JP2004192912A

JP2004192912A - 直下型バックライト

Info

Publication number: JP2004192912A
Application number: JP2002358265A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Haniyu; 篤史羽生
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2002-12-10
Filing date: 2002-12-10
Publication date: 2004-07-08

Abstract

【課題】直下型バックライトにおいて、拡散板を変形しにくくし、発光品位を保持する。
【解決手段】拡散板状部１５ｂと上フレーム周縁部１５ａを一体成形した拡散板一体型上フレーム１５を用いる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直下型バックライトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置等に用いられるバックライトは、サイドライト型のバックライトと、直下型のバックライトに大別される。このうち、直下型のバックライトは、大型化に適しており、高輝度を得やすい特徴がある等のため、特に大型平面発光装置として広く用いられている。また、液晶表示装置にあっては、例えば１５インチ以上の大型画面に用いられる平面発光装置として、直下型のバックライトが用いられる場合が増えている。
【０００３】
従来の一般的な直下型バックライトを図面により説明する。ここでは、液晶パネル等の表示部や光学シートが用いられる場合を例として説明する。図５は、線状の光源１の長手方向と直交する平面における断面図である。図５に示すように、光源（ランプ）１、開口部を有し内部に光源１を有するケーシングである下フレーム２、下フレームの内面に設けられた反射層３、液晶パネル等の表示部が設置される枠状の上フレーム４、上フレーム４と下フレーム２に挟持された光学シート５及び拡散板６、より構成される。光源１は冷陰極管タイプの蛍光灯が用いられる。上フレーム４には、液晶パネル等の表示部を保持するため樹脂製のガイドリブ７が設けられている。拡散板６には、白色系のアクリル樹脂やガラス等が用いられる。光学シート５は、拡散板６を透過した光の特性を変化させるためのものであり、拡散シート、レンズシート、偏光シート等が用いられる。下フレーム２の材質には、放熱性や軽量化、コスト等を考慮しアルミニウムあるいはアルミニウム系金属が主として用いられる。上フレーム４の材質には、樹脂、またはアルミニウムやステンレス等の金属が用いられる。特に上フレーム４が金属製の場合、光源からの熱により上フレーム４が高温となるので、特に液晶パネルを用いる場合には、液晶パネルに熱が伝達されないように遮熱用樹脂８を設けている。また、ガイドリブ７は、液晶パネル等の表示部の側面に当接しており、表示部の位置決めと固定のために設けられている。なお２０は、液晶パネルを設けた場合の当該液晶パネルの想像線である。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１０６３４２号公報
【特許文献２】
特開２００２−１８２１８４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
拡散板は、自重の影響、経時変化、反射シートからの熱の影響等によりたわみ（変形）を生ずる。拡散板が光源側に凸となるようにたわむと、光の拡散の均一性が低下するため、バックライトとしての発光品位が低下することになる。拡散板が光源側に凹となるようにたわむ場合も同様に光の拡散の均一性が低下する。またこの場合、例えば液晶パネルの様な表示部や光学シートを用いる場合に、光学シートに拡散板が当接し、さらには該光学シートが液晶パネルに当接することになって、液晶表示ムラが発生してしまう。
【０００６】
また、上フレームと拡散板が別体であるため、バックライトの部品点数が増加し、部品の管理コストやバックライトの組立工程数の増加による組立コストが大きくなるという問題もあった。
【０００７】
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであって、拡散板の変形を抑制して発光品位の劣化を抑えるとともに、部品点数の少ない直下型バックライトを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は以下の通りである。即ち、光源と、前記光源から光が透過拡散しかつ発光面となる拡散板状部と、前記拡散板状部の周縁部に設けられ、前記拡散板状部よりも面厚さ方向の厚みが大であってかつ下フレームとの連結部を有する上フレーム周縁部と、前記拡散板状部が配置される開口部を有し前記光源が内部に配置されかつ前記上フレーム周縁部との連結部を有する下フレームと、を備え、前記拡散板状部と前記上フレーム周縁部とを一体成形し拡散板一体型上フレームとすることを特徴する直下型バックライトである（請求項１）。このような直下型バックライトは、従来品において別個の部材であった拡散板の役割を担う発光面としての拡散板状部が、拡散板状部よりも面厚さ方向の厚みが大である上フレーム周縁部と一体成形されているので、従来にいう拡散板の周縁部に比較的変形しにくい構造物が一体化されることとなり、拡散板状部の周縁部の変形が抑制されるとともにバックライトの部品点数が減少する。さらに、一体化が一体成形により行われるため、拡散板状部と上フレーム周縁部が強固に一体化されるため、拡散板の変形がより効果的に抑制される。さらに、一体成形であるから拡散板一体型上フレームが容易に作製できる。
【０００９】
ここで、前記拡散板状部と前記上フレーム周縁部が同一の樹脂により形成されていることが好ましい（請求項２）。ここで、同一の樹脂とは、着色用の色粉成分を除き、樹脂成分が同一あるいは樹脂成分のうちの主成分が同一である樹脂をいう。このようにすると、拡散板状部と上フレーム周縁部の間に材料物性、とくに物理的物性の差が少ないため、収縮率の差から生ずるひずみが抑制されるため、該ひずみより生ずる拡散板状部または上フレーム周縁部の変形がより効果的に抑えられる。また、同一の樹脂とすることにより、拡散板一体型上フレームを一体成形することが容易となる。さらに、樹脂による断熱効果により液晶パネルと上フレーム周縁部が直接当接しても熱が伝わりにくくなるので、上フレーム周縁部に液晶パネルを直接配置することが可能となる。
【００１０】
前記上フレーム周縁部が、前記光源から前記拡散板状部を透過した光を受ける液晶パネルを配置するための液晶パネル配置部を有する直下型バックライトとした場合（請求項３）には、拡散板状部の変形による液晶画面の品位劣化を抑制することができる。
【００１１】
前記拡散板状部の外側表面に光学シートが配置され、前記光学シートは、前記拡散板一体型上フレームに固着されていることを特徴とする直下型バックライト（請求項４）とした場合には、拡散板一体型上フレームに光学シートが固着しているので、特にランプ等の交換をする際に、光学シートや上フレーム、拡散板といった個々の部材を別々に扱う必要がなく一体的に取り扱いでき、ランプ交換が円滑に行われる。さらに、光学シートと拡散板状部の間、あるいは光学シートが複数の場合は光学シート相互間、に異物が入ることを防止できる。
【００１２】
また、前記上フレーム周縁部の少なくとも一部に遮光手段を設けても良い（請求項５）。このようにすると、発光面となる拡散板状部以外の部分、即ち上フレーム周縁部における光の透過が抑えられるため、上フレーム周縁部の透過光が拡散板状部の透過光に混入することが抑制される。よって、拡散板状部の透過光がより均一になり、発光品位が向上する。
【００１３】
前記光学シートが複数である場合、前記上フレーム周縁部は、前記拡散板状部の周囲に光学シート固定用段差部が設けられていることが好ましい（請求項６）。この場合は、複数の光学シートを拡散板一体型上フレームに固着することが容易となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態である液晶表示装置用のバックライトを図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態の概略構成を展開斜視的に示した模式図である。下フレーム２は上方に開口を有する箱状の形状であり、線状の光源１を内部に備えている。拡散板一体型上フレーム１５の上に光学シート１３ｂが配置され、さらにその上に他の光学シート１３ａが配置される。２枚の光学シート１３ａ、１３ｂのうち上側の光学シート１３ａが両面テープ１４により拡散板一体型上フレーム１５に接着されている。下フレームの材質は、放熱性や機械的強度、形状安定性に優れたアルミニウム等の金属が用いられる。
【００１５】
図４は、本発明の実施形態の液晶用バックライトに液晶パネル２０を装着した状態での断面図（図２の平面図におけるＡ−Ａ線の断面図）である。箱蓋状の拡散板一体型上フレーム１５が、上方開口した箱状の下フレーム２に覆い被せるように組み合わされている。そして、下フレーム２と拡散板一体型上フレームは、それぞれ互いに近接する適宜の部位において連結部（図示省略）が設けられ相互に連結している。下フレーム２と拡散板一体型上フレーム１５はネジ、カシメ、テープによる貼着等の方法で適宜連結される。また、下フレーム２の内側表面には、光源１の光を反射させるための反射層３が設けられている。光源１は、冷陰極管タイプの蛍光灯が一般に用いられる。光学シートは、拡散シート、レンズシート、偏光シート等が、１枚又は複数枚用いられる。拡散板一体型上フレームと下フレームの間は隙間がないようにすると下フレーム内に異物が混入しなくなり、発光品位を維持できるので好ましい。
【００１６】
図２は、本実施形態のバックライトにおける拡散板一体型上フレーム１５の概略を示す平面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ線における断面図である。拡散板一体型上フレーム１５は、上フレーム周縁部１５ａと拡散板状部１５ｂよりなる。図３に示すように、拡散板一体型上フレーム１５のうち、中央に位置し面厚さ方向の厚みが略均一であり発光面となる部分が拡散板状部１５ｂであり、その周囲全体が上フレーム周縁部１５ａである。上フレーム周縁部１５ａは、液晶パネル配置部１５ａ２，光学シート固定用段差部１５ａ３を備え、液晶パネル配置部１５ａ２はガイドリブ１５ａ１を有している。
【００１７】
図２及び図３にしめすように、拡散板一体型上フレーム１５は、最も内側の拡散板状部１５ｂから外側にむかって主たる段差を３段有している。図２の平面図において長方形の線が４重になっているが、これが前記主たる段差３段に対応した線である。なお図３は、液晶パネルを中央に位置決めするためのガイドリブ１５ａ１を含んだ位置（Ａ−Ａ線）における断面図であるため、当該ガイドリブ１５ａ１の分の１段が加わり計４段の段差となっている。最も内側の拡散板状部１５ｂから外側に向かって順に光学シート固定用段差部１５ａ３、液晶パネル配置部１５ａ２が設けられ、当該液晶パネル配置部１５ａ２には、図２に示すように、液晶パネルを位置決めするための小段差であるサイドリブ１５ａ１が適宜間隔をおいて設置されている。
【００１８】
図３にあるように、光学パネル固定用段差部１５ａ３は、略平面である拡散板状部１５ｂの周縁より立ち上がり面厚み方向の段差を形成する拡散板周縁段差３０と、当該段差と連続する光学シート固定面３１からなる。当該光学パネル固定用段差１５ａ３の外側周囲の段差部が液晶パネル配置部１５ａ２であり、前記光学シート固定面３１の周縁より立ち上がり面厚み方向の段差を形成する段差３５と、液晶パネル接触面３６からなる。液晶パネル接触面３６にガイドリブ１５ａ１が設けられている。
【００１９】
図４は、本実施形態のバックライトに液晶パネル２０を装着した状態におけるＡ−Ａ線の概略断面図である。図４に示すように、拡散板状部１５ｂの上には２枚の光学シート１３ａ及び１３ｂが配置されている。図４において下側（拡散板状部側）の光学シート１３ｂは、熱による伸縮を考慮しつつ、光学パネル固定用段差部１５ａ３における拡散板周縁段差３０の段差内に収まるように収納されている。そして、最上の位置（拡散板上部から最も遠い位置）の光学シート１３ａは、光学シート１３ｂよりも面積が大となっており、光学シート固定段差部１５ａ３における光学パネル固定面３１と、最上位置の光学シート１３ａが、両面テープ１４によりその四辺のうち短辺側の２辺が固着されている。このようにすると、最上位置（拡散板状部から遠い位置）の光学シートが蓋として機能し下側の他の光学シート（最上位置の光学シート以外の光学シート）を覆い、また当該下側の他の光学シートは光学パネル固定用段差部１５ａ３の拡散板周縁段差３０内に収容されているため、複数の光学シートを拡散板一体型上フレームに固着することが容易になる。このように、複数の光学シートのうち最上位置（最も拡散板状部から遠い位置）の光学シートを、それ以外の（拡散板状部側の）光学シートよりも大とし、該最上位置の光学シートの周囲を光学シート固定用段差部の光学パネル固定面と両面テープ等で固着させ、該最上位置の光学シート以外の光学シートは光学パネル固定用段差部の拡散板周縁段差内に収納し、該最上位置の光学シートが他の光学シートを覆うようにすることで、光学シートをその周縁端部に拡散板一体型上フレームに固着することが容易となる。なお、複数の光学シートを、従来の拡散板（別体）と固着することは困難である。なぜなら、拡散板が平板であり、かつ端部にて糊や接着剤などで固定すると、拡散板の変形（たわみ）が光学シートのたわみを招来してしまうためであり、また、端部を糊や接着剤で固定した固定部分を発光エリア外に置く必要があるため、バックライトの額縁が大きくなる等の弊害があったからである。
【００２０】
図４に示すように、液晶パネル２０は、２枚の光学シート１３ａ、１３ｂの上方に配置されている。液晶パネルは、その底面（拡散板状部側の面）において液晶パネル配置部１５ａ２の液晶パネル接触面３６において上フレーム周縁部１５ａと当接しており、かつ、当該液晶パネル配置部１５ａ２に設けられたガイドリブ１５ａ１が液晶パネルの側面と当接することにより、液晶パネルが中央に位置決めされている。本実施形態では、拡散板一体型上フレームが樹脂製であるため、液晶パネル２０を拡散板一体型上フレーム１５とが当接しても、光源からの熱の影響が少なくなる。即ち、光源等からの熱が液晶パネル２０に伝達されることが抑えられるため、液晶パネルの温度分布を均一にすることにより、液晶画面の品位劣化を抑制する。このように、本発明は液晶表示用の直下型バックライトとした場合により好適である。
【００２１】
図３に示すように、拡散板状部１５ｂと上フレーム周縁部１５ａを一体とした拡散板一体型上フレーム１５を一体成型により作製した。ここでは、枠体である上フレーム周縁部１５ａが、拡散板状部１５ｂの周囲と一体成形により一体化されている。また、図３の断面図で明らかなように、上フレーム周縁部１５ａは拡散板状部１５ｂよりも面厚さ方向の厚みが大であるため、拡散板状部１５ｂが変形しにくくなる。なお面厚さ方向の厚みとは、図３に矢印Ｙで図示した方向の厚みである。このように上フレーム周縁部と拡散板状部を一体成形とすることにより、自重や経時変化等による拡散板状部の変形を抑制することができ、発光品位を保持することができる。一体成型であるから、強固な一体構造となり、また、従来、拡散板と上フレームを別個に生産していた場合と比較して生産工程を省略でき、またバックライトとしての部品点数も減ることからコスト的にも有利である。ここで、射出成型による一体成型とする場合には、拡散板一体型上フレームの生産性がより高くなりさらに好ましい。
【００２２】
さらに、上フレーム周縁部１５ａと拡散板状部１５ｂが同一の樹脂により形成されていると、拡散板状部と上フレーム周縁部の間の材料物性、とくに物理的物性の差が少なくなるので好ましい。両者の収縮率の差から生ずるひずみが抑制され、該ひずみより生ずる拡散板状部または上フレーム周縁部の変形がより効果的に抑えられる。
【００２３】
拡散板一体型上フレーム１５の材料としては、拡散板状部１５ｂが拡散板としての機能を果たす必要があり、また成型の容易性及び液晶パネルに対する遮熱特性をも考慮すると、白色系（乳白色）のポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリプロピレン樹脂等が好ましい。また、拡散板状部１５ｂの面厚さ方向の厚みは、０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下、更には１ｍｍ以上２ｍｍ以下が好ましい。この厚みが厚すぎると、コスト高となり、製品重量が増加し、さらに、明るさのロスや発光色の黄ばみの原因となりやすい。また厚みが薄すぎると、発光の均一性を確保することが難しくなり、また、厚みのばらつきが発光の均一性のばらつきあるいは輝度のばらつきに直結するため、製品品質の均一化が難しくなる。
【００２４】
さらに、拡散板一体型上フレーム１５の材料特性としては以下が好ましい。まず、吸水率が０．５％以下、好ましくは０．３％以下であることが好ましい。吸水率が０．５％より大であると、バックライトの内外で湿度等の環境が異なる場合に反り等の変形の原因となる。また、線膨張係数は１．５×１０^−４／℃以下、更には、０．７×１０^−４／℃以下であることが好ましい。線膨張率が大きいと、下フレーム等の他の部品との遊び寸法が大きくなってしまうという問題がある。光透過率は２０〜８０％が好ましく、さらには４０〜６５％が好ましい。大きすぎると発光の均一性を確保することが難しい場合があり、小さすぎると発光の明るさを確保できず、発光効率が低下する。荷重たわみ温度は、１００℃以上が好ましく、さらに１２０℃以上がより好ましい。たわみ温度が小さすぎるとランプやインバータからの生じる熱により、歪みや変形が発生する。ビカット軟化温度は１２０℃以下が好ましい。
【００２５】
従来技術のように上フレーム、拡散板、光学シートがそれぞれ別個独立であり、光学シートが拡散板に固着されていない場合、これら部材を一体的に取り扱えないので面倒であり、さらに、拡散板と光学シートの間、あるいは、光学シート相互間（光学シートが複数の場合）に異物が侵入する恐れがある。とくに、光源のランプを交換する際には、上フレーム、拡散板、光学シートがそれぞれ別々に取り出されることになるので、面倒である上に、異物が侵入する可能性が極めて高くなる。よってこの場合には、ランプ交換をクリーンルームで行うという手間が生じた。本実施形態のように、拡散板一体型上フレームに光学シートを固着することにより、特に光源のランプを交換する際に、光学シート間あるいは光学シートと拡散板状部間に異物が侵入することがない。
【００２６】
また、フレームの材質として、コスト等を考慮しステンレスやアルミニウム等の金属を使用する場合があるが、この場合、光源、特に電極からの放熱により、比較的熱伝導率の良い金属製フレームの温度が高くなる。液晶パネルがこの金属フレームに接している場合、その部分における液晶パネルの温度が部分的に高くなり、液晶パネルの温度分布が不均一となるため、液晶画面に色ずれ等の品位劣化が生ずることになる。よってこの場合には、金属性フレームと液晶パネルとの間に遮熱用樹脂を設けるとともに、液晶パネルを固定位置決めするガイドリブも樹脂製とする必要があった。本実施態様のように、上フレーム周縁部１５ａが樹脂により作製されている場合には、金属と比較して熱伝導率が小さいため、液晶パネルを拡散板一体型上フレームに直接配置した液晶表示装置とすることが可能となる。よって、前記拡散板一体型上フレームに直接液晶パネルを設置した液晶表示装置においては、液晶パネルの温度分布による液晶画面に品位劣化を抑えることができる。したがって、拡散板一体型上フレームを樹脂により形成されている場合は、液晶表示用の直下型バックライトとしてより好適である。
【００２７】
本実施形態のように、拡散板状部１５ｂと上フレーム周縁部１５ａを同一の樹脂で形成する場合、上フレーム周縁部１５ａが、光透過性を有する拡散板状部１５ｂと近似した材料で作製されるため、その形状や材料組成次第では上フレーム周縁部１５ａも透光性を有する場合が生じうる。この場合、上フレーム周縁部１５ａからの透過光により発光の均一性が阻害され、発光品位を劣化させてしまう恐れがある。この場合は、上フレーム周縁部の少なくとも一部に遮光手段を設けることにより、発光を均一化し、発光品位の劣化を防止するができる。この遮光手段の例としては、遮光塗料の塗布、蒸着等による金属薄膜処理、あるいは遮光テープを用いること等、上フレーム周縁部の表面を遮光処理してもよいし、上フレーム周縁部の材料を遮光性の材料としてもよい。上フレーム周縁部の表面に遮光手段を設ける場合、その位置は、前記光学パネル固定面に設けるのがこのましい。なぜなら、拡散板状部以外で上フレームを透過する透過光は、光源に比較的近い光学パネル固定面において特に強くなっており、また、発光面としての拡散板状部の領域の境界部分でありかつ拡散板状部と最も近い位置において遮光することにより、拡散板状部に透過光が漏れるのを効果的に防止できるからである。また、最上位置の光学シート１３ａを固定するための両面テープ１４を、遮光性を有する両面テープとすると、別途遮光テープを用いることを省略することができる。
【００２８】
また、遮光手段として、上フレーム周縁部の材料を遮光性の材料とし、上フレーム周縁部１５ａの少なくとも一部の光透過率を、拡散板状部１５ｂの光透過率よりも高くすることも可能である。例えば、拡散板状部１５ｂを白色とし、上フレーム周縁部１５ａを黒色とすることが考えられる。この場合、両者の材料組成は、着色用の色粉を除いて共通の樹脂とすると、拡散板状部と上フレーム周縁部が同一の樹脂となり好ましい。このように拡散板状部１５ｂと上フレーム周縁部１５ａの色を別々にする場合、２色成型または多色成形の方法をとることが出来る。この２色成形または多色成形も、本願にいう一体成形に該当する。
【００２９】
なお、本実施形態では、液晶パネル及び光学シートを用いたが、これらを用いないライトボックスやシャウカステン等であっても、拡散板状部の変形抑制や部品点数の減少等の効果が得られることはいうまでもない。
【００３０】
【発明の効果】
本発明では、拡散板状部が上フレーム周縁部と一体成形されている拡散板一体型上フレームとすることにより、拡散板状部の周縁部の変形が抑制され、発光品位の劣化を防ぐことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の概略構成を展開斜視的に示した模式図である。
【図２】本発明の実施形態における拡散板一体型上フレームの概略を示す平面図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ線における断面図である。
【図４】図４は、本実施形態のバックライトに液晶パネル２０を装着した状態におけるＡ−Ａ線の概略断面図である
【図５】従来の一般的な直下型バックライトの断面図である
【符号の説明】
１光源
２下フレーム
３反射層
４上フレーム
５光学シート
６拡散板
７ガイドリブ
１３ａ光学シート
１３ｂ光学シート
１４両面テープ
１５拡散板一体型上フレーム
１５ａ上フレーム周縁部
１５ｂ拡散板状部
１５ａ１ガイドリブ
１５ａ２液晶パネル配置部
１５ａ３光学シート固定用段差部
２０液晶パネル

Claims

光源と、
前記光源から光が透過拡散しかつ発光面となる拡散板状部と、
前記拡散板状部の周縁部に設けられ、前記拡散板状部よりも面厚さ方向の厚みが大であって、かつ、下フレームとの連結部を有する、上フレーム周縁部と、
前記拡散板状部が配置される開口部を有し、前記光源が内部に配置され、かつ前記上フレーム周縁部との連結部を有する下フレームと、
を備え、
前記拡散板状部と前記上フレーム周縁部とを一体成形し、拡散板一体型上フレームとすることを特徴する直下型バックライト
前記拡散板状部と前記上フレーム周縁部が同一の樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の直下型バックライト
前記上フレーム周縁部は、前記光源から前記拡散板状部を透過した光を受ける液晶パネルを配置するための液晶パネル配置部を有する請求項１または２のいずれかに記載の直下型バックライト
前記拡散板状部の外側表面に光学シートが配置され、前記光学シートは、前記拡散板一体型上フレームに固着されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の直下型バックライト
前記上フレーム周縁部の少なくとも一部に遮光手段を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の直下型バックライト
前記光学シートが複数であり、かつ、前記上フレーム周縁部は、前記拡散板状部の周囲に光学シート固定用段差部が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の直下型バックライト