JP3968917B2 - 面光源ユニットならびにそれを備える表示装置および電子機器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面光源ユニットならびにそれを備える表示装置および電子機器に関する。
【０００２】
【背景技術および発明が解決しようとする課題】
面光源ユニットの一例として、導光板の端面に沿って光源部を配置し、導光板の前面側の全面から光を放射させるものがある。このような面光源ユニットは、光源が導光板の外側に位置することになるため、面光源ユニットの発光面領域以外の領域が大きくなってしまう。
【０００３】
また、このような面光源ユニットを、例えば液晶表示パネル等の電気光学パネルの背面側に配置して用いると、光源が表示面の外側に位置することになるため、液晶表示装置において表示が行われない領域いわゆる額縁領域が大きくなってしまう。これは、最近のコンパクト化の趨勢に伴い、額縁領域を極力小さくする様々な努力が払われている中で特に問題となっている。
【０００４】
さらに、導光板の端面に沿って光源部を配置する前述したタイプの面光源ユニットにおいては、光源からの光を導光板面に導くための反射率の高いシートや金属成形品を光源を覆う形で導光板に両面テープにて接合している。この接合において導光板有効発光領域が減少する。また接着により面内輝度分布の低下や、光利用効率の低下が起きる。
【０００５】
本発明は、上記のような点に鑑みてなされたものであって、その目的は、発光面領域以外の領域の割合が小さい面光源ユニットならびにそれを備える表示装置および電子機器を提供することにある。
【０００６】
また、本発明の他の目的は、ほぼ均一な発光が行われる発光面領域の割合が大きい面光源ユニットならびにそれを備える表示装置および電子機器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１） 本発明のある態様によれば、光を前面側の発光面から射出する面光源ユニットが、発光部と、前記発光部が配置される凹部を有し、当該凹部に配置された前記発光部から射出された光を前記発光面に導く導光板と、前記発光部から射出されて直接前記発光面に導かれる光又は前記発光面から射出される光の光量を部分的に減少させる遮光部と、を備えている。そして、前記凹部は前記発光面と重なる位置に形成されている。
【０００８】
本発明に係る面光源ユニットにあっては、発光部が導光板に設けられた凹部内に配置される。したがって、光源が導光板の外側に位置しないことになり、光源の存在によって発光面領域以外の領域が大きくなることがない面光源ユニットが得られる。
また、遮光部を適切に配置することによって、発光部からの光の一部方向への放射を制限し、発光部に近い部分の導光板から放射される光量を減少させることができる。したがって、発光面からの光量がその面内でほぼ均一な面光源ユニットを形成することが可能となる。
【０００９】
また、このような面光源ユニットを、例えば液晶表示パネルの背面側に配置して用いることによって、表示が行われない領域いわゆる額縁領域が小さい液晶表示装置を形成することができる。
【００１０】
（２） 本発明に係る面光源ユニットは、前記凹部内に配置されて、該凹部と前記発光部との間の空間をほぼ埋める充填部を、さらに備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る面光源ユニットにあっては、凹部と発光部との間の空間をほぼ埋める充填部を備えているため、この充填部によって光源が導光板に確実に固定される。
【００１２】
（３）本発明に係る面光源ユニットは、前記充填部がＵＶ硬化性のアクリル系樹脂からなることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、充填部はＵＶ硬貨性のアクリル系樹脂からなり、特に、光反射率、透過率、誘電率等の諸光学特性が導光板と類似であれば、エネルギー効率の高い面光源ユニットとすることができる。
【００１６】
（４） 本発明に係る面光源ユニットは、前記遮光部は、前記発光部からの光の少なくとも一部を反射する反射部材であることを特徴とする。
【００１７】
本発明にあっては、遮光部によって適切な方向に光を反射させることによって、発光部に近い部分から放射される光量を減少させて発光面からの光量をその面内でほぼ均一とすることができると共に、その光を導光板の他の前面領域から放射させることが可能となり、エネルギー効率の高い面光源ユニットを形成することができる。
【００１８】
（５） 本発明に係る面光源ユニットは、前記遮光部は、前記凹部の少なくとも一部の表面上に配置されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明にあっては、遮光部が凹部の表面上に形成されているため、面光源ユニットの外形に影響を与えることなく、面光源ユニットの発光面からの光量をその面内で均一化することができる。
【００２０】
（６） 本発明に係る面光源ユニットは、前記遮光部は、前記発光面の外面上に配置されていることを特徴とする。
【００２１】
本発明に係る面光源ユニットにあっては、遮光部が導光板の外面上に形成されるため、遮光部を容易に配置して製造することができる。
【００２２】
（７） 本発明に係る面光源ユニットは、前記遮光部は、前記発光部付近の前記導光板の少なくとも一部であることを特徴とする。
【００２３】
本発明にあっては、遮光部が発光部付近の導光板の少なくとも一部として形成されているため、面光源ユニットの外形に影響を与えることなく、しかも部材数を増加させることなく、光量を均一化することができる。
【００２４】
（８）本発明に係る面光源ユニットは、前記遮光部は、光吸収性または光反射性インクを前記凹部表面に点状に分散されてなることを特徴とする。
【００２５】
本発明にあっては、光源に近い位置ほど高い密度で光吸収性または光反射性インクの量を多くし、光の透過率を下げることにより、導光板の前面側における光量を均一化することができる
（９）本発明に係る面光源ユニットは、前記遮光部は、光吸収性または光反射性インクを前記導光板の外面上に点状に分散されてなることを特徴とする。
【００２６】
本発明によれば、光吸収性または光反射性インクを点状に分散し、疎密分布を用いることにより導光板表面から出射される光を制御することができ、導光板面内の輝度を均一化することができる。
【００２７】
（１０）本発明に係る面光源ユニットは、前記遮光部が、前記充填部の少なくとも一部であることを特徴とする。
【００２８】
本発明によれば、充填部の少なくとも一部に、光吸収性または光反射性の材料、例えば光吸収性インクを入れ込むことによって遮光部を形成し、入れ込んだインクに濃淡をつけることにより導光板面内の輝度を制御することができる。
【００３１】
（１１）本発明に係る面光源ユニットは、前記充填部には光吸収インクまたは光反射インクが含まれていることを特徴とする。
【００３２】
本発明によれば、充填部が光吸収インクまたは光反射インクを含むため、充填部によって光源が導光板に確実に固定されるとともに、光吸収インクを含めば、光源付近の発光量を均一になるように調整することが可能であり、また光反射インクを含めれば光源からの光を効率よく利用することができる。
【００３３】
（１２） 本発明に係る表示装置は、前記いずれかの面光源ユニットと、前記面光源ユニットの前面側に表示面を対応させて配置された表示パネルと、を備えることを特徴とする。
【００３４】
本発明にあっては、表示パネルの背面側に前記いずれかの面光源ユニットを配置して用いることによって、表示が行われない領域いわゆる額縁領域が小さい表示装置を形成することができる。
【００３５】
（１３） 本発明に係る電子機器は、前記表示装置を表示手段として有することを特徴とする。
【００３６】
本発明によれば、表示装置について前述した作用効果を有する電子機器が得られる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら、さらに具体的に説明する。
【００３８】
１． ＜第１実施形態＞
１．１ 表示装置
図１は、本実施形態の表示装置としての液晶表示装置１０を模式的に示す分解斜視図である。この図に示すように、本実施形態の液晶表示装置１０は、表示パネルとしての液晶パネル１４と、液晶パネル１４の前面に配置される保護枠１２と、液晶パネル１４の背面に配置される固定枠３０と、固定枠３０の背面に配置される面光源ユニットとしてのバックライト４０と、バックライト４０の背面に配置されるシールドケース５８とを備えて構成される。
【００３９】
保護枠１２は、液晶パネル１４の表示領域に対応した大きさの表示窓１３を備え、液晶パネル１４を物理的に保護している。
【００４０】
液晶パネル１４は、対向する一対の基板１６，１６の間に液晶が封入され、基板１６の両方の外面側に偏光板１８が貼付されて形成されている。また、液晶パネル１４は、液晶注入後に液晶を密封するための封止部２２を一つの端面に備えている。封止部２２は、信頼性の高い封止を実現するために端面２０から盛り上がった形状の突出部として形成されている。そして、液晶パネル１４には、その端子部に配線基板２４、例えばＦＰＣ（可撓性配線基板）が接続されている。
【００４１】
面光源ユニットとしてのバックライト４０は、発光部としての冷陰極管５０と、冷陰極管５０からの光を前面側の全面に向けて導くための導光板４４と、導光板４４の前面側に配置され光利用効率を向上させるレンズシート４２と、レンズシート４２の前面側に配置される固定枠３０と、導光板４４の背面に近接して対向配置され導光板４４から背面側に漏れた光を前面側に反射させる背面反射部５４とを備えて形成されている。冷陰極管５０には、電源ケーブル４８を介して所定電圧の電源（図示せず）が接続される。
【００４２】
また、バックライト４０は、図２に模式的な断面図として示し、図３に模式的な分解斜視図として示すように、導光板４４の一つの端面４５に沿って開口する凹部４６を備えており、光源部としての冷陰極管５０が凹部４６内に配置されている。なお、この図２、図３、および同様な図面では、バックライト４０の一部である固定枠３０、レンズシート、背面反射部５４などは省略してある。そして、凹部４６内には、導光板４４と類似の光学特性を備える充填部としての樹脂４７が充填され硬化されて、冷陰極管５０を導光板４４に一体的に固定している。このような樹脂４７は、光反射率・透過率・屈折率・誘電率等の諸光学特性が導光板４４と類似のものを用いる。材料として、例えばＵＶ硬化性のアクリル系樹脂が用いられる。したがって、凹部４６と冷陰極管５０との間の空間をほぼ埋める樹脂４７によって冷陰極管５０が導光板４４に確実に固定される。
【００４３】
その後、凹部４６に樹脂４７が充填された導光板４４の端面４５にリフレクタ５２が冷陰極管５０の長さ方向に沿って取り付けられる。リフレクタ５２は、例えば、金属板と、金属板の導光板４４に面する表面に被覆された反射層とを含んで形成されており、冷陰極管５０または導光板４４から漏れ出る光を反射して導光板４４に入射させる。
【００４４】
このように、バックライト４０は、発光部としての冷陰極管５０が導光板４４に設けられた凹部４６内に配置されるため、冷陰極管５０の存在によって発光面領域以外の領域が大きくなることがない。また、このようなバックライト４０を、液晶パネル１４の背面側に配置して用いることによって、表示が行われない領域いわゆる額縁領域が小さい液晶表示装置１０を形成することができる。
【００４５】
さらに、バックライト４０は、冷陰極管５０からの光の少なくとも一部の方向への放射を制限する遮光部４８を、図２に示す導光板の凹部表面４６ａに、冷陰極管５０の長さ方向に沿って備えている。例えば、遮光部４８は、冷陰極管５０から導光板４４の前面側に直接向かう光、すなわち液晶パネル１４に近い側に直接向かう光を吸収して、冷陰極管５０付近において導光板４４から出射する光量を制限している。
【００４６】
したがって、遮光部４８を適切に配置することによって、冷陰極管５０からの光の一部方向への放射を制限し、冷陰極管５０に近い部分の導光板４４から放射される光量を減少させることができる。それによって、発光面からの光量がその面内でほぼ均一なバックライト４０を形成することが可能となる。
【００４７】
なお、遮光部４８は、冷陰極管５０から届く直接光の光量に対応させて、冷陰極管５０に近い位置ほど光の透過率を低くすることによって、導光板４４の前面側における光量を均一化することができる。例えば、遮光部４８として光吸収性インクを凹部４６の表面に点状に分散させて被覆したものを用いる。この場合、冷陰極管５０に近い位置ほど高い密度で光吸収性インクを被覆して光の透過率を下げ、導光板４４の前面側における光量を均一化することができる。
【００４８】
背面反射部５４は、金属板と、金属板の導光板４４に面する表面に被覆された反射層とを含んで形成されており、導光板４４の背面側から漏れ出る光を反射して導光板４４に戻す。
【００４９】
固定枠３０は、図１に示すように、バックライト４０と液晶パネル１４との間、すなわちバックライト４０の前面側で液晶パネル１４の背面側に配置されている。このように、固定枠３０が液晶パネル１４とバックライト４０との間に配置されているため、液晶パネル１４と、レンズシート４２および導光板４４との間に所定の間隙が形成され、干渉縞やモワレの発生が防止される。
【００５０】
シールドケース５８は、冷陰極管５０に供給される所定電圧を発生するための電源であるインバータ（図示せず）や、バックライト４０を収納する。
【００５１】
１．２ 表示装置を備えた電子機器
図４（Ａ）、（Ｂ）、および（Ｃ）は、本実施形態の表示装置である液晶表示装置１０を表示部として用いた電子機器の例を示す外観図である。図４（Ａ）は、携帯電話機８８であり、その前面上方に液晶表示装置１０を備えている。図４（Ｂ）は、腕時計９２であり、本体の前面中央に液晶表示装置１０を用いた表示部が設けられている。図４（Ｃ）は、携帯情報機器９６であり、液晶表示装置１０からなる表示部と入力部９８とを備えている。これらの電子機器は、液晶表示装置１０の他に、図示しないが、表示情報出力源、表示情報処理回路、クロック発生回路などの様々な回路や、それらの回路に電力を供給する電源回路などからなる表示信号生成部を含んで構成される。表示部には、例えば携帯情報機器の場合にあっては入力部９８から入力された情報等に基づき表示信号生成部によって生成された表示信号が供給されることによって表示画像が形成される。
【００５２】
なお、本実施形態の液晶表示装置１０が組み込まれる電子機器としては、携帯電話機、腕時計、および携帯情報機器に限らず、ノート型パソコン、電子手帳、ページャ、電卓、ＰＯＳ端末、ＩＣカード、ミニディスクプレーヤなど様々な電子機器が考えられる。
【００５３】
２． ＜第２実施形態＞
第２実施形態は、面光源ユニット（バックライト）に用いられている光源部としてＬＥＤを用いる点が、第１実施形態とは異なる。それ以外の点については、第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。また、図面において、第１実施形態と同様な各部には、第１実施形態と同一の符号を付す。
【００５４】
図５は、本実施形態の面光源ユニットとしてのバックライト６６を示す断面図であり、第１実施形態における図２に対応する。なお、図５では、バックライト６６の一部である固定枠３０、レンズシート４２、背面反射部５４などは省略してある。図５に示すように、バックライト６６においては、複数のＬＥＤ６７を、導光板４４に形成された凹部４６内に配置し、それらＬＥＤ６７を互いに並列または直列に接続して発光部を形成している。
【００５５】
ＬＥＤを光源として用いることによって、冷陰極管などの蛍光管を用いる場合に比べ、寿命の長い光源部が得られる。
【００５６】
３． ＜第３実施形態＞
第１実施形態においては、導光板４４の端面４５に沿って形成された凹部内に発光部としての冷陰極管５０が配置されて形成されたバックライト４０の例を示した。第３実施形態は、導光板の他の一面に沿って開口する凹部内に発光部を配置している点が、第１実施形態とは異なる。それ以外の点については、第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。また、図面において、第１実施形態と同様な各部には、第１実施形態と同一の符号を付す。
【００５７】
図６は、本実施形態の面光源ユニットとしてのバックライト７０を示す断面図であり、第１実施形態における図２に対応する。なお、図６では、バックライト７０の一部である固定枠３０、レンズシート４２、背面反射部５４などは省略してある。図６に示すように、バックライト７０においては、導光板４４の背面側に開口する凹部７１を設け、その凹部７１内に発光部、例えば冷陰極管５０を配置している。
【００５８】
４． ＜第４実施形態＞
第１実施形態においては、遮光部が、光を吸収するように形成されている例を示した。第４実施形態は、遮光部が、発光部から導光板の前面側に直接向かう光を他の方向に反射させるように形成されている点が、第１実施形態とは異なる。それ以外の点については、第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００５９】
本実施形態の遮光部４８は、高反射インク層、銀のスパッタ層や蒸着層、または高反射シートなどの高反射層で形成され、冷陰極管５０から導光板４４の前面側に直接向かう光を他の方向に反射する。
【００６０】
このような遮光部によって適切な方向に光を反射させることによって、冷陰極管５０に近い部分から放射される光量を減少させて発光面からの光量をその面内でほぼ均一とすることができると共に、その光を導光板４４の他の前面領域から放射させることが可能となり、全体の輝度向上、または低消費電力化が図られたバックライト４０を形成することができる。
【００６１】
５． ＜第５実施形態＞
第１実施形態においては、遮光部４８が、導光板４４の凹部表面４６ａに設けられている例を示した。第５実施形態は、遮光部が、導光板の少なくとも一部の外面上に設けられている点が、第１実施形態とは異なる。それ以外の点については、第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。また、図面において、第１実施形態と同様な各部には、第１実施形態と同一の符号を付す。
【００６２】
図７は、本実施形態の面光源ユニットとしてのバックライト７４を示す断面図であり、第１実施形態における図２に対応する。なお、図７では、バックライト７４の一部である固定枠３０、レンズシート４２、背面反射部５４などは省略してある。図７に示すように、バックライト７４においては、導光板４４の少なくとも一部の外面上に、遮光性の材料からなる遮光部７５を配置している。遮光部７５は、光吸収性または光反射性インクを導光板４４の外面上に点状に分散させることによって形成することもできる。
【００６３】
このように、遮光部７５を導光板４４の外面上に形成することによって、遮光部７５を容易に配置してバックライト４０を製造することができる。また、光吸収性または光反射性インクを導光板４４の外面上に点状に分散させて遮光部７５を形成した場合は、インクの疎密分布を用いることにより導光板４４表面から出射される光を制御することができ、導光板４４面内の輝度を均一化することができる。
【００６４】
６． ＜第６実施形態＞
本実施形態は、発光部付近の導光板の少なくとも一部として遮光部が形成されている点が、第１実施形態とは異なる。それ以外の点については、第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。また、図面において、第１実施形態と同様な各部には、第１実施形態と同一の符号を付す。
【００６５】
図８は、本実施形態の面光源ユニットとしてのバックライト７８を示す断面図であり、第１実施形態における図２に対応する。なお、図８では、バックライト７４の一部である固定枠３０、レンズシート４２、背面反射部５４などは省略してある。図８に示すように、バックライト７８においては、発光部としての蛍光管５０付近の導光板４４の少なくとも一部として遮光部７９が形成されている。
【００６６】
このように、遮光部７９を導光板４４の少なくとも一部として形成することによって、バックライト４０の外形に影響を与えることなく、しかも部材数を増加させることなく、光量を均一化することができる。
【００６７】
７． ＜第７実施形態＞
第１実施形態においては、遮光部４８が、導光板４４の凹部表面４６ａに設けられている例を示した。第７実施形態は、遮光部が、凹部４６内に充填された充填部の少なくとも一部に遮光性を持つ材料を用いて形成されている点が、第１実施形態とは異なる。それ以外の点については、第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００６８】
本実施形態の面光源ユニットとしてのバックライトは、充填部４７の少なくとも一部に、光吸収性または光反射性の材料、例えば光吸収性インクを入れ込むことによって形成された遮光部を備える。このような遮光部においては、入れ込んだインクに濃淡をつけることにより導光板面内の輝度を制御し、均一化することができる。
【００６９】
８． ＜変形例＞
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は前述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内または特許請求の範囲の均等範囲内でさらに各種の変形実施が可能である。
【００７０】
８．１ 上記においては、表示パネルとして液晶パネル１４を用いた表示装置１０の例を示したが、表示パネルは液晶パネル１４に限らず、面光源からの光の透過を制御して表示を行うタイプの表示パネルであれば他の種類のものであってもよい。
【００７１】
８．２ また、上記においては、発光部、例えば冷陰極管５０が導光板４４の凹部４６に充填された樹脂４７によって導光板４４に固定される例を示した。しかしながら、発光部を凹部４６に位置させ、導光板４４に十分強固に固定できるのであれば、他の方法によって固定してもよい。例えば、導光板４４の端面４５に貼付されるリフレクタ５２に、樹脂部材や金属部材などを介して冷陰極管５０を固定して、リフレクタ５２を介して冷陰極管５０が導光板４４に固定されるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の液晶表示装置を示す模式的な分解斜視図である。
【図２】第１実施形態のバックライトを示す模式的な断面図である。
【図３】第１実施形態のバックライトを示す模式的な分解斜視図である。
【図４】第１実施形態の液晶表示装置を用いた電子機器を示す外観図であり、（Ａ）は携帯電話機であり、（Ｂ）は腕時計であり、（Ｃ）は携帯情報機器である。
【図５】光源部としてＬＥＤを用いた第２実施形態のバックライトの模式的な断面図である。
【図６】導光板の背面側に開口する凹部に冷陰極管を配置した第３実施形態のバックライトを示す模式的な断面図である。
【図７】導光板の外面上に遮光部を配置した第５実施形態のバックライトを示す模式的な断面図である。
【図８】発光部付近の導光板を遮光部として形成した第６実施形態のバックライトを示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
１０ 液晶表示装置（表示装置）
１４ 液晶パネル（表示パネル）
４０ バックライト（面光源ユニット）
４４ 導光板
４６ 凹部
４７ 樹脂（充填部）
４８ 遮光部
５０ 冷陰極管（発光部）
８８ 携帯電話機（電子機器）
９２ 腕時計（電子機器）
９６ 携帯情報機器（電子機器）

Claims (13)

1. 光を前面側の発光面から射出する面光源ユニットであって、
   発光部と、
   前記発光部が配置される凹部を有し、当該凹部に配置された前記発光部から射出された光を前記発光面に導く導光板と、
   前記発光部から射出されて直接前記発光面に導かれる光又は前記発光面から射出される光の光量を部分的に減少させる遮光部と、を備え、
   前記凹部は前記発光面と重なる位置に形成されていることを特徴とする面光源ユニット。
2. 請求項１において、
   前記凹部内に配置されて、該凹部と前記発光部との間の空間をほぼ埋める充填部を、さらに備えることを特徴とする面光源ユニット。
3. 請求項２において、
   前記充填部はＵＶ硬化性のアクリル系樹脂からなることを特徴とする面光源ユニット。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項において、
   前記遮光部は、前記発光部からの光の少なくとも一部を反射する反射部材であることを特徴とする面光源ユニット。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項において、
   前記遮光部は、前記凹部の少なくとも一部の表面上に配置されていることを特徴とする面光源ユニット。
6. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項において、
   前記遮光部は、前記発光面の外面上に配置されていることを特徴とする面光源ユニット。
7. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項において、
   前記遮光部は、前記発光部付近の前記導光板の少なくとも一部であることを特徴とする面光源ユニット。
8. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項において、
   前記遮光部は、光吸収性または光反射性インクを前記凹部表面に点状に分散されてなることを特徴とする面光源ユニット。
9. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項において、
   前記遮光部は、光吸収性または光反射性インクを前記導光板の外面上に点状に分散されてなることを特徴とする面光源ユニット。
10. 請求項２又は請求項３において、
    前記遮光部は、前記充填部の少なくとも一部により形成されてなることを特徴とする面光源ユニット。
11. 請求項２において、
    前記充填部には光吸収インクまたは光反射インクが含まれていることを特徴とする面光源ユニット。
12. 請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載の面光源ユニットと、
    前記面光源ユニットの前面側に表示面を対応させて配置された表示パネルと、
    を備えることを特徴とする表示装置。
13. 請求項１２に記載の表示装置を表示手段として有することを特徴とする電子機器。

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