solder portion 135 is not limited to reflow soldering, and may be formed using an anisotropic conductive film (ACF) or anisotropic conductive paste. Since the anisotropic conductive film is mounted by pressure bonding, it is preferable that defects such as chip standing hardly occur. When an anisotropic conductive film is used, it is preferable that the curing temperature of the anisotropic conductive film is low (for example, 120 ° C. or lower) so as not to damage the LED 120 during mounting.
- ACF anisotropic conductive film
- anisotropic conductive paste anisotropic conductive paste
- ⁇ D shown in the graph of FIG. 6 can be suitably increased, and the incidence efficiency E of the light from the light emitting surface 25 with respect to the light guide plate 40 can be further suitably improved.
- the backlight apparatus 12 with high incident efficiency E can be designed suitably by comprising the dimension S of the solder part 135 so that the relational expression (2) may be satisfied.
- Embodiment 3 A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
- the backlight apparatus 212 which changed the structure of LED and the board
- the LED 220 has a general-purpose configuration similar to the LED 220P shown in the comparative example.
- the LED board 230 has a structure in which the board-side terminal portion 234 is thicker than 3 to 10 ⁇ m, which is the general thickness dimension shown in the first embodiment and the comparative example.
- the substrate-side terminal portion 234 is configured such that the dimension T in the thickness direction of the light guide plate 40 is 85 ⁇ m or more.
- substrate side terminal part 234 shall be a structure of 200 micrometers or less from a viewpoint of the terminal part flatness for mounting LED with sufficient yield rate.
- the dimension T of the substrate-side terminal portion 234 is 85 ⁇ m, as shown in FIG. 13, an increase in light incident efficiency of at least 1.04 times as compared with the comparative example was confirmed.
- the dimension T of the substrate-side terminal portion 234 is set to 185 ⁇ m, as shown in FIG. 13, an increase in light incident efficiency of at least 1.22 times as compared with the comparative example was confirmed.
- the substrate-side terminal portion 234 serves to protect the conductive layer, and is made of a metal layer such as nickel or gold formed by electroplating.
- the substrate-side terminal portion 234 is formed by nickel electroplating, and according to such a configuration, a high-strength film can be formed at low cost.
- the film thickness can be easily adjusted.
- the film thickness is 50 ⁇ m or more as in the present embodiment, the surface after the plating process is increased in order to improve the flatness. Polishing or the like may be performed.
- ⁇ D shown in the graph of FIG. 6 can be suitably increased, and the incidence efficiency E of the light from the light emitting surface 25 with respect to the light guide plate 40 can be further suitably improved.
- the backlight apparatus 12 with high incident efficiency E can be designed suitably by comprising the dimension T of the board
- Embodiment 4 A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
- the backlight apparatus 312 which changed the structure of the LED board with Embodiment 1 is shown.
- the LED 320 has the same general-purpose configuration as the LED 320P shown in the comparative example.
- the LED substrate 330 is configured to be a multilayer flexible substrate, whereas the LED substrate 30 shown in the first embodiment and the comparative example is a so-called single-layer flexible substrate.
- the LED board 330 includes an LED mounting portion 30d, a wiring portion 32 in which the first conductive layer 32a is formed in a pattern and connected to the LED side terminal portion 24a via the substrate side terminal portion 34, and a wiring portion 32.
- the substrate-side terminal portion 34 is supported by the support layer 31.
- the light guide plate overlapping portion 30b does not include the raised layer 37 but includes the wiring portion 32 and the support layer.
- the first conductive layer 32a and the second conductive layer 37a are connected by a through hole 37c.
- the raised layer 37 can be formed by using a general technique in a multilayer flexible substrate. Specifically, the raised layer 37 is formed by laminating the second coating layer 37 b on the first coating layer 33 via the adhesive layer 36, and further forming the second conductive layer 37 a on the adhesive layer 36. It can be formed by stacking.
- the dimension F of the raised layer 37 can be set to 137 ⁇ m by setting the second covering layer 37 b to about 50 ⁇ m, the second conductive layer 37 a to about 35 ⁇ m, and the adhesive layers 36 and 36 to about 26 ⁇ m, respectively. In the configuration in which the dimension F of the raised layer 37 is 137 ⁇ m, as shown in FIG. 15, an increase in light incident efficiency of at least 1.22 times as compared with the comparative example was confirmed.
- the dimension F of the raised layer 37 can be adjusted by appropriately designing the thickness of the layer to be added and the number of layers to be added.
- ⁇ D shown in the graph of FIG. 15 can be suitably increased, and the incidence efficiency E of the light from the light emitting surface 25 with respect to the light guide plate 40 can be further suitably increased.
- the backlight apparatus 12 with high incident efficiency E can be designed suitably by comprising the dimension F of the raising layer 37 so that relational expression (4) may be satisfy
- the dimension L matches the thickness dimension of the housing is exemplified, but the present invention is not limited thereto.
- the dimension L may be appropriately adjusted by appropriately changing the thickness dimension of the LED side terminal portion.
- the configuration in which the low transmittance portion is formed in the optical sheet is exemplified, but the configuration in which the low transmittance portion is not formed in the optical sheet may be employed.
- the formation region of the low transmittance portion can be set as appropriate, and may be formed only in a region located around the LED, for example.
- the configuration in which the coating layer of the LED substrate includes the light absorption unit is illustrated, but the configuration in which the coating layer does not include the light absorption unit may be employed.
- the formation area of the light absorption part can also be set as appropriate.
- the light absorption part may be formed only on the light guide plate overlapping part, or may be formed over the entire area of the LED substrate.
- the double-sided pressure-sensitive adhesive tape is black, and in Embodiment 2, the double-sided pressure-sensitive adhesive tape is white. However, the color of the double-sided pressure-sensitive adhesive tape can be changed as appropriate. .
- planar shapes of the liquid crystal panel, the optical sheet, the light guide plate, and the like are rectangular is shown.
- planar shapes of the liquid crystal panel, the optical sheet, the light guide plate, and the like are circular. It may be a non-rectangular shape such as an elliptical shape.
- the LED substrate is exemplified by a film-like base material having flexibility, but the base material of the LED substrate has a hard plate shape having a certain thickness and It is also possible to do.
- the LED substrate in which the LED is mounted on the substrate portion is illustrated, but the present invention is also applicable to a light source substrate on which another light source is mounted.
- a liquid crystal display device including a backlight device and a liquid crystal panel as a display panel has been described.
- a backlight device and a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) display panel as a display panel The present invention can also be applied to a MEMS display device including the above.
- SYMBOLS 10 Liquid crystal display device, 11 ... Liquid crystal panel (display panel), 12, 112, 212, 312 ... Backlight device (illumination device), 19 ... Panel side double-sided adhesive tape (light shielding member) , 19a ... end, 20, 120, 220, 320 ... LED (light source), 24 ... mounting surface, 24a ... LED side terminal part (light source side terminal part), 25 ... Light emitting surface, 25a ... end, 25b ... end, 30, 230, 330 ... LED substrate (light source substrate), 30a ... substrate surface, 30b ... light guide plate overlapping portion, 30d. ..LED mounting portion (light source mounting portion) 31 ... support layer 32 ...
- wiring portion 32a ... first conductive layer 34 ... board side terminal portion 35 ... solder portion 37 ... Raised layer, 37a ... second conductive layer, 37c ... through hole, 40 ... light guide plate, 41 ... light incident end face, 42 ... light exit plate surface, 43. .. Opposite plate surface, 43a ... end, 45 ... recess, 4 ... protrusion, G ... gap, C LGP ... center of the light incident face, C LED ... center of the light emitting surface
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Abstract
バックライト装置(12)は、側面発光型のLED(20)と、入光端面(41)と出光板面(42)と反対板面(43)とを有する導光板(40)と、基板面(30a)が導光板(40)の反対板面(43)における端部(43a)に対して取り付けられるLED基板(30)とを備え、LED(20)の発光面(25)と導光板(40)の入光端面(41)との間に隙間Gを有し、LED(20)は、導光板(40)の板厚方向について、発光面(25)の寸法が入光端面(41)の寸法より小さいものとされるとともに、入光端面(41)の中心CLGPに対して発光面(25)の中心CLEDが対向する配置とされている。
Description
本発明は、照明装置及び表示装置に関する。
従来、液晶表示パネル及びバックライト装置を備える液晶表示装置の一例として下記の特許文献1に記載されたものが知られている。この特許文献1に記載された液晶表示装置は、側面発光型のLEDが実装された回路基板が、反射シートの薄肉部に位置するように配設されている。そして、このような構成とすることで、LEDの光軸と導光板の厚さ方向の中心軸とを近接させることができ、LEDからの導光板に対する入射効率を向上させることができる、と記載されている。
しかしながら、特許文献1に開示のバックライト装置では、LEDの光軸と導光板の厚さ方向の中心軸とを近接させるのにも限界があり、導光板の入光端面の中央部に対してLEDの発光面の中央部が光源基板側に偏在する結果となっている。このため、LEDからの導光板に対する入射効率を向上させる上で、改善の余地があった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、側面発光型の光源を備える構成において、導光板への入射効率を高めることを目的とする。
本発明の照明装置は、側面発光型の光源であって、光源側端子部を有する被実装面と、前記被実装面の側方に位置する発光面と、を有する光源と、板状部材にて構成される導光板であって、前記板状部材の端面からなり、前記発光面と対向状をなし、前記光源からの光が入射される入光端面と、前記板状部材の一の板面からなり前記入光端面から入射された光を出射させる出光板面と、前記板状部材の他の板面からなる反対板面と、を有する導光板と、前記光源が実装される光源基板であって、その基板面に、前記光源側端子部と接続される基板側端子部が形成されるとともに、前記基板面が前記導光板の前記反対板面又は前記出光板面における前記入光端面側の端部に対して取り付けられる光源基板と、を備え、前記光源の前記発光面と前記導光板の前記入光端面との間に隙間を有し、前記光源は、前記導光板の板厚方向について、前記発光面の寸法が前記入光端面の寸法より小さいものとされるとともに、前記入光端面の中心に対して前記発光面の中心が対向する配置とされている。
光源と導光板とは、その発光面と入光端面とを密着させた理想的な場合では、その入射効率はほぼ100%である。しかしながら、側面発光型の光源を用いる場合においては、光源を光源基板に実装する際の実装誤差があるために、発光面と入光端面との間に隙間が生じてしまうこととなる。そのような隙間を有する構成においては入射効率が問題となり得るが、本発明者らが鋭意検討した結果、光源の発光面と導光板の入光端面との間に隙間が形成される場合において、発光面からの光における導光板に対する入射効率と、発光面と入光端面との位置関係とは図6のグラフに示されるような相関を有するという新たな知見が得られた。この結果より、光源を、入光端面の中心に対して発光面の中心が対向するような配置とすることで、例えば、入光端面の中心に対して発光面の中心が偏った位置に配される構成に比べて、光源からの光における導光板に対する入射効率を十分に高めることができる。
本発明の実施態様として、次の構成が好ましい。
(1)前記導光板は、前記導光板の板厚方向について、前記入光端面の寸法が、前記発光面の寸法より0.2mm以上大きい構成とされている。このような構成によれば、図6のグラフに示されるように、発光面からの光における導光板に対する入射効率を、より一層好適に高めることができる。
(1)前記導光板は、前記導光板の板厚方向について、前記入光端面の寸法が、前記発光面の寸法より0.2mm以上大きい構成とされている。このような構成によれば、図6のグラフに示されるように、発光面からの光における導光板に対する入射効率を、より一層好適に高めることができる。
(2)前記導光板は、前記導光板の板厚方向について、前記入光端面の寸法が、前記発光面の寸法より0.5mm以上大きい構成とされている。このような構成によれば、図6のグラフに示されるように、発光面からの光における導光板に対する入射効率を、より一層好適に高めることができる。
(3)前記導光板の前記出光板面側において、前記光源からの光を遮光する遮光部材を更に備え、前記遮光部材は、前記光源と前記導光板との並び方向について、前記導光板側の端部が前記発光面から0.5mm以上かつ2.0mm以下の位置に配される構成である。発光面と入光端面との位置関係を上記のような構成とすることで、発光面からの光における導光板に対する入射効率が高いものとされ、導光板に入光しなかった光に起因した輝度ムラ(いわゆる目玉ムラ)が低減されているから、遮光部材の幅寸法をこのような構成として、照明装置を備える表示装置の狭額縁化に寄与することができる。
(4)前記光源基板は、前記基板面が前記導光板の前記反対板面における前記入光端面側の端部に対して取り付けられている。このような構成によれば、出光板面側に光源基板を配することに起因して、光源基板によって出光板面からの光が遮光されることがなく、より一層好適に、照明装置を備える表示装置の狭額縁化に寄与することができる。
(5)前記光源は、前記被実装面から前記発光面の前記光源基板側の端部までの寸法が、前記被実装面とは反対側の面から前記発光面の前記光源基板とは反対側の端部までの寸法より大きい構成とされている。このような構成によれば、図6のグラフに示されるΔDを好適に大きくすることができ、発光面からの光における導光板に対する入射効率を、より一層好適に高めることができる。
(6)前記光源基板は、導電層がパターン状に成形されるとともに前記基板側端子部を介して前記光源側端子部と接続される配線部と、前記配線部を前記光源とは反対側から支持する支持層と、を少なくとも備えて構成され、前記導光板の板厚方向について、前記光源における、前記被実装面から前記発光面の前記光源基板側の端部までの寸法をLとし、前記入光端面の寸法をDLGPとし、前記発光面の寸法をDLEDとし、前記支持層から前記光源の前記被実装面までの寸法をD1とし、前記支持層から前記導光板の前記光源基板が取り付けられる板面までの寸法をD2としたときに、L=(DLGP-DLED)/2-D1+D2の関係式を満たす構成とされている。このような構成によれば、入射効率が高いバックライト装置を好適に設計することができる。
(7)前記光源基板は、導電層がパターン状に成形されるとともに前記基板側端子部を介して前記光源側端子部と接続される配線部と、前記配線部を前記光源とは反対側から支持する支持層と、前記配線部と前記光源との間に介在する形で、前記基板側端子部と前記光源側端子部とを接続する半田部と、を少なくとも備えて構成され、前記半田部は、前記導光板の板厚方向における寸法が92μm以上、かつ、200μm以下の構成とされている。このような構成によれば、図6のグラフに示されるΔDを好適に大きくすることができ、発光面からの光における導光板に対する入射効率を、より一層好適に高めることができる。
(8)前記導光板の板厚方向について、前記半田部の寸法をSとし、前前記光源における、前記被実装面から前記発光面の前記光源基板側の端部までの寸法をLとし、前記入光端面の寸法をDLGPとし、前記発光面の寸法をDLEDとし、前記半田部を除く、前記支持層から前記光源の前記被実装面までの寸法をD3とし、前記支持層から前記導光板の前記光源基板が取り付けられる板面までの寸法をD2としたときに、S=(DLGP-DLED)/2-D3+D2-Lの関係式を満たす構成とされている。このような構成によれば、入射効率が高いバックライト装置を好適に設計することができる。
(9)前記光源基板は、導電層がパターン状に成形されるとともに前記基板側端子部を介して前記光源側端子部と接続される配線部と、前記配線部を前記光源とは反対側から支持する支持層と、を少なくとも備えて構成され、前記基板側端子部は、前記導光板の板厚方向における寸法が85μm以上の構成とされている。このような構成によれば、図6のグラフに示されるΔDを好適に大きくすることができ、発光面からの光における導光板に対する入射効率を、より一層好適に高めることができる。
(10)前記導光板の板厚方向について、前記基板側端子部の寸法をTとし、前記光源における、前記被実装面から前記発光面の前記光源基板側の端部までの寸法をLとし、前記入光端面の寸法をDLGPとし、前記発光面の寸法をDLEDとし、前記基板側端子部を除く、前記支持層から前記光源の前記被実装面までの寸法をD4とし、前記支持層から前記導光板の前記光源基板が取り付けられる板面までの寸法をD2としたときに、T=(DLGP-DLED)/2-D4+D2-Lの関係式を満たす構成とされている。このような構成によれば、入射効率が高いバックライト装置を好適に設計することができる。
(11)前記光源基板は、前記導光板の板厚方向について、前記導光板と重畳する導光板重畳部と、前記光源と重畳する光源実装部とを備え、前記光源実装部が、第1の導電層がパターン状に成形されるとともに前記基板側端子部を介して前記光源側端子部と接続される配線部と、前記配線部を前記光源とは反対側から支持する支持層と、前記配線部と前記基板側端子部とを接続する第2の導電層を含む複数の層からなり、前記基板側端子部を前記支持層から嵩上げする嵩上げ層と、を備え、前記導光板重畳部が、前記嵩上げ層を備えず、前記配線部と前記支持層とを備える構成とされている。このような構成によれば、嵩上げ層に相当する分だけ、図6のグラフに示されるΔDを大きくすることができ、発光面からの光における導光板に対する入射効率を、より一層好適に高めることができる。
(12)前記第1の導電層と、前記第2の導電層とがスルーホールで接続されている。このような構成によれば、第1の導電層と、第2の導電層との接続を、汎用性のあるスルーホールに係る技術により実現することができ、入射効率が高いバックライト装置を好適に設計することができる。
(13)前記導光板の板厚方向について、前記嵩上げ層の寸法をFとし、前記光源における、前記被実装面から前記発光面の前記光源基板側の端部までの寸法をLとし、前記導光板の前記入光端面の寸法をDLGPとし、前記発光面の寸法をDLEDとし、前記嵩上げ層を除く、前記支持層から前記光源の前記被実装面までの寸法をD5とし、前記支持層から前記導光板の前記光源基板が取り付けられる板面までの寸法をD2としたときに、F=(DLGP-DLED)/2-D5+D2-Lの関係式を満たす構成とされている。このような構成によれば、入射効率が高いバックライト装置を好適に設計することができる。
次に、上記課題を解決するために、本発明の表示装置は、上記記載の照明装置と、前記照明装置からの光を利用して表示を行う表示パネルと、を備える。このような構成の表示装置によれば、照明装置における入射効率が高められているから、高輝度・低消費電力である表示装置を実現することができる。
本発明によれば、側面発光型の光源を備える構成において、導光板への入射効率を高めることができる。
<実施形態1>
本発明の実施形態1を図1から図8によって説明する。本実施形態では、表示パネルとして液晶パネル11を備えた液晶表示装置(表示装置)10について例示する。なお、各図面の一部にはX軸、Y軸及びZ軸を示している。また、上下方向については、図2を基準とし、且つ同図上側を表側とするとともに同図下側を裏側とする。
本発明の実施形態1を図1から図8によって説明する。本実施形態では、表示パネルとして液晶パネル11を備えた液晶表示装置(表示装置)10について例示する。なお、各図面の一部にはX軸、Y軸及びZ軸を示している。また、上下方向については、図2を基準とし、且つ同図上側を表側とするとともに同図下側を裏側とする。
液晶表示装置10は、全体として長方形状をなしており、図1に示すように、画像を表示可能な液晶パネル(表示パネル)11と、液晶パネル11に対して裏側に配されるとともに液晶パネル11に光を供給する外部光源であるバックライト装置(照明装置)12と、を備えている。なお、液晶パネル11の表側には、例えば図示しない枠状をなすベゼルを配置し、液晶パネル11の外周側部分(後述する非表示領域)をバックライト装置12との間で挟み込んで保持する構成とすることが可能である。それ以外には、液晶パネル11の表側に図示しないタッチパネルやカバーパネルを被せ付けるようにすることも可能である。本実施形態に係る液晶表示装置10は、主にスマートフォンやタブレット型ノートパソコンなどの携帯型電子機器に用いられるものであり、その画面サイズは、例えば4インチ程度から20インチ程度とされている。
まず、液晶パネル11について詳しく説明する。液晶パネル11は、全体として平面に視て長方形状をなしており、図1及び図2に示すように、ほぼ透明で優れた透光性を有するガラス製の一対の基板11a,11bと、両基板11a,11b間に介在し、電界印加に伴って光学特性が変化する物質である液晶分子を含む液晶層(図示せず)とを備え、両基板11a,11bが液晶層の厚さ分のギャップを維持した状態で図示しないシール剤によって貼り合わせられている。この液晶パネル11の表示面は、画像が表示される表示領域(アクティブエリア)と、表示領域を取り囲む額縁状(枠状)をなすとともに画像が表示されない非表示領域(ノンアクティブエリア)と、に区分されている。液晶パネル11を構成する両基板11a,11bのうち表側(正面側)がCF基板11aとされ、裏側(背面側)がアレイ基板11bとされる。このうちのアレイ基板11bには、一端側が信号供給源(コントロール基板など)に接続されたフレキシブル基板(信号供給源共々図示せず)の他端側が接続され、それにより信号供給源からの各種信号が供給されるようになっている。また、両基板11a,11bの外面側には、それぞれ図示しない偏光板が貼り付けられている。なお、液晶パネル11における短辺方向がY軸方向と一致し、長辺方向がX軸方向と一致し、さらに厚さ方向がZ軸方向と一致している。
液晶パネル11の表示領域における内部構造(いずれも図示は省略する)について説明する。アレイ基板11bにおける内面側(液晶層側、CF基板11aとの対向面側)には、スイッチング素子であるTFT(Thin Film Transistor)及び画素電極が多数個マトリクス状に並んで設けられるとともに、これらTFT及び画素電極の周りには、格子状をなすゲート配線及びソース配線が取り囲むようにして配設されている。ゲート配線及びソース配線には、画像に係る信号が信号供給源によりそれぞれ供給されるようになっている。ゲート配線及びソース配線により囲まれた方形の領域に配された画素電極は、ITO(Indium Tin Oxide:酸化インジウム錫)或いはZnO(Zinc Oxide:酸化亜鉛)といった透明電極からなる。一方、CF基板11aには、各画素に対応した位置に多数個のカラーフィルタが並んで設けられている。カラーフィルタは、R,G,Bの三色が交互に並ぶ配置とされる。各カラーフィルタ間には、混色を防ぐための遮光層(ブラックマトリクス)が形成されている。カラーフィルタ及び遮光層の表面には、アレイ基板11b側の画素電極と対向する対向電極が設けられている。このCF基板11aは、アレイ基板11bよりも一回り小さい大きさとされる。また、両基板11a,11bの内面側には、液晶層に含まれる液晶分子を配向させるための配向膜がそれぞれ形成されている。
続いて、バックライト装置12の構成について詳しく説明する。バックライト装置12は、全体として液晶パネル11と同様に平面に視て長方形の略ブロック状をなしている。バックライト装置12は、図1に示すように、光源であるLED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)20と、LED20が実装されたLED基板(光源基板)30と、LED20からの光を導光する導光板40と、導光板40の表側に積層配置される光学シート(光学部材)15と、導光板40の裏側に積層配置される反射シート(反射部材)17と、LED20、導光板40及び光学シート15を一括して取り囲む枠状のフレーム(枠状部材)18と、を少なくとも備える。このバックライト装置12は、バックライト装置12及び液晶パネル11における短辺側の一端部寄りにLED20(LED基板30)が偏在する形で配されることで、導光板40に対して片側からのみ入光される片側入光タイプのエッジライト型(サイドライト型)とされる。以下、バックライト装置12の構成部品について順次に説明する。
LED20は、図3及び図5に示すように、LED基板30の基板面30aに固着される基板部上に半導体発光素子であるLEDチップ(不図示)を樹脂材21により封止した構成とされ、これらLEDチップと樹脂材21とがハウジング22に収容されてなる。基板部に実装されるLEDチップは、主発光波長が1種類とされ、具体的には、青色を単色発光するものが用いられている。その一方、LEDチップを封止する樹脂材21には、LEDチップから発せられた青色の光により励起されて所定の色を発光する蛍光体が分散配合されており、全体として概ね白色光を発するものとされる。このLED20は、側面発光型とされ、LED側端子部(光源側端子部)24aを有する被実装面24と、被実装面24の側方に位置する発光面25と、を有する。発光面25は、LED20における導光板40の入光端面41と対向状をなす面のうち、ハウジング22に囲まれて樹脂材21が露出する領域とされる。LED20の光軸LAは、発光面25の中心に位置しており、LED20の発光面25から出射される光は、Z軸方向において、LED20の中心CLEDを通る線を軸として左右対称に広がるような配光分布を示す。
LED基板30は、図1及び図3に示すように、可撓性を有するフィルム状(シート状)をなしており、その板面が液晶パネル11、導光板40、及び光学シート15の各板面に並行する姿勢で配設されている。LED基板30は、可撓性及び絶縁性等を備えた合成樹脂製(例えば、ポリイミド樹脂製)のフィルムからなる支持層31と、金属箔(例えば、銅箔)等の導電膜が所定の線幅を有するパターン状に成形された配線部32と、配線部32を被覆する形で支持層31上に形成された被覆層33と、を備えて構成されている。配線部32の途中には、被覆層33に形成された開口から露出する形で、半田部35を介してLED側端子部24aに接続される基板側端子部34が設けられている。基板側端子部34は、電界メッキ等により、導電膜上に金属(例えば、ニッケルや金)の層を形成することで設けられている。このようにして構成されたLED基板30は、その基板面30aに基板側端子部34が形成されるとともに、基板面30aにおける基板側端子部34以外の大部分の領域が被覆層33で覆われている。被覆層33は、光吸収性を有する光吸収部を備える構成とされている。光吸収部を備える被覆層33の構成としては、例えば、ポリイミド樹脂製のフィルムからなるカバーレイの上に黒色の印刷層(不図示)を設けたものや、黒色のカバーレイからなるもの、配線部32にカバーレイの代わりに黒色のソルダーレジストを塗布してなるもの等を例示することができる。本実施形態では、被覆層33が光吸収部を備える構成とすることで、後述するように入光端面41の中心に対して発光面25の中心が対向する配置とする輝度ムラ対策との相乗効果として、好適に輝度ムラを抑制することができる。
LED基板30は、図1及び図3に示すように、平面に視て横長の長方形状をなすとともに、その長さ寸法(長辺寸法)が次述する導光板40の短辺寸法と同じ程度かそれよりもやや大きくなるのに対し、その幅寸法(短辺寸法)が導光板40の入光端面41とフレーム18との間の距離(間隔)よりも大きくなるよう形成されている。従って、LED基板30は、その幅方向(短辺方向、Y軸方向)について一方の端部が導光板40の一部(入光端面41側の端部)と平面に視て重畳する導光板重畳部30bとされるのに対し、他方の端部がフレーム18と平面に視て重畳するフレーム重畳部30cとされる。つまり、LED基板30のうち、導光板重畳部30bとフレーム重畳部30cとの間の領域が、LED20が実装されたLED実装部(光源実装部)30dとされている。LED実装部30dには、基板面30aに複数(本実施形態では6個)のLED20が並ぶ形で実装され、隣り合うLED20同士が配線部32により直列接続されている。この配線部32は、主に導光板重畳部30bに設けられており、その配置スペースを十分に確保するため導光板重畳部30bの幅寸法が一定以上必要とされている。本実施形態では、Y軸方向におけるLED基板30の内側端部(導光板重畳部30b側の端部)がLED20の発光面25から3mm以上の位置に配される設計とされ、例えば、内側端部が後述する導光板40の非有効出光領域NEA(遮光部材19の端部19a)より内側に位置する構成とされている。このLED基板30は、導光板重畳部30bにおいて、基板面30aが導光板40の反対板面43における入光端面41側の端部43aに対して取り付けられている。LED基板30の導光板40に対する取り付け態様については、後に説明する。
導光板40は、図1及び図2に示すように、平面に視てフレーム18の内寸よりも一回り小さな長方形の板状部材にて構成され、その板面が液晶パネル11などの板面に並行するとともに、その板面における長辺方向がY軸方向と、短辺方向がX軸方向とそれぞれ一致し、且つ板面と直交する板厚方向がZ軸方向と一致している。導光板40は、フレーム18にその周りが取り囲まれた形で収容されるとともに、液晶パネル11及び光学シート15の直下位置に配されている。導光板40は、その外周端面のうち短辺側の一端面が、LED20と対向状をなすとともにLED20からの光が入射される入光端面41とされるのに対し、それ以外の3辺の各端面(短辺側の他端面、及び一対の長辺側の端面)が、それぞれLED20とは対向しないLED非対向端面44とされる。なお、各LED非対向端面44には、LED20からの光が直接的に入射することがないものとされるが、間接的には入射し得るものとされる。この導光板40は、その板厚が全域に亘って略均一とされており、入光端面41のZ軸方向についての寸法DLGPは、導光板40の板厚と同等とされている。
一方、導光板40における表裏一対の板面のうち、表側(液晶パネル11側)を向いた板面が、図2に示すように、光を液晶パネル11に向けて出射させる出光板面42とされている。導光板40の出光板面42は、中央側部分であって光を有効に出射させる有効出光領域EAと、有効出光領域EAを取り囲む外周側部分であって光を有効に出射させることができない非有効出光領域NEAと、に区分される。この有効出光領域EAは、出射光を液晶パネル11の表示領域に供給して画像の表示に有効利用させることができる範囲であり、平面に視て表示領域と重畳する範囲となっている。非有効出光領域NEAは、平面に視て非表示領域と重畳する範囲となっている。これに対し、導光板40における裏側を向いた板面は、出光板面42とは反対側の反対板面43とされている。このような構成によれば、LED20と導光板40との並び方向がY軸方向と一致するのに対して、光学シート15(液晶パネル11)と導光板40との並び方向がZ軸方向と一致しており、両並び方向が互いに直交するものとされる。そして、導光板40は、LED20からY軸方向に沿って発せられた光を入光端面41から導入するとともに、その光を内部で伝播させつつ光学シート15側(表側、光出射側)へ向くよう立ち上げて表側の板面である出光板面42から面状光として出射させる機能を有している。導光板40の反対板面43には、導光板40内の光を出光板面42に向けて反射させることで出光板面42からの出射を促すための光反射部からなる光反射パターン(図示せず)が形成されている。この光反射パターンを構成する光反射部は、多数の光反射ドットからなるものとされており、その分布密度が入光端面41(LED20)からの距離に応じて変化するものとされる。具体的には、光反射部を構成する光反射ドットの分布密度は、Y軸方向について入光端面41から遠ざかるほど高くなり、逆に入光端面41に近づくほど低くなる傾向にあり、それにより出光板面42からの出射光が面内において均一な分布となるよう設計されている。
上記した構成のLED基板30と導光板40とは、図1及び図3に示すように、基板面30aと反対板面43とが両面粘着テープ14を介して貼り合わせられている。本実施形態では、両面粘着テープ14が、LED基板30の基板面30aにおいて、LED20が実装される領域以外の全域、つまり、導光板重畳部30b、フレーム重畳部30c、及びLED実装部30dにおけるLED20間に位置する領域を覆う形で梯子状に形成され、LED基板30と導光板40とを固着するのに加えて、LED基板30とフレーム18とを固着する構成のものを例示する。
両面粘着テープ14は、図3に示すように、フィルム状をなす基材14aと、基材14aの表裏両面に形成される一対の粘着層14bと、からなる。本実施形態では、両面粘着テープ14の厚さが50μmであるものについて例示するが、両面粘着テープ14は、後述するΔDbottomを大きくして入射効率Eを高めるうえで、厚さ10μm以上かつ25μm以下の構成とすることが好ましい。さらに、両面粘着テープ14は、10μm以上かつ15μm以下であることがより好ましい。基材14aは、PET(Polyethylene terephthalate)などの合成樹脂製のフィルム材とされている。一対の粘着層14bは、粘着性を有する合成樹脂製(例えばアクリル系樹脂材料製)とされ、基材14aと同様に光の吸収性に優れた黒色を呈するものとされている。具体的には、粘着層14bは、黒色を呈する顔料などの光吸収材を分散配合してなるものとされる。このように一対の粘着層14bが共に光吸収性を有する層とされることで、LED20から発せられて導光板40の反対板面43と基材14aとの間へ向かう光を表側の粘着層14bによって効率的に吸収することができるとともに、LED20から発せられて基材14aとLED基板30の基板面30aとの間へ向かう光を裏側の粘着層14bによって効率的に吸収することができるので、輝度ムラの発生がより好適に抑制される。本実施形態では、両面粘着テープ14が光吸収性を有する構成とすることで、LED基板30の被覆層33と同様に、入光端面41の中心に対して発光面25の中心が対向する配置とする輝度ムラ対策との相乗効果として、好適に輝度ムラを抑制することができる。
光学シート15は、図1及び図2に示すように、導光板40と同様に平面に視て長方形状をなしており、その板面が液晶パネル11、LED基板30及び導光板40の板面に並行するとともに、その板面における長辺方向がY軸方向と、短辺方向がX軸方向とそれぞれ一致し、且つ板面と直交する板厚方向がZ軸方向と一致している。光学シート15は、導光板40の出光板面42の表側に載せられていて液晶パネル11と導光板40との間に介在して配されることで、導光板40からの出射光を透過するとともにその透過光に所定の光学作用を付与しつつ液晶パネル11に向けて出射させる。光学シート15は、3枚が互いに積層されており、具体的には最も裏側に配されて導光板40の出光板面42上に直接積層されるものが拡散シート15aとされ、その表側に積層されるものが第1プリズムシート15bとされ、さらにその表側に積層されるものが第2プリズムシート15cとされる。拡散シート15aは、基材中に拡散粒子を多数分散して設けた構成とされ、透過する光を拡散させる機能を有する。第1プリズムシート15b及び第2プリズムシート15cは、基材と、基材における表側の板面に設けられてX軸方向またはY軸方向に沿って延在する単位プリズムをY軸方向またはX軸方向に沿って複数並べてなるプリズム部と、をそれぞれ有しており、プリズム部を構成する単位プリズムにより透過する光を屈折することで単位プリズムの並び方向について選択的に集光作用を付与するものとされる。第1プリズムシート15bは、単位プリズムの延在方向及び並び方向が第2プリズムシート15cの単位プリズムの延在方向及び並び方向と直交する関係にある。
光学シート15は、図2及び図4に示すように、導光板40と重畳する本体部16aと、LED20の表側において、導光板40の入光端面41から庇状に延出する延出部16bと、を有している。光学シート15には、延出部16bと、本体部16aにおける延出部16bに隣接する領域に、本体部16aにおけるその他の領域より光透過率が低い低透過率部16cが設けられている。このような構成によれば、LED20から発せられた光に、導光板40を介さずに光学シート15へと直接向かうものが含まれていても、その光が低透過率部16cによって光学シート15を透過し難いものとされる。これにより、導光板40のLED20付近において局所的な明部が視認されるような輝度ムラ(いわゆる目玉ムラ)の発生が好適に抑制される。なお、図4においては、光学シート15における低透過率部16cの形成範囲を網掛け状にして図示している。低透過率部16cは、光学シート15(次述する拡散シート15a)の裏面において、延出部16bと、本体部16aにおける延出部16bから例えば0.2mm以上かつ1mm以下までの領域において、その短辺方向について全長にわたって帯状に設けられている。低透過率部16cをY軸方向において、LED20の発光面25から0.2mm以上の範囲まで設けることで、後述するようないわゆる目玉ムラと呼ばれる輝度ムラを低減することができ、また、1.1mm以下の範囲までとすることで、液晶表示装置10の狭額縁化に寄与することができる。
反射シート17は、図1及び図2に示すように、導光板40のうち、裏側、つまり出光板面42とは反対側の反対板面43を覆う形で配されている。この反射シート17は、表面が光反射性に優れた白色を呈する合成樹脂製のシート材からなるものとされるので、導光板40内を伝播する光を表側(出光板面42)に向けて効率的に立ち上げることができる。反射シート17は、導光板40と同様に平面に視て長方形状をなしており、その中央側部分が導光板40に対して裏側(光学シート15側とは反対側)に重なる形で配されている。
フレーム18は、合成樹脂製とされており、図1及び図2に示すように、外形が導光板40より一回り大きな長方形の枠状をなしており、複数のLED20、導光板40及び複数の光学シート15を外周側から一括して取り囲む形で配されている。フレーム18は、Y軸方向に沿って延在する一対の長辺部分と、X軸方向に沿って延在する一対の短辺部分と、を相互に連ねてなる。フレーム18を構成する一対の短辺部分のうち、一方の短辺部分は、LED基板30の一部(フレーム重畳部30c)と平面に視て重畳している(図3参照)。フレーム18は、液晶パネル11に対してパネル側両面粘着テープ19により固定されている。
パネル側両面粘着テープ19は、表面が黒色を呈していて高い光吸収性及び高い遮光性を有している。パネル側両面粘着テープ19は、フレーム18と同様に平面に視て長方形の枠状をなしており、導光板40の出光板面42における有効出光領域EAを画定するものとされる。つまり、パネル側両面粘着テープ19は、導光板40の出光板面42における非有効出光領域NEAと平面に視て重畳する配置とされる、いわゆるリムテープと呼ばれるものである。パネル側両面粘着テープ19は、シート状の基材の表裏両面に粘着材を塗布してなる両面粘着テープとされる。このパネル側両面粘着テープ19は、導光板40の出光板面42側において、LED20からの光を遮光する遮光部材として機能する。以下の説明においては、パネル側両面粘着テープ19を遮光部材19とも呼ぶ。なお、パネル側両面粘着テープ19はその基材自身を黒色の材料(黒色のPETなど)により構成するのが好ましいが、白色の材料や透明な材料により基材を構成してその表面に黒色の塗料を印刷するようにしても構わない。パネル側両面粘着テープ19は、フレーム18と液晶パネル11との間にZ軸方向について介在する形で配されており、基材の裏側の粘着材がフレーム18の表側の面に、基材の表側の粘着材が液晶パネル11の裏側の板面に、それぞれ固着されるようになっている。パネル側両面粘着テープ19は、光学シート15と液晶パネル11との間にもZ軸方向について介在する形で配されていて光学シート15(詳しくは最も表側に配される第2プリズムシート15c)に対しても固定されている。パネル側両面粘着テープ19は、Y軸方向(LED20と導光板40との並び方向)について、外側(LED20側)の端部19aが発光面25より外側に配されるとともに、内側(導光板40側)の端部19bが発光面25から0.5mm以上かつ2.0mm以下の位置に配される構成となっている。
ところで、上記のような構成のバックライト装置12において、LED20から発せられた光は、全てが導光板40の入光端面41に入射するとは限らず、一部については、導光板40を介することなく光学シート15や、LED基板30へと直接向かう、いわゆる迷光となる。このような光は、導光板40の出光板面42における有効出光領域EAから出射されることがなくバックライト装置12の輝度の低下の要因となり、また、導光板40の入光端面41側の端部において、LED20の周囲に局所的な明部が視認される輝度ムラ(目玉ムラ)の要因となっていた。このため、LED20からの光の導光板40の入光端面41への入射効率Eを向上することが求められていた。
本願発明者らは、鋭意研究した結果、LED20の発光面25と導光板40の入光端面41との間に次述するような隙間Gを有する場合に、LED20の発光面25と導光板40の入光端面41との位置関係と、LED20からの光の導光板40への入射効率Eとの間に、図6のグラフのような関係があることを新たに見出した。ここで、ΔDbottomは、Z軸方向(導光板40の板厚方向)について、発光面25におけるLED基板30側(裏側)の端部25aが、入光端面41におけるLED基板30側の端部41aから内方に後退した寸法(mm)を表し、ΔDtopは、Z軸方向(導光板40の板厚方向)について、発光面25におけるLED基板30とは反対側(表側)の端部25bが、入光端面41におけるLED基板30とは反対側の端部41bから内方に後退した寸法(mm)を表している。本実施形態では、Z軸方向について、LED20の発光面25の中心CLEDが導光板40の入光端面41の中心CLGPに対して対向する配置とされ、ΔDbottomとΔDtopが略同等とされている(ΔDbottom≒ΔDtop)。また、導光板40の板厚方向(Z軸方向)について、入光端面41の寸法DLGPが発光面25の寸法DLEDより大きく設定されている(DLGP>DLED)。以下の説明では、ΔDbottomとΔDtopを区別せず、これを総称する場合には単にΔDと呼ぶ。このΔDは、(DLGP-DLED)/2として求めることができる。各図においては、ΔDbottomをΔD1と表記し、ΔDtopをΔD2と表記する。
まず、LED20の発光面25と導光板40の入光端面41との間の隙間Gについて説明する。エッジライト方式のバックライト装置12において、LED20からの光の導光板40への入射効率Eは、LED20の発光面25の全域を導光板40の入光端面41に対して密着させた理想的な場合では、ほぼ100%である。しかしながら、LED基板30にLED20を実装する工程、例えばリフロー半田付け工程においては、LED20のLED基板30に対する実装誤差が生じるため、当該実装誤差を吸収するべく、バックライト装置12の設計上、LED20の発光面25と導光板40の入光端面41との間に隙間G´が設定される。このため、実際のバックライト装置12においては、発光面25と入光端面41との間に、設計上の隙間G´の距離と、実際の実装誤差との合算である隙間Gが生じてしまう。LED20のLED基板30に対する実装誤差は、Y軸方向(LED20と導光板40との並び方向)において、±0.05~0.1mm程度が見込まれる。このため、LED20が導光板40の入光端面41から離れる方向に位置ずれした場合には、隙間Gの大きさが最大で実装誤差の2倍である0.1~0.2mm程度になることが想定される。そこで、本願発明者らは、隙間Gが0.1mmの場合と、0.2mmの場合に着目して、それぞれの場合における、入射効率Eを光線追跡シミュレーションによって解析した。なお、本実施形態では、各図面において、隙間Gが設計上の隙間G´と同等の0.1mm程度であるバックライト装置12について例示している。
次に、ΔDbottomとΔDtopとの関係について説明する。一般的に、側面発光型のLED20を採用する場合には、LED基板30を導光板40の反対板面43又は出光板面42のいずれか一方に取り付ける構成とされる。このような構成では、汎用のLED20、LED基板30、又は/及びこれらの実装手段を採用する場合に、上述したΔDbottomを大きくすることは困難であった。なお、ΔDtopについては、汎用のLED20、LED基板30、又は/及びこれらの実装手段を採用した場合であっても、導光板40の板厚を大きくするだけで大きくすることが可能であった。このため、本願発明者ら、Z軸方向について、LED20の発光面の寸法DLEDが導光板40の入光端面の寸法DLGPより小さいものとされる構成において、ΔDbottomに着目して、LED20、LED基板30、又は/及びこれらの実装手段を適宜設計することで入射効率Eを向上することを新規に着想した。
図6は、隙間Gが0.1mmの場合と、0.2mmの場合における、ΔDと入射効率との関係を光線追跡シミュレーションによって解析した結果である。なお、本実施形態のΔDbottomとΔDtopとは、その入射効率との関係が互いに同様とされており、LED20からの光の導光板40への入射効率(E)は、所定のΔDおける入射効率の二乗により概ね求めることができる。具体的には、隙間G:0.2mm、Z軸方向における入光端面41の寸法DLGP:0.400mm、Z軸方向における発光面25の寸法DLED:0.29mm、ΔDbottom:0.055mm、ΔDtop:0.055mmとされる場合には、ΔDbottom及びΔDtopにおける入射効率が約85%であり、LED20からの光の導光板40への入射効率Eはこれらの積算である約72%と概算される。
上述のようにして、本願発明者らが得た知見によると、図6に示されるように、隙間Gを有する場合において、ΔDと入射効率とは、ΔDが大きくなるにつれてその傾きが小さくなるような正の相関関係があることが確認された。このため、入射効率Eを向上するうえで、ΔDbottom=ΔDtopであることが好ましいことがわかった。具体的には、Z軸方向について、発光面25の中心CLEDが導光板40の中心CLGPに対してLED基板30側にn(mm)だけ偏在するような配置の場合には、ΔDbottom=(ΔD-n)、ΔDtop=(ΔD+n)とされる。ΔDにおける入射効率をEΔDとすると、ΔDbottomの入射効率はEΔD-a、ΔDtopの入射効率はEΔD+bと表すことができる。このとき、ΔDと入射効率EΔDとは、ΔDが大きくなるにつれてその傾きが小さくなるような正の相関関係を有するから、aとbは、a>b>0の関係となる。ΔDbottom=ΔDtop=ΔDとされる構成の入射効率EΔD
2と、ΔDbottom=(ΔD-n)、ΔDtop=(ΔD+n)とされる構成の入射効率(EΔD-a)(EΔD+b)を比較すると、EΔD
2-(EΔD-a)(EΔD+b)=(a-b)EΔD+ab>0である。これより、ΔDbottom=ΔDtop=ΔDとされる構成、つまり、入光端面41の中心CLGPに対して発光面25の中心CLEDが対向する構成の入射効率EΔD
2が、ΔDbottom=(ΔD-n)、ΔDtop=(ΔD+n)とされる構成、つまり、入光端面41の中心CLGPに対して発光面25の中心CLEDが偏在する構成の入射効率(EΔD-a)(EΔD+b)より高いことがわかった。
続いて、本願発明者らは、ΔDbottom=ΔDtopとされる構成について、導光板40の入光端面41の寸法DLGPと入射効率Eとの関係について鋭意研究した結果、図7のような知見を新たに得た。図7に示されるように、隙間G(0.2mm)を有し、発光面25の寸法DLEDが0.29mm、ΔDbottom=ΔDtopとされる場合において、入光端面41の寸法DLGPが0.5mm、つまり、DLGP-DLEDが約0.2mmを下回ると、入射効率Eが急激に低下することが確認された。このため、入射効率Eを向上するうえで、DLGP-DLEDは少なくとも0.2mm以上であることが好ましいことがわかった。また、入光端面41の寸法DLGPが0.8mm、つまり、DLGP-DLEDが約0.5mm以上とされる場合には、90%以上の入射効率とされ、十分な入射効率が得られることが確認された。さらに、入光端面41の寸法DLGPが0.4mmである上記した実施例において、LED20からの光のうち導光板40に入射しない光(以下、迷光と呼ぶ)によって、LED20の周囲に生じる目玉ムラの範囲が、従来の構成で観察されたLED20の入光端面41から2.5mmの範囲から低減して、入光端面41から0.5~2mmの範囲とされていた。この結果、この目玉ムラを遮光していた、パネル側両面粘着テープ19の幅寸法を低減して、バックライト装置12の非有効出光領域NEAを縮小することで、液晶表示装置10の狭額縁化に寄与できることがわかった。このため、入射効率Eを向上するとともに、液晶表示装置10の狭額縁化を図るうえで、DLGP-DLEDが約0.5mm以上であることが好ましいことがわかった。なお、DLGP-DLEDの上限値については、適宜設定可能であるが、DLGP-DLED2が2.0mm以上ではその入射効率の上昇が著しく鈍化することから、例えば、DLGP-DLEDは2.0mm以下とすることが、バックライト装置12の薄型化を図る上で好ましい。
隙間G(0.2mm)を有する場合において、入光端面41の寸法DLGPと、LED20における被実装面24から発光面25のLED基板30側の端部25aまでの寸法Lと、入射効率Eとは、図8の表に示されるような関係となる。具体的には、寸法Lは、導光板40の板厚方向について、入光端面41の寸法をDLGPとし、発光面25の寸法をDLEDとし、支持層31からLED20の被実装面24までの寸法をD1とし、支持層31から導光板40のLED基板30が取り付けられる反対板面43までの寸法をD2としたときに、L=(DLGP-DLED)/2-D1+D2の関係式(1)により求めることができる。本実施形態では、LED基板30は、支持層31の厚さが25μm、配線部32の厚さが35μm、被覆層33の厚さが25μm、これらを互いに接着する接着層36の厚さが20μm、基板側端子部34の厚さが3μm程度とされている。さらに、LED基板30を導光板40に対して取り付ける両面粘着テープ14の厚さが50μm、LED基板30の基板側端子部34とLED20のLED側端子部24aとを接続する半田部35の厚さが10μm程度とされている。このため、LED実装部30dにおける支持層31からLED20の非実装面24までの寸法D1は、主に、支持層31、配線部32、接着層36、基板側端子部34、半田部35の厚さ寸法の総和(本実施形態では93μm)として得られる。また、導光板重畳部30bにおける支持層31から導光板40の反対板面43までの寸法D2は、主に、支持層31、配線部32、被覆層33、2つの接着層36、両面粘着テープ14の厚さ寸法の総和(本実施形態では175μm)として得られる。つまり、本実施形態に用いられるような汎用タイプのLED基板30及び両面粘着テープ14を用いる構成においては、D1がD2より小さくなり、結果的に、ΔDbottomが小さくなり易かった。このような構成において、DLGPが0.4mmとされ、DLEDが0.290mmとされる場合には、関係式(1)によりLは137μmと求めることができ、この場合における入射効率は約72%とされ、後述する比較例に対して1.04倍の入射効率となることが確かめられた。
本実施形態では、LED20として、図5に示すように、Z軸方向について、LED20(ハウジング22)の外径寸法が0.482mm程度、発光面25(樹脂材21)の寸法が0.290mm程度、LED20における、被実装面24から発光面25の裏側(光源基板側)の端部25aまでの寸法、つまり、発光面25の裏側におけるハウジング22の厚さ寸法Lが0.137mm、被実装面24とは反対側の面から発光面25の表側(光源基板とは反対側)の端部25bまでの寸法、つまり、発光面25の表側におけるハウジング22の厚さ寸法が0.055mm程度のものを例示することができる。つまり、本実施形態では、LED20は、被実装面24から発光面25の裏側の端部25aまでの寸法Lが、被実装面24とは反対側の面から発光面25の表側の端部25bまでの寸法より大きい構成とされている。このLED20は、Z軸方向については、その外形に対して発光面25が表側に偏在する一方、X軸方向については、その外形に対して発光面25が中央に位置している。ハウジング22は、入光端面41と対向する面が、光を入光端面41に向けて反射する光反射面として機能するから、ハウジング22の厚さ寸法Lを大きくすることで、従来のLEDに比べて、ハウジング22による光反射率が高くなり、この結果、入光効率Eを高くするという作用も奏する。仮に、DLGPが0.6mmとされ、DLED、D1、D2が上記と同様とされる場合には、関係式(1)によりLは237μmと求めることができる。Lが237μmとされる場合には、LEDにおける、ハウジング22の厚さ寸法Lのみを変更するだけで、他の寸法は上記したLED20と同様とすればよい。なお、この場合における入射効率は約85%とされ、後述する比較例に対して1.22倍の入射効率となることが確かめられた(図8参照)。
以上説明したように、本実施形態のバックライト装置12は、側面発光型のLED20であって、LED側端子部24aを有する被実装面24と、被実装面24の側方に位置する発光面25と、を有するLED20と、板状部材にて構成される導光板40であって、板状部材の端面からなり、発光面25と対向状をなし、LED20からの光が入射される入光端面41と、板状部材の一の板面からなり入光端面41から入射された光を出射させる出光板面42と、板状部材の他の板面からなる反対板面43と、を有する導光板40と、LED20が実装されるLED基板30であって、その基板面30aに、LED側端子部24aと接続される基板側端子部34が形成されるとともに、基板面30aが導光板40の反対板面43又は出光板面42における入光端面41側の端部に対して取り付けられるLED基板30と、を備え、LED20の発光面25と導光板40の入光端面41との間に隙間Gを有し、LED20は、導光板40の板厚方向について、発光面25の寸法が入光端面41の寸法より小さいものとされるとともに、入光端面41の中心CLGPに対して発光面25の中心CLEDが対向する配置とされている。
LED20と導光板40とは、その発光面25と入光端面41とを密着させた理想的な場合では、その入射効率はほぼ100%である。しかしながら、側面発光型のLED20を用いる場合においては、LED20をLED基板30に実装する際の実装誤差があるために、発光面25と入光端面41との間に隙間Gが生じてしまうこととなる。そのような隙間Gを有する構成においては入射効率が問題となり得るが、本発明者らが鋭意検討した結果、LED20の発光面25と導光板40の入光端面41との間に隙間Gが形成される場合において、発光面25からの光における導光板40に対する入射効率と、発光面25と入光端面41との位置関係とは図6のグラフに示されるような相関を有するという新たな知見が得られた。この結果より、LED20を、入光端面41の中心CLGPに対して発光面25の中心CLEDが対向するような配置とすることで、例えば、入光端面41の中心CLGPに対して発光面25の中心CLEDが偏った位置に配される構成に比べて、LED20からの光における導光板40に対する入射効率Eを十分に高めることができる。
また、本実施態様では、導光板40は、導光板40の板厚方向について、入光端面41の寸法が、記発光面の寸法より0.2mm以上大きい構成とされている。このような構成によれば、図6のグラフに示されるように、発光面からの光における導光板に対する入射効率Eを、より一層好適に高めることができる。
また、本実施形態では、導光板40は、導光板40の板厚方向について、入光端面41の寸法が、前記発光面の寸法より0.5mm以上大きい構成とされている。このような構成によれば、図6のグラフに示されるように、発光面25からの光における導光板40に対する入射効率Eを、より一層好適に高めることができる。
また、本実施形態では、導光板40の出光板面42側において、LED20からの光を遮光する遮光部材19を更に備え、遮光部材19は、LED20と導光板40との並び方向について、導光板40側の端部19aが発光面25から0.5mm以上かつ2.0mm以下の位置に配される構成である。発光面25と入光端面41との位置関係を上記のような構成とすることで、発光面25からの光における導光板に対する入射効率が高いものとされ、導光板に入光しなかった光に起因した輝度ムラ(いわゆる目玉ムラ)が低減されているから、遮光部材の幅寸法をこのような構成として、照明装置を備える表示装置の狭額縁化に寄与することができる。
また、本実施形態では、LED基板30は、基板面30aが導光板40の反対板面43における入光端面41側の端部43aに対して取り付けられている。このような構成によれば、出光板面42側にLED基板30を配することに起因して、LED基板30によって出光板面42からの光が遮光されることがなく、より一層好適に、バックライト装置12を備える液晶表示装置10の狭額縁化に寄与することができる。
また、本実施形態では、LED20は、被実装面24から発光面25のLED基板30側の端部25aまでの寸法Lが、被実装面24とは反対側の面から発光面25のLED基板30とは反対側の端部25bまでの寸法より大きい構成とされている。このような構成によれば、図6のグラフに示されるΔDを好適に大きくすることができ、発光面25からの光における導光板40に対する入射効率を、より一層好適に高めることができる。
また、本実施形態では、LED基板30は、導電層がパターン状に成形されるとともに基板側端子部34を介してLED側端子部24aと接続される配線部32と、配線部32をLED20とは反対側から支持する支持層31と、を少なくとも備えて構成され、導光板40の板厚方向について、ハウジング22における、発光面25に対してLED基板30側に位置する部分の厚さ寸法をLとし、入光端面41の寸法をDLGPとし、発光面25の寸法をDLEDとし、支持層31からLED20の被実装面24までの寸法をD1とし、支持層31から導光板40のLED基板30が取り付けられる反対板面43までの寸法をD2としたときに、L=(DLGP-DLED)/2-D1+D2の関係式を満たす構成とされている。このような構成によれば、入射効率が高いバックライト装置12を好適に設計することができる。
さらに、本実施形態の液晶表示装置10は、バックライト装置12と、バックライト装置12からの光を利用して表示を行う液晶パネル11と、を備える。バックライト装置12における入射効率が高められているから、高輝度・低消費電力である液晶表示装置10を実現することができる。
<比較例>
次いで、本発明の比較例に係るバックライト装置12Pを備える液晶表示装置10Pについて、図9を参照しつつ説明する。なお、比較例のバックライト装置12Pについて、実施形態1と対応する構成には、実施形態1と同様の符号を付しつつ、更に各添え字「P」を付すことにする。
次いで、本発明の比較例に係るバックライト装置12Pを備える液晶表示装置10Pについて、図9を参照しつつ説明する。なお、比較例のバックライト装置12Pについて、実施形態1と対応する構成には、実施形態1と同様の符号を付しつつ、更に各添え字「P」を付すことにする。
このバックライト装置12Pは、LED20Pのハウジング22Pの厚さ寸法Lが実施形態1のLED20より小さく、55μm程度とされている。LED20におけるその他の構成は、実施形態1と同様とされており、発光面25の裏側(光源基板とは反対側)におけるハウジング22の厚さ寸法Lが発光面25の裏側(光源基板側)におけるハウジング22の厚さ寸法と同等とされている。言い換えれば、LED20Pは、Z軸方向について、その外形に対して発光面25が中央に位置する、いわゆる汎用タイプのLEDとされている。また、導光板40Pの板厚、つまり入光端面41Pの寸法DLGPが実施形態1の導光板40より小さく、0.345mm程度とされている。なお、その他の構成は、実施形態1のバックライト装置12と同様とされている。バックライト装置12Pでは、隙間Gが0.2mmの場合において、ΔDtopが0.06mm、ΔDbottomが0.015mmとされ、ΔDtopにおける入射効率が約86%、かつ、ΔDbottomにおける入射効率が約81%であり、LED20からの光の導光板40への入射効率Eはこれらの積算である約70%と概算される。つまり、実施形態1のバックライト装置12は、比較例のバックライト装置12Pより、入光効率が向上することが確かめられた。
<実施形態2>
本発明の実施形態2を図10及び図11によって説明する。この実施形態2では、実施形態1とはLED及び半田部の構成を変更したバックライト装置112を示す。なお、上記した実施形態1と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本発明の実施形態2を図10及び図11によって説明する。この実施形態2では、実施形態1とはLED及び半田部の構成を変更したバックライト装置112を示す。なお、上記した実施形態1と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
LED120は、上記した比較例に示すLED120Pと同様の汎用タイプの構成とされている。一方、半田部135は、上記した実施形態1及び比較例で示した一般的な厚さ寸法である、10~15μmより厚い構成とされている。
半田部135は、導光板40の板厚方向における寸法Sが92μm以上、かつ、200μm以下の構成とされている。上記半田部135の寸法Sが、92μmとされる構成では、図11に示すように、比較例に比べて少なくとも1.04倍の入光効率の上昇が確認された。また、実験の結果、半田部135が200μmより大きい構成では、後述するリフロー時のLED120の位置ずれや、チップ立ちなどの不良が発生することがわかった。上記半田部135の寸法Sが192μmとされる構成では、図11に示すように、比較例に比べて少なくとも1.22倍の入光効率の上昇が確認された。
隙間G(0.2mm)を有する場合において、半田部135の寸法Sと入射効率Eは、図11の表に示されるような関係となる。具体的には、寸法Sは、導光板の板厚方向について、半田部135を除く、支持層31からLED120の被実装面24までの寸法をD3としたときに、S=(DLGP-DLED)/2-D3+D2-Lの関係式(2)により求めることができる。
半田部135は、一般的にリフロー半田付け工程により形成される。リフロー半田付け工程は、LED基板30の基板側端子部34にはんだペーストを塗布する塗布工程と、はんだペーストが塗布された部分にチップマウンター等によりLED120を実装する実装工程と、基板と部品を予熱(一般的には150℃から170℃程度)するプリヒート工程と、はんだが溶ける温度(一般的には220℃から260℃)まで加熱する本加熱工程と、冷却工程と、を備える。半田部135は、塗布工程における、型紙(メタルマスク)の厚さを適宜設定することで、所望の厚さ寸法とすることができる。なお、半田部135の形成手段は、リフロー半田付けに限られず、異方性導電膜(ACF)や異方性導電ペーストを用いて形成しても良い。異方性導電膜は、圧着による実装であるために、チップ立ち等の不良が発生しにくく、好適である。異方性導電膜を用いる場合には、実装時にLED120を傷めないように、異方性導電膜の硬化温度は低い(たとえば120℃以下である)ことが好ましい。
本実施形態によれば、図6のグラフに示されるΔDを好適に大きくすることができ、発光面25からの光における導光板40に対する入射効率Eを、より一層好適に高めることができる。また、半田部135の寸法Sを関係式(2)を満たすように構成することにより、入射効率Eが高いバックライト装置12を好適に設計することができる。
<実施形態3>
本発明の実施形態3を図12及び図13によって説明する。この実施形態3では、実施形態1とはLED及び基板側端子部の構成を変更したバックライト装置212を示す。なお、上記した実施形態1と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本発明の実施形態3を図12及び図13によって説明する。この実施形態3では、実施形態1とはLED及び基板側端子部の構成を変更したバックライト装置212を示す。なお、上記した実施形態1と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
LED220は、上記した比較例に示すLED220Pと同様の汎用タイプの構成とされている。一方、LED基板230は、基板側端子部234が上記した実施形態1及び比較例で示した一般的な厚さ寸法である、3~10μmより厚い構成とされている。
基板側端子部234は、導光板40の板厚方向における寸法Tが85μm以上の構成とされている。なお、基板側端子部234の寸法Tは、LEDを良品率良く実装するための端子部平面性の観点から、200μm以下の構成とされることが好ましい。上記基板側端子部234の寸法Tが、85μmとされる構成では、図13に示すように、比較例に比べて少なくとも1.04倍の入光効率の上昇が確認された。また、上記基板側端子部234の寸法Tが185μmとされる構成では、図13に示すように、比較例に比べて少なくとも1.22倍の入光効率の上昇が確認された。
隙間G(0.2mm)を有する場合において、基板側端子部234の寸法Tと入射効率Eは、図13の表に示されるような関係となる。具体的には、寸法Tは、導光板40の板厚方向について、基板側端子部234を除く、支持層31からLED220の被実装面24までの寸法をD4としたときに、T=(DLGP-DLED)/2-D4+D2-Lの関係式(3)により求めることができる。
基板側端子部234は、導電層を保護する役割であって、電界メッキにより形成された、ニッケルや金等の金属の層からなる。本実施形態では、基板側端子部234は、ニッケルの電界メッキにより形成されており、このような構成によれば、低コストで、強度が高い膜を形成することができる。なお、電界メッキによる手段を採用する場合、膜厚の調整は容易であるが、本実施形態のように50μm以上の膜厚を有する場合には、その平面性を高めるために、メッキ処理後に表面研磨などを行ってもよい。
本実施形態によれば、図6のグラフに示されるΔDを好適に大きくすることができ、発光面25からの光における導光板40に対する入射効率Eを、より一層好適に高めることができる。また、基板側端子部234の寸法Tを関係式(3)を満たすように構成することにより、入射効率Eが高いバックライト装置12を好適に設計することができる。
<実施形態4>
本発明の実施形態4を図14及び図15によって説明する。この実施形態4では、実施形態1とはLED基板の構成を変更したバックライト装置312を示す。なお、上記した実施形態1と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本発明の実施形態4を図14及び図15によって説明する。この実施形態4では、実施形態1とはLED基板の構成を変更したバックライト装置312を示す。なお、上記した実施形態1と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
LED320は、上記した比較例に示すLED320Pと同様の汎用タイプの構成とされている。一方、LED基板330は、上記した実施形態1及び比較例で示したLED基板30がいわゆる単層フレキシブル基板とされるのに対して、一部が多層フレキシブル基板の構成とされている。
LED基板330は、LED実装部30dが、第1の導電層32aがパターン状に成形されるとともに基板側端子部34を介してLED側端子部24aと接続される配線部32と、配線部32をLED320とは反対側から支持する支持層31と、配線部32と基板側端子部34とを接続する第2の導電層37aを含む複数の層からなり、基板側端子部34を支持層31から嵩上げする嵩上げ層37と、を備え、導光板重畳部30bが、嵩上げ層37を備えず、配線部32と支持層とを備える構成とされている。そして、第1の導電層32aと、第2の導電層37aとがスルーホール37cで接続されている。
隙間G(0.2mm)を有する場合において、嵩上げ層37のZ軸方向における寸法Fと入射効率Eは、図15の表に示されるような関係となる。具体的には、寸法Fは、導光板40の板厚方向について、嵩上げ層37を除く、支持層31からLED320の被実装面24までの寸法をD5としたときに、F=(DLGP-DLED)/2-D5+D2-Lの関係式(4)により求めることができる。
嵩上げ層37は、多層フレキシブル基板における一般的な技術を用いることで形成することができる。具体的には、嵩上げ層37は、第1の被覆層33の上に接着層36を介して第2の被覆層37bを積層し、さらに、接着層36を介して第2の導電層37aを積層することで形成することができる。例えば、第2の被覆層37bを50μm程度、第2の導電層37aを35μm程度、接着層36,36をそれぞれ26μm程度とすることで、嵩上げ層37の寸法Fを137μmとすることができる。上記嵩上げ層37の寸法Fが、137μmとされる構成では、図15に示すように、比較例に比べて少なくとも1.22倍の入光効率の上昇が確認された。嵩上げ層37の寸法Fは、追加する層の厚さや、追加する層の数を適宜設計することで調整可能である。
本実施形態によれば、図15のグラフに示されるΔDを好適に大きくすることができ、発光面25からの光における導光板40に対する入射効率Eを、より一層好適に高めることができる。また、嵩上げ層37の寸法Fを関係式(4)を満たすように構成することにより、入射効率Eが高いバックライト装置12を好適に設計することができる。
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記した各実施形態以外にも、DLGP、DLED、L、S、T、Fの各寸法は適宜に変更可能である。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記した各実施形態以外にも、DLGP、DLED、L、S、T、Fの各寸法は適宜に変更可能である。
(2)上記した各実施形態に記載した構成を、適宜組み合わせて、入光端面41の中心CLGPに対して発光面25の中心CLEDの位置を適宜調整する構成であっても構わない。例えば、実施形態2と実施形態3を適宜組み合わせて、半田部と基板側端子部の寸法の双方を、汎用タイプのLED基板及びその実装手段より大きくする構成であっても構わない。
(3)上記した各実施形態では、LED基板が導光板の反対板面に対して取り付けられる構成を例示したが、LED基板は、図16に示すように、導光板の出光板面に対して取り付けられる構成であってもよい。
(4)上記した各実施形態では、寸法Lが、ハウジングの厚さ寸法と一致する構成を例示したが、これに限られない。例えば、寸法Lは、LED側端子部の厚さ寸法を適宜変更することで、適宜調整するものであってもよい。
(5)上記した各実施形態では、光学シートに低透過率部が形成される構成を例示したが、光学シートに低透過率部が形成されない構成であってもよい。また、低透過率部の形成領域も適宜設定可能であり、例えばLEDの周囲に位置する領域にのみ形成してもよい。
(6)上記した各実施形態では、LED基板の被覆層が光吸収部を備える構成を例示したが、被覆層が光吸収部を備えない構成であってもよい。また、光吸収部の形成領域も適宜設定可能であり、例えば導光板重畳部にのみ形成してもよく、LED基板の全域に亘って形成されていてもよい。
(7)上記した実施形態1では、両面粘着テープが黒色とされ、実施形態2では、両面粘着テープが白色とされる構成を例示したが、両面粘着テープの色味は適宜に変更可能である。
(8)上記した各実施形態では、液晶パネル、光学シート及び導光板などの平面形状が方形状とされる場合を示したが、液晶パネル、光学シート及び導光板などの平面形状が円形状、楕円形状などの非方形状であっても構わない。
(9)上記した各実施形態以外にも、LED基板に実装されるLEDの具体的な数については適宜に変更可能である。
(10)上記した各実施形態では、LED基板が可撓性を有するフィルム状の基材からなるものを例示したが、LED基板の基材が一定の厚みを有する硬質な板状をなす構成とすることも可能である。
(11)上記した各実施形態では、基板部にLEDを実装してなるLED基板について例示したが、他の光源を実装した光源基板にも本発明は適用可能である。
(12)上記した各実施形態では、バックライト装置と、表示パネルとして液晶パネルをと、備える液晶表示装置について示したが、バックライト装置と、表示パネルとしてMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)表示パネルと、を備えるMEMS表示装置にも本発明は適用可能である。
10...液晶表示装置、11...液晶パネル(表示パネル)、12,112,212,312...バックライト装置(照明装置)、19...パネル側両面粘着テープ(遮光部材)、19a...端部、20,120,220,320...LED(光源)、24...被実装面、24a...LED側端子部(光源側端子部)、25...発光面、25a...端部、25b...端部、30,230,330...LED基板(光源基板)、30a...基板面、30b...導光板重畳部、30d...LED実装部(光源実装部)、31...支持層、32...配線部、32a...第1の導電層、34...基板側端子部、35...半田部、37...嵩上げ層、37a...第2の導電層、37c...スルーホール、40...導光板、41...入光端面、42...出光板面、43...反対板面、43a...端部、45...凹部、47...突出部、G...隙間、CLGP...入光端面の中心、CLED...発光面の中心
Claims (15)
- 側面発光型の光源であって、光源側端子部を有する被実装面と、前記被実装面の側方に位置する発光面と、を有する光源と、
板状部材にて構成される導光板であって、前記板状部材の端面からなり、前記発光面と対向状をなし、前記光源からの光が入射される入光端面と、前記板状部材の一の板面からなり前記入光端面から入射された光を出射させる出光板面と、前記板状部材の他の板面からなる反対板面と、を有する導光板と、
前記光源が実装される光源基板であって、その基板面に、前記光源側端子部と接続される基板側端子部が形成されるとともに、前記基板面が前記導光板の前記反対板面又は前記出光板面における前記入光端面側の端部に対して取り付けられる光源基板と、を備え、
前記光源の前記発光面と前記導光板の前記入光端面との間に隙間を有し、
前記光源は、前記導光板の板厚方向について、前記発光面の寸法が前記入光端面の寸法より小さいものとされるとともに、前記入光端面の中心に対して前記発光面の中心が対向する配置とされている照明装置。 - 前記導光板は、前記導光板の板厚方向について、前記入光端面の寸法が、前記発光面の寸法より0.2mm以上大きい構成とされている請求項1に記載の照明装置。
- 前記導光板は、前記導光板の板厚方向について、前記入光端面の寸法が、前記発光面の寸法より0.5mm以上大きい構成とされている請求項1に記載の照明装置。
- 前記導光板の前記出光板面側において、前記光源からの光を遮光する遮光部材を更に備え、
前記遮光部材は、前記光源と前記導光板との並び方向について、前記導光板側の端部が前記発光面から0.5mm以上かつ2.0mm以下の位置に配される構成である請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の照明装置。 - 前記光源基板は、前記基板面が前記導光板の前記反対板面における前記入光端面側の端部に対して取り付けられている請求項4に記載の照明装置。
- 前記光源は、前記被実装面から前記発光面の前記光源基板側の端部までの寸法が、前記被実装面とは反対側の面から前記発光面の前記光源基板とは反対側の端部までの寸法より大きい構成とされている請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の照明装置。
- 前記光源基板は、導電層がパターン状に成形されるとともに前記基板側端子部を介して前記光源側端子部と接続される配線部と、前記配線部を前記光源とは反対側から支持する支持層と、を少なくとも備えて構成され、
前記導光板の板厚方向について、
前記光源における、前記被実装面から前記発光面の前記光源基板側の端部までの寸法をLとし、
前記入光端面の寸法をDLGPとし、
前記発光面の寸法をDLEDとし、
前記支持層から前記光源の前記被実装面までの寸法をD1とし、
前記支持層から前記導光板の前記光源基板が取り付けられる板面までの寸法をD2としたときに、
L=(DLGP-DLED)/2-D1+D2
の関係式を満たす構成とされている請求項6に記載の照明装置。 - 前記光源基板は、導電層がパターン状に成形されるとともに前記基板側端子部を介して前記光源側端子部と接続される配線部と、前記配線部を前記光源とは反対側から支持する支持層と、前記配線部と前記光源との間に介在する形で、前記基板側端子部と前記光源側端子部とを接続する半田部と、を少なくとも備えて構成され、
前記半田部は、前記導光板の板厚方向における寸法が92μm以上、かつ、200μm以下の構成とされている請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の照明装置。 - 前記導光板の板厚方向について、
前記半田部の寸法をSとし、
前記光源における、前記被実装面から前記発光面の前記光源基板側の端部までの寸法をLとし、
前記入光端面の寸法をDLGPとし、
前記発光面の寸法をDLEDとし、
前記半田部を除く、前記光源基板における前記支持層から前記光源の前記被実装面までの寸法をD3とし、
前記光源基板における前記支持層から前記導光板の前記光源基板が取り付けられる板面までの寸法をD2としたときに、
S=(DLGP-DLED)/2-D3+D2-L
の関係式を満たす構成とされている請求項8に記載の照明装置。 - 前記光源基板は、導電層がパターン状に成形されるとともに前記基板側端子部を介して前記光源側端子部と接続される配線部と、前記配線部を前記光源とは反対側から支持する支持層と、を少なくとも備えて構成され、
前記基板側端子部は、前記導光板の板厚方向における寸法が85μm以上の構成とされている請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の照明装置。 - 前記導光板の板厚方向について、
前記基板側端子部の寸法をTとし、
前記光源における、前記被実装面から前記発光面の前記光源基板側の端部までの寸法をLとし、
前記入光端面の寸法をDLGPとし、
前記発光面の寸法をDLEDとし、
前記基板側端子部を除く、前記支持層から前記光源の前記被実装面までの寸法をD4とし、
前記支持層から前記導光板の前記光源基板が取り付けられる板面までの寸法をD2としたときに、
T=(DLGP-DLED)/2-D4+D2-L
の関係式を満たす構成とされている請求項10に記載の照明装置。 - 前記光源基板は、前記導光板の板厚方向について、前記導光板と重畳する導光板重畳部と、前記光源と重畳する光源実装部とを備え、
前記光源実装部が、第1の導電層がパターン状に成形されるとともに前記基板側端子部を介して前記光源側端子部と接続される配線部と、前記配線部を前記光源とは反対側から支持する支持層と、前記配線部と前記基板側端子部とを接続する第2の導電層を含む複数の層からなり、前記基板側端子部を前記支持層から嵩上げする嵩上げ層と、を備え、
前記導光板重畳部が、前記嵩上げ層を備えず、前記配線部と前記支持層とを備える構成とされている請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の照明装置。 - 前記第1の導電層と、前記第2の導電層とがスルーホールで接続されている請求項12に記載の照明装置。
- 前記導光板の板厚方向について、
前記嵩上げ層の寸法をFとし、
前記光源における、前記被実装面から前記発光面の前記光源基板側の端部までの寸法をLとし、
前記導光板の前記入光端面の寸法をDLGPとし、
前記発光面の寸法をDLEDとし、
前記嵩上げ層を除く、前記支持層から前記光源の前記被実装面までの寸法をD5とし、
前記支持層から前記導光板の前記光源基板が取り付けられる板面までの寸法をD2としたときに、
F=(DLGP-DLED)/2-D5+D2-L
の関係式を満たす構成とされている請求項12又は請求項13に記載の照明装置。 - 請求項1から請求項14のいずれか1項に記載の照明装置と、
前記照明装置から照射される光を利用して画像を表示する表示パネルと、を備える表示装置。
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