JP4369698B2

JP4369698B2 - 面発光装置およびこれを備えた表示装置

Info

Publication number: JP4369698B2
Application number: JP2003209577A
Authority: JP
Inventors: 努松平
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2023-08-29
Also published as: JP2005078802A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話や情報端末、ハンディーターミナルなどに搭載される表示装置に関する。詳しくは、液晶表示装置およびそのバックライトの構造に関するものである。表示装置は、ＳＴＮ型液晶やＴＦＴ型液晶などで、面光源装置はサイドライト型方式のバックライトやフロントライトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示装置の液晶パネルは、赤，青，緑のカラーフィルターを配置した透明基板に、セグメント電極とコモン電極をマトリクス状に配置してドットマトリックスを形成し、各電極表面には、ポリイミドなどによる配向膜を形成し、その間液晶を注入し、偏光板を配置した。背面にはバックライトを配置した。一般的なバックライトは、ＬＥＤなどの光源と導光板と光学シートで構成されている。導光板はアクリルやポリカーボネートなどからなり、面状に照明するためのパターンを導光板表面に形成した。パターンはドット印刷や導光板そのものに成形したプリズムやレンズにより形成されている。裏面側には銀蒸着シートや反射多層膜シートなどを配置して表面側に光を反射する。表面側には、光を更に均一にするための拡散シートを配置し、Ｘ方向とＹ方向それぞれの光を集光する為のプリズムシートを配置した。ＬＥＤは必要な輝度によって数を増やした（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、プリズムシートを使わない方式としては、導光板に成形したプリズムで表方向に指向性の高い光を出射する方法がある（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
液晶表示装置は、このバックライトと液晶パネルを組み合わせたモジュールである。携帯電話用では、メインディスプレイとその裏面にサブディスプレイを配置した両面パネルモジュールがあり、この２つのディスプレイの両方に照明する両面発光型バックライトがある。両面発光型バックライトは、導光板を一枚でその表裏に拡散板とプリズムシートを配置した構成である。液晶表示装置の消費電力は、液晶パネルの駆動にかかる電力とバックライトにかかる電力の和である。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１６０３１２号公報（第１図）
【０００６】
【特許文献２】
特許第３１５１８３０号公報（第９図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の表示装置の消費電力は、携帯電話に使用する２．１インチサイズで液晶パネルが１ｍＡ，バックライトがＬＥＤ４灯の場合７２ｍＡで、バックライトが占める消費電力の割合は９８％であった。そのため、液晶表示装置の消費電力を下げるためには、バックライトの消費電力を下げなければならない課題があった。従来バックライトでは、下記に述べる問題点があった。
（１）ＬＥＤから発光した光が導光板に入光するときに、導光板界面で反射があるため、ＬＥＤからの光が１００％入光できない。
（２）特にＬＥＤを複数個使用するとき、ＦＰＣ基板に実装されるＬＥＤの位置がバラツキ、ＬＥＤと導光板の間隔が大きくなり、ＬＥＤから出た光が導光板に入光する光量がばらついた。
（３）導光板に入光した光の一部は、導光板の入光した辺と対向する辺から漏れていた。また、高反射の白色のプラスチックケースに組みこんで光を導光板に戻すが、白色は乱反射するため効率が悪かった。銀テープを貼りつける方法があるが、導光板の厚みが薄いことや、導光板の成形に使用するゲート処理があり、銀テープが貼りつけできなかった。
【０００８】
そこで本発明は、ＬＥＤから出光した光を導光板へ反射が無く入光できるようにすること、ＦＰＣ基板上のＬＥＤ位置バラツキを吸収して導光板に光が効率良く入光すること、導光板からの漏れ光を効率良く導光板に戻す構造のバックライトおよび表示装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の面発光装置は、光源の発光部は導光板の側面に配置され、発光部と導光板の入光部を光学系接着剤、光学系エラストマ、光学系ゲルを少なくとも一つ含んだ層により空気層を排除して固定することとした。これにより、光源の発光部と導光板の入光部が密着することとなるので、導光板の界面での反射が低減する。ここで使用する光学系接着剤や光学系エラストマや光学系ゲルは導光板とほぼ同じ屈折率がよい。また、複数個のＬＥＤを使用する場合に、複数のＬＥＤに位置のバラツキがあっても、光学系接着剤もしくは光学系エラストマで隙間を埋めることで、効率良くＬＥＤからの光を導光板に入光することができた。また、ＬＥＤの入光部と対向する辺に反射層を配置することにより導光板からの漏れ光を効率良く導光板に戻すことができた。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の面発光装置では、導光板とＬＥＤに空気の層を介さないような構成とした。すなわち、光源の発光部は導光板の側面に配置され、発光部と導光板の入光部は密着層により空気層を排除して固定されている。密着層として、光学系接着剤、光学系エラストマ、光学系ゲルを少なくとも一つ含んだ層を用いることができる。ＬＥＤと導光板が光学接着剤や光学系エラストマ等の密着層により密着するために導光板界面での光の反射が低減する。光学系接着剤や光学系エラストマは導光板の材質とほぼ同じ屈折率がよい。光源はＬＥＤに限らず冷陰極管でも熱陰極管でもよい。さらに、導光板のＬＥＤより入光する辺と対向する辺に、銀反射板や高反射多層膜フィルムを導光板とプラスチックケースの間に挟みこむ構造とした。
【００１１】
また、本発明の表示装置は、導光板と光源を有する面発光装置と、表示パネルとを備えており、表示パネルの背後に導光板が配置されるとともに、光源の発光部は導光板の側面に配置され、発光部と導光板の入光部は光学系接着剤、光学系エラストマ、光学系ゲルを少なくとも一つ含んだ層により空気層を排除して固定されている。
【００１２】
さらに、液晶パネルと第二の表示パネルが導光板を挟むような構成にし、一つの導光板で両面から表示を観察できる構成とした。さらに、光源の発光部が設けられた部位と対向する導光板の辺に反射層を設けることとした。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
（実施例１）
本実施例による表示装置の断面図を図１に模式的に示す。本実施例の表示装置は両面に画面がある両面パネルモジュールで、一つのバックライトで二つのパネルを照明している。メイン液晶パネル１は２．１インチで、カラーフィルターや透明電極などが形成された０．４ｍｍのガラス基板を有している。その表面には光吸収型偏光板や位相差補正板を、裏面側には反射型偏光板と光吸収型偏光板を組み合わせて貼りつけてある。ＣＯＧ実装された駆動用ドライバＩＣ２によりパネルを駆動する。サブ液晶パネルは１インチでカラーフィルター、内面反射膜、透明電極などが形成された０．４ｍｍのガラス基板を有している。その表面には光吸収型偏光板や位相差補正板を、裏面側には反射型偏光板と光吸収型偏光板を組み合わせて貼りつけてある。ＣＯＧ実装された駆動用ドライバＩＣ４を備えている。
【００１４】
二つのパネルの間にはバックライトが配置されている。バックライトを構成する導光板５は０．８ｍｍの厚みのポリカーボネートからなり、その表側には、０．１ｍｍの厚みの拡散フィルム６、３Ｍ製のＢＥＦ７、ＢＥＦ７とレンズ方向を９０°交差したＢＥＦ８を配置している。その裏側も同様な構成で、拡散フィルム９と３Ｍ製のＢＥＦ１０とレンズ方向を９０°交差したＢＥＦ１１を配置している。サブパネル３の固定用に０．１ｍｍの厚みのＳＵＳからなるフレーム１２を配置している。ＳＵＳの表面処理は特にしていない。ＬＥＤ１３は４灯でＦＰＣ１４に半田で実装してある。ＬＥＤ１３と導光板５は本発明の接着剤１５で接着してある。接着剤１５は、カチオン硬化型エポキシ樹脂で、硬化主波長は３１０ｎｍであり、硬化条件は６０００ｍＪである。硬化後の屈折率は１．５９である。ポリカーボネートからなる導光板５の屈折率は１．５９であり、導光板と接着剤の屈折率はマッチングしている。図２にＬＥＤを導光板に接着した状態の上面図の模式図を示す。４個のＬＥＤ１３の実装位置がばらついているが、接着剤１５によって接着することで、接着剤の形状に沿って、光は臨界角が超えないため、光は効率良く導光板に入光することができた。
【００１５】
ＬＥＤを貼りつけていない場合の９ポイントの平均輝度が１１８７ｎｉｔで消費電流が７２ｍＡであったのに対し、ＬＥＤを貼りつけた場合の平均は１３９７ｎｉｔであり、平均輝度が約１８％上昇した。また、ＬＥＤと対向する辺に３Ｍ製のＥＳＲを配置した。この場合、平均輝度が１４３２ｎｉｔとなり、合わせて約２１％上昇した。ＬＥＤの貼りつけとＥＳＲの配置により、１１８０ｎｉｔの場合の消費電力を５９．７ｍＡにすることができ、１２ｍＡで１６％の低消費電力化を行うことができた。
【００１６】
接着剤はＵＶ硬化でもよく、また、ＬＥＤやＣＦＬから発光する光で硬化する光開始剤を使用して光硬化してもよい。
【００１７】
ＬＥＤと導光板とは接着剤だけでなく、ポリエステル系などのエラストマやアクリル系のゲルで密着しても効果はある。
【００１８】
また、ＬＥＤの入光部と対向する辺に銀反射板や高反射多層膜フィルムを配置し導光板からの漏れ光を効率良く導光板に戻すことができた。
【００１９】
実施例では両面パネルであったが、通常の片面パネル用バックライトでも効果がある。またこの効果は、フロントライトでもよく、ＢＥＦを使用しない、導光板のコナーにＬＥＤパッケージを配置したタイプのバックライトでもよい。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＬＥＤから発光する光を効率良く使うことができるため、消費電力が１６％低減され、低消費電力の表示装置および面光源装置を提供できる。また、ＬＥＤを４灯から３灯にすることも可能であり、ＬＥＤ１個分のコストダウンができ安価な表示装置および面光源装置を提供できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表示装置を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の面発光装置を示す模式的上面図である。
【符号の説明】
１メインパネル
３サブパネル
５導光板
６拡散板
７レンズ角０°のＢＥＦ
８レンズ角９０°のＢＥＦ
９拡散板
１０レンズ角０°のＢＥＦ
１１レンズ角９０°のＢＥＦ
１２ＳＵＳフレーム
１３ＬＥＤ
１４ＦＰＣ
１５接着剤
１６反射層

Claims

ＦＰＣ基板に実装された複数の光源と、
前記複数の光源の光を側面から入光し上面から出射する導光板と、
前記導光板の上面側に配置され前記上面から出射された光によって照明される表示パネルと、を備える表示装置であって、
前記導光板はポリカーボネートで形成され、
前記ＦＰＣ基板に実装された複数の光源の発光部は前記導光板の側面に配置され、前記発光部と前記導光板の入光部はカチオン硬化型エポキシ樹脂を含む層により空気層を排除して固定されたことを特徴とする表示装置。
ＦＰＣ基板に実装された複数の光源と、
前記複数の光源の光を側面から入光し上面から出射する導光板と、を備える面発光装置であって、
前記導光板はポリカーボネートで形成され、
前記ＦＰＣ基板に実装された複数の光源の発光部は前記導光板の側面に配置され、前記発光部と前記導光板の入光部はカチオン硬化型エポキシ樹脂を含む層により空気層を排除して固定されたことを特徴とする面発光装置。