JP2007035345A - バックライト装置およびこれを用いた表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 断面くさび形状の導光板を用いたターニングレンズ方式のバックライト装置において、軽量・薄型化を図りながら、輝線や光の損失を発生させることなく導光板のズレを防止する。
【解決手段】 導光板１１を保持する枠体１２の内周面に、内方へ延びる支持部１２１を形成し、この支持部１２１によって厚みの薄い側の導光板１１の裏面を支持する。装置の一層の軽量化を図る観点から、導光板１１の厚みの薄い側端と対向する枠体１２の一辺に、支持部１２１を所定間隔で複数個形成し、支持部１２１と支持部１２１の間にＬＥＤ３を配置するのが好ましい。さらにＬＥＤ３はＦＰＣ４に実装されていてもよい。
【選択図】 図２

Description

本発明はバックライト装置に関し、より詳細には下向きプリズムレンズ（ターニングレンズ）方式のバックライト装置に関するものである。

液晶表示装置などの自ら発光しない表示装置には、表示パネルを背面から照らすいわゆるバックライト装置が一般に配置されている。このバックライト装置には直下方式、サイドライト方式、面状光源方式などがあるが、小型の表示装置の場合には、薄型化および軽量化の観点からサイドライト方式が現在広く採用されている。

このサイドライト方式のバックライトは、光源からの光を導光板の側面に入射させ、導光板の中を全反射させながら進行させ、また光の一部を導光板の裏面に取り付けた反射シートで反射させて、平面光源として表面から出射させて、表示パネルの背面を照射するものである。

従来は、光拡散シートやプリズムシートなどの光学シートを導光板の表面（光出射面）上に複数枚配置して、導光板からの出射光を分散させ輝度の均一化を図っていたが、生産コストの低減と正面輝度（導光板の表面に対する法線方向の輝度）の向上を図るため、導光板の表面にプリズム面が対向するようにプリズムシートを配置する、いわゆるターニングレンズ方式を採用したバックライト装置が近年提案され、一部実用化されている（例えば特許文献１）。また、導光板の光入射面付近の両端部に発生する暗部を抑えるために、表面と裏面との間の厚みを光入射面から遠ざかる程厚くした導光板が開発され、一部実用化されている（例えば特許文献２）。

図８に、これらの技術を採用したバックライト装置の従来例を示す。図８のバックライト装置１’は、断面くさび形状で、複数のＶ溝が裏面に形成された導光板１１と、導光板１１の厚みの薄い側の端面の近傍に配置された、光源としての発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）３と、導光板１１の裏面に取り付けられた反射シート（反射部材）１４と、導光板１１の表面に、プリズム面１３１が導光板１１の表面と対向するように配置されたプリズムシート１３とを備える。一方、これらを保持する上面開口の立方体形状のケース１５’は、導光板１１の裏面の傾斜に合わせて、底面の肉厚が連続的に変化して内底面が傾斜し、ケース１５’の内底面全体で導光板１１を保持している。

図８に示すように、ＬＥＤ１３からの光は、導光板１１の側端面から導光板１１に入射し、導光板１１の底面に形成されたＶ溝で反射して導光板１１の表面から所定角度で出射し、プリズムシート１３のプリズム面１３１で、導光板１１の表面に対する法線方向にさらに屈折されて、プリズムシート１３から出射し、表示パネルの背面を照射する。これにより、正面輝度が従来に比べて高くなる。
特開平１０−３１９３９３号公報 特開２００４−３８１０８号公報

ところで近年、表示装置のさらなる軽量・薄型化の市場の要請に伴って、バックライト装置についても一層の軽量・薄型化が望まれている。そこで、ケース底面の肉厚を均一にしたり、またケース底面をなくす保持機構での設計がされるようになってきた。しかし、ケース底面の肉厚を均一にすると、断面くさび形状の導光板の場合には、導光板の薄肉端部側の底面とケース内底面との間に隙間が生じる。このため、何らかの衝撃によって導光板の薄肉端部側がケース底面方向にずれることがあった。また、ケース底面をなくす保持機構の場合も同じように導光板がずれることがあった。導光板がずれると、光源からの光が表示パネルの背面に直接照射され、局部的に輝度が高くなると同時に、その他の部分の輝度が低下する不具合が生じる。

このような導光板のズレを防止するには、例えば導光板とケースとに凹部と凸部を形成し、これらを係合させて導光板を保持することが考えられるが、ターニングレンズ方式の場合、導光板に凹凸を形成すると輝線が発生し好ましくない。また粘着テープによって導光板を保持する方法では、光の損失が生じ輝度が低下する。

本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、断面くさび形状の導光板を用いたターニングレンズ方式のバックライト装置において、軽量・薄型化を図りながら、輝線や光の損失を発生させることなく導光板のズレを防止することにある。

また本発明の目的は、軽量・薄型で、正面輝度が高く表示ムラのない表示装置を提供することにある。

前記目的を達成するため本発明のバックライト装置は、断面くさび形状を有し、側端面から光が入射し、表面から光が出射する導光板と、導光板の裏面に取り付けられた反射部材と、導光板の側方に配置された光源と、プリズム面が導光板の表面と対向するように配置されたプリズムシートと、導光板を保持する枠体とを備え、前記枠体の内周面に、内方へ延びる支持部が形成され、この支持部によって厚みの薄い側の導光板の裏面を支持する構成とした。

装置の一層の軽量化を図る観点から、導光板の厚みの薄い側端と対向する枠体の一辺に、前記支持部を所定間隔で複数個形成するのが好ましい。また点状光源を用いる場合には支持部と支持部の間に配置するのが好ましい。さらに点状光源は可撓性プリント基板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）に実装されていてもよい。

また本発明によれば、表示パネルと、この表示パネルの背面側に配置されたバックライト装置とを備えた表示装置において、前記バックライト装置として前記記載のものを用いたことを特徴とする表示装置が提供される。

本発明のバックライト装置では、ターニングレンズ方式で、断面くさび形状の導光板を用い、枠体の内周面から内方へ延びる支持部によって、厚みの薄い側の導光板の裏面を支持する構成としたので、輝線や光の損失が発生することなく導光板のズレを防止することができる。

導光板の厚みの薄い側端と対向する枠体の一辺に、前記支持部を所定間隔で複数個形成すると、装置の一層の軽量化が図れる。また光源として点状光源を用い、支持部と支持部の間に点状光源を配置すると、一層の軽量・薄型化が図れる。さらに点状光源を可撓性プリント基板に実装すると一段と軽量・薄型化が図れる。

また本発明の表示装置では、バックライト装置として前記記載のものを用いるので、軽量・薄型で、正面輝度の高く表示ムラがなくなる。

以下、本発明のバックライト装置について図に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。

図１に、本発明に係る表示装置の一例を示す概略構成図を示す。図１の液晶表示装置（表示装置）は、バックライト１と液晶パネル２とを備える。バックライト１は、断面くさび形状で底面にＶ溝（不図示）が形成された導光板１１が枠体１２に保持された状態で、天面が開口した直方体形状のケース１５に収納されている。なお、枠体１２による導光板１１の保持機構については後述する。そして、導光板１１の裏面には反射シート１４が取り付けられ、導光板１１の表面には、プリズム面１３１が導光板１１の表面に対向するように、プリズムシート１３が配置されている。導光板１１の厚みの薄い側の端面の近傍には複数のＬＥＤ３が配置されている。このＬＥＤ３はＦＰＣ４に実装されている。

一方、液晶パネル２は、離隔対向する一対のガラス基板２１，２２の間に液晶（不図示）が封入されてなる。ガラス基板２２の外縁部はガラス基板２１よりも外方に延出しており、この延出部分に、ガラス基板２２の表面に形成された画素電極に電圧を印加するための電極端子（不図示）が多数形成されている。また液晶パネル２の表面および裏面には偏光板２３ａ，２３ｂが取り付けられている。ガラス基板２２に形成された電極端子は、ＦＰＣ５によって不図示の回路基板と接続されている。

ＬＥＤ３から出射された光は、側端面から導光板１１に入射し、反射を繰り返しながら導光板内を進む。具体的には、導光板１１は空気よりも屈折率が大きいため、導光板１１の表面において全反射を行い導光板内を進む。一方、導光板１１の裏面にはＶ溝（不図示）が形成されており、このＶ溝によって光は光出射面方向に立ち上がる。つまり導光板からの光の出射角度がこのＶ溝の形状によって制御される。Ｖ溝は光拡散作用を有さず、単に整列光を光出射面方向に向ける作用を有する。導光板１１から出射した光は、プリズムシート１３のプリズム面１３１で、導光板１１の表面に対する法線方向にさらに屈折されて、プリズムシート１３から法線方向に出射し、液晶パネル２の背面を照射する。

図２に、導光板１１の枠体１２への取り付け状態を示す部分拡大斜視図を示す。枠体１２の、導光板１１の薄肉部側の側端面と対向する辺の内周面に、内方へ延びる支持部１２１が所定間隔で複数個形成されている。この支持部１２１の内方側先端部には、導光板１１を保持するための段部１２２（図３に図示）が形成されている。かかる段部１２２の厚さは、導光板１１の厚肉部と薄肉部との厚みの差とするのがよい。具体的には例えば導光板１１の厚肉部の厚みが０．７ｍｍで薄肉部の厚みが０．６ｍｍであれば、段部１２２の厚さは０．１ｍｍとするのである。これにより、導光板１１の表面が枠体１２の表面と平行に保持されるようになる。また、段部１２２の上面と枠体１２の上面との落差は、導光板１１の薄肉部の厚みと略同一とする。これにより導光板１１を段部１２２で保持したときに、導光板１１の上面と支持部１２１の上面とが同一面上となる。段部１２２の内方への長さは特に限定はないが、照明効率の点からは、導光板１１が外れない限りにおいてできるだけ短くするのがよい。なお、この実施形態では枠体１２と支持部１２１とは一体成形されているが、それぞれ別に成形し接合しても構わない。

支持部１２１と支持部１２１との間にはＬＥＤ３が配置される。具体的には、ＬＥＤ３が実装されたＦＰＣ４を、導光板１１の上側部および支持部１２１の上面に貼着することによって、ＬＥＤ３が支持部１２１と支持部１２１の間に配置される。もちろん、従来公知の方法で支持部１２１と支持部１２１の間にＬＥＤ３を配置しても構わない。図２のＡ−Ａ線断面図およびＢ−Ｂ線断面図を図３および図４に示す。

図３から理解されるように、断面くさび形状の導光板１１の薄肉部側の下部が、枠体１２の段部１２２によって保持されているので、外部から衝撃が加わった場合であっても、導光板１１の薄肉部側がケース１５の内底面の方向へずれることが確実に防止される。また、図４から理解されるように、支持部１２１と支持部１２１の間に配置されたＬＥＤ３は、導光板１１の薄肉部側の側端面に対向し、ＬＥＤ３から出射された光は、導光板１１の側端面から導光板１１に入射する。

本発明で使用する導光板は、断面くさび形状であって、少なくとも１つの側面を光入射面として、これと略直交する面を光出射面とするように成形された透光性の部材であればよい。また、導光板の光出射面から出射した光がプリズムシートのプリズム面で屈折入射して、プリズムシートの光出射面から極力垂直方向に出射するように、導光板の所定の面にＶ溝やドットパターン、プリズムなどを形成するのが望ましい。

また使用するプリズムシートとしては、例えばポリエチレンテレフタレートなどの基材フィルム上に、アクリルなどの樹脂でプリズム面を形成したものが挙げられる。プリズムシートの厚みとしては数十〜数百μｍ程度である。

本発明で使用する反射部材としては、例えば熱可塑性樹脂シート上にアルミニウムや銀などの金属反射層を形成したものや、熱可塑性樹脂に酸化チタンなどの白色顔料を拡散混合させたシートや、金属箔を積層したもの、シート状金属など挙げられる。この中でも輝度特性の観点からは、拡散性をほとんど有していない、アルミニウムや銀などの金属反射層を有する反射シートが望ましい。

次に、図１に示したバックライト装置の組立方法について説明する。まず、導光板１１の表面にプリズムシート１３、裏面に反射シート１４をそれぞれ取り付ける。そして、枠体１２の下側から導光板１１を装着する。具体的には、導光板１１の光入射面に垂直な両側面に形成された切り欠き段部１１１ａ，１１１ｂを、枠体１２の下面に形成された段部１２３に係合させるとともに、導光板１１の薄肉部側の側部を枠体１２の支持部１２１の段部１２２に載せる。これにより枠体１２によって導光板１１が保持される。そして、導光板１１を保持した枠体１２をケース１５に装着する。次に、ＬＥＤ３を実装したＦＰＣ４を、導光板１１の表面の側部および支持部１２１の表面に貼着する。これによって支持部１２１と支持部１２１との間にＬＥＤ３が位置するようになる。なお、導光板１１を枠体１２に取り付けた後、プリズムシート１３と反射シート１４を導光板１１に取り付けてももちろん構わない。

図６に、本発明に係るバックライト装置の他の実施形態を示す。図６のバックライト装置が、前記実施形態の装置と異なる点は、導光板１１の光入射面が導光板１１の厚肉部側の側端面である点である。この実施形態のバックライト装置においても、前記実施形態の装置と同様に、枠体１２の支持部１２１に形成された段部１２２によって、導光板１１の薄肉部側の側部の下面が保持されるので、外部から衝撃が加わっても導光板１１の側部がケース１５の内底面の方向にずれることが確実に防止される。

また、この実施形態のバックライト装置では、導光板１１の光入射面の側に支持部が形成されていないので、光源として点状光源の他、冷陰極管６などの管状光源も用いることができるようになる。さらに、前記実施形態では、ＬＥＤを配置するために所定間隔を設けて支持部１２１を枠体１２に設けていたが、この実施形態では導光板１１の光入射面と反対側の側部を支持部１２１で保持するので、支持部１２１の間に空間を設ける必要がなく、例えば図７に示すように、枠体１２の内周面に連続して段部１２３を設けるようにしてもよい。このような構成によれば、導光板１１がケース１５の内底面の方向にずれるのを一層確実に防止できる。

本発明に係るバックライト装置および表示装置の一実施形態を示す概説図である。 図１のバックライト装置の部分斜視図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 図２のＢ−Ｂ線断面図である。 図１のバックライト装置の組立斜視図である。 本発明に係るバックライト装置の他の実施形態を示す概説図である。 図６のバックライト装置の導光板の枠体への装着を説明する斜視図である。 従来のバックライト装置の概説図である。

符号の説明

１ バックライト装置
２ 液晶パネル
３ ＬＥＤ（点状光源）
４ ＦＰＣ（可撓性プリント基板）
６ 冷陰極管（管状光源）
１１ 導光板
１２ 枠体
１３ プリズムシート
１４ 反射シート（反射部材）
１５ ケース
１２１ 支持部
１２２ 段部
１３１ プリズム面

Claims (5)

1. 断面くさび形状を有し、側端面から光が入射し、表面から光が出射する導光板と、導光板の裏面に取り付けられた反射部材と、導光板の側方に配置された光源と、プリズム面が導光板の表面と対向するように配置されたプリズムシートと、導光板を保持する枠体とを備え、
   前記枠体の内周面に、内方へ延びる支持部が形成され、この支持部によって厚みの薄い側の導光板の裏面を支持することを特徴とするバックライト装置。
2. 前記導光板の厚みの薄い側端と対向する枠体の一辺に、前記支持部が所定間隔で複数個形成されている請求項１記載のバックライト装置。
3. 支持部と支持部の間に点状光源を配置した請求項２記載のバックライト装置。
4. 前記点状光源が可撓性プリント基板に実装されたものである請求項３記載のバックライト装置。
5. 表示パネルと、この表示パネルの背面側に配置されたバックライト装置とを備えた表示装置において、
   前記バックライト装置として請求項１〜４のいずれかに記載のものを用いたことを特徴とする表示装置。

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