JP2007059168A - バックライト - Google Patents

Abstract

【課題】点光源であるＬＥＤ光源を間隔を空けて導光板の入射面側に配置したバックライトにおいて、導光板の入射面近傍には明暗のムラを生じやすいという課題があった。
【解決手段】略平板状で、入射面４１１から導入された光を対向する２つの主面の一方の出射面４１２から出射させて面状の照明をする導光板４１０と、前記導光板４１０の入射面の長辺の長さと略対応した長さをもつ単一発光源素子４２１を細長い基板上にその長手方向に沿って配列し透明材料４２４により封止して光出射部を形成した発光素子アレイモジュール４２０とを備えるバックライトを提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置等に用いられ、液晶パネル等をその背面から照明するバックライトに関する。

薄型軽量で画像表示が可能な液晶ディスプレイは、製造技術の進展による価格低減や高画質化技術開発によって急速に普及し、パーソナルコンピュータのモニターやＴＶ受像機などに広く用いられている。

液晶表示装置としては透過型液晶表示装置が一般的に用いられている。透過型液晶表示装置は、バックライトと呼ばれる面状光源を備え、そこからの照明光を液晶パネルによって空間変調して画像を形成する。

バックライトとしては、略線状光源である冷陰極管を用いて、薄板状の導光板の側面より入射する方式のものが良く用いられている。その基本構成を図４に示す。図４（ａ）は従来の冷陰極線管を用いたバックライトを示す平面図であり、図４（ｂ）は従来の冷陰極線管を用いたバックライトを示すＡ−Ａ’断面図である。なお、図４（ａ）では後述のリフレクタ１３０を割愛して表示している。

冷陰極線管１２０から導光板１１０の側面１１１から入射された光は、対向する主面間を全反射を繰り返しながら伝播する。出射面１１２の対向面となる反射面１１３の表面には特定の密度分布、大きさの拡散反射層あるいは反射用凹凸を形成して伝播する光の一部を出射させる様に構成する。この拡散反射層あるいは反射用凹凸を形成する密度分布、大きさ分布などを適度に設定することにより、液晶パネル全面にわたってほぼ一様な照明をすることが可能になる。

また、導光板１１０の反射面１１３側に反射シート１４０を設けることにより、反射面から導光板外部に漏れる一部の光を導光板側に反射して光の損失を防止する。また、バックライトから出射する光の指向性を制御して所望の配光特性で液晶パネル（図示せず）を照明するために、導光板１１０の出射面１１２側に拡散フィルム、プリズムシートなどの光学フィルム１５０を設置するのが一般的である。

このとき、冷陰極線管１２０を囲み導光板１１０の入射面１１１に向かって開口するリフレクタ１３０を設ける。これにより、冷陰極線管の発光する光を余すところ無く導光板に導くことが出来る。

更に最近、発光効率の高い発光ダイオード（以下ＬＥＤと称す。）が開発され、これを液晶バックライト用の光源に用いることが提案されている。

点光源であるＬＥＤからバックライトとして使用可能な面状の発光を得る為の方法としては、多数のＬＥＤを導光板の端面に配置して直接光を入力する方法が一般的である。その一例を図５に示す。

図５は発光素子自身に箱状の反射部材を備えたサイドエミッタ型と呼ばれるＬＥＤ発光素子を用いた方式の構成を示す図であり、図５（ａ）は光源部を中心とした要部を示す部分断面図、図５（ｂ）は光源部を導光板から観察した図である。なお図５（ｂ）では透明な封止樹脂２２４部を割愛して表示している。

素子基板２２２上にＬＥＤチップ２２１をボンディングし、その周囲に反射部材２２３を設け透明な封止樹脂２２４で封止し、接続電極２２５を設けて構成したサイドエミッタ型のＬＥＤ光源素子２２０をフレキシブル基板２７０上に配列して接続する。

この光源部を複数のサイドエミッタ型ＬＥＤ素子２２０の開口部それぞれが導光板２１０の入射面２１１と近接して対向するように、フレーム２６０上に固定する。

このように構成することにより、光源部を導光板と対向する所定の位置に安定に保持して出射した光を導光板に導くことが出来る。

更に、複数のＬＥＤチップを１つの基板上に直線状に配列して封止したＬＥＤアレイモジュールを用いる方法も提案されている（例えば特許文献１参照）。その模様を図６に示す。図６はＬＥＤアレイモジュールを用いた方式の構成を示す図であり、図６（ａ）は光源部を中心とした要部を示す断面図、図６（ｂ）は光源部を導光板方向から観察した図である。なお図６（ｂ）では透明な封止樹脂３２４部を割愛して表示している。

ＬＥＤアレイモジュール３２０は、複数のＬＥＤチップ３２１をアレイモジュール基板３２２上に直線状に配列して透明な封止樹脂３２４によって封止した構成である。

前述のような方法で作成されたアレイモジュール３２０の封止樹脂３２４部はその断面が矩形状となり、モジュール基板３２２と対向する面のみならずそれと隣接する側面部からも光が出射可能な光出射部になる。その側面部に反射フィルム３３０を設ける。これにより、ＬＥＤアレイモジュールの側面部から導光板３１０の入射面３１１以外の部分に光が漏れることを防止することが可能になる。

このようにＬＥＤアレイモジュールを用いると、ＬＥＤチップを個々に封止したＬＥＤ光源素子を用いる場合に比べ、製造コストを低減でき、配線を簡略化出来る等大きな効果が期待できる。
特開２００４−２３５１３９号公報

しかしながら、複数のＬＥＤチップからなるＬＥＤアレイモジュールを用いると、発光体であるＬＥＤチップ３２１が間隔をあけて点在しているため、導光板３１０の入射面３１１近傍で、ＬＥＤチップ３２１に対向する部分が明るく、その中間部４９１が暗いという明暗の分布を生じやすく、明暗の顕著な部分は有効面として使用できないという問題があった。一例として、図７に従来のＬＥＤチップを用いたときの導光板に生ずる明暗部を示した模式図を示す。

本発明は、上記の問題を考慮し、ＬＥＤを用いながら導光板内の無効領域を極力抑制し、かつ光利用効率の高いバックライトを実現し、コンパクトで明るい液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記目的は、以下のバックライトにより達成される。略平板状で、入射面から導入された光を対向する２つの主面の一方の出射面から出射させて面状の照明をする導光板と、前記導光板の入射面の長辺の長さと略対応した長さをもつ単一発光源素子を細長い基板上にその長手方向に沿って配列し透明材料により封止して光出射部を形成した発光素子アレイモジュールとを備えるバックライト。

本発明によれば、導光板の入射面近傍においても出射光の均一性が高く、無効領域の小さな光利用効率の高いバックライトを実現することが出来る。

以下、発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

本発明の実施の形態におけるバックライトの光源部を示す上面図を図１（ａ）に、Ｘ−Ｘ’で示したラインで切った断面図を図１（ｂ）に示す。また、本発明の実施の形態におけるバックライトの要部断面図を図２に示す。さらに、本発明の実施の形態におけるバックライトの正面図を図３に示す。なお、図３においては、プリズムシート４６０および押え部材４４０を省略している。

矩形状の細長いＬＥＤチップ４２１を細長い矩形状のモジュール基板４２２上に配列、接続し透明な封止樹脂４２４で封止してＬＥＤアレイモジュール４２０を形成する。

配線基板４３０上の、前記ＬＥＤアレイモジュール４２０の側面方向（ＬＥＤアレイモジュール４２０を配列した方向と直交方向）のＬＥＤアレイモジュール４２０近傍に押え部材４４０を形成する。

フレーム４８０上に反射シート４５０、導光板４１０、プリズムシート４６０、拡散シート４７０の順で積層されている。

反射シート４５０は白色のＰＥＴシートであり、導光板入射面側の一辺が導光板４１０の入射面から突出するように構成し、その突出部のうち導光板側の面には銀を蒸着した鏡面反射シートを張り合わせて鏡面反射層４５１を形成している。

プリズムシート４６０は透明ＰＥＴシートを基材としてその一方の面に紫外線硬化樹脂などで微細なプリズムアレイを形成したものであり、プリズム面が反導光板側になるように設置することにより、導光板からの光を正面方向に集光して正面方向を明るくする効果がある。そのプリズムシート４６０の導光板側の一辺を、反射シート４５０と同様に、導光板４１０の入射面から突出するように構成するとともにその突出部のうち導光板側の面（プリズムが形成されていない面）に銀蒸着フィルムを張り合わせて鏡面反射層４６１を形成する。

以下に、このように構成されたＬＥＤバックライトの働きについて説明する。

ＬＥＤチップ側面つまり導光板上面方向に出た光線４９０は鏡面反射層４５１、４６１に反射されることにより、または、直接、導光板４１０の入射面４１１に入射する。このように鏡面反射層４５１、４６１を設けることにより光利用率を向上させている。

導光板４１０の側面４１１から入射された光は、対向する主面間を全反射を繰り返しながら伝播する。出射面４１２の対向面となる反射面４１３の表面には特定の密度分布、大きさの拡散反射層あるいは反射用凹凸を形成して伝播する光の一部を出射させる様に構成する。

また、導光板４１０の反射面４１３側に反射シート４５０を設けることにより、反射面から導光板外部に漏れる一部の光を導光板側に反射して光の損失を防止する。また、バックライトから出射する光の指向性を制御して所望の配光特性で液晶パネル（図示せず）を照明するために、導光板４１０の出射面４１２側にプリズムシート４６０を設置している。

本実施の形態によれば、ＬＥＤチップ４２１を導光板長さと略対応するよう細長い矩形状にしたため、従来のような導光板入射面４１１の近傍での明暗の分布による無効部分の領域がほとんどないようになる。

なお、本実施の形態のＬＥＤチップが本発明の単一発光源素子に対応し、本実施の形態のＬＥＤアレイモジュールが本発明の発光素子アレイモジュールに対応する。

本発明のバックライト、及び液晶表示装置は、入射面となる側面部直近から均一な発光を可能にし、無効領域の少ない効果を有し、特に小型、軽量が要求される携帯型情報端末やノート型パーソナルコンピュータなどの映像表示部等に有用である。

（ａ）本発明の実施の形態におけるバックライトの光源部を示す上面図、（ｂ）本発明の実施の形態におけるバックライトの光源部をＸ−Ｘ’で示したラインで切った断面図 本発明の実施の形態におけるバックライトの要部断面図 本発明の実施の形態におけるバックライトの正面図 （ａ）従来の冷陰極線管を用いたバックライトを示す平面図、（ｂ）従来の冷陰極線管を用いたバックライトを示すＡ−Ａ’断面図 （ａ）サイドエミッタ型ＬＥＤ光源素子を用いた従来のバックライトを示す要部断面図、（ｂ）サイドエミッタ型ＬＥＤ光源素子を用いた従来のバックライトの光源部を導光板側から観察した平面図 （ａ）ＬＥＤ光源素子を用いた従来のバックライトを示す要部断面図、（ｂ）ＬＥＤ光源素子を用いた従来のバックライトの光源部を導光板側から観察した平面図 従来のＬＥＤチップを用いたときの導光板に生ずる明暗部を示した模式図

符号の説明

１１０、２１０、３１０、４１０ 導光板
１１１、２１１、３１１、４１１ 入射面
１１２、４１２ 出射面
１１３、４１３ 反射面
１２０ 冷陰極線管
１３０ リフレクタ
２２０、３２０ ＬＥＤ光源素子
２２１、３２１、４２１ ＬＥＤチップ
２２２ 素子基板
２２３ 反射部材
２２４、３２４、４２４ 封止樹脂
２４０、３４０ 反射シート
２５０、３５０ 光学フィルム
２６０、３６０ フレーム
２７０、３７０ 配線基板
３２２、４２２ モジュール基板
４２０ ＬＥＤアレイモジュール
４３０ 配線基板
４４０ 押え部材
４５０ 反射シート
４５１ 鏡面反射層
４６０ プリズムシート
４６１ 鏡面反射層
４７０ 拡散シート
４８０ フレーム

Claims (2)

1. 略平板状で、入射面から導入された光を対向する２つの主面の一方の出射面から出射させて面状の照明をする導光板と、
   前記導光板の入射面の長辺の長さと略対応した長さをもつ単一発光源素子を細長い基板上にその長手方向に沿って配列し透明材料により封止して光出射部を形成した発光素子アレイモジュールとを備えるバックライト。
2. 前記導光板の入射側面の長さと略対応するために、複数の矩形状光源素子に分割した請求項１のバックライト。

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