JP2006047339A

JP2006047339A - 液晶パネル用バックライト装置および液晶表示素子

Info

Publication number: JP2006047339A
Application number: JP2004223668A
Authority: JP
Inventors: Masato Katayama; 真人片山
Original assignee: Kyocera Display Corp
Current assignee: Kyocera Display Corp
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2004-07-30
Publication date: 2006-02-16

Abstract

【課題】サイドライト型バックライト装置において、液晶パネルの表示部端縁にバックライト光源による輝点（目玉）が現れないようにする。
【解決手段】液晶パネルの裏面側に配置されるホルダケース３０内に、所定の辺が光入射面１１とされた導光板１０と、その光入射面１１側に配置されるチップ型ＬＥＤ２０とが収納され、チップ型ＬＥＤ２０から出射される光を導光板１０を介して液晶パネルに照射する液晶パネル用バックライト装置において、チップ型ＬＥＤ２０がその発光面２１ａ側を光入射面１１に対して逆向きとなるように配置するとともに、ホルダケース３０の光入射面１１と対向する特定の側面に光反射手段３２０を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶パネル用バックライト装置および液晶表示素子に関し、さらに詳しく言えば、サイドライト型バックライト装置に特有とされている液晶パネルの表示部端縁に現れるバックライト光源による輝点をなくす技術に関するものである。

透過型もしくは半透過型の液晶表示素子は、その背面側（反観察面側）にバックライト装置を備えている。バックライト装置にはサイドライト型と直下型とがあるが、サイドライト型は直下型に比べて薄型化が可能であるため、特に携帯電話機用などの液晶表示素子に好ましく採用されている。サイドライト型バックライト装置の一例を図４に示す模式的な断面図および図５の平面図により説明する。

これによると、サイドライト型バックライト装置は、液晶パネルＰの裏面側（反観察面側）に配置される導光板１０と、導光板１０の側方に配置される光源としてのチップ型ＬＥＤ（発光ダイオード）２０とを備え、導光板１０およびチップ型ＬＥＤ２０は、底板３１の４辺に側枠３２を有するホルダケース３０内に収納されている。

導光板１０は例えばアクリル樹脂板からなり、その所定の側面を光入射面１１としてチップ型ＬＥＤ２０からの光Ｌが導光板１０内に照射される。通常、導光板１０の液晶パネルＰと対向する光出射面１２側には光拡散板１３が設けられ、この光拡散板１３で覆われた領域が液晶表示素子Ｐの表示部に対する実質的な光出射面となる。なお、導光板１０の底面側には光反射板１４が設けられる。

ところで、１個のチップ型ＬＥＤ２０では液晶パネルＰに対する照射光量が足りない場合には、図５に示すように、複数個（この例では４個）のチップ型ＬＥＤ２０が用いられる。その際、照明の均整度を考慮して、チップ型ＬＥＤ２０はできるだけ均等間隔となるように配置され、また、光の損失を少なくするため、チップ型ＬＥＤ２０は導光板１０の光入射面１１に対してできるだけ近付けるように配置される。

しかしながら、チップ型ＬＥＤ２０の一般的な光照射領域角度は７５゜〜６０゜であるため、チップ型ＬＥＤ２０を導光板１０の光入射面１１に近付けて配置すると、その光入射面１１側には、光照射領域Ａから外れる暗領域Ｂができてしまい、これが光ムラ発生の原因となる。

また、光照射領域Ａにあっても、各チップ型ＬＥＤ２０の光照射領域Ａ同士が重なり合う複合光照射領域Ａ１と、１つのチップ型ＬＥＤ２０による単一光照射領域Ａ２とにおいても明暗が生じる。この明暗は、特に導光板１０の光入射面１１側の両端で顕著に発生する。また、チップ型ＬＥＤ２０を導光板１０の光入射面１１に対して近接して配置するに伴って、液晶パネルＰの表示部端縁にチップ型ＬＥＤ２０の輝点が目玉状に現れるという問題が生ずる。

これを解決するには、チップ型ＬＥＤ２０を導光板１０の光入射面１１から離して配置する方法と、チップ型ＬＥＤ２０の数を増やす方法とが考えられるが、前者の方法によると、別の問題として光漏れによる損失が懸念されることと、小型化の要請による周辺の構造、部品配置などのスペース的な制約を受けるため実現は難しい。また、後者の方法によると、チップ型ＬＥＤのコスト負担が増えるばかりでなく、点灯時の消費電力も増えることになるため、これも現実的な解決策とは言えない。

そこで本出願人は、図６に示すように、導光板１０の光入射面１１の両端部に傾斜面４１ａ，４１ｂを形成し、例えば４つあるチップ型ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄのうち、両端に位置するチップ型ＬＥＤ２０ａ，２０ｄを上記傾斜面４１ａ，４１ｂに沿って配置することにより、それらの各光軸Ｌ１，Ｌ２を導光板１０の中心ＣＬ側に向けることを特許文献１として提案している。

この構成によれば、端部側のチップ型ＬＥＤ２０ａ，２０ｄからの光が従来では暗くなりがちであった導光板１０の両端側にも向けられることになるため、導光板全体が明るくなるとともに、端部側のチップ型ＬＥＤ２０ａ，２０ｄの光照射領域と内側のチップ型ＬＥＤ２０ｂ，２０ｃの光照射領域とが、従来のものより導光板１０の光入射面側１１寄りの位置で重なり合うため、その光入射面１１側の明暗による照明ムラを解消することができる。

特開２００４−１７７８９０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のものを含めて従来のサイドライト型バックライト装置では、チップ型ＬＥＤの発光面側を導光板の光入射面に向けて配置するようにしているため、依然として液晶パネルの表示部端縁にバックライト光源による輝点が目玉状に現れるという問題がある。近年、高輝度チップ型ＬＥＤが開発されているが、高輝度のものほど目玉現象が顕著に現れる。

したがって、本発明の課題は、導光板の光入射面側にバックライト光源としてのチップ型ＬＥＤを配置してなるサイドライト型バックライト装置において、液晶パネルの表示部端縁にバックライト光源による輝点が現れないようにすることにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、液晶パネルの裏面側に配置される上面が開放されたホルダケースを含み、上記ホルダケース内に、所定の辺が光入射面とされた導光板と上記光入射面側に配置されるチップ型ＬＥＤとが収納され、上記チップ型ＬＥＤから出射される光を上記導光板を介して上記液晶パネルに照射する液晶パネル用バックライト装置において、上記チップ型ＬＥＤがその発光面側を上記光入射面に対して逆向きとなるように配置されているとともに、上記ホルダケースの上記光入射面と対向する特定の側面に光反射手段が設けられていることを特徴としている。

本発明の好ましい態様によれば、請求項２に記載のように、上記光反射手段が凹凸が付与された光反射材からなり、また、請求項３に記載のように、上記光入射面には上記光反射手段からの反射光を上記導光板内に拡散させるレンズ面が形成される。

また、請求項４に記載のように、本発明には上記請求項１に記載の液晶パネル用バックライト装置を有する液晶表示素子も含まれる。すなわち、請求項４に記載の発明は、液晶パネルと、上記液晶パネルの裏面側に配置されるバックライト装置とを含み、上記バックライト装置は上記液晶パネルの裏面側に配置される上面が開放されたホルダケースを備え、上記ホルダケース内に、所定の辺が光入射面とされた導光板と上記光入射面側に配置されるチップ型ＬＥＤとが収納され、上記チップ型ＬＥＤから出射される光が上記導光板を介して上記液晶パネルに照射される液晶表示素子において、上記チップ型ＬＥＤがその発光面側を上記光入射面に対して逆向きとなるように配置されているとともに、上記ホルダケースの上記光入射面と対向する特定の側面に光反射手段が設けられていることを特徴としている。

上記請求項１に記載の発明によれば、バックライト光源であるチップ型ＬＥＤの発光面が導光板の光入射面に対して逆向きに配置されており、その出射光がホルダケース側に設けられている光反射手段にて反射して導光板に入射するため、液晶パネルの表示部端縁にバックライト光源による輝点が現れることがない。

なお、チップ型ＬＥＤを上記のように逆向きに配置すると、導光板の光入射面にチップ型ＬＥＤにより影となる部分ができるが、上記請求項２に記載のように、上記光反射手段に凹凸が付与された光反射材を用いたり、上記請求項３に記載のように、光入射面に上記光反射手段からの反射光を導光板内に拡散させるレンズ面を形成することにより、光入射面側の明暗による照明ムラを解消することができる。

次に、図１ないし図３により本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１は本発明によるバックライト装置の第１実施形態を示す平面図，図２は図１のＣ−Ｃ線に沿った拡大断面図，図３は本発明によるバックライト装置の第２実施形態を示す平面図である。なお、先に説明した従来例に対して変更を要しない構成要素には同じ参照符号を用いる。

図１および図２に示すように、このバックライト装置は、液晶パネルＰの裏面側に配置される導光板１０を備えている。導光板１０はその上面側に光拡散板１３が配置され、底面側に光反射板１４が配置された状態でホルダケース３０内に収納される。

なお、光反射板１４に代えて導光板１０の底面に光反射塗料を塗布してもよい。ホルダケース３０は、底板３１の４辺に側枠３２を有する上面が開放された箱体からなり、金属製，合成樹脂製のいずれであってもよいが、この例では合成樹脂製としている。

導光板１０の光入射面１１に沿ってバックライト光源としてのチップ型ＬＥＤ２０が配置される。使用するチップ型ＬＥＤ２０の個数は導光板１０の大きさやＬＥＤの発光輝度能力などとの関係を考慮して適宜選択されるが、この例では３個のチップ型ＬＥＤ２０を用いている。

この例では、チップ型ＬＥＤ２０として、一つの面が発光面２１ａとされた箱形のパッケージ２１内に発光電極（発光ダイオード素子）２２を有するＬＥＤを用いる。なお、パッケージ２１内に例えば２つの発光電極２２を有する２素子入りのチップ型ＬＥＤ（ツインＬＥＤ）を用いることもできる。

本発明において、チップ型ＬＥＤ２０は、図２に示すように、発光面２１ａが導光板１０の光入射面１１に対して逆向きとなるように配置される。この例では、３個のチップ型ＬＥＤ２０の全部を逆向きとしているが、例えば中央のチップ型ＬＥＤ２０に高輝度の上記ツインＬＥＤを用いるような場合、その高輝度ＬＥＤのみを逆向きとしてもよく、このような態様も本発明に含まれてよい。

上記のようにチップ型ＬＥＤ２０を逆向きに配置するに伴って、導光板１０の光入射面１１と対向する側枠３２の内面には光反射手段３２０が設けられる。光反射手段３２０はチップ型ＬＥＤ２０から出射される光を光入射面１１側に反射させるものであればすべて採用可能であるが、図１に示すように、上記側枠３２の内面を連続する滑らかな凹凸を含む波形面３２１として形成し、その波形面３２１上に反射フィルムや反射塗料からなる光反射層３２２を形成することが好ましい。

光反射手段３２０の別の例として、上記側枠３２の内面を鋸歯状の凹凸としてその表面に光反射層３２２を形成してもよく、さらには上記側枠３２の内面を微細な凹凸を含む光拡散面とし、その光拡散面上に例えば金属蒸着膜を形成するようにしてもよい。

いずれにしても、本発明によれば、チップ型ＬＥＤ２０の発光面２１ａを導光板１０の光入射面１１に対して逆向きにしているため、液晶パネルＰの表示部端縁にチップ型ＬＥＤ２０のバックライト光源（発光電極２２）による輝点が現れることがない。

ところで、本発明によると、導光板１０の光入射面１１には部分的にチップ型ＬＥＤ２０の影となるチップ影部分ができる。そのため、チップ型ＬＥＤ２０のサイズ（特に横幅の寸法）や光入射面１１と光拡散板１３の端縁１３ａとの間の距離によってはチップ影部分により導光板１０内の液晶パネルＰに対する光照射領域内に明暗が生ずることがある。

上記チップ影部分は、光反射手段３２０の凹凸面を工夫したり、チップ型ＬＥＤ２０の光軸を図１において左右に振って光反射手段３２０による反射光のより多くを導光板１０の光入射面１１側に向かわせることにより少なくできるが、上記チップ影部分をより少なくするには、図３に示すように、光入射面１１に光反射手段３２０からの反射光を導光板１０内に向けて拡散させるレンズ面１１０を形成することが好ましい。

上記レンズ面１１０はチップ型ＬＥＤ２０が１個の場合にも好ましく適用されるが、この例のように、複数個のチップ型ＬＥＤ２０が用いられる場合には、レンズ面１１０は各チップ型ＬＥＤ２０の間に配置される。また、通常この種のレンズ面１１０は光反射手段３２０側から見て凹レンズとして形成されるが、場合によっては凸レンズやフレネルレンズとして形成されることもある。

本発明によるバックライト装置の第１実施形態を示す平面図。図１のＣ−Ｃ線に沿った拡大断面図。本発明によるバックライト装置の第２実施形態を示す平面図。従来例に係るバックライト装置を示す断面図。上記従来例に係るバックライト装置を示す平面図。別の従来例に係るバックライト装置を示す平面図。

符号の説明

１０導光板
１１光入射面
１１０レンズ面
１３光拡散板
１４光反射板
２０チップ型ＬＥＤ
２１パッケージ
２１ａ発光面
２２発光電極
３０ホルダケース
３２側枠
３２０光反射手段
３２１波形面
３２２光反射層
Ｐ液晶パネル

Claims

液晶パネルの裏面側に配置される上面が開放されたホルダケースを含み、上記ホルダケース内に、所定の辺が光入射面とされた導光板と上記光入射面側に配置されるチップ型ＬＥＤとが収納され、上記チップ型ＬＥＤから出射される光を上記導光板を介して上記液晶パネルに照射する液晶パネル用バックライト装置において、
上記チップ型ＬＥＤがその発光面側を上記光入射面に対して逆向きとなるように配置されているとともに、上記ホルダケースの上記光入射面と対向する特定の側面に光反射手段が設けられていることを特徴とする液晶パネル用バックライト装置。
上記光反射手段が凹凸が付与された光反射材からなることを特徴とする請求項１に記載の液晶パネル用バックライト装置。
上記光入射面には上記光反射手段からの反射光を上記導光板内に拡散させるレンズ面が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶パネル用バックライト装置。
液晶パネルと、上記液晶パネルの裏面側に配置されるバックライト装置とを含み、上記バックライト装置は上記液晶パネルの裏面側に配置される上面が開放されたホルダケースを備え、上記ホルダケース内に、所定の辺が光入射面とされた導光板と上記光入射面側に配置されるチップ型ＬＥＤとが収納され、上記チップ型ＬＥＤから出射される光が上記導光板を介して上記液晶パネルに照射される液晶表示素子において、
上記チップ型ＬＥＤがその発光面側を上記光入射面に対して逆向きとなるように配置されているとともに、上記ホルダケースの上記光入射面と対向する特定の側面に光反射手段が設けられていることを特徴とする液晶表示素子。