(57)【要約】      （修正有）【課題】導光板の加工を伴うことなく、光源から導光板への結合効率を高め、バックライトの組立を容易にする光源モジュール及びそれを備えた電子機器を提供する。【解決手段】光源モジュール２０は、平板状の導光板１３と、導光板１３の下方に配されたＬＥＤ２３ａ、２３ｂと、ＬＥＤ２３ａ、２３ｂが実装されたＬＥＤ基板２４ａ、２４ｂと、導光板１３とＬＥＤ２３ａ、２３ｂとの間に配された光結合部材３０とを備え、光結合部材３０は、上面に、導光板１３と当接する光結合部３１と、光結合部３１から曲面によって形成された反射面３２ａ、３２ｂとを有するとともに、下面に、ＬＥＤ２３ａ、２３ｂからの光を入射する光入射部３３ａ、３３ｂと、凹部３４とを有し、凹部３４は、ＬＥＤ基板２４ａ、２４ｂとの位置あわせを行なう側壁３４ａ、３４ｂを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の導光板と、
前記導光板の下方に配された光源と、
前記光源が実装された基板と、
前記導光板と前記光源との間に配された光結合部材とを備え、
前記光結合部材は、上面に、前記導光板と当接する光結合部と、前記光結合部から曲面によって形成された反射面とを有するとともに、
下面に、前記光源からの光を入射する光入射部と、凹部とを有し、
前記凹部は、前記基板との位置あわせを行なう側面を有することを特徴とする光源モジュール。
【請求項２】
前記光結合部は、直線状の矩形の平面を有することを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
【請求項３】
前記凹部は、前記光結合部材の光路とならない部分に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光源モジュール。
【請求項４】
前記凹部の側面と前記基板の端面とが同一面に揃うように配置されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の光源モジュール。
【請求項５】
前記基板は、前記光結合部材に対向する面に基板凹部、または、切抜き部を有し、前記凹部の側面と、前記基板凹部、または、前記切抜き部の側面とが同一面に揃うように配置されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の光源モジュール。
【請求項６】
前記凹部の側面と、前記基板の端面、前記基板凹部、または、前記切り抜き部の側面とが、位置決め部材に当接されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の光源モジュール。
【請求項７】
前記光結合部材は、断面形状が略弓状または略半円状の棒状の形状であり、前記光結合部材の肉厚が略一定となるように前記凹部が形成されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の光源モジュール。
【請求項８】
複数個の前記光結合部材が、前記凹部は連通するように配列されていることを特とする請求項１〜７の何れか１項に記載の光源モジュール。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか１項に記載の光源モジュールを備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
平板状の導光板と、
前記導光板の下方に配された光源と、
前記光源が実装された基板と、
前記導光板と前記光源との間に配された光結合部材とを備え、
前記光結合部材は、上面に、前記導光板と当接する光結合部と、前記光結合部から曲面によって形成された反射面とを有するとともに、
下面に、前記光源からの光を入射する光入射部と、凹部とを有する光源モジュールであって、
前記凹部の側面と前記基板の端面とを同一面となるように揃えることにより、前記光源と前記光入射部の位置あわせを行なうことを特徴とする光源モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源モジュール及びその製造方法、並びにそれを備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、薄型、軽量に出来ることから色々な分野に使用されている。液晶テレビをはじめとする液晶表示装置においては、光源からの光を導光板によって面状に出射させる導光板を備えたバックライトが多用されている。また、バックライトの光源として、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）が使用されている。
【０００３】
バックライトの光源の配置には、主に直下型と、サイドエッジ型に分けられる。一般的な直下型は、液晶パネルの下に、ＬＥＤをマトリックス状に配列させて液晶パネルを均一に照射する方式である。
【０００４】
近年多用されている一般的なサイドエッジ型導光板では、導光板の端面に対向するようにＬＥＤ等の光源を配置し、導光板の長手方向の各端面から、光を入射させ、導光板の内部中央へその光を全反射させながら、導光板の表面に光を出射するようになっている。
【０００５】
上記の導光板の端面にＬＥＤ等の光源を配置する方法以外に、直下型のＬＥＤ配置で導光板の下面から導光板に光入射する方法も提案されており、たとえば特許文献１に開示された表示装置用バックライト１００では、図７に示すように、導光板１１０の一端の下面側に受光面１１１ａ及び反射面１１１ｂを有する受光反射部１１１が形成されている。また、光源であるＬＥＤ１０１は、導光板１１０における受光反射部１１１の真下に配置されている。
【０００６】
また、特許文献２には、図８に示すように、導光板へ斜めに光入射するバックライトが開示されている。特許文献２のバックライトにおいては、光源Ｓからの光を、導光板２１１の内部に導入するために、多角柱状の光結合部２１３を備えている。この光結合部２１３は、導光板の表面に接している。また、光源Ｓは、導光板２１１における光結合部２１３との接触面に対して、斜めに配置されている。これにより、光源Ｓからの光は、光結合部２１３を介して導光板２１１に対して斜め方向に導光板２１３内部に導入され光結合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３１９１６４号公報（２００４年１１月１１日公開）
【特許文献２】特開２００８−２５７９２１号公報（２００８年１０月２３日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
導光板の端面にＬＥＤ等の光源を配置する一般的なサイドライト型では、導光板の長手方向の両端部から光を導光板に入射させることになる。しかし、このように光を導光板に入射させた場合、熱膨張により導光板が面方向に大きく伸縮する。このため、導光板の端面とＬＥＤが熱膨張時に衝突しないように導光板の端面とＬＥＤの間に間隔を設ける必要があるが、そのためＬＥＤと導光板の光結合率が低下する問題がある。
【０００９】
特許文献１に開示された表示装置用バックライト１００では、ＬＥＤ１０１が受光反射部１１１の真下に配置される構成であるため、ＬＥＤ１０１を導光板１１０に近接して配設することができ、上記の問題を少なくすることができるが、ＬＥＤ１０１の位置が受光反射部１１１に隠されて確認できず、受光反射部１１１とＬＥＤ１０１を精度良く位置合わせすることが難しいという問題がある。
【００１０】
また、受光反射部１１１は導光板１１０と一体化しているため、特に大型液晶テレビにおいては導光板１１０が大型であるため、導光板１１０を動かしてＬＥＤ１０１との位置を精度よく合わせることが難しい。また、受光反射部１１１近傍に位置決め部を設ける場合においても、大型の導光板１１０を加工して位置決め部を設ける必要があり、一般的に大型の導光板１１０に精度よく加工を施すことが難しいことから、精度よく位置決め部を設けることが困難である。
【００１１】
受光反射部１１１に対してＬＥＤ１０１の位置がずれると、受光反射部１１１での光の反射位置や反射方向が変化し、導光板１１０の表面から照射される光に輝度むらが生じるという問題が生じる。
【００１２】
また、ＬＥＤ１０１の配置が導光板の端部下面に限定されるため、特に大型テレビにおいては画面中央部の輝度が低下する問題がある。
【００１３】
また、特許文献２のバックライトでは、光源Ｓを光結合部１３に対して斜めに配置することは一般的に容易ではなく、そのための特別な台座等を設置する必要があり、組立及び位置決めが困難であるという問題があった。
【００１４】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、簡易な構造で光結合部材とＬＥＤの相対位置精度を向上させ、輝度むらを低減することができる光源モジュール及びそれを備えた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の光源モジュールは、平板状の導光板と、導光板の下方に配された光源と、光源が実装された基板と、導光板と光源との間に配された光結合部材とを備え、光結合部材は、上面に、導光板と当接する光結合部と、光結合部から曲面によって形成された反射面とを有するとともに、下面に、光源からの光を入射する光入射部と、凹部とを有し、凹部は、基板との位置あわせを行なう側面を有する。
【００１６】
上記の構成によれば、光結合部材が凹部を有しているため、光源基板と光結合部材の組み立て時、凹部に位置決め用の部材を当接することにより、容易に光源と光結合部材の位置を所定位置にあわせることができる。
【００１７】
また、本発明の光源モジュールは、光結合部は、直線状の矩形の平面を有する。
【００１８】
上記の構成によれば、光源から導光板への光の結合効率を高めることができる。
【００１９】
また、本発明の光源モジュールは、凹部は、光結合部材の光路とならない部分に形成されている。
【００２０】
上記の構成によれば、光結合部材中の光路が凹部によって遮られることがないため、光の利用効率の低下が防止される。
【００２１】
また、本発明の光源モジュールは、凹部の側面と基板の端面とが同一面に揃うように配置されている。
【００２２】
上記の構成によれば、光結合部材と光源基板との位置決めを精度よく行うことができる。
【００２３】
また、本発明の光源モジュールは、基板が、光結合部材に対向する面に基板凹部、または、切抜き部を有し、凹部の側面と、基板凹部、または、切抜き部の側面とが同一面に揃うように配置されている。
【００２４】
上記の構成によれば、光結合部材と光源基板との位置決めを精度よく行うことができる。
【００２５】
また、本発明の光源モジュールは、凹部の側面と、基板の端面、基板凹部、または、切抜き部の側面とが、位置決め部材に当接されている。
【００２６】
上記の構成によれば、組み立て後においても光結合部材と光源の位置を保持することができる。
【００２７】
また、本発明の光源モジュールは、光結合部材は、断面形状が略弓状または略半円状の棒状の形状であり、光結合部材の肉厚が略一定となるように凹部が形成されている。
【００２８】
上記の構成によれば、成型が容易になるとともに、成型用の肉抜き穴を用いて凹部を形成し、光結合部材と光源の位置精度を向上させることができる。
【００２９】
また、本発明の光源モジュールは、複数個の光結合部材が、凹部は連通するように配列されている。
【００３０】
上記の構成によれば、隣接するそれぞれの光結合部材の凹部の側壁に位置決め部材を当接させて、複数の光結合部材の位置合わせを精度よく行うことができる。
【００３１】
また、本発明の電子機器は、上記の光源モジュールを備えている。
【００３２】
これにより、簡易な構造で光結合部材とＬＥＤの相対位置精度を向上させ、輝度むらを低減し得る電子機器を提供することができる。
【００３３】
また、本発明の光源モジュールの製造方法は、平板状の導光板と、導光板の下方に配された光源と、光源が実装された基板と、導光板と光源との間に配された光結合部材とを備え、光結合部材は、上面に、導光板と当接する光結合部と、光結合部から垂れ下がって形成された反射面とを有するとともに、下面に、光源からの光を入射する光入射部と、凹部とを有する光源モジュールであって、凹部の側面と基板の端面とを同一面となるように揃えることにより、光源と光入射部との位置あわせを行なう。
【００３４】
上記の方法によれば、光結合部材と光源基板との位置決めを精度よく行うことができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の光源モジュールは、簡易な構造で光結合部材とＬＥＤの相対位置精度を向上させ、輝度むらを低減できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明における液晶表示装置の実施の一形態を示す分解斜視図である。
【図２】上記液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図３】上記液晶表示装置における光源モジュール本体の構成を示す断面図である。
【図４】光結合部材とＬＥＤ基板を位置決めした状態を示す断面図である。
【図５】上記光源モジュール本体の他の構成を示す断面図である。
【図６】複数の光源モジュール本体を連結した状態を示す斜視図である。
【図７】特許文献１の液晶表示装置のバックライトの構成を示す斜視図である。
【図８】特許文献２の液晶表示装置のバックライトの構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明の一実施形態について、図１〜図６に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００３８】
図１は、本発明における実施の一形態として、電子機器の一例である液晶表示装置１を示す分解斜視図である。液晶表示装置１は、下から順に、バックライト１０、拡散シート２、プリズムシート３、液晶パネル４及びベゼル５にて構成されている。
【００３９】
上記バックライト１０は、下から順に、光源モジュール２０、一筋の開口１１ａを有するシャーシ１１、平板状の反射シート１２及び導光板１３にて構成されている。
【００４０】
図２は、上記液晶表示装置１の構成を示す断面図である。図２に示すように、光源モジュール２０は、帯状に形成された光源ホルダー２１の上にシート状のヒートシンク２２が設けられていると共に、このヒートシンク２２の上には、光源としての例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）２３ａ・２３ｂを搭載したＬＥＤ基板２４ａ・２４ｂが設けられている。上記ＬＥＤ２３ａ・２３ｂは、２列に並んで互いに平行に複数個設けられている。尚、本実施の形態では、光源としてＬＥＤ２３ａ・２３ｂを用いているが、必ずしもこれに限らず、例えば、有機ＥＬ発光素子又は無機ＥＬ発光素子を用いることも可能である。
【００４１】
また、光源モジュール２０は、複数のＬＥＤ２３ａ・２３ｂの上側に、導光板１３に光を結合する光学素子としての光結合部材３０を備え、上記液晶パネル４、導光板１３、光結合部材３０、ＬＥＤ２３ａ・２３ｂがこの順に並んで設けられている。したがって、本実施の形態の液晶表示装置１におけるバックライト１０は、ＬＥＤ２３ａ・２３ｂが導光板１３の下方に設けられた光源直下型のバックライト１０となっている。
【００４２】
本発明の光源モジュールは、光結合部材３０が導光板１３と別部材となっており、導光板１３の下面に配置されるため、光源の配置が導光板１３の端部に限定されず、熱膨張の影響を受け難い中央部にも配置することができる。したがって、熱膨張による影響を少なくすることができ、また、画面中央の輝度が低下することを防止できる。
【００４３】
さらに、光結合部３１とＬＥＤ２３の相対位置をあわせておけば、光結合部材３１と導光板１３の相対位置がずれた場合であっても受光反射部と光源の位置がずれることがないため光結合率が低下しない。したがって、導光板１３と光源の相対位置を精密に合わせる必要がなく、導光板１３よりも小型であり位置合わせが容易である光結合部３１と光源の相対位置を精度よく合わせればよい。この際に光結合部材３０を加工して位置決め部を設ける場合においても、より大型の導光板を加工する場合に比較して容易に位置決め部を設けることができる。
【００４４】
図３は、上記液晶表示装置１における光源モジュール２０の構成を示す断面図である。図３に示すように、光源モジュール２０において、光結合部材３０は、導光板１３とＬＥＤ２３との間に設けられた断面形状が略弓形または略半円状の棒状の形状からなっていると共に、光結合部材３０の材質は導光板１３の材質と同じ樹脂からなっている。
【００４５】
詳細には、導光板１３側となる光結合部材３０の上面は、平板状の導光板１３に当接する平面状の光結合部３１と、この光結合部３１から両端側にそれぞれ垂下し、曲面によって形成された反射面３２ａ、３２ｂとからなっている。導光板１３と光結合部材３０とは、別部材であり、その間に空気が介在しないようになっている。具体的には、両部材は、接着剤やレーザ溶着により接合されている。
【００４６】
本発明の光源モジュール２０は、光結合部材３０の下面に、ＬＥＤ２３ａ、２３ｂからの光を入射する光入射部３３ａ、３３ｂと、ＬＥＤ２３と光入射部３３との位置合わせに用いるための凹部３４が形成されている。
【００４７】
なお、ＬＥＤ２３は、光入射部３３の直下に対応する位置で、下面と垂直方向を指向するように配置することが望ましい。このように配置すれば、ＬＥＤ２３を導光板１３に対して斜めに配置する方式に比べて、特別な台座等を設置する必要が無く、組立及び位置決めを容易に行うことができる。
【００４８】
凹部３４は、光結合部材３０の内部の光路を妨げないように設けられており、光結合部材３０の下面の法線方向に凹部の側壁３４ａ、３４ｂが形成され、側壁３４が光結合部材３０の下方に配置されるＬＥＤ基板２４の端面と同一面に揃うようになっている。なお、ＬＥＤ２３ａ、２３ｂの位置は、ＬＥＤ基板２４ａ、２４ｂの端面に対して所定の位置となるように実装されている。
【００４９】
したがって、凹部３４の側壁３４ａ、３４ｂ及びＬＥＤ基板２４ａ、２４ｂの端面を、位置決め用に用いることにより容易に位置決めを行なうことができる。具体的には、凹部３４の側壁とＬＥＤ基板２４の端面に位置決め部材を当接させて、端面同士を揃えることにより位置決めすることができる。位置決めした光結合部材３０とＬＥＤ基板２４は、接着部材等で相対位置を維持した状態で固定される。
【００５０】
上記のように構成されたバックライト１０は、例えば、ＬＥＤ２３ａから出射された光が光結合部材３０の反射面３２ａにて反射され、その反射光が光結合部材３０の光結合部３１に到達し、到達方向を維持して導光板１３に入射する。そして、導光板１３に入射された光は、図３に示す導光板１３の右側の内部を全反射して進み、図示しない光路変換部である光散乱体と衝突することにより導光板１３中を進む角度が変わり、全反射条件が破られ、導光板１３の液晶パネル４側表面から出射し、上記拡散シート２及びプリズムシート３を通して液晶パネル４に向かう。同様に、ＬＥＤ２３ｂから出射された光も、図３に示す導光板１３の左側の内部を全反射して進むことにより、導光板１３の全面から光出射させることができる。
【００５１】
上記の構成によれば、ＬＥＤ２３から出射された光を反射面３２で斜め方向に変換して導光板１３に入射できるため、ＬＥＤ２３を導光板１３に垂直に配置することができる。一方で、反射面３２に対してＬＥＤ２３の位置がずれた場合は、光結合部材３０から導光板１３への光入射の角度や位置がずれるため、導光板１３への光入射率が低下する。このため、本発明により光結合部材３０に対してＬＥＤ２３を位置精度よく配置することが望ましい。
【００５２】
上記のように、光結合部材３０の下面側において、ＬＥＤ２３の配置位置以外は光結合部３１に光を導く光路とはならないため、ＬＥＤ２３の配置位置を外すことにより、凹部３４によって光路が遮られることを防止できる。
【実施例２】
【００５３】
図４は、光結合部材３０とＬＥＤ基板２４を位置決めした状態を示す断面図である。実施例１では、ＬＥＤ基板２４の端面を利用して位置決めを行なっているが、図４に示すようにＬＥＤ基板２４に位置決め用の切抜き部２５をＬＥＤ２３から所定の位置に形成して、上記光結合部材３０の凹部３４の側壁とＬＥＤ基板２３の位置決め用の切抜き部２５の側壁が同一面に揃うように、位置決め部２６を当接させることにより容易に位置決めを行なうことができる。
【００５４】
位置決め部２６は、光源ホルダー２１を板金加工によって一部を起立させた凸部や、別体として位置決め部２６を用いてもよい。また、位置決め部２６は、組み立て時の位置決め時に一時的に当接させる方法以外に、製品の中で光結合部材３０とＬＥＤ２３の位置を保持するように恒久的に配置してもよい。
【００５５】
また、ＬＥＤ基板２４の切抜き部２５に代え、光結合部材３０の凹部３４側壁と対向する面に基板凹部を設けて、凹部３４側壁と基板凹部の側壁が同一面に揃うように、位置決め部２６を当接させて位置決めを行なうこともできる。
【実施例３】
【００５６】
図５は、光源モジュール２０の他の構成を示す断面図である。実施例３の光結合部材３０は、断面が該円弧状または半円状の帯状の形状であり、光結合部材３０の肉厚が略一定となっている。透明樹脂から光結合部材３０を金型で成形する場合に、光結合部材３０の肉厚が略一定となるように凹部３４を形成することにより、形状の成型性が向上し、かつ光結合部材３０の樹脂材料を節減することができる。したがって、光結合部材３０の肉厚を略一定にするように凹部３４を形成して、凹部３４の側壁３４ａ、３４ｂとＬＥＤ基板２４の端面とが位置決め時に同一面に揃うようにすることにより、光結合部材３０の成型性の向上と位置決め精度向上を同時に実現することができる。
【実施例４】
【００５７】
図６は、実施例４の複合光源モジュール２０の斜視図である。実施例１から実施例３ででは、光結合部材３０とＬＥＤ２４の位置精度向上について説明したが、実施例４では、複数の光結合部材３０を直列に接続して１つの大型の光源モジュールとした複合光源モジュール２０について説明する。本発明の光源モジュール２０は、複合光源モジュール２０の組み立て時においても組み立て精度向上の効果を奏する。
【００５８】
大型の光源モジュール２０を作成する際には、一般に、透明樹脂から光結合部材３０を形成するための大型の金型が必要であり、製造コストが増加するとともに、成形精度が低下するという問題がある。このため、複数の光結合部材３０を直列に配置し、１つの大型の光源モジュール２０として機能する複合光源モジュールを作成することが有効であり、この場合、複数の光結合部材３０を直列に精度よく配列させる必要がある。
【００５９】
図６の光源モジュール２０は、図５で示した光結合部材３０を複数個配列したものであり、光結合部材３０のそれぞれの凹部３４を連通させ、隣接する側壁３４ａ同士、または、側壁３４ｂ同士に位置決め部材２６ａ、２６ｂを当接させることにより、光結合部材３０同士を精度良く直列に配列することができる。
【００６０】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、テレビ、モニター等の液晶表示装置のバックライトに用いることができ、特に、光源直下型のバックライトに適用可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１  液晶表示装置
２  拡散シート
３  プリズムシート
４  液晶パネル
１０  バックライト
１１  シャーシ
１１ａ  開口
１２  反射シート 
１３  導光板
２０  光源モジュール
２３  ＬＥＤ
２３ａ・２３ｂ  ＬＥＤ
２４ａ・２４ｂ  ＬＥＤ基板
２５  切抜き部
２６  位置決め部材
３０  光結合部材
３１  光結合部
３２  反射面
３３  光入射部
３４  凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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