JP2015079579A - 液晶表示装置のバックライト用の導光板、バックライトユニット、及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ホットバーを低減できる、液晶表示装置のバックライト用の導光板を提供することである。また、その導光板を用いたバックライトユニット及び液晶表示装置を提供することである。
【解決手段】実施形態の液晶表示装置のバックライト用の導光板は、シート状であって、その一端面から入射された光を上面側へ出光させる、液晶表示装置のバックライト用の導光板であって、前記一端面に対向する他端面に複数の凸部が設けられることを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明の実施形態は、液晶表示装置のバックライト用の導光板及びバックライトユニット及び液晶表示装置に関する。

スマートフォン等のモバイル機器の液晶表示装置のバックライトとして、エッジライト方式のものが普及している。エッジライト方式のバックライトは、シート状の導光板と、その一端側に配置された光源とを備える。導光板は、光源がある該一端側から入射された光を発光面側に出光させる。この時、発光面全体の明るさが均一になることが理想である。しかし、実際には輝度ムラが生じることが知られており、様々な対策が採られていた（例えば特許文献１参照）。

バックライト部分で生じる輝度ムラとして、ホットバーと呼ばれる、導光板の前記一端側に対向する面付近が明るくなるものがある。これは、前記一端側から入射された光が、導光板で全て発光面側に出光されずに、導光板の前記一端側に対向する面から導光板の外へ出て行き、導光板を囲っているハウジングフレームに当たって散乱されることにより生じるものである。このホットバーは、これまでは、導光板の辺部付近の発光面側に貼られた遮光両面テープによって、バックライトの発光面側から見えないようになっていた（例えば特許文献２参照）。

しかし、近年、液晶表示装置の狭額縁化の傾向が進み、導光板の縁部付近までバックライトの発光面として利用したいという要請がある。そのためには、遮光両面テープの幅を狭くするとともに、導光板の縁部付近で生じるホットバーを低減する必要がある。

特開２００７−１０３１０１号公報 特開２０１３−１５７４９号公報

本発明が解決しようとする課題は、ホットバーを低減できる、液晶表示装置のバックライト用の導光板を提供することである。また、その導光板を用いたバックライトユニット及び液晶表示装置を提供することにある。

実施形態の液晶表示装置のバックライト用の導光板は、シート状であって、その一端面から入射された光を上面側へ出光させる、液晶表示装置のバックライト用の導光板であって、前記一端面に対向する他端面に複数の凸部が設けられることを特徴とする。

実施形態の液晶表示装置の断面図（アレイ基板３２とハウジングフレーム２６とが遮光両面テープ２８によって固定される場合）。 図１の液晶表示装置のＡ‐Ａ断面図。 実施形態の液晶表示装置の断面図（偏光板３１とハウジングフレーム２６とが遮光両面テープ２８によって固定される場合）。 図３の液晶表示装置のＢ‐Ｂ断面図。 実施形態の導光板の光源側の面と対向する面の拡大斜視図。 実施形態の導光板の光源側の面と対向する面の拡大平面図。 変更例の導光板の光源側の面と対向する面の拡大斜視図。

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（１）液晶表示装置１及びバックライトユニット２の構成
実施形態の液晶表示装置１は、図１〜４に示すように、主としてバックライトユニット２の上に液晶セル３が配置されている。

液晶セル３は、アレイ基板３２と、アレイ基板３２の上に配置されたカラーフィルタ基板（対向基板）３３とを備える。アレイ基板３２とカラーフィルタ基板３３の間には液晶が挟まれている。アレイ基板３２の下側及びカラーフィルタ基板３３の上側には、それぞれ偏光板３１、３０が配置されている。アレイ基板３２は、カラーフィルタ基板３３よりも延長されて棚部３６を有し、その先端付近にはフレキシブル配線基板３４が配されている。棚部３６上には、ＩＣチップ３５が配置されている。

バックライトユニット２は、長方形のシート状の反射シート２０、導光板２１、拡散シート２３、下プリズムシート２４、上プリズムシート２５が、この順に下から積層されている。光源としての複数のＬＥＤ２２が、導光板２１の一端面４０に沿って並べて設けられている。ハウジングフレーム２６が、これらの部材を、平面方向の外側から囲んで収納している。ＬＥＤ２２からハウジングフレーム２６の外方に向けてフレキシブル配線基板２７が配され、その上下には空間を埋めるスペーサが配されている。

液晶セル３は、棚部３６の下方にＬＥＤ２２が配置されるように、遮光両面テープ２８によって、バックライトユニット２の上に固定されている。図１及び２に示すようにアレイ基板３２とハウジングフレーム２６とが遮光両面テープ２８によって固定される場合と、図３及び４に示すように偏光板３１とハウジングフレーム２６とが遮光両面テープ２８によって固定される場合がある。

（２）導光板２１の形状
導光板２１は、ポリカーボネートやアクリル等の透明な樹脂材料でできている。導光板２１は、平面視長方形で、上面４１と下面４２を有する、シート状の部材である。ＬＥＤ２２が配置された光源側の一端面４０付近においてのみ、厚さが一端面４０に向かって厚くなるように、上面４１が上方に向かって傾斜している。一端面４０の厚さは、ＬＥＤ２２の大きさに略等しい。導光板２１のサイズは、特に限定されないが、短辺５ｃｍ程度、長辺９ｃｍ程度、平均厚さ０．４ｍｍ程度である。ＬＥＤ２２から発せられた光は、一端面４０に対向する他端面４５に垂直に入射される。

他端面４５には平面視三角形状の凸部が形成されている。具体的には、図５に示すように、導光板２１の縦方向（厚さ方向）に延びる三角柱の形状の凸部４３が隙間なく並んでいる。該三角柱の１つの側面全体が、導光板２１の他端面４５側の部分から連続し、該側面に対向する稜が、導光板２１の外側方向に突出している。隣接する２つの凸部４３、４３の間には凹部４４が形成されている。凹部４４の頂点は、隣接する２つの凸部４３、４３の接する部分である。凸部４３は、導光板２１の縦方向に長い長方形の小面４６により形成されている。小面４６は、面４５に対して（従って、光源側の一端面４０に垂直な方向に対して）４５°の角度をなしている。凸部４３は、２つの小面４６、４６の端部が凸部４３の頂点となる位置で接することによって形成されている。その交わる角度は、９０°である。ただし、凸部４３の頂点は、丸みを帯びていたり、平坦になっていたりしても良い。特に、導光板２１が樹脂材料の射出成形により製造されたものである場合は、頂点は必然的に丸みを帯びる。

また、凹部４４の頂点から凸部４３の頂点までの、面４５に垂直な方向（光源側の一端面４０に垂直な方向）の高さは、特に限定されないが、後述する効果を奏するためには０．０１ｍｍ以上０．１ｍｍ以下であることが望ましい。

図示しないが、導光板２１の上面４１及び下面４２には光学パターンが施されている。また、一端面４０には入光プリズムが形成されている。また、長辺側の２つの面は、鏡面又は鏡面ではないが凹凸の無い平らな面である。ただし、上面４１と下面４２の両方又はいずれか一方に、均一な面発光を実現するための光学パターンが施されていても良い。

（３）作用
他端面４５に凸部が形成されていない場合は、ＬＥＤ２２から導光板２１内部へ入射された光は、他端面４５側において導光板２１の内から外への境界面に垂直に入射する。そのため、該境界面における光の反射率は低く、他端面４５を透過する光の強度は強いので、強い光がハウジングフレーム２６に当たって散乱し、明るいホットバーが生じる。

しかし、他端面４５に複数の凸部が形成されていると、導光板２１の内と外との境界面に対する光の入射角次第で、該境界面における光の反射率が高くなり、他端面４５を透過する光の強度が弱くなる。ただし、凸部の形状次第では、他端面４５におけるある部分で反射した光が、他端面４５又はその他の面における別の部分から導光板２１の外へ出て行く。

ここで、凸部４３は、光源側の一端面４０に垂直な方向（従って、導光板２１に対する光の入射方向であって、他端面４５に対する光の入射方向）に対して４５°の角度をなす、２つの長方形の小面４６、４６が、凸部４３の頂点となる位置で接することによって形成されている。２つの小面４６、４６の接する角度は９０°である。その効果を図６を用いて説明する。他端面４５に向かって垂直方向に入射した光は、小面４６（例えば図６の小面４６ａ）に対して４５°の角度を持って入射する（図６の矢印ａ）。小面４６ａで反射した光は、入射方向に直角な方向へ進み、小面４６ａに隣接する小面４６ｂに４５°の角度を持って入射する（図６の矢印ｂ）。小面４６ｂで反射した光は、他端面４５に対する入射方向と反対方向へ進む（図６の矢印ｃ）。このように、他端面４５に向かって垂直方向に入射して反射した光は、入射方向と反対方向へ進む。従って、反射光は導光板２１内に封じ込められる。

（４）効果
実施形態の導光板２１の他端面４５には、複数の凸部が形成されているため、上記のように、他端面４５を透過する光の強度が弱くなる。そのため、ハウジングフレーム２６に当たる光は弱く、ホットバーが生じたとしても、他端面４５に凸部が形成されていない場合と比較して暗い。

また、凸部４３は、光の入射方向に対して４５°の角度をなす２つの小面４６、４６が、９０°の角度で接することによって形成されているため、上記のように光が導光板２１内に封じ込められる。そのため、凸部の形状が他のものである場合よりも、ホットバーが低減される。

また、上記実施形態では、凸部４３が隙間無く並び、他端面４５全体が、光の入射方向に対して４５°の角度をなす面によって構成されているため、ホットバー低減の効果が顕著である。

また、凸部４３と凹部４４は、導光板２１の縦方向に延長されている。そのため、導光板２１が射出成形により製造される場合は、型から取り出しやすい。

また、凹部４４の頂点から凸部４３の頂点までの高さが０．０１ｍｍ以上であるため、ホットバーをより低減できる。一方、凹部４４の頂点から凸部４３の頂点までの高さが０．０１ｍｍより低い場合、光の入射方向に対して４５°をなしている面状の部分に対する、凸部４３の頂点の丸み部や平坦部の相対的大きさが大きくなる。そのため、小面４６が光の入射方向に対して４５°の角度をなし、２つの小面４６、４６が９０°の角度で接していることに基づく上記効果が、十分に得られない可能性がある。

また、導光板２１の他端面４５側の凸部４３が設けられている部分は、バックライトの発光面として利用できない。そのため、凹部４４の頂点から凸部４３の頂点までの高さは０．１ｍｍ以下であることが望ましい。

（５）変更例
導光板２１の他端面４５の凸部の形状は、上記実施形態のものに限られない。他端面４５に複数の何らかの形状の凸部が形成されていれば、上記効果の欄に記載のように、ホットバーが低減される。

凸部の形状としては、例えば、様々なプリズムを形成する多面体の形状が挙げられる。上記の実施形態の凸部の形状は、多面体の形状の一種である。

上記の実施形態のように、他端面４５の凸部が、光の入射方向に対して角度を持った小面によって形成されている場合において、光の入射方向に対する小面の該角度は４５°に限定されない。また、２つの前記小面の接する角度は上記の実施形態のような９０°に限定されない。これらの角度により程度の差はあるものの、いずれの角度であっても、この場合の他端面４５には導光板２１内に光を封じ込める効果があり、ホットバーが低減される。

他端面４５の凸部の、具体的な変更例を、図７（ａ）に示す。この変更例では、横方向（厚さ方向に直行する方向）に延びる三角柱の形状の凸部５が、上下方向（厚さ方向）に隙間なく交互に並んでいる。凸部５は、導光板の厚さ方向に直角な方向に長い、光の入射方向に対して角度を持った、２つの長方形の小面５０、５０の端部同士が接することによって形成される。小面５０の光の入射方向に対する角度は４５°、２つの小面５０、５０の交わる角度は９０°であることが望ましい。

他端面４５の凸部の別の変更例を図７（ｂ）に示す。この変更例の凸部５１の形状は、上記の実施形態の凸部４３の形状と同じである。この変更例では、隣り合う凸部５１と凸部５１の間は、平らな面（光の入射方向に対して直交する面）となっている。凸部５１は、導光板の厚さ方向に長い、光の入射方向に対して角度を持った、２つの長方形の小面５２、５２の端部同士が接することによって形成される。小面５２の光の入射方向に対する角度は４５°、２つの小面５２、５２の交わる角度は９０°であることが望ましい。

他端面４５の凸部のさらに別の変更例を図７（ｃ）に示す。この変更例では、四角錐の凸部５３が縦横に隙間なく並んでいる。該四角錐の底面全体が、導光板２１の他端面４５側の部分から連続し、該四角錐の頂点が導光板２１の外側方向に突出している。凸部５３を形成する４つの小面５４がそれぞれ光の入射方向に対して４５°の角度をなし、対向する２つの面が四角錐の頂点で接する角度が９０°であることが望ましい。

以上のいずれの変更例においても、隣接する凸部同士が接する部分が凹部の頂点となる。凹部の頂点から凸部の頂点までの面４５に垂直方向（ＬＥＤ２２からの光の入射方向）の高さは、０．０１〜０．１ｍｍであることが望ましい。

以上の実施形態は例示であり、発明の範囲はこれに限定されない。以上の実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。以上の実施形態やその変形は、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…液晶表示装置、２…バックライトユニット、２０…反射シート、２１…導光板、２２…ＬＥＤ、２３…拡散シート、２４…下プリズムシート、２５…上プリズムシート、２６…ハウジングフレーム、２７…フレキシブル配線基板、２８…遮光両面テープ、３…液晶セル、３０…偏光板、３１…偏光板、３２…アレイ基板、３３…カラーフィルタ基板、３４…フレキシブル配線基板、３５…ＩＣチップ、３６…棚部、４０…一端面、４１…上面、４２…下面、４３…凸部、４４…凹部、４５…他端面４０に対向する面、４６…小面、５…凸部、５０…小面、５１…凸部、５２…小面、５３…凸部、５４…小面

Claims (10)

1. シート状であって、その一端面から入射された光を上面側へ出光させる、液晶表示装置のバックライト用の導光板であって、
   前記一端面に対向する他端面に複数の凸部が設けられた、液晶表示装置のバックライト用の導光板。
2. 前記凸部の形状は多面体である、請求項１に記載の液晶表示装置のバックライト用の導光板。
3. 前記多面体の形状は前記導光板の厚さ方向に延びる三角柱である、請求項２に記載の液晶表示装置のバックライト用の導光板。
4. 前記多面体の形状は前記導光板の厚さ方向に直角な方向に延びる三角柱である、請求項２に記載の液晶表示装置のバックライト用の導光板。
5. 隣り合う前記三角柱同士が接している、請求項３又は４に記載の液晶表示装置のバックライト用の導光板。
6. 隣り合う前記三角柱の間に、平らな面が設けられている、請求項３又は４に記載の液晶表示装置のバックライト用の導光板。
7. 前記三角柱の頂点における、該頂点を形成する２つの小面の接する角度が９０°である、請求項３〜６のいずれか１項に記載の液晶表示装置のバックライト用の導光板。
8. 前記多面体の形状は四角錐である、請求項２に記載の液晶表示装置のバックライト用の導光板。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の導光板と、該導光板の一端側に設けられた光源とを備える、液晶表示装置のバックライトユニット。
10. 請求項９のバックライトユニットと、該バックライトユニットの上面側に設けられた液晶セルとを備える液晶表示装置。

Images