JP2006190602A - 背面照明装置および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 導光体などの光学部材を有する背面照明装置において光学部材のたわみを防ぐこと。部材点数を削減すること。
【解決手段】 背面照明装置は、台座８と、台座８の面から上方へ離れて配置された光学部材５と、台座８および光学部材５の間に配置された光源９と、台座８に固定され、かつ光学部材５の下方向の自由度を抑制するとともに、光学部材５の面方向および上方向のうち少なくとも一方向の自由度を抑制する抑制部材１０を有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は背面照明装置および表示装置に関する。詳細には、導光体などの光学部材の自由度を抑制する抑制部材を有する背面照明装置およびこの背面照明装置を備えた表示装置に関する。

液晶表示パネルは、液晶自体に発光機能がないので、光源（ランプ）と、光源からの光を選択、拡散または反射吸収する光学部材とを有する背面照明装置を組み合わせて用いられている。典型的には、液晶表示パネルが拡散板などの導光体を有するが、光源（ランプ）が導光体を有することもある。導光体を有する直下型バックライトの先行技術として特許文献１および２、導光体を有するサイドエッジ型バックライトの先行技術として特許文献３、４、５および６が挙げられる。

近年、液晶表示装置が大型化するに伴って、導光体が自重によりたわむおそれが生じてきた。また、背面照明装置を構成する部材の中で、導光体は熱や湿度による影響を最も受けやすいので、背面照明装置を使用するにしたがって導光体が次第にたわむおそれもある。さらに、液晶表示装置は、導光体以外にも、偏光板や拡散シートなどの他の光学部材を備えており、導光体がたわむと他の光学部材がたわむことになる。

図１３は導光体などがたわんだ状態を示す液晶表示装置の模式部分断面図である。図１３に示す液晶表示装置は、シャーシ４に支持された液晶表示パネル１と、導光体５と、導光体５に積層された光学部材６とを有する。導光体５がたわむことにより、液晶表示パネル１と光学部材６との間隔ＤがＤ＋ｄに拡がると、輝度斑発生の原因となる。そこで、導光体のたわみを防止するために、導光体の光源側から導光体を保持するための導光体保持部材が使用されるようになってきている（例えば、特許文献７を参照）。
特開2004-31312号公報 特開2003-162901 号公報 特開平10-123514 号公報 特開平7-318730号公報 特開平9ー73072 号公報 特開平10-63202号公報 実開平4-81123 号公報（特に第１図）

しかし、従来の導光体保持部材では、導光体の面方向（±ｘ方向および±ｙ方向）へのずれを防ぐための別の部材が必要である。また導光体保持部材は、導光体の面の法線方向のうち保持部材側の方向（−ｚ方向）へのずれを防ぐことはできるが、保持部材に対して反対側の方向（＋ｚ方向）へのずれを防ぐことができないので、＋ｚ方向へのずれを防ぐためにさらに別の部材が必要である。

一方、導光体保持部材は先端がとがっているので、振動や衝撃などの機械的外力によって、導光体の裏面にこすれ傷が発生するおそれがある。

本発明の目的の１つは、導光体などの光学部材を有する背面照明装置において光学部材のたわみを防ぐことである。本発明の他の目的は、部材点数を削減することである。

本発明の背面照明装置は、台座と、前記台座の面から上方へ離れて配置された光学部材と、前記台座および前記光学部材の間に配置された光源と、前記台座に固定され、かつ前記光学部材の下方向（−ｚ方向）の自由度を抑制するとともに、前記光学部材の面方向（±ｘ方向および±ｙ方向）および上方向（＋ｚ方向）のうち少なくとも一方向の自由度を抑制する抑制部材を有する。典型的には、光学部材と台座とが抑制部材を介して固定される。

本発明において「光学部材」は、導光体、集光機能を有する部材、その他全ての光学部材を包含する。「導光体」は拡散板、導光板、プリズム導光板などを包含する。集光機能を有する部材としては、いずれも住友スリーエム株式会社製のDBEF-D(Dual Brightness Enhancement Film-Diffuse)、RBEF(Rounded Brightness Enhancement Film) 、BEF(Brightness Enhancement Film) II 、BEF III などが挙げられる。他の光学部材としては、選択反射光学シート（例えば、住友スリーエム株式会社製のDBEF-D）を貼り付けた偏光板や拡散シートなどが挙げられる。

台座と抑制部材との固定方法としては、(1)台座と抑制部材を一体化して形成する、(2)抑制部材の端部に吸盤を取り付ける、(3)のり、ボンド、両面テープを介して貼り付ける、(4)抑制部材を台座に突き刺す、などが挙げられる。また光学部材と抑制部材との固定方法としては、上記と同様に、(1)光学部材と抑制部材を一体化して形成する、(2)抑制部材の端部に吸盤を取り付ける、(3)のり、ボンド、両面テープを介して貼り付ける、(4)抑制部材を光学部材に突き刺す、などが挙げられる。なお、のりやボンドは、乾燥時において透明であることが好ましく、両面テープも透明であることが好ましい。

本発明の背面照明装置は、光学部材の下方向（−ｚ方向）の自由度を抑制するとともに、光学部材の面方向（±ｘ方向および±ｙ方向）および上方向（＋ｚ方向）のうち少なくとも一方向の自由度を抑制する抑制部材を有するので、±ｘ方向、±ｙ方向および＋ｚ方向のうち少なくとも一方向の自由度を抑制するための別の部材が必要なくなる（部品点数削減）。部材点数削減により構造を簡略化でき、以下のメリットが生じる。
a)分解性が向上するので、部材のリサイクル性向上につながる。
b)組立て性が向上するので、良品率向上につながる。
c)製造コストを低減できる。

光学部材が拡散板などの導光体であれば、導光体を固定するための部材追加が不要である。拡散板にこすれ傷がなくなるので、擦れ傷による表示不良品がなくなる（良品率向上）。拡散板の反りが防止されるので（±ｚ方向の自由度を奪うので）、輝度斑の発生が抑えられ、表示むらが軽減される。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態では、背面照明装置と、背面照明装置の上方（光出射側）に配置された液晶表示パネルとを有する液晶表示装置を例にして本発明を説明する。

（実施形態１）
図１は本実施形態の液晶表示装置１００を模式的に示す平面図であり、図２は図１中のII−II線断面図、図３は図１中のIII −III 線断面図である。本実施形態の液晶表示装置１００は、液晶表示パネル１と、液晶表示パネル１を背面から照明する背面照明装置２とを備える。背面照明装置２は、台座８と、台座８の面から上方へ離れて配置された拡散板５と、拡散板５上に積層され、拡散シートが貼り合わされた偏光板６と、台座８および拡散板５の間に配置された光源９と、台座８に固定され、光源９を支持するランプフォルダ７と、ランプフォルダ７上に設けられ、液晶表示パネル１を支持するパネルフォルダ（シャーシ）４と、液晶表示パネル１および背面照明装置２を収容するベゼル３とを有する。なお、典型的には、拡散板５は約２mmの厚みを有する乳白色の半透明アクリル板であり、拡散シートは厚みが０．１３mm〜０．２mm程度である。

光源９としては熱陰極管または冷陰極管が使用され、図１のｘ方向に延びる光源９がｙ方向に並んで配置されている。互いに隣接する光源９の間には、拡散板５の面方向（±ｘ方向および±ｙ方向）および上下方向、言い換えれば拡散板５の面の法線方向（±ｚ方向）の自由度を抑制する抑制部材１０が配置されている。なお、抑制部材１０は、光反射性の材料（例えば、住友ダウ株式会社製の８０３１Ｖなど）を用いて、射出成形法などにより形成することができる。

図４は本実施形態の液晶表示装置１００の周縁部を拡大して模式的に示す断面図である。図４に示すように、抑制部材１０は拡散板５とともに偏光板６を保持する保持構造体である。抑制部材１０は円錐状の基部と、基部の頂部に形成され、拡散板５に接する円盤状の当接部１１とを有している。本実施形態では、当接部１１がボンドを介して拡散板５に固定されている。一方、抑制部材１０の基部はボンドを介して台座８に固定されている。

このように、拡散板５が抑制部材１０を介して台座８に固定されているので、拡散板５の下方向、言い換えれば拡散板５の面の法線方向のうち抑制部材１０側の方向（−ｚ方向）へのずれを防ぐことができる。また、拡散板５の下方向のみならず、拡散板５の上方向、言い換えれば拡散板５の面の法線方向のうち液晶表示パネル１側の方向（＋ｚ方向）、さらに拡散板５の面方向（±ｘ方向および±ｙ方向）へのずれをも防ぐことができる。したがって、拡散板５上の偏光板６から液晶表示パネル１までの距離を一定に保持することができるので、輝度斑の発生を抑えることができる。また、±ｘ方向、±ｙ方向および＋ｚ方向へのずれを防ぐための別の部材が不要となるので、部品点数を削減することができ、製造コストを低減できる。

本実施形態では、拡散板５および偏光板６がランプフォルダ７およびパネルフォルダ４に接触しないように、一定のクリアランスＣＬが確保されている。具体的には、拡散板５の裏面と拡散板５の裏面に対向するランプフォルダ７の対向面との距離がα、拡散板５の端面と拡散板５の端面に対向するランプフォルダ７の側面との距離がβ、偏光板６の上面と偏光板６の上面に対向するパネルフォルダ４の対向面との距離がγとなるように、各構成部材が配置されている。したがって、ランプフォルダ７の高さ（底面から対向面までの距離）をＬ２とすると、抑制部材１０の高さＬ１はＬ２＋αとなる。

このように、一定のクリアランスＣＬを確保することにより、熱や湿度による影響を受けやすい拡散板５が膨張した場合でも、拡散板５および偏光板６がランプフォルダ７およびパネルフォルダ４に接触するのを避けることができるので、拡散板５や偏光板６のたわみを防ぐことができる。したがって、輝度斑の発生を抑えることができるので、表示品位を安定させることができる。距離α、βおよびγは、拡散板５や偏光板６の膨張係数や厚み、大きさなどを考慮することにより、適宜に設定することができる。

なお、拡散板５の裏面と拡散板５の裏面に対向するランプフォルダ７の対向面とが接していても良い。言い換えれば、抑制部材１０の高さＬ１とランプフォルダ７の高さＬ２とが等しくても良い。しかし、抑制部材１０の高さＬ１がランプフォルダ７の高さＬ２よりも低いと、拡散板５がたわむおそれがあるので、好ましくない。

（実施形態２）
実施形態１では、抑制部材１０はボンドを介して台座８に固定されているが、固定方法はこれに限定されない。図５は本実施形態における抑制部材１０と台座８との固定方法を示す模式断面図であり、図６は台座８の底面図である。

本実施形態では、抑制部材１０の底面の略中央に二股のストッパ１２が形成されている。台座８には矩形状の貫通孔８１が設けられている。抑制部材１０のストッパ１２を摘んで、ストッパ１２の股を閉じた状態で貫通孔８１に差し込み、抑制部材１０の底面が台座８に当接すると、ストッパ１２の股が開く。これにより、外方に延びるストッパ１２の係止部が台座８の裏面８ａの貫通孔８１周縁部に係止されるので、抑制部材１０が台座８に固定される。一方、抑制部材１０を台座８から外すときは、ストッパ１２を摘みながら抑制部材１０を引っ張ると簡単に取れる。したがって、本実施形態によれば、抑制部材１０の分解性やリサイクル性が向上する。

（実施形態３）
図７は本実施形態における抑制部材１０と台座８との固定方法を示す模式断面図であり、図８は台座８の底面図である。本実施形態では、台座８に鍵穴のような貫通孔８２を形成し、鍵に相当する部分を抑制部材１０に形成している。具体的には、抑制部材１０の底面の略中央には、軸の径方向外方に延びる２つの係止部１３が形成されている。台座８には、係止部１３の形状に合わせた貫通孔８２が設けられている。抑制部材１０の係止部１３を貫通孔８２に差し込み、抑制部材１０の底面が台座８に当接した後、係止部１３の軸を中心に約９０°廻す。これにより、外方に延びる係止部１３が台座８の裏面８ａの貫通孔８２周縁部に係止されるので、抑制部材１０が台座８に固定される。一方、抑制部材１０を台座８から外すときは、貫通孔８２の位置まで係止部１３を廻して、抑制部材１０を引っ張ると簡単に取れる。したがって、本実施形態によれば、実施形態２と同様に、抑制部材１０の分解性やリサイクル性が向上する。

（実施形態４）
図９は本実施形態における抑制部材１０と台座８との固定方法を示す模式断面図である。本実施形態では、抑制部材１０が台座８にねじ止めされている。具体的には、抑制部材１０の底面の略中央には、ビスのような螺旋形状部１４が形成されている。台座８には、バーリング８３が設けられている。螺旋形状部１４を軸として抑制部材１０を回転させると、抑制部材１０が台座８に固定される。一方、抑制部材１０を台座８から外すときは、抑制部材１０を反対に回転させると簡単に取れる。したがって、本実施形態によれば、実施形態２と同様に、抑制部材１０の分解性やリサイクル性が向上する。

（実施形態５）
実施形態１では、光反射性の材料を使用して抑制部材１０を形成しているが、本発明はこれに限定されない。図１０は本実施形態の抑制部材１０を模式的に示す断面図である。本実施形態の抑制部材１０は、光反射性の材料（例えば、住友ダウ株式会社製の８０３１Ｖなど）を用いて形成された円錐状の基部と、透光性を有する材料（例えば、ポリメチルメタクリレート）を用いて基部の頂部に形成された円盤状の当接部１５とを有している。

本実施形態によれば、抑制部材１０の基部が光を反射する（言い換えれば、光を吸収しない）ので、光源９から出射される光の利用効率の低下を抑えることができる。また、拡散板５に接する当接部１５の領域は光を透過するので、拡散板５に入射する光が面内で略均一となる（言い換えれば輝度斑になり難い）。

なお、実施形態１に示すように、抑制部材１０の当接部１１が光反射性の材料を用いて形成されている場合でも、拡散板５から出射される光は斑になり難い。抑制部材１０の当接部１１に接している拡散板５は、入射した光が導光する過程で光を散乱させ、面内で略均一に光を出射する機能を有する。したがって、拡散板５よりも下方において光の偏りが発生したとしても、拡散板５を透過することにより、光の斑は軽減される。また、拡散板５が抑制部材１０により固定され、拡散板５がたわみ難いので、液晶表示パネル１と拡散板５との間の距離を面内で略均一に保つことができる。当接部１１が拡散板５と接する領域において入射光が多少斑となっても、拡散板５がたわむことによる生じる斑と比べると極小であり、無視できる程度である。但し、拡散板５と接する抑制部材１０の当接部が透光性であるほうがより好ましい。

（実施形態６）
図１１は本実施形態の液晶表示装置２００を模式的に示す断面図であり、図１２は模式的に示す平面図である。なお、実施形態１の液晶表示装置１００の構成要素と実質的に同じ機能を有する構成要素を同じ参照符号で示し、その説明を省略する。

本実施形態の液晶表示装置２００では、光源９を支持する支持部２１が抑制部材２０の基部の側面に形成されている。したがって、本実施形態によれば、実施形態１におけるランプフォルダ７が不要となるので、部材点数の削減による製造コストの低減が図られる。

抑制部材２０の配置は背面照明装置の大きさなどによって適宜設定される。図１２中のｘ方向における背面照明装置の長さが４１０±５０mmのときには１〜２個、長さが６５０±５０mmのときには２〜３個、長さが６５０以上のときには３個以上を配置するのが好ましい。また、図１２中のｙ方向における抑制部材２０の配置は千鳥状が好ましい。これにより、抑制部材２０をｙ方向に直線状に配置した場合よりも、表示ムラを軽減することができる。

なお、本実施形態では、１つの抑制部材２０が２つの支持部２１を有しているが、１つの抑制部材が１つまたは３つ以上の支持部を有していても良い。また、光源９か延びる方向（図１２ではｘ方向）に対して交差する方向（図１２ではｙ方向）に隣接する２つの抑制部材が１つの（共通の）光源９を支持していても良い。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲に限定されない。上記実施形態が例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せに、さらにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。例えば、液晶表示パネルの液晶駆動素子としてＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、ＭＩＭ(Metal Insulator Metal) などのアクティブ駆動素子を用いること、あるいは駆動素子を用いないパッシブ（マルチプレックス）駆動でも良いことは当業者に理解されるところである。またＴＮ（Twisted Nematic ）モード、ＩＰＳ（In-Plane Switching）モード、ＭＶＡ（Multi-domain Vertical
Alignment ）モードなどの種々の方式に適応可能であること、透過型や反射型、透過反射両用型のいずれのタイプにも適用可能であることは当業者に理解されるところである。

本発明の背面照明装置は、液晶表示装置のバックライトとして利用することができる。また本発明の表示装置は各種の電気機器に利用することができる。例えば、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance ）、パーソナルコンピュータ、薄型テレビ、医療用ディスプレイ、カーナビゲーションシステム、アミューズメント機器などに利用することができる。

実施形態１の液晶表示装置１００を模式的に示す平面図である。 図１中のII−II線断面図である。 図１中のIII −III 線断面図である。 実施形態１の液晶表示装置１００の周縁部を拡大して模式的に示す断面図である。 実施形態２における抑制部材１０と台座８との固定方法を示す模式断面図である。 実施形態２における台座８の底面図である。 実施形態３における抑制部材１０と台座８との固定方法を示す模式断面図である。 実施形態３における台座８の底面図である。 実施形態４における抑制部材１０と台座８との固定方法を示す模式断面図である。 実施形態５の抑制部材１０を模式的に示す断面図である。 実施形態６の液晶表示装置２００を模式的に示す断面図である。 実施形態６の液晶表示装置２００を模式的に示す平面図である。 導光体などがたわんだ状態を示す液晶表示装置の模式部分断面図である。

符号の説明

１ 液晶表示パネル
２ 背面照明装置
３ ベゼル
４ パネルフォルダ
５ 導光体（拡散板）
６ 光学部材（偏光板）
７ ランプフォルダ
８ 台座
８ａ 裏面
９ 光源
１０ 抑制部材
１１ 当接部
１２ ストッパ
１３ 係止部
１４ 螺旋形状部
１５ 当接部
２０ 抑制部材
２１ 支持部
８１ 貫通孔
８２ 貫通孔
８３ バーリング
１００ 液晶表示装置
２００ 液晶表示装置

Claims (7)

1. 台座と、前記台座の面から上方へ離れて配置された光学部材と、前記台座および前記光学部材の間に配置された光源と、前記台座に固定され、かつ前記光学部材の下方向の自由度を抑制するとともに、前記光学部材の面方向および上方向のうち少なくとも一方向の自由度を抑制する抑制部材を有する背面照明装置。
2. 前記台座と前記光学部材とが前記抑制部材を介して固定されている請求項１に記載の背面照明装置。
3. 前記抑制部材は前記光源を支持する支持部を有する請求項１に記載の背面照明装置。
4. 前記光学部材は前記抑制部材を除く他の部材に接していない請求項１に記載の背面照明装置。
5. 前記抑制部材は、基部と、前記基部の頂部に形成された当接部とを有しており、前記基部が反射性の材料から形成され、前記当接部が透光性の材料から形成されている請求項１に記載の背面照明装置。
6. 前記光学部材が拡散板などの導光体である請求項１に記載の背面照明装置。
7. 請求項１に記載の背面照明装置と、前記背面照明装置の出射側に配置された表示パネルとを備える表示装置。
   

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