JP4627195B2 - 光学シートセット並びにこれを用いた照明装置及び表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学シートセットに関するものであり、より詳細には液晶表示装置のバックライト装置等に用いる光学シートセットに関するものである。

従来、テレビなどの表示装置においては、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）が主流であったが、近年、省スペース・省電力の特徴に加え、視野角・コントラスト・色再現性等の性能が向上してきたこともあり、フラットパネルディスプレイが普及してきている。その中でも液晶表示装置がＣＲＴにとって代わろうとしている。

液晶表示装置では、液晶そのものは発光しないので、バックライトや外部光を液晶で構成される表示領域に照射するとともに、液晶の配向を駆動回路によって制御して液晶を通過する光量を制御し、画像表示を行っている。このとき、バックライトなどの光源からの光を表示領域である液晶に対し均一に照射するため、拡散シートやプリズムシートなどの光学シートをバックライトと液晶との間に介在させている。光学シートの大半は樹脂製であるため周囲温度の変化により伸縮する。このため、表示装置内での光学シートの固定には伸縮性を考慮した設計が求められている。

例えば特許文献１では、枠体であるシャーシに部分的に突出部分を形成し、その突出部分と導光板とで光学シートを挟み込んで押さえている。また特許文献２では、照明装置のフレームに突起形状の係止片を設けるとともに、光学シートに穴部を設けて、この穴部に係止片を挿入し、そして係止片を上部フレームの穴部に嵌合させて、光学シートをフレームに取り付けている。
特開平１１−３０６８３５号公報（特許請求の範囲、図２〜図５） 特開平１１−３３７９４２号公報（特許請求の範囲、第４頁〜第７頁、図１〜図１４）

従来の提案技術では、光学シートのシワや撓みの発生をある程度防止することはできるものの、いまだ改良の余地があった。

本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光学シートのシワや撓みの発生を防止することにある。

また本発明の目的は、光学シートの取り付けを容易且つ迅速にできるようにすることにある。

前記目的を達成するため本発明の光学シートセットは、光学シートを２枚以上重ね合わせて、その周縁の少なくとも一部を固定してひとまとまりとしたことを特徴とする。

ここで、光学シートの間に入り込んだ異物を除去する等の観点から、光学シートは取り外し可能に固定するのが望ましい。光学シートの固定には挟持部材を用いてもよいし、接着や溶着によって固定してもよい。

また、光学シートのシワや撓みの発生を一層防止する観点から、光学シートが平面視において四角形状の場合、その２辺以上を固定するのが好ましい。また、挟持部材の使用個数を少なくする観点からは、光学シートの角部を固定するのが好ましい。

本発明の表示装置用照明装置は前記記載の光学シートを用いることを特徴とする。

また本発明の表示装置は前記記載の照明装置を備えたことを特徴とする。ここで、光学シートの固定部分は表示領域の外側とするのが望ましい。

本発明の光学シートセットでは、光学シートを２枚以上重ね合わせて、その周縁の少なくとも一部を固定してひとまとまりとしたので、複数の光学シートが一体となってその厚さが増し、シワや撓みが発生しにくくなる。また、複数の光学シートを１枚ずつ取り付けていた従来に比べ、光学シートの取り付けが容易且つ迅速にできるようになり、作業効率が向上する。

光学シートを取り外し可能に固定すると、光学シートの間に入り込んだ異物を除去する場合や傷の見つかった光学シートを交換する場合などに作業が容易に行えるようになる。特に固定部材として挟持部材を用いると、取り付け及び取り外しが一層容易となるとともに、複数の光学シートを確実に固定することができる。また、挟持部材を用いずに接着や溶着によって光学シートを固定する場合には装置の小型軽量化が図れる。

光学シートが平面視において四角形状の場合に、その２辺以上を固定するようにすると、光学シートのシワや撓みの発生を一層防止することができるようになる。また、光学シートの角部を固定すると、挟持部材の使用個数を減らすことができる。

本発明の表示装置用照明装置および表示装置では、前記記載の光学シートを用いるので、輝度ムラなどのない高い表示品位が得られる。また、光学シートの固定部分を表示領域の外側としているので、挟持部材等が画面表示に影響を及ぼすことがない。

以下、本発明の光学シートセット並びに照明装置及び表示装置について図に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。

図１の液晶表示装置（表示装置）Ｌは、シャーシ３に取り付けられた液晶パネル２と、液晶パネル２の背面側に配置され、シャーシ３にネジ３１で固定されるバックライト装置（照明装置）１とを備える。

液晶パネル２は、対向配置された透明基板２１，２２と、透明基板２１，２２の間に封入された液晶２３と、透明基板２１，２２の外側面に取り付けられた、入射光および出射光の偏光面の方向を揃えるための偏光板２４，２５とを備える。液晶パネル２を平面的に見ると、多数の画素がマトリックス状に配列されている。そして、液晶パネル２を駆動するドライバ（不図示）に、液晶２３の配向状態を制御するため回路基板（不図示）が接続されている。

バックライト装置１は、上面開口の直方体形状のケース１１と、ケース１１の内底部に列置された複数の線状光源（冷陰極ランプ）１３と、ケース１１の上面開口部の内側に形成された段部１１１に、上面開口部を封止するように設置された光学シートセット１２とを備える。

光学シートセット１２は、この実施形態では３枚の光学シート１２ａ，１２ｂ，１２ｃを重ね合わせて固定したものである。なお、具体的固定方法については後述する。光学シートは、光を屈折、回折、反射等させ、線状光源１３からの出射光を拡散、集光等させて液晶パネル２の背面側に照射するものである。このような光学シートとしては、出射面側に断面二等辺三角形からなる複数のプリズムを周期的に配列したプリズムシートや、液晶パネル２の偏光板２５に光を吸収されないように選択的に光を反射させる光偏向選択性反射透過シート（例えば、３Ｍ社製「ＤＢＥＦ」等）、光を拡散させる拡散シート（例えば恵和商工社製「ＰＣ−０３」等）などが例示される。

光学シートの具体的な組み合わせとしては例えば、線状光源１３から液晶パネル２に向かって順に拡散板・拡散シート・プリズムシート・光偏光選択性反射透過シート、拡散板・拡散シート・プリズムシート・拡散シート、拡散板・拡散シート・拡散シート・拡散シート、拡散板・拡散シート・拡散シートなどが挙げられる。これらの各光学シートの厚みは０．１〜２．０ｍｍ程度であり、その平面的大きさは表示画面の大きさによって種々に調整される。なお、図１では便宜上、光学シートを３枚としているが、もちろん本発明では、２枚以上であれば光学シートの枚数に特に限定はない。光学シートの種類や重ね合わせ順序等は、用途に合わせて適宜決定すればよい。

次に、光学シートの固定方法について説明する。図２に、光学シートの固定方法の一例を示す。ここで用いる固定部材は、弾性を有する板状部材を断面が略三角形となるようにし、且つ両側端がその三角形の一つの頂点をなすように折り曲げた、いわゆるクリップ（挟持部材）４１である。このクリップ４１による光学シート１２ａ〜１２ｃの固定は、クリップ４１に力を加えて両側端の間を離し、重ね合わせた３枚の光学シートをそこに差し入れ、そしてクリップ４１に加えていた力を抜き、クリップ４１の両側端で光学シート１２ａ〜１２ｃを挟持することにより行う。他方、光学シート１２ａ〜１２ｃをクリップ４１から取り外す場合は、前記と同様に、クリップ４１に力を加えて両側端の間を離し、そして光学シート１２ａ〜１２ｃを引き抜けばよい。このように光学シートの固定を解除可能とすることによって、例えば光学シート間に異物が混入していた場合には、光学シートセットのクリップ４１による固定を解除し、光学シート間の異物を取り除くことができるようになる。また光学シートセットの中の１枚の光学シートに傷があった場合には、その傷のある光学シートのみを取り換えることができるようになる。

光学シートを固定する位置としては、光学シートの周縁であれば特に限定はない。光学シートの辺のすべてを固定してもよいし、１辺だけを固定してもよい。さらには１つの辺の一部を固定しても構わない。ただし、光学シートのシワや撓みの発生を効果的に防止するには、光学シートのすべての辺を固定するのが望ましい。図３及び図４に、前記のクリップ４１を用いて光学シートの４辺を固定した場合の図を示す。

図３及び図４から理解されるように、クリップ４１ａ〜４１ｄによる光学シート１２ａ〜１２ｃの固定は、押圧領域の広い方がより強固で確実なものとなる。しかし、液晶表示装置Ｌ（図１に図示）の表示領域（図４の破線領域）まで押圧領域を進出させることはできない。そこで、本発明者が鋭意検討したところによれば、光学シートの側辺から内方に少なくとも３ｍｍまでの領域を押圧すれば、光学シートの固定が確実となる。

また、図５に示すように、Ｌ字状のクリップ４１ｅ，４１ｆを用いて光学シートの角部を固定するようにすれば、２つのクリップ４１ｅ，４１ｆで光学シートの４つの辺を実質的に固定することができるようになり、使用するクリップの個数を減らすことができる。

また、光学シートのシワや撓みの発生を防止するには、光学シートセットに張力がかかるようにするのが好ましい。図６に、図３及び図４に示した光学シートセットに張力を与える場合の機構例を示す。３枚の光学シート１２ａ〜１２ｃを固定したクリップ４２にネジ孔４２１が形成され、ケース１１の側壁に穿設された貫通孔１１２を介して、調整ネジ１１３がネジ孔４２１に螺合している。調整ネジ１１３を回すことによって、クリップ４２がケース１１の外方又は内方（図の左方又は右方）へ移動する。これによって光学シートセット１２に張力を与える。張力は、光学シートセット１２の同一平面上のすべての方向にかかるようにするのが好ましい（例えば図４の上下及び左右方向）。したがって、光学シートセットのすべて辺に、図６に示す調整機構を少なくとも１つ設けるのが好ましい。なお、光学シートセットに張力を与える機構はこれに限定されるものではなく、従来公知のものを用いてももちろん構わない。

次に、光学シートの他の固定方法について説明する。図７は、固定部材として、可撓性を有し細板状で、対向する面の磁極が逆である磁石（挟持部材）５ａ，５ｂを用いた場合の例であって、重ね合わせた３枚の光学シートの周縁を磁石５ａ，５ｂで挟み込んで固定している。このような固定方法によれば、光学シートを簡単に取り外すことができるようになる。もちろん、磁石の形状は細板状に限定されるものではなく、例えば円盤状の磁石などを用いて光学シートを固定しても構わない。

図８は、固定部材を用いずに２枚以上の光学シートを固定する例である。光学シート１４ａの下面に、断面形状が略円状の溝１４１ａを側辺に沿って形成するとともに、光学シート１４ｂの上面に、断面形状が略円状の凸条１４２ａを側辺に沿って形成する。そして、この凸条１４２ａと溝１４１ａとを対向させた位置にし、力を加えて凸条１４２ａを溝１４１ａに填め入れて、光学シート１４ａと１４ｂとを接合させる。溝１４１ａの開口部は凸条１４２ａの最大径よりも若干小さく設定されているので、通常の使用状態では光学シート１４ａと１４ｂとが外れることはない。一方、光学シートの間に挟まった異物を除去する場合など、光学シート１４ａと１４ｂとを外す場合には、光学シート１４ａと１４ｂとが離れる方向に大きな力を加える。これによって、溝１４１ａの開口部が弾性変形して溝１４１ａから凸条１４２ａが外れ、光学シート１４ａと１４ｂとが分離する。

光学シート１４ｂと１４ｃの接合も、前記と同様にして、光学シート１４ｂの下面に形成した溝１４１ｂに光学シート１４ｃの上面に形成した凸条１４２ｂを填め入れることによって行う。このような構成を用いることによって、所望の枚数の光学シートを接合することができる。また、この実施形態では光学シートの側辺に沿って溝１４１ａ，１４１ｂおよび凸条１４２ａ，１４２ｂを形成しているが、球形状の穴と、それに嵌合し得る球形状の突起を光学シートの１箇所あるいは複数箇所に形成して、光学シートを接合するようにしても構わない。なお、光学シートの素材は通常はプラスチックであるから、光学シートに形成する凸条や溝、穴や突起は、光学シートを成形する際に一体に成形するのが望ましい。

固定部材を用いずに２枚以上の光学シートを固定する他の例を図９に示す。ここでは光学シート１５ａの下面に、一対の係合用壁１６，１７を平行且つ離隔対向して立設している。この一対の係合用壁１６，１７の先端部は対向する壁の方向に向かって若干屈曲している。他方、光学シート１５ｂの上面に、断面略キノコ状の凸条１８が形成されている。この凸条１８の断面における最大径は、光学シート１５ａの下面に立設された係合用壁１６，１７の下端のすぼまった部分の隙間よりも大きく、且つ一対の係合用壁１６，１７の最大の間隔よりも小さく設定されている。

このような構造の光学シート１５ａ，１５ｂを、係合用壁１６，１７のすぼまった部分と凸条１８とが対向するように位置させ、光学シート１５ａ，１５ｂが接近する方向に力を加えると、凸条１８が一対の係合用壁１６，１７のすぼまった部分を押し広げて一対の係合用壁１６，１７の間に押入する。これにより、光学シート１５ａ，１５ｂとが接合する。反対に、光学シート１５ａ、１５ｂを分離する場合には、光学シート１５ａ，１５ｂを離す方向に力を加えれば、凸条１８が一対の係合用壁１６，１７の間から外れ光学シート１５ａ、１５ｂが分離する。

以上説明した光学シートの固定方法は、いずれも取り外し可能のものであるから、前述のように光学シートのシワや撓みの発生を効果的に防止する観点からは、これらの固定方法によって光学シートのすべての辺を固定するのが望ましい。

一方、本発明では、取り外しできない固定方法で光学シートを固定してももちろん構わない。ただし、取り外しできない固定方法で光学シートを固定する場合には、光学シート間に混入した異物を取り除くことを考慮すると、光学シートのすべて辺を固定するのは避けるのがよく、望ましくは１辺又は２辺を固定するのがよい。取り外しできないように光学シートを固定する方法としては、例えば図１０に示すようなものが挙げられる。

図１０（ａ）では、光学シート１２ａ，１２ｂ，１２ｃを接着剤６で固定している。ここで使用する接着剤としては従来公知のものが挙げられ、例えば紫外線硬化型接着剤が好適に用いられる。また同図（ｂ）では、光学シート１２ａ，１２ｂ，１２ｃを重ね合わせた後、上下方向から加熱部材７ａ，７ｂを押し当てて、これらの光学シートを熱溶着させて固定している。

なお、図１の液晶表示装置Ｌは、線状光源１３が液晶パネル２の背面側に配置される直下型のバックライト機構を用いているが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、例えば液晶パネル２の背面側に、平板状あるいはくさび状の導光板を配置するとともに、導光板の側方に光源を配置する、いわゆるエッジライト型のバックライト機構であってもよい。

本発明に係る液晶表示装置の概略構成図である。 クリップを用いて光学シートを固定する場合の説明図である。 図２のクリップを用いて光学シートの４辺を固定する場合の説明図である。 図２のクリップを用いて光学シートの４辺を固定したときの平面図である。 クリップを用いて光学シートの角部を固定したときの平面図である。 光学シートセットに張力を与える場合の機構例である。 磁石を用いて光学シートを固定する場合の説明図である。 固定部材を用いずに光学シートを固定する場合の一例を示す図である。 固定部材を用いずに光学シートを固定する場合の他の例を示す図である。 固定部材を用いずに光学シートを固定する場合の他の例を示す図である。

符号の説明

１ バックライト装置（照明装置）
２ 液晶パネル
５ａ，５ｂ 磁石
６ 接着剤
７ａ，７ｂ 加熱部材
Ｌ 液晶表示装置（表示装置）
１２ 光学シートセット
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ 光学シート
１３ 線状光源（光源）
１４ 光学シートセット
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ 光学シート
１５ａ，１５ｂ 光学シート
４１，４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ クリップ（挟持部材）
４１ｅ，４１ｆ クリップ（挟持部材）
４２ クリップ（挟持部材）
４３ クリップ（挟持部材）

Claims (3)

1. 開口部を有するとともに前記開口部の内側に段部を形成したケースと、
   前記ケースの内側に配置した光源と、
   前記開口部を封止するように前記段部に設置した光学シートセットと、
   を備え、
   前記光学シートセットは、平面視において四角形状の光学シートを２枚以上重ね合わせて、挟持部材を用いてその周縁の少なくとも一部を固定してひとまとまりとし、
   前記挟持部材にネジ孔を形成し、前記ケースの側壁に貫通孔を設け、調節ネジが前記貫通孔を介して前記ネジ孔に螺号し、前記光学シートセットに張力を与える調整機構を、前記光学シートセットの各辺に少なくとも１つずつ設けることを特徴とする表示装置用照明装置。
2. 請求項１記載の照明装置を備えたことを特徴とする表示装置。
3. 光学シートの固定部分が表示領域の外側である請求項２記載の表示装置。

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