JP2007115432A - 面光源装置およびこれを備えた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組立て性に優れているとともに光の利用効率が向上した面光源装置、およびこれを備えた液晶表示装置を提供することにある。
【解決手段】面光源装置は、導光体２２と、導光体の入射面２２ｂに対向して設けられた光源ユニット２５と、を有している。光源ユニットは、導光体の入射面に対向する反射面３２ａを有した反射体３２と、この反射面に露出して設けられた出射部３６ａを有し、出射部から導光体の入射面に向けて光を出射する発光素子３６と、を有している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、面光源装置およびこれを備えた液晶表示装置に関する。

近年、液晶表示装置に代表される平面表示装置は、薄型、軽量、低消費電力といった特徴を生かして、テレビ、コンピュータあるいはカーナビゲーション・システム等の各種表示装置として利用されている。

例えば、液晶表示装置は、一般に、一対の基板間に液晶層が保持されて成る光透過型の液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの一方の表面に重ねて配置され液晶表示パネルを照明する面光源装置と、を備えている。そして、液晶表示パネルおよび面光源装置は、ほぼ矩形状の樹脂フレーム上に載置され、また、この樹脂フレームには、液晶表示パネルに重ねて矩形枠状の金属製ベゼルが取り付けられている。それにより、液晶表示パネルおよび面光源装置は、樹脂フレームとベゼルとの間に挟持された状態で保持されている。更に、液晶表示装置は、液晶表示パネルを駆動する信号を供給する駆動回路基板を備えている。この駆動回路基板は、狭額縁化を達成するため、面光源装置の裏面と対向した状態で樹脂フレームに取り付けられている。

通常、面光源装置は、導光板と、導光板の一側縁に対向して設けられた光源と、を備えている。また、導光板の下側には反射シートが設けられ、出射面側には出光特性を制御する目的で拡散シート、プリズムシートなど複数の光学シートが設置されている。

近年、光源として、管状冷陰極管に代えて、発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称する）を用いた面光源装置が提案されている（例えば、特許文献１）。この面光源装置によれば、導光体の４つの角部にそれぞれ対向して複数のＬＥＤが配設され、また、導光体の側面には、ＬＥＤと対向する領域を除いて、反射シートが設けられている。
特開平７−３２０５１４号公報

しかしながら、上記構成の液晶表示装置において、複数のＬＥＤはそれぞれ独立して導光体の角部に設けられているため、導光体に対する位置決めおよび組立てが面倒となる。また、各ＬＥＤの周囲は開放しているため、ＬＥＤから出射された光の一部は導光体内に入射せず、導光体の外部に放出される。そのため、光の利用効率が低下する。更に、ＬＥＤは、その出射部が導光体の側面にほぼ接触した状態で配設されているが、この場合、導光体内で光ムラが生じ易い。逆に、ＬＥＤを導光体から離して配置した場合、導光体の外部に放出する光が増大し、光の利用効率が一層低下する。

この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、組立て性に優れているとともに光の利用効率が向上した面光源装置、およびこれを備えた液晶表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の態様に係る面光源装置は、出射面とこの出射面と交差して延びた入射面とを有し、前記入射面から入射した光を前記出射面から出射する導光体と、前記導光体の入射面に対向して設けられた光源ユニットと、を備え、
前記光源ユニットは、前記導光体の入射面に対向した反射面を有する反射体と、この反射面に露出して設けられた出射部を有し、前記出射部から前記導光体の入射面に向けて光を出射する発光素子と、を有している。

この発明の他の態様に係る液晶表示装置は、液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルを照明する面光源装置と、前記液晶表示パネルおよび面光源装置を支持した支持フレームと、を備え、
前記面光源装置は、前記液晶表示パネルに対向した出射面とこの出射面と交差して延びた入射面とを有し、前記入射面から入射した光を前記出射面から出射する導光体と、前記導光体の入射面に対向して設けられた光源ユニットと、を備え、
前記光源ユニットは、前記導光体の入射面に対向した反射面を有する反射体と、この反射面に露出して設けられた出射部を有し、前記出射部から前記導光体の入射面に向けて光を出射する発光素子と、を有している。

以上のように、本発明によれば、組立て性に優れているとともに光の利用効率が向上した面光源装置、およびこれを備えた液晶表示装置を提供することができる。

以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態に係る液晶表示装置について詳細に説明する。
図１は、液晶表示装置全体を分解して示す斜視図であり、図２は、面光源装置を分解して示す斜視図である。図１および図２に示すように、液晶表示装置は、矩形状の有効表示領域１１を有する光透過型の液晶表示パネル１０と、液晶表示パネル１０の裏面側に重ねて配置されたほぼ矩形状の面光源装置２０と、を備え、これら液晶表示パネルおよび面光源ユニットは、ほぼ矩形状の樹脂製の支持フレーム３０上に載置されている。液晶表示パネル１０の周縁部には、矩形枠状の金属製のベゼル４１が被せられ、このベゼルは支持フレーム３０に接合されている。これにより、液晶表示パネル１０および面光源装置２０は、支持フレーム３０とベゼル４１との間に挟持された状態で保持されている。ベゼル４１は、例えば０．２ｍｍ厚のステンレスによって形成されている。

液晶表示パネル１０は、矩形状のアレイ基板１２および対向基板１４、これらの基板間に封入された図示しない液晶層等を備えている。アレイ基板１２上において、有効表示領域１１には図示しない多数の表示画素、スイッチング素子、および配線が形成され、また、有効表示領域１１の外側には、アナログサンプルホールド回路を含む駆動回路が形成されている。アレイ基板１２には、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１５を介してデジタル・アナログ変換回路（ＤＡＣ）を含む駆動回路基板１６が接続されている。この駆動回路基板１６は、面光源装置２０の裏面側に配置されている。

図３は面光源装置の光源ユニット部分を概略的に示し、図４は面光源装置の断面を示している。図１ないし図４に示すように、面光源装置２０は、サイドエッジ型の面光源ユニットとして構成され、アクリル製の矩形状の導光板２２および光源ユニット２５を備えている。導光体として機能する導光板２２は、出射面２２ａを形成した上面、この上面と直交して延びた側面を有し、一辺の側面は入射面２２ｂを形成している。出射面２２ａと対向して複数の光学シート２４が設けられ、また、導光板２２の下面には、反射シート２３が貼付されている。

光学シート２４は、例えば、２枚の拡散シートを含み、導光板２２側から順に積層して設けられている。これらの光学シート２４は導光板２２の平面形状とほぼ同一寸法の矩形状に形成され、導光板２２上に重ねて支持フレーム３０内に配置されている。反射シート２３の貼付された導光板２２および光学シート２４は、支持フレーム３０内に嵌合され所定位置に保持されている。

光源ユニット２５は、平坦な矩形板状に形成された反射体３２、矩形状の基板３４、および基板上に実装された複数、例えば、２つの発光素子３６を備えている。本実施形態において、発光素子３６として発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられている。

反射体３２は、例えば、合成樹脂により形成され、その一方の表面には反射シート３８が貼付され、平坦な反射面３２ａを形成している。反射シート３８としては、例えば、反射率９０％以上のグレードを有した高反射シートを用いている。反射体３２には、発光素子３６に対応した数の開口部が形成されている。本実施形態において、開口部は透孔４０によって形成され、反射面３２ａに開口している。なお、開口部は、透孔に限らず、切欠き等によって形成してもよい。

基板３４は合成樹脂によって形成されているとともに、その表面には図示しない回路パターンが形成されている。基板３４は反射体３２に固定され、反射体３２と直交して延びている。なお、基板３４および反射体３２は一体に成形してもよい。各発光素子３６は基板３４上に実装され、回路パターンに電気的に接続されている。また、基板３４には、接続ケーブル４２が接続されている。

図２ないし図４に示すように、基板３４に実装された各発光素子３６は、光を出射する出射部３６ａを有している。各出射部３６ａは、反射体３２に形成された透孔４０内に収納され、反射面３２ａに露出している。出射部３６ａの出射面は、反射面３２ａと面一に設けられている。

上記のように構成された光源ユニット２５は、支持フレーム３０内に嵌合され所定位置に保持されている。光源ユニット２５の基板３４は支持フレーム３０の底面上に固定され、反射体３２は、支持フレーム３０の底面に対して垂直に起立した状態に設けられている。反射体３２の反射面３２ａは、導光板２２の入射面２２ｂ全体と平行に、かつ、所定の隙間を置いて対向している。

図１および図４に示すように、光源ユニット２５の反射面３２ａと導光板２２の入射面２２ｂとの間の隙間を覆うように反射シート４４ａ、４４ｂが設けられている。反射シート４４ａは、導光板２２の出射面２２ａ端縁から光源ユニット２５の上部に渡って設けられ、上記隙間の上部を覆っている。また、反射シート４４ｂは、導光板２２の下面端縁から光源ユニット２５の下部に渡って設けられ、上記隙間の下部を覆っている。本実施形態において、反射シート４４ｂは、導光板２２の下面に設けられた反射シート２３と一体に形成されている。

上記構成の面光源装置２０において、発光素子３６が駆動されると、出射部３６ａから導光板２２の入射面３３ｂに向けて照明光が出射される。出射された照明光は、導光板２２の入射面３３ｂから導光板内に入射した後、導光板の出射面２２ａ全体から面状に出射され、液晶表示パネル１０をその裏面側から照明する。また、発光素子３６から出射された照明光の一部および導光板２２から戻った戻り光は、光源ユニット２５の反射面３２ａによって導光板２２の入射面２２ｂ側に反射され、導光板２２内に入射する。更に、発光素子３６から出射された照明光の一部および導光板２２から戻った戻り光は、反射面３２ａと導光板２２の入射面２２ｂとの隙間を覆って設けられた反射シート４４ａ、４４ｂにより反射され、導光板２２へ導かれる。これにより、発光素子３６から直接、導光板２２に入射した照明光に加え、反射面３２ａおよび反射シート４４ａ、４４ｂで反射した光を導光板に導き、液晶表示パネル１０の照明に興じることができる。

以上のように構成された面光源装置およびこれを備えた液晶表示装置によれば、光源ユニット２５は、反射体、基板、および発光素子を有した１つのユニットとして構成されている。そのため、光源ユニット２５を導光板２２に対して容易に位置決めすることができるとともに、支持フレーム３０に対して容易に装着することができる。従って、面光源装置および液晶表示装置の組立て性向上を図ることが可能となる。

また、発光素子３６の出射部３６ａは反射体３２の反射面３２ａに露出して設けられ、周囲が反射面によって覆われている。そのため、発光素子３６から出射された照明光および反射面３２ａで反射された光を導光板２２に導くことができ、光の利用効率が高い面光源装置が得られる。光源ユニット２５の反射面３２ａと導光板２２の入射面２２ｂとの間に隙間を設けた場合でも、反射シート４４ａ、４４ｂにより、光の漏洩、損失を防止し、光の利用効率を一層上げることができる。同時に、発光素子３６の出射部３６ａと導光板２２の入射面２２ｂとの間に隙間を設けることにより、導光板２２内における光ムラを低減し、液晶表示パネル１０を均一に照明することができる。以上のことから、組立て性に優れているとともに光の利用効率が向上した面光源装置、およびこれを備えた液晶表示装置が得られる。
なお、光源ユニット２５は、その反射面３２ａが導光板２２の入射面２２ｂと隙間なく対向した状態で配置されてもよい。この場合、反射シート４４ａ、４４ｂを省略することができる。

次に、この発明の他の実施形態に係る液晶表示装置の面光源装置について説明する。図５および図６に示すように、面光源装置２０は、導光板２２および光源ユニット２５を備えている。光源ユニット２５は、細長い矩形状の反射体３２、この反射体と一体に形成された基板３４、および基板上に実装された複数、例えば２つの発光素子３６を有している。反射体３２の一方の表面には反射シート３８が貼付され、反射面３２ａを形成している。反射体３２の他方の表面には図示しない回路パターンが形成されている。発光素子３６は基板３４上、すなわち、反射体３２の他表の表面上に実装され、回路パターンに電気的に接続されている。

反射面３２ａは、それぞれ導光板２２の入射面２２ｂから離間する方向に凹んだ、すなわち、反射体３２の他方の表面側に凹んだ２つの凹面を有した凹面状に形成されている。反射体３２には、発光素子３６に対応した数の開口部が形成されている。本実施形態において、各開口部は透孔４０によって形成され、反射面３２ａに、ここでは、凹面の底部に開口している。

基板３４に実装された各発光素子３６は、光を出射する出射部３６ａを有している。各出射部３６ａは、反射体３２に形成された透孔４０内に収納され、反射面３２ａに露出している。出射部３６ａの出射面は、反射面３２ａと面一に設けられ、反射面に囲まれている。

光源ユニット２５は、支持フレーム３０内に嵌合され所定位置に保持されている。光源ユニット２５の反射体３２および基板３４は支持フレーム３０の底面上に固定され、支持フレーム３０の底面に対して垂直に起立した状態に設けられている。反射体３２の反射面３２ａは、導光板２２の入射面２２ｂ全体に対向している。ここで、反射面３２ａは凹面を有していることから、凹面の底部に設けられた発光素子３６の出射部３６ａは、導光板２２の入射面２２ｂに対し隙間を置いて対向している。

本実施形態において、面光源装置および液晶表示装置の他の構成は、前述した実施形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。そして、上記のように構成された他の実施形態においても、前述した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、本実施形態によれば、反射面３２ａを凹面とし、その底部に発光装置の出射部を設けることにより、発光素子から出射された光を反射面３２ａ一層効率良く導光板２２へ導くことが可能となる。

この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

例えば、面光源装置において、発光素子は２つに限らず、１つあるいは３つ以上設けても良い。また、反射体は合成樹脂に限らず、反射率の高い材料、例えば、アルミニウム等の金属により形成してもよい。この場合、反射体の表面自体を反射面として用いることができ、反射シートを省略してもよい。

図１は、この発明の実施形態に係る液晶表示装置を示す分解斜視図。 図２は、上記液晶表示装置の支持フレームおよび面光源装置を示す分解斜視図。 図３は、面光源装置の光源ユニット部分を概略的に示す平面図。 図４は、図１の線Ａ−Ａに沿った面光源装置の断面図。 図５は、この発明の他の実施形態に係る面光源装置の光源ユニットを示す斜視図。 図６は、他の実施形態に係る面光源装置の一部を模式的に示す平面図。

符号の説明

１０…液晶表示パネル、 ２０…面光源装置、 ２２…導光板、 ２２ａ…出射面、
２２ｂ…入射面、 ２４…光学シート、 ２５…光源ユニット、
３０…支持フレーム、 ３２…反射体、 ３２ａ…反射面、 ３４…基板、
３６…発光素子、 ３６ａ…出射部、 ３８…反射シート、 ４０…透孔、
４４ａ、４４ｂ…反射シート

Claims (9)

1. 出射面とこの出射面と交差して延びた入射面とを有し、前記入射面から入射した光を前記出射面から出射する導光体と、
   前記導光体の入射面に対向して設けられた光源ユニットと、を備え、
   前記光源ユニットは、前記導光体の入射面に対向する反射面を有した反射体と、この反射面に露出して設けられた出射部を有し、前記出射部から前記導光体の入射面に向けて光を出射する発光素子と、を有している面光源装置。
2. 前記光源ユニットは、前記発光素子が実装された基板を有し、前記反射体は前記基板に固定されている請求項１に記載の面光源装置。
3. 前記光源ユニットは、前記発光素子が実装されているとともに前記反射体を構成した基板を有している請求項１に記載の面光源装置。
4. 前記反射体は、前記反射面に開口した開口部を有し、前記発光素子の出射部は前記開口部内に設けられている請求項１に記載の面光源装置。
5. 前記反射面は、前記導光体の入射面と平行に対向した平面をなしている請求項１に記載の面光源装置。
6. 前記反射面は、前記導光体の入射面から離間する方向に凹んだ凹面状に形成されている請求項１に記載の面光源装置。
7. 前記反射体は、前記反射面を形成した反射シートを含んでいる請求項１に記載の面光源装置。
8. 前記導光体および光源ユニットを支持した支持フレームと、前記光源ユニットの反射面と前記導光体の入射面との間の隙間を覆って設けられた反射シートとを備えている請求項１に記載の面光源装置。
9. 液晶表示パネルと、
   前記液晶表示パネルを照明する面光源装置と、
   前記液晶表示パネルおよび面光源装置を支持した支持フレームと、を備え、
   前記面光源装置は、
   前記液晶表示パネルに対向した出射面とこの出射面と交差して延びた入射面とを有し、前記入射面から入射した光を前記出射面から面状に出射する導光体と、
   前記導光体の入射面に対向して設けられた光源ユニットと、を備え、
   前記光源ユニットは、前記導光体の入射面に対向した反射面を有する反射体と、この反射面に露出して設けられた出射部を有し、前記出射部から前記導光体の入射面に向けて光を出射する発光素子と、を有している液晶表示装置。

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