JP2005010283A - 面発光装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反射型液晶表示装置に使用する面発光装置において、常にバー導光体の所定位置に光源の光軸を一致させて接続する。
【解決手段】導光板にバー導光体を介して光源を接合した面発光装置において、光源の位置を規制する部材を用いてバー導光体端部に光源を接合する。光源の位置を規制する部材としては、光源下部にスペーサーを配置したもの、モールドケースに窪みを設けたもの、反射板を延伸して位置決めガイドを併設したもの、バー導光体に位置決めガイドを一体化して形成したもの等が利用出来る。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面発光装置及び液晶表示装置に関するものであり、特に、光源から出射された光のより多くを照明光として利用するための面発光装置の光源接合方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
反射型液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）等外光反射を利用して表示を行なう液晶表示装置においては、十分な周囲光が得られない暗所等での使用を可能にするため、前面側に面発光装置（フロントライト）を設けたものが開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
図９は、面発光装置を備えた液晶表示装置の概略構成の一例を示す外観斜視図である。例えば図９に示すように、面発光装置１１０は液晶パネル１２０の前面側（上面側）に設けられ、前面側から液晶パネル１２０を照らすようにしたもので、導光板１１２とバー導光体１１３及び光源１１５とを主要部として構成されている。
光源１１５は、導光体１１２の一端側の縁部に設けられたバー導光体１１３と一体となり、導光体１１２の側端面に向けて長幅の光を出射する長幅の光源として構成されている。
【０００３】
導光板１１２は、液晶パネル１２０の表示面と同程度の大きさを有し、透明なアクリル樹脂などを射出成形して作製された平板部材であって、液晶パネル１２０の表示面に対して平行に配置されている。
導光板１１２の表面側１１２ｃには、導光板１１２の内部を伝搬する光の方向を変えるための、側面視くさび状の溝１１４が、互いに平行に連続して形成されたプリズム形状を有するプリズム面が形成されている。
導光板１１２の一端には縁部に沿って細長のバー導光体１１３が接合され、バー導光体１１３の端部には光源１１５が接合されている。図の例では光源１１５はバー導光体１１３の一端に１個のみ配置されているが、バー導光体１１３の両端に２個配置される場合もある。また、バー導光体１１３の外側面（導光板１１２と反対側の側面）１１３ａには、図示されないプリズム形状の溝が形成されており、バー導光体１１３内部を伝搬する光を反射させてその伝搬方向を変化させることができるようになっている。
【０００４】
光源１１５は、白色発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ；ＬＥＤ）や有機エレクトロルミネセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ；ＥＬ）素子などの点光源であり、その光の出射方向をバー導光体１１３の側端面に向けて接合配設されている。
上記構成の面発光装置１１０における光の進路を図９及び図１０に示す。図９に示すように光源１１５から出射された光はバー導光体１１３の端面を介してバー導光体１１３内部へ導入され、バー導光体１１３の外側面１１３ａに形成されたプリズム面によりその伝搬方向が変化し、導光板１１２の側端面１１２ａを介して導光板１１２の内部に進入する。次に図１０に示すように、導光板１１２の内部を伝搬する光を溝１１４のプリズム面で反射させ、その伝搬方向を変化させて導光板１１２の出射面（下面）から液晶パネル（図示省略）へ光を出射させるようになっている。そして、この出射された光により面発光装置１１０の背面側（図で下側）に配置される液晶パネル１２０を照明するようになっている。
このように、バー導光体１１３を備えたことで、導光板１１２とバー導光体１１３の接続面全体から導光板１１２内へ光が導入されるようになり、導光板１１２の出射面における出射光の均一性が改善されている。
上記光源を含めた面発光装置及び液晶パネルを必要な付属部品と共にモールドケースに納め、液晶表示装置としている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１４０９１３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記面発光装置における光源とバー導光体との接合方法は、図１１に示すように通常は光源１１５に接合した電力を供給するための可撓導体（Ｆｒｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔ Ｃｕｉｒｃｕｉｔ：ＦＰＣ）１１８の一端を、両面テープ１１７等の接合部材を使用してバー導光体１１３若しくはバー導光体１１３に被せた反射板１１６の下面に貼り付けた状態で、面発光装置及び液晶パネルをモールドケース１１９内に収納する。従って光源１１５はＦＰＣ１１８を介してモールドケース１１９の底板に支持されることになる。このためバー導光体１１３の中心線Ｌ_１ と光源１１５の中心線Ｌ_２ には、両面テープ１１７やＦＰＣ１１８の厚さの変化あるいは光源１１５となるＬＥＤのチップサイズの変化によって“ズレ；ｄ”が生じる。バー導光体の中心線Ｌ_１ と光源の中心線Ｌ_２ が一致せずにズレが生じると、光源の光が十分導光体に入らないので輝度の低下が生じ、面発光装置の輝度がばらついて、反射型液晶表示装置の表示画面の品質が低下するという問題が発生する。
【０００７】
本発明の主たる目的は、面発光装置における光源とバー導光体との接合方法を改善して、常にバー導光体の所定位置に光源の光軸を一致させて接続するための光源の位置決め方法を提供しようとするものである。さらに本発明の目的は、この改良された面発光装置を使用した高品質の表示画面を有する反射型液晶表示装置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】
この課題を解決するため本発明の面発光装置は、導光板にバー導光体を介して光源を接合した面発光装置であって、光源の位置を規制する部材を用いてバー導光体端部に光源を接合してなることを特徴とする面発光装置とした。
前記光源の位置を規制する部材としては、光源に接続される可撓導体にスペーサーを設置したものを使用することができる。
また、他の光源位置を規制する部材としては、反射板の一端に位置決めガイドを形成したものを利用することができる。
また、別の光源位置を規制する部材としては、面発光装置を含む液晶パネルを収納するモールドケースの底面に、窪みを設けたものを利用することもできる。
さらに、バー導光体に光源位置を規制する窪みを一体成形したものを利用することもできる。
本発明の面発光装置はバー導光体と光源の中心軸が一致しているので、光源から射出された光が全て有効にバー導光体中に導入され、バー導光体及び導光板中で効果的に反射して液晶パネルを照射するので、明るく均一でむらの無い液晶パネル照射が可能となる。
【０００９】
また、本発明の液晶表示装置は上述の光源位置決め部材を用いた面発光装置を具備した反射型液晶表示装置とした。本発明の液晶表示装置は改良された本発明の面発光装置を備えているため、明るくむらの無い高品質の表示画面を有する反射型液晶表示装置となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１２はバー導光体と光源の光軸のズレ方向を説明する図である。また、図１３はバー導光体と光源の光軸の角度の関係を説明する図である。面発光装置１１０のバー導光体１１３に光源１１５を図１２に矢印で示すように接合する場合、バー導光体１１３と光源１１５の光軸のズレはｘ、ｙ、ｚの方向に発生する。さらにバー導光体１１３の中心Ｃ_１と光源１１５の中心Ｃ_２が一致していても、図１３に示すようにバー導光体１１３の中心線Ｌ_１と光源１１５の中心線Ｌ_２が一致せず、角度θだけ傾くことがある。これらの場合には、いずれも光源１１５の光が効率よくバー導光体１１３内を進行できないので、輝度の低下が生じ、面発光装置の輝度がばらついて、反射型液晶表示装置の表示画面の品質が低下する原因となる。
【００１１】
例えばバー導光体１１３の中心Ｃ_１ と光源１１５の中心Ｃ_２ が一致し、中心線 Ｌ_１ 及び中心線Ｌ_２ も一致している場合の面発光装置の平均輝度を基準とした時に、図１２に示すｘ方向（図でバー導光体の幅方向）に中心Ｃ_１ とＣ_２ がズレた 場合、ズレの大きさｄｘ（ｍｍ）と平均輝度比（％）の関係を調べると図１４の通りとなる。また、図１２に示すｙ方向（図でバー導光体の長さ方向）に隙間が生じた場合、隙間の大きさｄｙ（ｍｍ）と平均輝度比（％）の関係を調べると図１５のとおりとなる。また、図１２に示すｚ方向（図でバー導光体の高さ方向）に中心Ｃ_１とＣ_２がズレた場合、ズレの大きさｄｚ（ｍｍ）と平均輝度比（％）の関係を調べると図１６の通りとなる。さらに、バー導光体１１３の中心Ｃ_１ 光源１１５の中心Ｃ_２ が一致していても、図１３に示すようにバー導光体１１３ の中心線Ｌ_１ と光源１１５の中心線Ｌ_２ が角度θだけ傾いた場合、傾き角θと平均輝度比（％）の関係を調べると図１７の通りとなる。
すなわち、いずれの場合にもズレが大きくなるほど平均輝度は急速に低下することが判る。
そこで高品質の表示画面を有する反射型液晶表示装置に使用する面発光装置とするには、バー導光体と光源とを接合するのに際して、常にバー導光体の所定位置に光軸を一致させて光源を接合することが重要となる。
【００１２】
図１は本発明の液晶表示装置の概略構成の一例を示す断面図である。
図に示す液晶表示装置１は、面発光装置２０とその背面側に配置された液晶パネル３０とから概略構成されている。
面発光装置２０の構成の説明は、図９に示す面発光装置１１０とほぼ同様なので詳しい説明は省略するが、バー導光体３の外側が反射板６で覆われている点が図９と異なっている。反射板６は鏡面研磨したステンレス等光反射率の高い金属板をコの字型にプレス加工し、バー導光体３と共に導光板２の端部に嵌め込んで、バー導光体を固定すると共にバー導光体３内を進行する光を導光板２の方向に反射させる役割を果たすものである。
導光板２の下面には液晶パネル３０が配置されている。液晶パネル３０は、液晶層３１を挟持して対向する第１の基板２４と第２の基板２５をシール材２６で接合一体化した構成であり、第１の基板２４の液晶層３１側には、電極層や配向膜を含み液晶層３１を駆動制御するための表示回路２９が形成され、第２の基板２５の液晶層３１側には、液晶パネル３０に入射した光を反射させるための反射膜２７と、電極層や配向膜を含み液晶層３１を駆動制御するための表示回路２８とが順に積層形成されている。また、反射膜２７は、反射した光を拡散させるために表面に凹凸形状を付して構成することができる。
この図では光源は図示省略してあるが、バー導光体３の端面に紙面に重なるように接合される。
【００１３】
上記構成の液晶表示装置において、光源から出射された光は、まずバー導光体３表面の反射板６で反射されてその伝搬方向を変えられ、バー導光板３の出射面と対向して配置された導光板２の側端面から導光板２内へ導入される。そして、導光板２内部を伝搬する光は、導光板の反射面のプリズム状の溝４で反射されて伝搬方向を変え、導光板２の出射面から液晶パネル３０を照明する光が出射されるようになっている。
【００１４】
次に、液晶パネル３０に入射した光は、第１の基板２４、表示回路２９、液晶層３１、表示回路２８を透過して反射膜２７へ到達し、反射膜２７により反射されて再び液晶層３１側へ戻される。そして、この反射された光が、液晶パネル３０の上面側から出射され、導光板２を透過して使用者の目に到達するようになっている。このように、本発明の液晶表示装置は、反射型の液晶パネル３０の光源として面発光装置２０を用いることで、十分な外光が得られない暗所などにおいても表示を視認することができるようになっている。また、本発明に係る面発光装置を備えていることで、表示部の全域に渡ってほぼ均一な明るさが得られ、またその輝度もムラが無く、従来の液晶表示装置に比較して大幅な画質の向上を実現することができるようになる。
【００１５】
本発明では以下に説明するように、光源の位置を規制する部材を用いてバー導光体端部に光源を接合する方法を採用した。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係わる面発光装置のバー導光体と光源の接合手段を図２に断面図で示す。
本実施形態においては光源５を接続したＦＰＣ８の光源５の下部位置にスペーサー１０を貼り付け、このＦＰＣを両面テープ等の接合材７を介して面発光装置の反射板６の下面に貼り付ける。このようにして光源５をバー導光体３の一端面に接合した後、面発光装置を含む液晶表示装置全体をモールドケース９内に収納する。この際スペーサー１０の厚さは、液晶表示装置全体をモールドケース９の底板に置いた場合に、丁度光源５の中心線Ｌ_２ がバー導光体３の中心線Ｌ_１ と一致するように寸法設定することが重要である。図に示すように、スペーサー１０の下面とＦＰＣの下面が一直線をなしてモールドケース９内の底面に平行して配置する。このようにスペーサー１０を使用して光源の高さを規定すれば、図１２に示すｚ方向のズレ発生を防止することが可能となる。
【００１６】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係わる面発光装置のバー導光体と光源の接合方法を図３に断面図で示す。
本実施形態においては液晶表示装置全体を収容するモールドケース９の底板に光源５を接続したＦＰＣが納まる窪み１１，１２を設け、液晶表示装置を組み立てた時に丁度光源５の中心線Ｌ_２ がバー導光体３の中心線Ｌ_１ と一致するように寸法設定する。窪み１１はＦＰＣ８を接合材７を介して面発光装置の反射板６の下面に貼り付けた場合に、例えばＦＰＣ８と接合材７の厚さに相当する深さｄ_１ に寸法設定しておく。また、窪み１２の深さｄ_２ は光源５の大きさにより必要に応じて設けるものであり、光源５をバー導光体３一端に接合した場合、ＦＰＣ８を接続した光源５の中心線Ｌ_２ がバー導光体３の中心線Ｌ_１ と一致するように寸法設定する。窪み１２は光源５の寸法やＦＰＣの厚みに応じて無くても構わないし、逆に盛り上がっていても良い。
また、図３に示す例では反射板６の上面を光源５の方向に延伸させ、光源５の上面位置を規定するようにしてある。このように光源５の上下面の位置を規制することにより、図１２に示すｚ方向のズレ発生をより確実に防止することが可能となる。
【００１７】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係わるバー導光体と光源の接合に用いる位置決めガイドの概略構成を図４に外観斜視図で示す。
本実施形態では、図４に示すように反射板６を光源方向に延伸して、その先端部を折り曲げて側壁１５，１６，１７を形成し、これら側壁１５，１６，１７で囲まれた領域を位置決めガイド１３とし、この位置決めガイド１３に光源（図示省略）を嵌め込んで光源の位置決めをするものである。光源の下側位置は位置決めガイド１３の底板１４により規定する。この場合、各部の寸法は光源５の中心線Ｌ_２とバー導光体３の中心線Ｌ_１とが一致するように設定することが重要である。本実施形態で使用する位置決めガイドは、鏡面研磨したステンレス板等を曲げ加工して作製したものであって、反射板部Ａと位置決めガイド部Ｂとが一体成形されたものである。
【００１８】
図５は本発明の第３の実施形態に係わるバー導光体と光源の接合方法を示す平面図である。
上述の位置決めガイド１３を使用してバー導光体３と光源５を接合した場合、図５に示すように光源５は３方を側壁１５，１６，１７により取り囲まれて固定され、図５に示すｘ方向及びｙ方向のズレ発生を防止することが可能となり、光源５の中心線Ｌ_２とバー導光体３の中心線Ｌ_１とが完全に一致する。
また、図６は本発明の第３の実施形態に係わるバー導光体と光源の接合方法を示す断面図である。この例では光源５は接合材７−１で位置決めガイド１３の底板１４に貼り付けられており、周囲を側壁１５，１６，１７で取り囲まれて固定されている。さらに光源１５の上部でＦＰＣ８と接続されており、ＦＰＣ８は反射板６の下面で接合材７−２を介して反射板６に接合されている。このようにして接合することにより、図１５に示すｚ方向のズレ発生も防止することが可能となり、光源５の中心線Ｌ_２とバー導光体３の中心線Ｌ_１とが完全に一致するようになる。なお、反射板６の上面を光源方向に延伸して、光源を上下から挟んで位置規制しても良い。
【００１９】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態に係わるバー導光体と光源の接合に用いる位置決めガイドの概略構成を図７に外観斜視図で示す。
本実施形態では、図７に示すようにバー導光体３を光源方向に延伸して、その先端に位置決めガイド２１を一体成型して形成したものである。位置決めガイド２１の形状は先の実施形態と同様に光源５を取り囲むように３方の側壁を設け、底部に光源を載置する棚２２を設けたものである。この位置決めガイド２１内に光源５を嵌め込んで光源の位置を規制する。この場合にも各部の寸法は光源５の中心線Ｌ_２とバー導光体３の中心線Ｌ_１とが一致するように設定することが必要である。位置決めガイド２１を一体化したバー導光体３は、例えば透明率が大きく複屈折が生じにくいアクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂等を用いて一体成形する。
【００２０】
図８は本発明の第４の実施形態に係わるバー導光体と光源の接合方法を示す断面図である。
この例ではバー導光体３と位置決めガイド２１が一体に形成されており、位置決めガイド２１内には光源５が嵌め込まれている。さらに反射板６が光源５方向に延伸して押板１９が形成されており、光源５の上部に接続されたＦＰＣ８の上から光源５を抑えて位置決めガイド２１内の棚２２と共に、光源５の図８に示すｚ方向のズレ発生を防止している。さらに、ＦＰＣ８は接合材７を介して反射板６の下面に貼り付けて固定されている。
このようにして光源をバー導光体に接合することにより、光源の中心線Ｌ_２ と バー導光体の中心線Ｌ_１とが完全に一致するようになる。
なお、光源を載置する棚２２には光源を冷却するための冷却孔２３を設けても良い。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、光源をバー導光体端面の所定位置に接合する事が容易にでき、バー導光体と光源の軸を一致させる事で面発光装置の輝度の低下もなく輝度のバラツキもない高品質を有する表示画面が得られる効果がまことに大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の面発光装置の概略構成の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係わるバー導光体と光源の接合方法を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係わるバー導光体と光源の接合方法を示す断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係わるバー導光体と光源の接合に用いる位置決めガイドの概略構成を示す外観斜視図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係わるバー導光体と光源の接合方法を示す平面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係わるバー導光体と光源の接合方法を示す断面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係わるバー導光体と光源の接合に用いる位置決めガイドの概略構成を示す外観斜視図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係わるバー導光体と光源の接合方法を示す断面図である。
【図９】面発光装置を備えた液晶表示装置の概略構成を示す外観斜視図である。
【図１０】図１に示す面発光装置の導光板の原理を説明する図である。
【図１１】バー導光体と光源の接合方法を示す図である。
【図１２】バー導光体と光源の光軸のズレ方向を説明する図である。
【図１３】バー導光体と光源の光軸の角度の関係を説明する図である。
【図１４】ｘ方向のズレと平均輝度比との関係を示す図である。
【図１５】ｙ方向のズレと平均輝度比との関係を示す図である。
【図１６】ｚ方向のズレと平均輝度比との関係を示す図である。
【図１７】光軸の角度と平均輝度比との関係を示す図である。
【符号の説明】
１・・・・・液晶表示装置、２・・・・・導光板、３・・・・・バー導光体、４・・・・・溝、５・・・・・光源、６・・・・・反射板、７・・・・・接合材、８・・・・・ＦＰＣ、９・・・・・モールドケース、１０・・・・・スペーサー、１１，１２・・・・・窪み、１３・・・・・位置決めガイド、１４・・・・・底板、１５，１６，１７・・・・・側壁、１９・・・・・押板、２０・・・・・面発光装置、２１・・・・・位置決めガイド、２２・・・・・棚、２３・・・・・冷却孔、３０・・・・・液晶パネル、１１０・・・・・面発光装置、１１２・・・・・導光板、１１３・・・・・バー導光体、１１４・・・・・溝、１１５・・・・・光源、１１６・・・・・反射板、１１７・・・・・両面テープ、１１８・・・・・ＦＰＣ、１２０・・・・・液晶パネル

Claims (6)

1. 導光板にバー導光体を介して光源を接合した面発光装置であって、光源の位置を規制する部材を用いてバー導光体端部に光源を接合してなることを特徴とする面発光装置。
2. 前記光源の位置を規制する部材が、光源に接続される可撓導体にスペーサーを設置したものであることを特徴とする請求項１に記載の面発光装置。
3. 前記光源の位置を規制する部材が、反射板の一端に位置決めガイドを一体に形成したものであることを特徴とする請求項１に記載の面発光装置。
4. 前記光源の位置を規制する部材が、面発光装置を含む液晶パネルを収納するモールドケースの底面に、窪みを設けたものであることを特徴とする請求項１に記載の面発光装置。
5. 前記光源の位置を規制する部材が、バー導光体の一端に位置決めガイドを形成したものであることを特徴とする請求項１に記載の面発光装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の面発光装置を液晶表示ユニットの前面に備えたことを特徴とする反射型液晶表示装置。

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