JP2003207767A

JP2003207767A - 面光源装置

Info

Publication number: JP2003207767A
Application number: JP2002008014A
Authority: JP
Inventors: Shingo Ono; 真吾小野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-01-16
Filing date: 2002-01-16
Publication date: 2003-07-25

Abstract

(57)【要約】【課題】導光板の出射面に複数の光学シートが配置
される面光源装置において、組み立ての作業負担や部材
コストを低減しつつ、シート間の異物の挟み込みによる
不良を低減できるものを提供する。【解決手段】複数の矩形状の光学シート２１〜２４を重
ね合わせた一組の光学シート２及び導光板３２が、管状
光源３２に沿った一辺２ａにおいては、ズリ変形しない
非可塑性の接着剤層１１ａ〜１１ｄにより互いに一体に
まとめられる。一方、他の３辺２ｂ〜２ｄにおいては、
熱膨張の差に起因する応力によりズリ変形可能な可塑性
の接着剤層１２ａ〜１２ｄにより互いに一体にまとめら
れている。光学シート２１〜２４間の各間隙、及び光学
シート２１と導光板３１の出射面３１ａとの間の間隙
が、これら接着剤層１１，１２により四周から封止され
て、異物の進入が防止されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置等の
平面表示装置に用いられる、エッジライト方式の面光源
装置に関する。すなわち、導光板と、その側端面に配さ
れる管状光源とを備え、透過型表示パネルの裏面側に配
置される面光源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置等の平面表示装置は、薄
型、軽量、低消費電力といった特徴を生かして、テレ
ビ、各種コンピューター、カーナビゲーションシステム
等のための画像表示装置として利用されるようになって
きた。

【０００３】例えば、光透過型の液晶表示装置は、一対
の透明基板の間に液晶層を保持して成る液晶パネルと、
この液晶パネルの裏面（画像表示面とは逆の面）上に配
されてこの液晶パネルに光源光を導く面光源装置とを含
む。

【０００４】このような平面表示装置について一層の装
置の薄型化、小型化を行うには、面光源装置の薄型化を
達成する必要がある。そのため、面光源装置は、直下型
からサイドライト型（エッジライト方式）へと置き換わ
ってきている。

【０００５】エッジライト方式の面光源装置は、一般
に、裏面側に乳白色の散乱パターンが印刷されたアクリ
ル樹脂などの薄板形状の導光板と、この端面に沿って近
接配置される冷陰極管等の管状光源と、導光板の裏面に
配される反射シートと、これらを収納する樹脂フレーム
とからなる。そして、管状光源からの光源光は、導光板
中を伝搬し、反射シートにより反射されつつ導光板裏面
の散乱パターンによって散乱され、液晶パネル側の導光
板主表面すなわち出射面から出射される。

【０００６】導光板の出射面には、プリズムシート、拡
散シート等が重ね合わされて配置されている。プリズム
シートは、出射光を所定方向、例えば正面方向に集束す
ることにより正面輝度を向上させるものであり、拡散シ
ートは、導光板から出射される光について、出射面内で
の輝度をより均一にするものである。これらプリズムシ
ート及び拡散シートは、それぞれ、１〜２枚のものから
なるものであり、例えば、プリズム溝が略直交する２枚
のプリズムシートが上下から拡散シートにより挟み込む
構成とされる。

【０００７】光学シートとしては、場合によりこれらに
加えて、面光源から出射される光に光学異方性を付与す
ることにより面光源光の利用効率を向上するための光利
用効率向上シートや、視野角（良好な表示性能が得られ
る視角の範囲）を拡大するための視野角拡大シートが配
される。本明細書においては、厚みがかなり小さいフィ
ルムも含めてシートと呼ぶことにする。

【０００８】面光源装置の組み立てる際に各光学シート
を逐一配置していたため、組み立ての手数がかかる他、
配置の順を間違えるおそれもあった。

【０００９】また、このように複数の光学シートを重ね
合わせて配置することから、光学シートの輸送時や、面
光源装置の組み立て工程において、光学シート間に異物
が進入し、表示性能に悪影響を与える「ゴミ噛み不良」
が発生し、問題となっていた。

【００１０】一方、近年、液晶表示装置の厚さを小さく
する（薄型化）要求が高まるにつれて、表示パネルと導
光板との間隔、及び、光学シートの厚さがかなり小さく
設定されるようになっている。各光学シートは、樹脂製
であって柔軟性を持つものであり、また、通常、温度の
上昇により膨張する。そのため、特には管状光源を配置
した個所において、各光学シートに「うねり」と呼ばれ
る歪み（ゆがみ）が生じ、これに起因する表示ムラが発
生することがあった。

【００１１】このような不良や不具合が発生した場合、
異物の除去や光学シートの交換には、時間と手数がかか
り、この交換工程の作業に起因して他の部材に損傷を生
じることすらあった。

【００１２】そこで、特開平８−２６２４３８において
は、導光板と各光学シートとの間隔、光学シート間の間
隔、及び、導光板と管状光源との間隙を全てシリコン製
の透明接着剤により充填して一体化させることが提案さ
れている。

【００１３】しかし、このように全面的に強固に貼り付
ける方法であると、作業負担と製造コストの増大を招
く。また、透明接着剤を用いたとしても、光の透過性能
に多少の影響を与える等の問題がある。

【００１４】一方、特願平１１−０１７０１０において
は、管状光源が配置される側にて、一組の光学シート
を、表示パネルとランプリフレクタとの間に挟み込むこ
とが提案されている。ここで、詳しくは、表示パネルの
下面の所定個所に、帯板状のゴムパッキングが、予め配
置されている。

【００１５】しかし、このような方法では、組み立て工
程が簡略化されない他、組み立て工程のゴミ噛み不良を
低減することも困難である。また、確実な固定を行うた
めには、帯板状のゴムパッキングを配置しておく必要が
あり部材点数の増加を招く他、確実にゴムパッキングの
全面を押さえ付けるように組み立てを行う必要がある。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みなされたものであり、導光板の出射面に複数の光
学シートが配置される面光源装置において、組み立ての
作業負担や部材コストを低減しつつ、シート間の異物の
挟み込みによる不良を低減できるものを提供する。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１の面光源装置
は、管状光源と、この管状光源に対して側端面を近接さ
せて配され、該側端面から入射される管状光源からの光
を伝播しつつ、伝播経路の各区間においてこの伝播され
る光から出射光を分配して出射面から出射する導光板
と、複数の矩形状の光学シートが所定の順に重ね合わさ
れて前記出射面を覆うように配された一組の光学シート
とを備える面光源装置において、前記一組の光学シート
が、その一辺にて、シート間の位置を固定する第１の組
の接着剤層を介して互いに一体にまとめられていること
を特徴とする。

【００１８】上記構成により、組み立ての作業負担や部
材コストを低減するとともに、シート間の異物の挟み込
みによる不良を低減することができる。

【００１９】請求項４の面光源装置は、前記一組の光学
シートは、他の三辺にて、シート間の熱膨張率の差に起
因する応力によってズリ変形可能な第２の組の接着剤層
を介して互いに一体にまとめられており、前記一組の光
学シートにおけるシート間の各空隙が、前記第１及び第
２の組の接着剤層により四周から封止されていることを
特徴とする。

【００２０】このような構成であると、光学シート間の
空隙への異物の進入を完全に防止することができる。

【００２１】請求項５の面光源装置は、前記一組の光学
シートが、前記一辺では、シート間の位置を固定する第
３の接着剤層を介して前記出射面に固定され、前記他の
三辺では、前記導光板と、これに接する光学シートとの
間の熱膨張率の差に起因する応力によってズリ変形可能
な第４の接着剤層を介して前記出射面に固定されている
ことを特徴とする。

【００２２】このような構成であると、一組の光学シー
トと導光板とが一体化されて組み立て操作が容易にな
り、また、導光板と光学シートとの間の空隙への異物の
進入を充分に防止することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の実施例１の面光源装置に
ついて図１を用いて説明する。図１の断面斜視図では、
樹脂フレームを省いており、また、面光源装置１０に組
み合わされる表示パネル４１及びベゼルカバー４２につ
いて、分解図の形で描き込んでいる。

【００２４】実施例１の面光源装置１０は、例えば、デ
スクトップパソコン等のための据え置き型ディスプレイ
（液晶モニタ）として、または大型ノートブックパソコ
ン用ディスプレイとしての対角寸法１５インチの透過型
液晶表示装置に組み込まれるものである。

【００２５】面光源装置１０は、矩形状の導光板３１
と、導光板３１の一の長辺側の側端面に沿って配置され
る管状光源３２と、この管状光源３２を上下方向及びパ
ネル外側から覆う断面コの字状のランプ・リフレクタ３
３とからなる。なお、導光板３１の上には、これと縦横
の寸法が略同一である液晶表示パネル４１が載置され
る。

【００２６】また、金属シートからなるランプ・リフレ
クタ３３は、管状光源３２から出射される光源光を、導
光板３１の側端面に集める反射ミラーの役割を果たす。
ランプ・リフレクタ３３は、また、管状光源３２を保持
し保護するフレーム体としての役割を果たすとともに、
管状光源３２を外部の衝撃から保護する保護カバーの役
割をも果たす。

【００２７】図には示さないが、導光板３１の他の３辺
に沿っては、液晶表示装置のプラスチックフレームが配
置されている。

【００２８】導光板３１の上面すなわち出射面には、プ
リズムシートの役割をなすための断面略正三角形をなす
微細な多数の突条が、上面を覆うように密に配列されて
いる。

【００２９】導光板３１の上面には、導光板３１の側か
ら、第１の拡散シート２１、プリズムシート２２、偏光
分離機能による光利用率向上シート２３、及び、第２の
拡散シート２４が重ね合わされてなる一組の光学シート
２が配置されている。

【００３０】ここで、拡散シート２１，２４は、導光板
３１の上面から出射される光源光について、出射面内で
の均一性を高め、これにより輝度のバラツキを少なくす
るものである。

【００３１】また、プリズムシート２２は、導光板３１
の上面と同様の断面略正三角形をなす微細な多数の突条
が、上面を覆うように密に配列されたものであり、プリ
ズムシート２２は、平行縞状の突条が導光板３１の上面
のものと互いに略直交するように配される。プリズムシ
ート２２は、例えば、例えば３Ｍ社製のＢＥＦである。

【００３２】光利用率向上シート２３は、実施例におい
て、屈折率の異なる薄膜を、その膜厚を制御しつつ積層
したもので、例えば３Ｍ社製のＤＢＥＦである。導光板
３１上面からの面光源光が光利用率向上シート２３に入
射されると、光利用率向上シート２３を構成する各薄膜
は、３００〜７００ｎｍの範囲（可視域）内の各波長領
域において、一の偏光方向の光を選択的に透過し、他の
偏光方向の光を導光板３１の側へと反射する。導光板３
１に戻された光は、散乱を受けて偏光性を失うか減じら
れた後、再度、光利用率向上シート２３へと入射され
る。このようにして、面光源光に偏光性が付与される。
この偏光方向を、下記表示パネル４１の下面の偏光フィ
ルム４３の偏光方向に合わせることにより、面光源光の
利用効率を向上することができるのである。

【００３３】上記のような多層薄膜による光利用率向上
シートに代えて、コレステリック液晶からなる光学シー
トを用いることもできる。この光利用率向上シートは、
コレステリック液晶のピッチを連続的に変化させて３０
０〜７００ｎｍの範囲（可視域）内の光について一方の
ねじれ光を反射する液晶層と、λ／４層とが積層された
光学シートである。

【００３４】各光学シート２１〜２４は、比較的柔軟な
樹脂からなる。また、液晶表示装置の薄型化に対応する
とともに光損失を少なくするために、例えば０．１〜
０．２ｍｍの薄い厚さに形成される。そのため、熱膨張
によりたわみを生じやすいものである。

【００３５】実施例１においては、管状光源３２が、矩
形状の導光板３１の一短辺に沿った個所に配置されてい
る。そして、一組の光学シート２が、管状光源３２に沿
った辺２ｃとは逆側の１辺２ａにおいて、非可塑性の接
着剤層１１ａ〜１１ｄからなる一組の接着剤層１１によ
り、互いに接着されるとともに導光板３１の出射面３１
ａに対しても接着されて固定されている。ここで、非可
塑性の接着剤層１１は、プラスチック状またはゴム状で
あって、光学シート２１〜２４や導光板３１の熱膨張率
（線膨張率）の差に起因するズリ（せん断）力の範囲で
は有意なズリ（せん断）変形や流動を行わない、通常の
接着剤層である。

【００３６】この非可塑性の接着剤層１１には、例え
ば、ウレタン−アクリレートやエポキシ−アクリレート
等をベースにした嫌気性接着剤や第２世代アクリル系接
着剤、または、エポキシ系やウレタン系の光硬化樹脂を
用いることができる。このような速硬化性の樹脂を用い
て接着を行うならば、硬化させて固定させるための工程
時間を充分に小さくすることができる。

【００３７】非可塑性の接着剤層１１には、このような
３次元架橋型の樹脂の他、ガラス転移温度が使用温度よ
り充分高い樹脂からなるホットメルト接着剤を用いるこ
ともできる。また、シリコン系の樹脂によりゴム弾性を
有する接着剤層とすることもでき、場合によっては、強
力な粘着剤（感圧接着剤）を用いることもできる。

【００３８】さらには、比較的強力な両面粘着テープで
あって、発光領域に係らないように充分に幅が狭いもの
を用いることもできる。

【００３９】非可塑性の接着剤層１１による固定は、一
組の光学シート２における管状光源３２とは逆側の辺２
ａにて行われているため、熱による影響が最も小さい。
また、長辺ではなく短辺の側であるため、固定領域の長
さも比較的短い。したがって、シート間の位置ズレが不
可能なように固定しても、固定された辺２ａの近傍で、
光学シートに不所望の応力や歪みが生じることがないよ
うに設計されている。

【００４０】一方、他の３辺２ｂ，２ｃ，２ｄにおいて
は、比較的小さい応力でズリ（せん断）変形が可能な可
塑性の接着剤層１２ａ〜１２ｄを介して、互いに接着さ
れるとともに、導光板３１の出射面３１ａに接着され
る。可塑性の各接着剤層１２ａ〜１２ｄは、光学シート
２１〜２４や導光板３１の熱膨張の差に起因するズリ
（せん断）応力の範囲にて、流動またはクリープ変形に
よるズリ（せん断）変形を行うことで、光学シート２１
〜２４間、及び、光学シート２１と導光板３１との間の
ズリ応力を充分に緩和することのできるものである。す
なわち、接着部位の近傍で各光学シートの歪みを引き起
こすことがない。

【００４１】この可塑性の接着剤層１２には、ガラス転
移温度が室温より充分に高い非架橋性のポリマーないし
架橋密度の充分に低いポリマーをベースとし、充分な粘
着性（感圧接着性）を備える樹脂を用いることができ
る。例えば、ポリビニルエーテル−ポリアクリレートブ
ロック共重合体を主鎖に含む熱可塑性樹脂をベースに
し、液状ポリアクリレート等の液状樹脂を添加したもの
を用いる。また、場合によっては、比較的粘着力の小さ
い両面粘着テープであって、発光領域にかからないよう
に充分に幅の狭いものを用いることもできる。

【００４２】一組の光学シート２及び導光板の出射面３
１ａがなす各間隙は、これら接着剤層１１，１２により
四周から封止されるため、これら間隙に異物が進入する
ことはない。また、接着剤層１１，１２により互いに一
体となっているため、組み立て工程においては、反射シ
ート３４を裏面側に配してフレームと組み立てるだけで
良い。

【００４３】接着剤層１１，１２を形成する接着剤の塗
布は、例えば、光学シート２１〜２４を所定の順で重ね
合わせた後に、一組の光学シート２における所定の辺に
沿った個所を接着剤液に浸漬することで行うことができ
る。または、各光学シート２１〜２４の所定個所、及び
導光板出射面３１ａの所定個所にローラー塗布、スクリ
ーンプリント等により塗布を行うこともできる。このよ
うな塗布の後、一組の光学シート２を導光板３１の出射
面３１ａに位置合わせして載置し、適度の圧締を加えつ
つ接着剤液を充分に硬化または固化させて接着を完了さ
せる。なお、感圧性の接着剤等では、塗布後に硬化また
は固化の工程が不要である。

【００４４】上記において、接着剤を塗布して接着を行
うのに代えて、シート状またはひも状のホットメルト接
着剤を配置して加熱圧締を行うことで接着を行うことも
でき、また、簡易製本で行われているように、溶融した
樹脂を所定の辺から浸透させてから冷却・固化させる方
式であっても良い。

【００４５】光学シート２１と導光板の出射面３１ａと
の接着は、塗布した接着剤が硬化または固化する前に、
一組の光学シート２を該出射面３１ａに載置して圧締し
た状態で硬化または固化するようにして行うことができ
る。

【００４６】しかし、光学シート２１〜２４同士を互い
に接着させた後に、光学シート２１の下面または導光板
の出射面３１ａに接着剤を塗布して接着を行うこともで
きる。この際にも、上記一辺２ａの個所でのみ、非可塑
性の接着剤層を介して位置ズレ可能に固定させることが
できる。また、四周の各辺２ａ〜２ｄにおいて、可塑性
の接着剤層を介して接着されるようにすることもでき
る。

【００４７】一方、面光源装置１０に組み合わされる表
示パネル４１は、一対の透明絶縁基板４５，４６と、こ
れらの間に保持される光変調層としての液晶層４７と、
各透明絶縁基板４５，４６の下面及び上面にそれぞれ貼
り付けられる偏光フィルム４８，４９とからなる。

【００４８】表示パネル４１の周縁部を覆うベゼルカバ
ー４２は、金属シートからなり、断面逆Ｌ字状の部材が
額縁状に組み合わさったような形状の外枠フレームであ
る。ベゼルカバー４２は、表示パネル４１の上面の周縁
部及び四周の端面を覆い、上記プラスチックフレーム
と、ねじ止め等により固定される。

【００４９】図中に示すように、接着剤層１１，１２
は、少なくとも、表示パネル４１の画像表示領域４１ａ
より外側に位置し、接着剤層１１，１２を通った光が画
像表示領域４１ａに供給されることがない。そのため、
接着剤層１１，１２は、透明である必要がなく、また、
多少着色していても良い。

【００５０】次ぎに、図３を用いて実施例２の面光源装
置について説明する。

【００５１】実施例２の面光源装置１０Ａは、携帯電話
や携帯端末のための表示面対角寸法２．１インチの液晶
表示装置に用いるものである。

【００５２】実施例２の面光源装置１０Ａでは一組の光
学シート２の四周の各辺２ａ〜２ｄにおいて、光学シー
ト２１〜２４間、及び光学シート２１と導光板の出射面
３１ａとの間が非可塑性の接着剤層１１により位置ズレ
不能に固定され封止されている。接着剤液の塗布は、同
一の接着剤液に、各辺の個所を順次浸漬することにより
行うことができる。

【００５３】実施例２の面光源装置においては、一組の
光学シート２の縦横の寸法が充分に小さいため、四周の
各辺において位置ズレ不能に接着して固定しても、熱膨
張率の差に起因するたわみが生じず、何ら問題がない。
各光学シートの厚みが約０．１〜０．２ｍｍであれば、
表示画面の対角寸法が４インチ以下の液晶表示装置に用
いる面光源装置であれば、四周の各辺を接着して固定し
ても歪みの問題はほとんど生じない。

【００５４】上記実施例１〜２においては、一組の光学
シート２の四周の各辺２ａ〜２ｄに接着剤層１１または
１２を配して封止を行ったが、一辺のみで封止を行って
も良い。この場合も、一体化により組み立て作業を同様
に容易にでき、また、異物の進入についても、ある程度
低減することができる。この場合、管状光源に沿った辺
にて互いに接着させるのが好ましいが、他の辺であって
もある程度の効果を得ることができる。

【００５５】また、上記実施例１〜２においては、一組
の光学シート２を互いに接着した上に、導光板３１の出
射面３１ａとも接着して一体化したが、一組の光学シー
ト２のみ一体化させるのであっても、組み立て工程を大
幅に簡略化することができる。また、一組の光学シート
２中のシート間の間隙のみを封止するのであっても、異
物による不良を大幅に低減することができる。

【００５６】上記実施例においては、管状光源に沿った
一辺の個所では非可塑性の接着剤層を介して接着される
ものとして説明したが、この一辺を含む全ての辺にて、
クリープ性の接着剤層を介して接着されるようにしても
良い。

【００５７】

【発明の効果】導光板の出射面に複数の光学シートが配
置される面光源装置において、組み立ての作業負担及び
部材コストを低減しつつ、シート間の異物の挟み込みに
よる不良を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の面光源装置の模式的な断面斜視図で
ある。

【図２】実施例１の面光源装置の模式的な平面図であ
る。

【図３】実施例２の面光源装置について示す、図２に対
応する模式的な平面図である。

【符号の説明】

１０面光源装置１１ズリ変形しない非可塑性の接着剤層１２ズリ変形可能な可塑性の接着剤層２一組の光学シート２１，２４拡散シート２２プリズムシート（ウェーブシート）２３偏光分離機能による光利用率向上シート（ＤＢＥ
Ｆ）３１導光板３１ａ導光板の出射面３２管状光源

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｆ２１Ｙ 103:00 Ｆ２１Ｙ 103:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管状光源と、この管状光源に対して側端面を近接させて配され、該側
端面から入射される管状光源からの光を伝播しつつ、伝
播経路の各区間においてこの伝播される光から出射光を
分配して出射面から出射する導光板と、複数の矩形状の光学シートが所定の順に重ね合わされて
前記出射面を覆うように配された一組の光学シートとを
備える面光源装置において、前記一組の光学シートが、その一辺にて、シート間の位
置を固定する第１の組の接着剤層を介して互いに一体に
まとめられていることを特徴とする面光源装置。
【請求項２】前記一辺が、前記矩形状の短辺であること
を特徴とする請求項１記載の面光源装置。
【請求項３】前記一辺が、前記管状光源に沿った辺以外
の辺であることを特徴とする請求項１または２記載の面
光源装置。
【請求項４】前記一組の光学シートは、他の三辺にて、
シート間の熱膨張率の差に起因する応力によってズリ変
形可能な第２の組の接着剤層を介して互いに一体にまと
められており、前記一組の光学シートにおけるシート間の各空隙が、前
記第１及び第２の組の接着剤層により四周から封止され
ていることを特徴とする請求項１記載の面光源装置。
【請求項５】前記一組の光学シートが、前記一辺では、
シート間の位置を固定する第３の接着剤層を介して前記
出射面に固定され、前記他の三辺では、前記導光板と、
これに接する光学シートとの間の熱膨張率の差に起因す
る応力によってズリ変形可能な第４の接着剤層を介して
前記出射面に固定されていることを特徴とする請求項４
に記載の面光源装置。
【請求項６】前記一組の光学シートが、四周の各辺にお
いて、前記導光板と、これに接する光学シートとの間の
熱膨張率の差に起因する応力によってズリ変形可能な第
４の接着剤層を介して前記出射面に固定されていること
を特徴とする請求項４に記載の面光源装置。
【請求項７】有効発光領域の対角寸法が４インチ以下で
あり、前記一組の矩形状の光学シートが、四周の各辺にて、シ
ート間の位置を固定する一組の接着剤層を介して互いに
一体にまとめられていることを特徴とする請求項１に記
載の面光源装置。
【請求項８】複数の矩形状の光学シートを所定の順に組
み合わせた一組の光学シートを、導光板の出射面を覆う
ように配置する工程を含む面光源装置の製造方法におい
て、前記組み合わせの後、前記一組の光学シートにおける少
なくとも一辺に沿った個所を、接着剤液に浸漬する工程
と、前記接着剤液を硬化または固化させる工程とを含むこと
を特徴とする面光源装置の製造方法。