JP2005315957A - 照明ユニット及びこれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 表面から導光板等の取付け部を見え難くした照明ユニット及びこれを用いた液晶表示装置を提供すること。
【解決手段】 矩形状の板状体からなり、側縁部に少なくとも１個の凹状溝２１₁〜２１₆を有する導光板２０と、前記導光板２０を照射する光源と、を備える照明ユニットであって、前記凹状溝は、上方開口幅をＷ₁、この上方開口幅に対応する底壁面の幅長をＷ₀、深さをＨ₀、底壁面と傾斜側壁面間の角度をθとすると、これらが以下の関係で形成されていることを特徴とする照明ユニット。
Ｗ₁＝Ｗ₀＋２Ｈ₀ｔａｎ（θ−（π／２））、１８０°＞θ＞９０°
【選択図】 図1

Description

この発明は、表面から導光板等の取付け部を見え難くした照明ユニット及びこれを用いた液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、他の表示装置と比べて、低消費電力、軽量、省スペース等の特徴を備えていることから、携帯電話、パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション、テレビジョン及び各種ＯＡ機器等の表示装置として広く使用されている。

一方、これらの機器は、年々、多機能化、高性能化、利便性の向上及び低コスト化等が進展していることから、この進展に追従して、この表示装置も一層の高品質化、低消費電力化、軽量化、省スペース化及び低コスト化等の改善が要求されている。

これらの液晶表示装置には、通常、明るい表示画面を実現するために、各種の光源を備えた照明ユニットが付設され、この照明ユニットにより液晶表示パネルの背後から光を照射するようになっている。そして、この照明ユニットは、光源の取付け位置によって、２つの異なったタイプに大別され、その一つは、導光板の側端面に沿って線状光源を配置したエッジライト型であり、他は、導光板の裏面に光源を配置した直下型である。このうちエッジライト型は、薄型化と発光面の輝度均一性が優れているので、薄さを優先する機器に多く採用されている。また、直下型は、大型の光源を配設できるので、高輝度が必要とされる機器に採用されている。

図３は、公知のエッジライト型照明ユニットの一例を示し、図３（ａ）はバックライト部分の構造を示す正面横断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の導光板の凸部における光の進行状態を説明する説明図である。

この照明ユニットＵＴ１は、アクリル樹脂などの透明部材からなる導光体１０１の端面からランプ１０２の光を入射して導光体内部を導光させ、導光体１０１の裏面に配置した反射シート及び反射板（図示省略）とによって、均一に光を導光体１０１の表面から効率よく液晶表示パネル（図示省略）に照射するようになっている。

そして、導光体１０１の支持構造は、図３（ａ）に示すように、導光体１０１の厚み方向の側面から凸部１０５が突設され、この凸部１０５が外枠１０３内に設けられたランプ１０２などを保持する筐体１０４の外周に形成された凹部１０６に嵌合されて、導光体１０１が装置内において位置決めされ、且つ外部からの応力などによって移動しないようになっている。

しかしながら、このような支持構造では、図３（ｂ）に示すように、ランプ１０２から出射した光Ｌが、導光板１０１の凸部１０５の壁面１０７から抜けてしまい、この凸部壁面１０７の部分が他の部分と比べて暗くなり、また、抜けた光Ｌが反射して、照射ムラが発生し、画質の低下を招いてしまう恐れがある。

そこで、このような画質低下を起さないように工夫された照明ユニットが特許文献で紹介されている。（例えば、特許文献１参照。）
図４は、下記特許文献１に記載された照明ユニットの導光板の支持構造を拡大した拡大図である。なお、この照明ユニットＵＴ２は、上記照明ユニットＵＴ１と凹凸形状が異なるのみで、他の構造は同じであるので、共通する部分には、同一符号を付し、重複説明を省略する。

照明ユニットＵＴ２は、図４に示すように、矩形状の導光体１０１の外周囲に導光板を支持する複数個の凸部１０５が設けられ、これらの凸部１０５は、その基部、すなわち導光板１０１の外周面に連続して接する部分が略円弧形状１０８に形成されている構成に特徴がある。

0 この支持構造によると、導光体１０１は、筐体１０４との嵌合により位置決めされるため、落下衝撃などが加わっても導光体１０１が所定の位置よりずれることがなくなる。また、ランプ１０２から出射された光Ｌが略円弧形状部分に当たると、図４に示すように、導光体１０１の外周に近い部分で入射角が０°に極めて近くなっているため、光Ｌは外部に抜けることがなく、しかも凸部１０５の先端に向かってもなだらかに入射角が変化するので、凸部１０５における導光体１０１の外周面に接する点が分からないようになる。

その結果、導光体に設けられた凸部から光が抜けることがなくなり、光が抜けたときに生じていた照射ムラをなくすることができる。

また、図５は、汎用されている公知の照明ユニットを示し、図５（ａ）は斜視図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＣ部分の拡大図である。

この照明ユニットＵＴ３は、対向する短辺の側端に複数個の凹状溝１５４が形成された導光板１５０及び光学シート１５１が積層され、この積層体が対向する長辺の両側縁で枠体１５２ａ、１５２ｂによって固定された構成を有している。なお、符号１５３ａ、１５３ｂで示されているものは光源に接続されたリード線である。

この積層体における凹状溝１５４は、図５（ｂ）に示すように、溝内において積層構造及び側壁面１５５（１５４₁、１５４₂）が斜め方向から覗くと見える構造となっている。
特許第３３００６７９号公報（図２、６、７、段落［０００９］、［００１６］〜［００１９］）

しかしながら、上記の各照明ユニットＵＴ１〜ＵＴ３のうち、照明ユニットＵＴ１、ＵＴ２は、導光板と枠体との嵌合面がぴったり嵌合せずに、少しでも隙間が生じると、凹凸な嵌合部の壁面が表示画面側から見えてしまう恐れがある。同様に、照明ユニットＵＴ３は通常、ハウジングに設けられた線条突起に導光板の凹状溝が係止されるようになっているので、線条突起と凹状溝との間に隙間が形成されてしまう。上記照明ユニットＵＴ１〜ＵＴ３のような取付け部形状の場合、取付け部に隙間が生じると、導光板の側壁面が表示画面側から見えてしまう。この側壁面は、導光板内で屈折された光が導光板上に設けられた光学シートを介さずに壁面に現れて輝いているので、この壁面の輝きが画像に混入された状態となり目障りとなる。

すなわち、各照明ユニットＵＴ１〜ＵＴ３は、その上に液晶表示パネルが積層され、この積層体が額縁状の外枠によって固定されるが、その際にこの凹凸嵌合面が外枠によって覆い隠されるようになっている。しかし、最近では、表示画面を大きくするために外枠が狭額化され、この狭額化された狭幅な枠片によって凹凸嵌合面が覆い隠される。その際に、枠片の一側面が凹凸嵌合面上或いは嵌合面前後のぎりぎりのところで覆い隠す場合が多い。そのため、表示画面を真正面から見ると、嵌合面が枠片によって覆い隠されていて見えなくとも、視角を変えて斜め方向からみると、容易にこの嵌合面が見えてしまうことになる。

また、照明ユニットＵＴ３では、凹状溝内に他の取付け部材を通すために、凹状溝が深く形成されることがある。しかし、凹状溝を深くすると、取付け部材等と凹状溝との間に大きな隙間が形成されるので、凹状溝の側壁面が更に見え易くなり、視角を少し変えただけで、側壁面の輝きが目に入ってしまうことなる。

本発明者は、上記問題点に鑑み、表示画面を斜め方向から見た場合であっても、導光板の凹状溝の側壁面が見えないような照明ユニット及びこれを用いた液晶表示装置を種々検討した結果、上記凹状溝を台形状とすれば、取付け部材と凹状溝との間に隙間ができた場合であっても表示画面側からは凹状溝の側壁面が見え難くなることを見出し、本発明に至ったものである。

すなわち、本発明の目的は、表面から導光板等の取付け部を見え難くした照明ユニット及びこれを用いた液晶表示装置を提供することにある。

本願の請求項１に記載の照明ユニットの発明は、矩形状の板状体からなり、側縁部に少なくとも１個の凹状溝を有する導光板と、前記導光板を照射する光源とを備える照明ユニットであって、前記凹状溝は、上方開口幅をＷ₁、この上方開口幅に対応する底壁面の幅長をＷ₀、深さをＨ₀、底壁面と傾斜側壁面間の角度をθとすると、これらが以下の関係で形成されていることを特徴とする。

Ｗ₁＝Ｗ₀＋２Ｈ₀ｔａｎ（θ−（π／２））、１８０°＞θ＞９０°
本願の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の照明ユニットに係り、前記角度θは、１５０°＞θ＞１２０°であることを特徴とする。

本願の請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の照明ユニットに係り、前記導光板の上に光学シートが積層され、前記光学シートは、前記導光板の凹状溝と同じ位置に同じ形状の凹状溝が形成され、前記導光板の一面に積層されていることを特徴とする。

本願の請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の照明ユニットに係り、前記光源は、前記導光板の凹状溝が設けられていない側面に配設されていることを特徴とする。

本願の請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の照明ユニットに係り、前記光源は、前記導光板の下方に配設されていることを特徴とする。

本願の請求項６に記載の液晶表示装置の発明は、前記請求項１〜５の何れか１項に記載された照明ユニットと、前記照明ユニットの照射面側に配設される液晶表示パネルと、前記照明ユニットと前記液晶表示パネルとを固定するための額縁状の外枠とを備え、前記外枠の枠片で前記液晶表示パネルの表示画面上から前記照明ユニットの凹状溝が覆い隠されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、導光板に設けた凹状溝の内側壁面は表面側から見え難くなる。したがって、この照明ユニットを液晶表示装置に搭載したときも、この内側壁面は表示画面から見えなくなり、内側壁面の輝きが目に入ることがなくなる。

請求項２の発明によれば、請求項１の効果をより改善することが可能になる。

請求項３の発明によれば、導光板の上に光学シートを積層しても、請求項１、２の効果を奏することが可能になる。

請求項４及び５の発明によれば、エッジライト型、及び直下型照明ユニットにおいて、請求項１〜３の効果を奏することが可能になる。

請求項５の発明によれば、前記請求項１〜４に記載の照明ユニットを使用することにより、視野角の大きな液晶表示装置であっても凹状溝が目立たない液晶表示装置を提供することができる。また、外枠により凹状溝が覆い隠されているので、凹状溝が表示画面を見る上で目に入ることが無くなる。

図１は本発明の液晶表示装置の照明ユニットを示し、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ部分を拡大した拡大図、図２は凹状溝の形状を説明する説明図であり、図２（ａ）は照明ユニットの側縁部の一部を示す平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ部分を拡大して示す拡大図である。

照明ユニットＵＴは、図１に示すように、光源からの光を導光する導光板２０と、この導光板２０の表面に配設された光学シート３０と、導光板２０及び光学シート３０の積層体を対向辺の側端縁で固定する枠体４０ａ、４０ｂとで構成される。各枠体４０ａ、４０ｂ内には、線状光源（図示省略）が配設され、この光源に電力を供給するリード線４１、４２が枠体４０ａ、４０ｂの一端から導出されている。ちなみに、本実施例では線状光源を導光板２０の側面に位置する枠体４０ａ、４０ｂに固定される所謂エッジライト型としたが、光源を導光板２０の下方に設ける直下型としてもよい。

導光板２０は、矩形状で所定の肉厚を有する板状体、例えば、乳白色のアクリル系樹脂材で形成される。対向する短辺の側壁２０₁、２０₂には、それぞれ複数個の凹状溝２１₁〜２１₆が形成される。これらの凹状溝２１₁〜２１₆のうち、凹状溝（以降、第１凹状溝とする。）２１₂、２１₅は、各側壁２０₁、２０₂の中心点を結ぶ中心線上に形成され、他の凹状溝（以降、第２凹状溝とする。）２１₁、２１₃、２１₄、２１₆は各側壁２０₁、２０₂の両端部付近に形成されている。第１凹状溝２１₂、２１₅は導光板２０の位置決め固定部として使用され、第２凹状溝２１₁、２１₃、２１₄、２１₆は、照明ユニットＵＴを製品等のハウジングに組み込む際に固定するネジ等が挿通される溝として使用される。第２凹状溝の役割についてもう少し説明すると、照明ユニットの側面から、ハウジングとの固定用のねじが挿入され、そのネジの先端部分が導光板にまで達する。そこで、このネジの先端部分が位置する空間として第２凹状溝が形成されている。

第１凹状溝２１₂、２１₅は、例えばハウジング（図示省略）から切り起こした切起片、通常、ハウジングを薄板の板金で形成するのでその肉厚に合わせて、側壁面からの深さが浅く形成される。つまり、第1凹状溝は第２凹状溝より深さが浅くなる。このため、例えば図２（ａ）に示すように、狭額状の枠体５０で導光板２０の外周縁を覆う際に、枠体５０の一部が導光板とＨ₁だけ重なって枠体５０で第１凹状溝２１₅の底部を覆い隠しても、第２凹状溝２１₄（２１₆）の底部及び側壁面が見えてしまう。このような現状は凹状溝２１₁、でも同様に発生する。

そこで、第２凹状溝２１₁、２１₃、２１₄、２１₆の側壁面が表面側から見え難くするために、底壁面から壁面開口に向かう側壁面を傾斜面に形成する。先の説明により、第1凹状溝を枠体で覆う形態を説明したが、狭額状化するには、斜めから見た時に、第1凹状溝についても同様の問題が発生する。したがって、第1凹状溝も、第２凹状溝と同様の条件を満たす方が良い。

各凹状溝は、図２（ｂ）に示すように、開口幅をＷ₁、この開口幅に対応する底壁面の幅長をＷ₀、深さをＨ₀、底壁面と傾斜側壁面間の角度をθとすると、これらは、以下の関係に設定される。

Ｗ₁＝Ｗ₀＋２Ｈ₀ｔａｎ（θ−（π／２））、１８０°＞θ＞９０°・・・1)
角度θは、１５０°＞θ＞１２０°の範囲が好ましく、１３５°程度が最も好ましい。

各凹状溝を上記のように形成し、角度を所定の範囲にすることにより、凹状溝の傾斜側壁を導光板の表面側から見ることが難しくなる。また、線条突起により導光板を固定し、隙間が形成されてしまった場合においても、凹状溝をこのような形状とすれば、側壁面が見えにくくなる。

光学シート３０は、導光板２０の上に積層されるもので、拡散シート及び集光シート等の複数枚のシートとで構成されている。なお、これらのシートには、公知のものを使用するので材質等の説明は省略する。

この光学シート３０も、導光板２０と同じ形状からなり、導光板２０の凹状溝２１₁〜２１₆に合わせて、同じ位置に同じ形状の複数個の凹状溝３１₁〜３１₆が形成される。

各凹状溝は、上記式1)と同じ関係で形成される。

また、枠体４０ａ、４０ｂは、内部に線状光源（図示省略）を収容でき、導光板２０及び光学シート３０の積層体の側壁縁を挟むことができる開口を有するほぼＵ字型の樋状をなし、樹脂により形成される。

照明ユニットＵＴは、以下の手順で組立てる。

まず、導光板２０の上に光学シート３０を積層する。一方、各枠体４０ａ、４０ｂ内に線状光源を挿入しておき、これらの枠体を導光板２０と光学シート３０との積層体の側端縁に組み合わせて固定する。なお、線状光源の取付けは、各枠体を積層体の側端縁に取付けた後に、枠体の端部から挿入して取付けてもよい。

したがって、このようにして組立てた照明ユニットＵＴにおいては、導光板２０及び光学シート３０の各凹状溝２１₁〜２１₆、３１₁〜３１₆は、図１（ｂ）に示すように凹状溝２１₄内の側壁面３２が見え難くなる。すなわち、導光板２０の側壁面２４₄₀、及び光学シート３０の側壁面３１₄₀が見え難くなる。他の第２凹状溝２１₁、２１₃、２１₆も同じように見え難くなる。

次いで、この照明ユニットＵＴは、ハウジングに収容し、光学シート３０の上に液晶表示パネルを載置して、額縁状の枠体で液晶表示パネルの外周囲を覆い、この枠体をハウジングに固定して液晶表示装置を完成する。なお、液晶表示装置を構成するハウジング、液晶表示パネル、枠体等は、いずれも公知のものを使用するのでその説明を省略する。

したがって、この照明ユニットＵＴを液晶表示装置内に組み込み、狭額化された狭幅な枠体を使用しても、凹状溝内の側壁面が見えず、側壁面が輝いて見えることがなくなる。

図１は本発明の液晶表示装置の照明ユニットを示し、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ部分を拡大した拡大図である。 図２は凹状溝の形状を説明する説明図であり、図２（ａ）は照明ユニットの側縁部の一部を示す平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ部分を拡大して示す拡大図である。 図３は、公知のエッジライト型照明ユニットの一例を示し、図３（ａ）はバックライト部分の構造を示す正面横断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の導光板の凸部における光の進行状態を説明する説明図である。 図４は、特許文献１に記載された照明ユニットの導光板の支持構造を拡大した拡大図である。 図５は、汎用されている公知の照明ユニットを示し、図５（ａ）は斜視図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＣ部分の拡大図である。

符号の説明

２０ 導光板
２１₂、２１₅ （側壁の中心線上に設けられた）凹状溝
２１₁、２１₃、２１₄、２１₆ （２１₂、２１₅以外の）凹状溝
３０ 光学シート
３１₂、３１₅ （側壁の中心線上に設けられた）凹状溝
３１₁、３１₃、３１₄、３１₆ （３１₂、３１₅以外の）凹状溝
４０ａ、４０ｂ 枠体
３２（３１₄₀、２４₄₀） 側壁面
４１、４２ リード線

Claims (6)

1. 矩形状の板状体からなり、側縁部に少なくとも１個の凹状溝を有する導光板と、前記導光板を照射する光源と、を備える照明ユニットであって、前記凹状溝は、上方開口幅をＷ₁、この上方開口幅に対応する底壁面の幅長をＷ₀、深さをＨ₀、底壁面と傾斜側壁面間の角度をθとすると、これらが以下の関係で形成されていることを特徴とする照明ユニット。
   Ｗ₁＝Ｗ₀＋２Ｈ₀ｔａｎ（θ−（π／２））、１８０°＞θ＞９０°
2. 前記角度θは、１５０°＞θ＞１２０°であることを特徴とする請求項１に記載の照明ユニット。
3. 前記導光板の上に光学シートが積層され、前記光学シートは、前記導光板の凹状溝と同じ位置に同じ形状の凹状溝が形成され、前記導光板の一面に積層されていることを特徴とする請求項１に記載の照明ユニット。
4. 前記光源は、前記導光板の凹状溝が設けられていない側面に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の照明ユニット。
5. 前記光源は、前記導光板の下方に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の照明ユニット。
6. 前記請求項１〜５の何れか１項に記載された照明ユニットと、前記照明ユニットの照射面側に配設される液晶表示パネルと、前記照明ユニットと前記液晶表示パネルとを固定するための額縁状の外枠とを備え、前記外枠の枠片で前記液晶表示パネルの表示画面上から前記照明ユニットの凹状溝が覆い隠されていることを特徴とする液晶表示装置。

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