JP2008203281A

JP2008203281A - 線状光源バックライトシステムおよび平面表示装置

Info

Publication number: JP2008203281A
Application number: JP2005164244A
Authority: JP
Inventors: Yoshitake Nakamura; 佳威中村; Masanobu Okano; 昌伸岡野
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-06-03
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2008-09-04
Also published as: US20090046444A1; US8136954B2; WO2006129409A1

Abstract

【課題】本発明の課題は、導光板の入光部付近の輝度明暗ムラ・色度ムラが目立たず、且つ、小型軽量化に貢献することができるバックライトシステムおよび平面表示装置を提供することにある。
【課題手段】本発明に係るバックライトシステムは、光源からの光を導光し面放射するための導光板２００を備えたバックライトシステムであって、前記光源は、導光板の側端縁２００ａに近接して配置された線状光源体１００から構成されており、該線状光源体１００は、長手方向に複数の発光素子が埋設された線状体本体を備えてなり、前記導光板２００には、光放射面に光変向シート３００が載置されており、該光変向シート３００は、前記導光板２００との対向面に、前記線状光源体１００の長手方向に略平行な凸条体が複数設けられてなることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、平面表示装置に用いられるエッジライト方式の線状光源バックライトシステムに関し、たとえば、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として用い、光源からの光を液晶パネルに供給する導光板を備えたバックライトシステムおよびこのバックライトシステムを備えた液晶表示装置に好適に用いられるものである。

近年、液晶表示装置は、大画面化、高画質化、高精細化、薄型軽量化、低消費電力化、低コスト化が年々進んでいる。特に、液晶表示装置内に組み込まれるバックライトシステムの性能および構造が、液晶表示装置の自体の高効率化、高輝度化、低消費電力化、狭額化および薄型化などの性能向上に直結しており、液晶表示装置の性能を大きく左右している。

現在、液晶表示装置に用いられるバックライトシステムにあっては、光源を、パネルの裏面に配する直下方式、および、導光板を用いて導光板の側端縁に近接して配置するエッジライト方式があり、液晶表示装置の薄型化を図る場合には、エッジライト方式が採用されている。

また、バックライトシステムの光源としては、冷陰極管あるいは発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」ということがある）が用いられているが、ＬＥＤは、冷陰極管に比べ、コスト面、消費電力および省スペース化に優れている。

エッジライト方式のバックライトシステムの光源にＬＥＤを用い、導光板の側端縁に近接してＬＥＤを配置した場合、ＬＥＤは点光源であるため、線光源である冷陰極管に比して、導光板の入光部付近（ＬＥＤを配置した側端縁）の輝度明暗ムラや色度ムラが顕著に現れるという欠点を有している。このような導光板の入光部付近での輝度明暗ムラや色度ムラを防ぐために、従来の液晶表示装置では、図６に示すように、導光板２００の側端縁に沿って複数（図示例では３つ）のＬＥＤ１２０を配置して、この導光板２００の入光部付近を非表示部２０２とする、つまり、導光板２００を、液晶表示装置の表示エリア２０１よりも光源１２０側に大きく設け、この表示エリア２０１よりも大きい導光板２００の部分では出光しない非表示部２０２として設けることがなされている。しかるに、このような構成を採用した場合には、液晶表示装置の狭額化を図れないという問題を有している。

また、上記のようなＬＥＤ１２０を光源とするバックライトシステムとしては、たとえば、図７に示すように、導光板２００の出光面（表面）に拡散シート５００およびレンズシート６００（以下、「ＢＥＦ」ということがある）を配置し、導光板２００の裏面に反射シート４００を配置するものが考えられる。ここで、ＢＥＦ６００は、プリズム列が形成された面が視認者側（表面側）に位置する状態で導光板２００の出光面に配置され、図示例では二枚のＢＥＦ６００が導光板の表面に配置されており、２枚のＢＥＦ６００のプリズム列が互いに直交するように配置されている。しかし、このような構成を採用した場合には、部品点数が多くなり、また、光源１２０から複数の部材（導光板、拡散シートおよび二枚のＢＥＦ）を経て出光されるものであるため、下記構成のエッジライト方式のバックライトシステムに比べ、光がより多く拡散され、視野角特性は良好になるが、法線方向への輝度が低いという問題を有する。

また、エッジライト方式のバックライトシステムの光源に線光源である冷陰極管を用いたものとして、特許文献１所載のものが公知である。この特許文献１所載のものは、冷陰極管を側端縁に近接して配置した導光板の出光面（表面）または出光面の反対面（裏面）を粗面に形成し、この導光板の裏面に反射シートを設け、表面にレンズシートを下向きに配置している。ここで、レンズシートを下向きに配置するとは、レンズシートのプリズム列が形成された面を導光板の出光面に対向させて配置している意味である。しかるに、冷陰極管を採用した場合には、ＬＥＤに比べ、コスト面、消費電力および省スペース化に劣っている。
なお、仮に特許文献１所載のバックライトの光源にＬＥＤを用いた場合を仮定してみても、導光板の入光部付近の輝度明暗ムラや色度ムラの問題により、液晶表示装置の狭額化を図れない。
特開平１１−２２４５１６号

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、導光板の入光部付近の輝度明暗ムラ・色度ムラが目立たず、且つ、小型軽量化に貢献することができるバックライトシステムおよび平面表示装置を提供することにある。

本発明に係るバックライトシステムは、上記課題を解決すべく、光源からの光を導光し面放射するための導光板を備えたバックライトシステムであって、前記光源は、導光板の側端縁に近接して配置された線状光源体から構成されており、該線状光源体は、長手方向に複数の発光素子が埋設された線状体本体を備えてなり、前記導光板には、光放射面に光変向シートが載置されており、該光変向シートは、前記導光板との対向面に、前記線状光源体の長手方向に略平行な凸条体が複数設けられてなることを特徴とする。

上記構成からなる線状光源バックライトシステムは、線状光源体からの光が導光板に供給されることになるが、前記線状光源体は発光素子を備えたものであるので、従来の冷陰極管を用いるものに比して、コスト面、消費電力および省スペース化に優れている。
また、線状体本体に複数の発光素子が埋設されてなる線状光源体を光源として用いるものであるので、単に導光板の側端縁に発光素子を近接して配置したものに比して、発光素子から発光された光のうち導光板に向かわない光（たとえば軸方向（長手方向）への光）が、線状体本体において反射して収容空間部（透明樹脂）の面から出光するため、導光板の入光部付近での輝度明暗ムラや色度ムラの発生を少なくすることができ、且つ、いわゆる非表示部の長さを小さくすることができるので、表示装置の狭額化を図ることもできる。

また、本発明にあっては、線状体本体が、導光板に対向する面側が開口するとともに発光素子の収容可能な収容空間部を複数備え、該収容空間部が、前記発光素子が収容された状態で透明樹脂により埋設され、収容部空間部の開口の長手方向の長さが、４．０ｍｍ以上に設けられている構成を採用することが好ましい。

これにより、発光素子が発光した光が、前記収容空間部の開口から出光して導光板に供給されることになり、この収容空間部の開口の長手方向の長さが４．０ｍｍ以上に設けられているので、導光板の入光部付近での輝度明暗ムラや色度ムラが少ない。

また、本発明にあっては、既述のように導光板の入光部付近での輝度明暗ムラや色度ムラが少ないため、隣接する発光素子同士の距離を７．０ｍｍ以上とする構成を採用することができ、このような構成を採用することにより、発光素子の個数を少なくすることができ、消費電力の低減およびコストの削減を図ることができる。なお、「隣接する発光素子同士の距離」とは、発光素子の中心位置同士の距離を意味している。また、発光素子が三つ以上あり、前記「隣接する発光素子同士の距離」が複数ある場合、この「隣接する発光素子同士の距離」は全て同一である必要はなく、それぞれ異なる距離とすることが可能である。

また、本発明にあっては、既述のように導光板の入光部付近での輝度明暗ムラや色度ムラが少ないため、隣接する発光素子同士の距離を、モジュール（液晶パネル）の表示領域から線状光源体側の導光板端面までの距離の２倍以上とすることができ、これにより、発光素子の個数を少なくすることができ、消費電力の低減およびコストの削減を図ることができる。

なお、本発明にあっては、一つの線状光源体を、導光板の一つの側端縁に近接して配置する構成のほか、一対の線状光源体を、導光板の対向する一対の側端縁にそれぞれ近接して配置する構成、および、四つの線状光源体を、導光板の四つの側端縁にそれぞれ近接して配置する構成も採用することも可能である。

（実施例）
以下、図面を用いながら本発明の一実施例として液晶表示装置に用いられるバックライトシステムを例にとり説明する。
なお、図1は、本発明の一実施例のバックライトシステムの概略的平面図である（但し、光変向シートの図示は省略している）。図２は、同実施例の概略的側面図である。図３は、同実施例のバックライトシステムにおける線状光源体の概略的側面図であり、図４は、同実施例のバックライトシステムにおける線状光源体の概略的平面図である。また、図５は、同実施例のバックライトシステムと比較例との実験結果を示す一覧表である。

本実施例のバックライトシステムは、図２に示すように、線状光源体１００と、線状光源体１００からの光を導光し出光面（表面）から面放射するための導光板２００と、導光板２００の出光面（表面）に載置された光変向シート３００と、導光板２００の裏面（出光面の反対面）に配置された反射シート４００とを備えている。そして、前記光変向シート３００の出光面側（表面側）には、液晶パネル（図示省略）が配置されることになる。

前記導光板２００には、一つの側端縁２００ａに近接して前記線状光源体１００が配置されており、該導光板２００は、この線状光源体１００が近接された側端縁２００ａから他方の側端縁に向けて肉厚が薄くなる所謂くさび型をなしており、具体的には、出光面の反対面（裏面）が、線状光源体１００が近接された側端縁２００ａから他方の側端縁にかけて出光面側に向けて傾斜して設けられている。

また、本実施例において、導光板２００は、図１に示すように、液晶表示装置の表示エリア２０１よりも出光エリア２０３が若干大きく設けられている。

具体的には、表示エリア２０１は、線状光源体１００の長手方向Ｘに沿った長さＬ１が４６．０８ｍｍであるのに対し、出光エリア２０３は、線状光源体１００の長手方向Ｘに沿った長さＬ２が４９．７ｍｍであり、導光板２００の出光エリア２０３が表示エリア２０１よりも線状光源体１００の長手方向に１．８１ｍｍ（＝（Ｌ２−Ｌ１）／２）両側にはみ出て設けられている。

また、表示エリア２０１は、線状光源体１００の長手方向の直交方向Ｙ（以下、「短手方向」ということがある）に沿った長さＬ３が６１．４ｍｍであるのに対し、出光エリア２０３は、線状光源体１００の短手方向Ｙに沿った長さＬ４が６５．０ｍｍであり、導光板２００の出光エリア２０３が表示エリア２０１よりも線状光源体１００の短手方向Ｙに１．７８ｍｍ（＝（Ｌ４−Ｌ３）／２）両側にはみ出て設けられている。

さらに、前記導光板２００は、出光エリア２０３から前記線状光源体１００の配置される側端縁２００ａまでの距離Ｌ５が４．６２ｍｍに設けられており、液晶表示エリア２０１と前記線状光源体１００の配置される側端縁２００ａとの距離Ｌが６．４ｍｍに設けられている。つまり、導光板２００のうち線状光源体１００側において非表示エリア２０２が設けられており、この非表示部２０２の短手方向Ｙの長さＬが６．４ｍｍに設けられている。

また、前記光変向シート３００は、レンズシートから構成されており、レンズシートのレンズ面が前記導光板２００の出光面に接するように配置されている。具体的には、該光変向シート３００は、裏面（導光板２００の出光面に対向する面）に、前記線状光源体１００が隣接する側端縁２００ａに略平行で、且つ、この側端縁２００ａと垂直方向の断面が略三角形状のプリズム列３０１が形成されている。この光変向シート３００は、たとえば両面が平滑面であるポリエステルフィルムシートの一面にアクリル樹脂によりプリズム列３０１を形成したものから構成することができ、この光変向シート３００のプリズム列３０１の頂点が導光板２００の出光面に接するように配置している。なお、本実施例は、前記プリズム列３０１から複数の凸条体を構成したものについて説明したが、前記側端縁２００ａと垂直方向の断面が略半円状のレンチキュラーレンズ列が形成されたレンズシートを採用することも可能である。

また、前記線状光源体１００は、導光板２００の側端縁２００ａと略同一の長さを有する線状体本体１１０と、この線状体本体１１０の収容空間部１１１に配置された複数（図示例では３つ）の発光ダイオード１２０（以下、「ＬＥＤ」という）と、該収容空間部１１１を埋設する透明樹脂１１３とから構成されている（図３および図４参照）。

ここで、線状体本体１１０の収容空間部１１１は、導光板２００に対向する面（出光面）側が開口して設けられており、この収容空間部１１１は、線状体本体１１０の長手方向Ｘの長さＢが、１０．０ｍｍとされている。なお、収容空間部１１１の長手方向Ｘの長さＢは、４．０ｍｍ以上とすることが好ましい。

また、線状体本体１１０には、収容空間部１１１の長手方向における中央位置に前記ＬＥＤ１２０が配置されており、隣接するＬＥＤ１２０同士の距離（中心同士の距離）Ｐが１５．５ｍｍで、線状体本体１１０の長手方向両端に位置する収容空間部１１１内のＬＥＤ１２０の中心位置は、前記液晶表示装置の表示エリア２０１の端縁から長手方向Ｘ７．５４ｍｍの位置に配置されている。なお、隣接するＬＥＤ１２０同士の距離Ｐは、７．０ｍｍ以上とすることが好ましい。

なお、このように構成された本実施例においては、隣接するＬＥＤ１２０同士の距離Ｐと、前記表示エリア２０１から線状光源体１００側の端縁２００ａまでの距離Ｌ（非表示エリア２０２の短手方向Ｙの距離）とは、以下の関係式を満たす。
０＜Ｌ／Ｐ≦０．５（Ｌ／Ｐ≒０．４１３）

また、前記線状体本体１１０は、前記収容空間部１１１が全体として略直方体状に形成されており、たとえばモールド樹脂により一体成型されて構成されている。なお、前記収容空間部は、略直方体状に限定されず、台形状なども採用可能である。また、このように一体成型された線状体本体１１０の収容空間部１１１に前記ＬＥＤ１２０が収容された状態で、この収容空間部１１１に前記透明樹脂１１３が埋設されており、この透明樹脂としては、たとえばポリエステルやエポキシ樹脂などの透明な樹脂を採用することができる。

（実験例）
上記実施例のように、線状光源体１００を用いたバックライトシステムについて、ＬＥＤ１２０に消費電力が６３ｍＷとなるように電流を流し、バックライトシステムの９箇所（図１におけるＡ１〜Ａ９）の輝度を測定した平均値は９７０ｃｄ／ｍ²で、表示領域の全体で略均一な良好な表示状態が得られた。なお、輝度の測定は、測定角１°で分光放射輝度計ＳＲ−３（株式会社トプコン製）のものを用いた。

（比較例１）
上記実施例の比較例として、前記実施例と同様の導光板２００および光変向シート３００を用い、側端縁２００ａに三つの単独のＬＥＤ１２０を配置して（図６参照）、上記実験例と同様の試験を行ったところ、バックライトシステムの９箇所の輝度を測定した平均値は７９０ｃｄ／ｍ²で、表示領域の全体で均一でなく商品化に適さない表示状態となった。

（比較例２）
上記実施例の比較例として、前記実施例と同様の導光板２００を用い、図７に示すように、導光板２００の出光面（表面）に拡散シートと二枚のレンズシートとを配置し、前記比較例１と同様に三つの単独のＬＥＤ１２０を光源として用いたものを、上記実験例と同様の試験を行ったところ、表示領域の全体で略均一な良好な表示状態が得られたものの、バックライトシステムの９箇所の輝度を測定した平均値は５６２ｃｄ／ｍ²で、表示領域全体の法線方向への輝度は実験例のものよりも少なくなった。

（比較例３）
上記実施例の比較例として、前記実施例と同様の導光板２００を用い、比較例２と同様に導光板２００の出光面に拡散シートと二枚のレンズシートとを配置し、前記実施例と同様の線状光源体を光源として用いたものを、上記実験例と同様の試験を行ったところ、表示領域の全体で略均一な良好な表示状態が得られたものの、バックライトシステムの９箇所の輝度を測定した平均値は６７７ｃｄ／ｍ²で、表示領域全体の法線方向への輝度は実験例のものよりも少なくなった。

本発明の一実施例のバックライトシステムの概略的平面図である（但し、光変向シートの図示は省略している）。同実施例の概略的側面図である。同実施例のバックライトシステムにおける線状光源体の概略的側面図である。同実施例のバックライトシステムにおける線状光源体の概略的平面図である。同実施例のバックライトシステムと比較例との実験結果を示す一覧表である。従来例のバックライトシステムの概略的平面図である。従来例のバックライトシステムを説明するための概略的分解斜視図である。

符号の説明

１００線状光源体
１１０線状体本体
１１１収容空間部
１２０発光素子
１３０透明樹脂
２００導光板
２００ａ導光板側端縁
２０１表示エリア
２０２非表示エリア
２０３出光エリア
３００光変向シート（レンズシート）
４００反射シート

Claims

光源からの光を導光し面放射するための導光板を備えたバックライトシステムであって、
前記光源は、導光板の側端縁に近接して配置された線状光源体から構成されており、
該線状光源体は、長手方向に複数の発光素子が埋設された線状体本体を備えてなり、
前記導光板には、出光面に光変向シートが載置されており、
該光変向シートは、前記導光板の出光面に対向する面に、前記線状光源体の長手方向に略平行な複数の凸条体が設けられてなることを特徴とする線状光源バックライトシステム。
請求項１記載の線状光源バックライトシステムであって、
前記線状体本体は、前記導光板に対向する面側が開口するとともに前記発光素子が収容可能な収容空間部を複数備え、該収容空間部は、前記発光素子が収容された状態で透明樹脂により埋設されており、
前記収容空間部の開口は、長手方向の長さが、４．０ｍｍ以上に設けられていることを特徴とする線状光源バックライトシステム。
請求項１または２記載の線状光源バックライトシステムであって、
前記発光素子は、隣接する発光素子との距離が７．０ｍｍ以上に設けられていることを特徴とする線状光源バックライトシステム。
請求項１乃至３の何れかに記載の線状光源バックライトシステムであって、
隣接する前記発光素子同士の距離Ｐは、モジュールの表示領域から線状光源体側の前記導光板端面までの距離Ｌの２倍以上に設けられていることを特徴とする線状光源バックライトシステム。
請求項１乃至４の何れかに記載の線状光源バックライトシステムを備えたことを特徴とする平面表示装置。