JP5083954B2 - フィルム状導光板ユニット、面状ライトユニット及び表示装置並びに電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示パネルなどを照明する面状光源に用いられるフィルム状導光板ユニット、これを備えた面状ライトユニット及び表示装置並びに電子機器に関する。

携帯電話機、ＰＤＡ、モバイルタイプＰＣ（パーソナルコンピュータ）、ＡＴＭ（現金自動預け払い機）等のディスプレイには、画像表示のための液晶表示装置が広く採用されている。この液晶表示装置には、液晶表示パネルの裏面側から光を照射して表示画面の輝度を高めるバックライトユニットが用いられている。

このバックライトユニットには、蛍光管やＬＥＤ等の光源からの光を導光して主面全体から液晶表示パネルに向けて出射させる導光板が用いられている。そして、従来、例えば特許文献１には、平板状の導光板の周囲を囲んで支持する樹脂製の枠体が用いられている。この導光板支持用の枠体は、一般に射出成形により作製されている。

特開２００６−３１８８３０号公報（図１）

しかしながら、上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
近年、最終製品の軽量化、薄型化のため、バックライトユニットの更なる薄型化が要望されており、導光板についてもシート状に薄型化されたものが検討されている。このように薄型化されたシート状導光板を採用する場合、これを支持する枠体についても薄型化する必要があるが、従来、多くは射出成形方法を用いて枠体を作製しているため、薄型化を図る場合に形状全体に樹脂が充填されず、薄型化には限界があった。また、十分に充填させるために、射出成形の成形機を大型化し、射出成形を上げることで高い充填性を維持して薄型化することも可能であるが、設備費用に多大なコストがかかってしまい製品コストの増大を招いてしまう。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、フィルム状導光板を用いてより薄型化及び軽量化することができるフィルム状導光板ユニット、これを備えた面状ライトユニット及び表示装置並びに電子機器を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明のフィルム状導光板ユニットは、フィルム状導光板と、該フィルム状導光板の外周部に貼り付けられて前記フィルム状導光板を支持する枠状のシート状ホルダーと、を備えていることを特徴とする。

このフィルム状導光板ユニットでは、フィルム状導光板の外周部に貼り付けられた枠状のシート状ホルダーを備えているので、フィルム状導光板を薄いシート状ホルダーで支持することで、全体として大幅に薄型化することができる。また、シート状ホルダーは、例えば大判のシートから所定枠形状に打ち抜きすることで容易に作製することができ、部材コストの低減を図ることができる。なお、可撓性を有したシート状ホルダーを採用すれば、ユニット全体を湾曲させたり折り曲げたりすることも可能となる。

また、本発明のフィルム状導光板ユニットは、前記シート状ホルダーが、前記フィルム状導光板よりも高い剛性を有していることを特徴とする。すなわち、このフィルム状導光板ユニットでは、フィルム状導光板よりも高い剛性を有したシート状ホルダーを採用しているので、フィルム状導光板をより強固に支持すると共にユニット全体として高い剛性を備えることができる。

また、本発明のフィルム状導光板ユニットは、前記フィルム状導光板上に積層されると共に前記シート状ホルダー内に嵌め込まれた１つ又は複数の光学シートを備えていることを特徴とする。すなわち、このフィルム状導光板ユニットでは、シート状ホルダー内に嵌め込まれた１つ又は複数の光学シートを備えているので、これら光学シートもフィルム状導光板と共に一つのシート状ホルダーで支持することができる。

さらに、本発明のフィルム状導光板ユニットは、前記光学シートの外周部に、シート側凸部又はシート側凹部が形成され、前記シート状ホルダーの内周部に、前記シート側凸部又は前記シート側凹部に互いに嵌め込み可能に対応したホルダー側凹部又はホルダー側凸部が形成されていることを特徴とする。すなわち、このフィルム状導光板ユニットでは、シート状ホルダーの内周部に、光学シートのシート側凸部又はシート側凹部に互いに嵌め込み可能に対応したホルダー側凹部又はホルダー側凸部が形成されているので、光学シートをシート状ホルダーに対して容易に位置決めさせることができる。

また、本発明のフィルム状導光板ユニットは、前記シート状ホルダーの厚さが、嵌め込まれる前記光学シートの総厚と略同一に設定されていることを特徴とする。すなわち、このフィルム状導光板ユニットでは、シート状ホルダーの厚さが、光学シートの総厚と略同一であるので、光学シート上面とシート状ホルダー上面とが面一で薄型のユニットとすることができる。

本発明の面状ライトユニットは、上記本発明のフィルム状導光板ユニットと、前記フィルム状導光板に光を照射して導光させる発光ダイオード素子を搭載した光源と、を備えていることを特徴とする。
この面状ライトユニットでは、上記本発明のフィルム状導光板ユニットと、小型な光源であるＬＥＤ光源と、を組み合わせているので、光源を含めた全体として薄型化及び軽量化なライトユニットを得ることができる。

本発明の表示装置は、画像表示パネルと、前記画像表示パネルの表面側又は裏面側に配された上記本発明の面状ライトユニットと、を備えていることを特徴とする。
この表示装置では、上記本発明の面状ライトユニットを備えているので、全体として薄型化及び軽量化を低コストで図ることができる。

また、本発明の表示装置は、前記画像表示パネルが、液晶表示パネルであることを特徴とする。すなわち、この表示装置では、液晶表示パネルを用いた液晶表示装置であるので、より薄型軽量化及び低コスト化を図ることができる。

本発明の電子機器は、上記本発明の表示装置と、少なくとも一部が透過又は半透明の操作キー及びこの操作キーの下方に設置されたスイッチング機構を有するキー部と、を備え、前記フィルム状導光板ユニットのうち少なくとも前記フィルム状導光板及び前記シート状ホルダーが、前記操作キーの下方まで延在していることを特徴とする。すなわち、この電子機器では、フィルム状導光板及びシート状ホルダーが操作キーの下方まで延在しているので、画像表示パネルだけでなく操作キーも一つのフィルム状導光板ユニットで照明することができる。したがって、操作キー用バックライトの部材点数や組立工程等を削減することができ、全体としてさらに低コスト化することが可能である。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るフィルム状導光板ユニットによれば、フィルム状導光板の外周部に貼り付けられた枠状のシート状ホルダーを備えているので、作製が容易な薄いシート状ホルダーで支持することで、低コストで大幅に薄型化及び軽量化することができる。したがって、この本発明のフィルム状導光板ユニットを備えた面状ライトユニット及び表示装置並びに電子機器では、薄型化及び軽量化を低コストで実現することができる。

以下、本発明に係るフィルム状導光板ユニット、面状ライトユニット及び表示装置並びに電子機器の一実施形態を、図１及び図２に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

本実施形態におけるバックライトユニット（面状ライトユニット）１は、図１に示すように、液晶表示パネル（画像表示パネル）２を有する表示装置３と操作キー４とを備えた携帯電話機（電子機器）５に用いられるバックライトユニットである。このバックライトユニット１は、図１及び図２に示すように、フィルム状導光板６を備えたフィルム状導光板ユニット７と、フィルム状導光板６に光を照射して導光させる発光ダイオード素子（図示略）を搭載したＬＥＤ光源（光源）Ｌと、を備えている。
なお、本実施形態では、液晶表示パネル２の画面側及びバックライトユニット１の光出射面側を表面側又は上面側として記載している。

上記フィルム状導光板ユニット７は、フィルム状導光板６と、該フィルム状導光板６の外周部に両面テープ（図示略）で貼り付けられフィルム状導光板６よりも高い剛性を有してフィルム状導光板６を支持する枠状のシート状ホルダー８と、フィルム状導光板６上に積層されると共にシート状ホルダー８内に嵌め込まれた拡散シート９、第１プリズムシート１０Ａ及び第２プリズムシート１０Ｂと、シート状ホルダー８の上面に外周部が貼り付けられ第２プリズムシート１０Ｂ上に積層されるリムシート１１と、フィルム状導光板６の下面に反射シートテープ１２で貼り付けられる反射シート１３と、を備えている。

上記フィルム状導光板６は、透光性の材料で構成されその側端部から入射されたＬＥＤ光源Ｌからの光を導光すると共に光路変換してその主面（本実施形態では上面）から照明対象物に対して面状の照明光を出射する可撓性を有した薄型の導光板である。
なお、フィルム状導光板６の厚さは、例えば１２５μｍ程度である。
このフィルム状導光板６は、例えば基材層（図示略）と、該基材層の上下面に成膜され光路変換を行う複数の微細光学形状（凸状ドット等）が表面に形成された樹脂層（図示略）と、で構成されている。

上記基材層及び樹脂層は、例えば透明なポリカーボネイト樹脂やアクリル樹脂等で形成されている。基材層は、例えばロール成形方法などを用いて平坦なシート状にシート成形されている。また、樹脂層は、型を使い紫外光（ＵＶ光）で硬化する例えばアクリル系、ウレタン系、ウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系などの有機光反応効果樹脂の光硬化樹脂を用いて微細光学形状を賦形する紫外線（ＵＶ）硬化樹脂成形によって作製されている。

上記成形で大判に作製されたものを、プレス切断やカッター切断することで、所定の形状のフィルム状導光板６を得ている。
上記フィルム状導光板６には、ＬＥＤ光源Ｌを配するための複数の光源配置孔６ａが側端部の所定位置に形成されている。なお、フィルム状導光板６においてＬＥＤ光源Ｌを配する位置は、上記側端部に限らず、例えば中央部に光源配置孔６ａを設けて設置しても構わない。

上記シート状ホルダー８は、大判のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シート又はＳＵＳシート等から所定枠形状をプレス切断による打ち抜きによって作製され、可撓性を有している。
なお、上記シート状ホルダー８の厚さは、嵌め込まれる光学シートである拡散シート９、第１プリズムシート１０Ａ及び第２プリズムシート１０Ｂの総厚と略同一に設定されている。
上記フィルム状導光板ユニット７は、フィルム状導光板６及びシート状ホルダー８が、操作キー４の下方まで延在している。

上記拡散シート９、第１プリズムシート１０Ａ及び第２プリズムシート１０Ｂの外周部には、それぞれシート側凸部１４が形成されている。また、上記シート状ホルダー８の内周部には、シート側凸部１４に互いに嵌め込み可能に対応したホルダー側凹部８ａが形成されている。これらのシート側凸部１４は、拡散シート９、第１プリズムシート１０Ａ及び第２プリズムシート１０Ｂの積層順で長さ方向にずらして配されており、ホルダー側凹部８ａは、これらずらして配されたシート側凸部１４が嵌り込むように幅が規定されている。

なお、上記拡散シート９、第１プリズムシート１０Ａ及び第２プリズムシート１０Ｂの外周部に、それぞれシート側凹部を形成すると共に、上記シート状ホルダー８の内周部に、シート側凹部に互いに嵌め込み可能に対応したホルダー側凸部を形成しても構わない。

上記拡散シート９は、例えば、アクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂などの透明樹脂にシリカ粒子などを分散させたシートである。

上記第１プリズムシート１０Ａは、拡散シート９上に配され、上記第２プリズムシート１０Ｂは、第１プリズムシート１０Ａ上に配されている。第１プリズムシート１０Ａ及び第２プリズムシート１０Ｂは、拡散シート９からの光を上面側に集光するための透明シート状の部材であり、平行な複数の稜線を有するプリズム部を上面側に有している。また、第１プリズムシート１０Ａは、ＬＥＤ光源Ｌの光軸に対して、プリズム部の稜線がねじれの位置に設定され、特に、上方への高い指向性が得られる方向として、ＬＥＤ光源Ｌの光軸に直交する方向と平行に設定される。また、第２プリズムシート１０Ｂは、ＬＥＤ光源Ｌの光軸に対して、プリズム部の稜線が平行に設定されている。すなわち、第１プリズムシート１０Ａと第２プリズムシート１０Ｂとは、互いのプリズム部の稜線がねじれの位置に配され、平面視で互いに稜線が直交している。

上記反射シート１３は、光反射機能を有する金属板、フィルム、箔等であって、本実施形態では銀蒸着膜を設けたフィルムが採用されている。なお、上記銀蒸着膜の代わりに、アルミ金属蒸着膜などを採用しても構わない。
上記リムシート１１は、液晶表示パネル２とバックライトユニット１との接合に用いる両面テープであって、遮光及び反射の機能を有している。

上記ＬＥＤ光源Ｌは、フィルム状導光板６に開けられた複数の光源配置孔６ａ内に配置され光源用の実装基板（図示略）に実装された白色ＬＥＤである。この白色ＬＥＤは、例えば基板上の半導体発光素子を樹脂材で封止したものであり、半導体発光素子として、例えば青色（波長λ：４７０〜４９０ｎｍ）ＬＥＤ素子又は紫外光（波長λ：４７０ｎｍ未満）ＬＥＤ素子であって、例えばサファイア基板などの絶縁性基板上に窒化ガリウム系化合物半導体（例えばＩｎＧａＮ系化合物半導体）の複数の半導体層が積層されて形成されたものである。

また、この半導体発光素子を封止する樹脂材は、シリコーン樹脂を主剤とし、例えばＹＡＧ蛍光体が添加されている。このＹＡＧ蛍光体は、半導体発光素子からの青色光又は紫外光を黄色光に変換させて混色効果により白色光を生じさせるものである。なお、白色ＬＥＤとしては、上記以外でも種々のものが採用可能である。また、ＬＥＤ光源Ｌの設置箇所は、光源配置孔６ａ内に限らず、フィルム状導光板６の端面に近接した位置でも構わない。

上記バックライトユニット１の組立は、以下のように行う。まず、台座となる専用治具（図示略）上にシート状ホルダー８を固定した後、シート状ホルダー８の下面にフィルム状導光板６を両面テープで貼り付ける。次に、フィルム状導光板６の下面に反射シート１３を反射シートテープ１２で貼り付ける。この後、専用治具を取り外し、ＬＥＤ光源Ｌが実装されたフレキシブルプリント基板を組み込む。この際、各ＬＥＤ光源Ｌがフィルム状導光板６の各光源配置孔６ａ内に配されるように設置される。

一方、リムシート１１の下面に第２プリズムシート１０Ｂ、第１プリズムシート１０Ａ及び拡散シート９をこの順に貼り付けて組み込んだユニットを作製しておく。この後、このユニットを上記シート状ホルダー８の上面から組み込んで第２プリズムシート１０Ｂ、第１プリズムシート１０Ａ及び拡散シート９をシート状ホルダー８内に設置すると共に、上からリムシート１１で貼り付ける。この際、上記各シートのシート側凸部１４をシート状ホルダー８のホルダー側凹部８ａ内に配して位置決めを行う。このようにしてバックライトユニット１が作製される。

本実施形態の表示装置３は、携帯電話機５の液晶ディスプレイに適用される液晶表示装置であって、液晶表示パネル（画像表示パネル）２と、液晶表示パネル２の裏面側に配された上記バックライトユニット１と、を備えている。
また、本実施形態の携帯電話機５は、上記表示装置３と、少なくとも一部が透過又は半透明の操作キー４及びこの操作キー４の下方に設置されたスイッチング機構１５を有するキー部１６と、を備えている。

上記液晶表示パネル２は、透過型又は半透過型の液晶表示パネルが採用される。例えば、半透過型の液晶表示パネル２の場合、透明電極、配向膜及び偏光板をそれぞれ有する上基板と下基板との間隙にＴＮ液晶やＳＴＮ液晶等の液晶をシール材で封止したパネル本体と、その下面側に光透過性と光反射性の両機能を持った半透過反射板と、を備えたものである。
なお、上記液晶表示パネル２は、上記リムシート１１を介してシート状ホルダー８上に貼り付けられる。また、シート状ホルダー８は、表示装置３の筐体（図示略）の内面に固定用両面テープ１７で貼り付けられる。

上記操作キー４は、可撓性の透過又は半透明の樹脂で形成されたキーであって、電話番号等を入力するための番号や文字が表示され、複数でキーパッド１８を構成している。
上記スイッチング機構１５は、例えば操作キー４の下方に配されたスイッチ基板１９と、この上に設置されたタクトスイッチ２０とで構成され、対応する操作キー４が押圧された際にフィルム状導光板６を介してタクトスイッチ２０が押されてスイッチ操作可能とされている。
なお、キーパッド１８は、図示しない両面テープ等でシート状ホルダー８上に貼り付けられる。

このように本実施形態のフィルム状導光板ユニット７及びバックライトユニット１では、フィルム状導光板６の外周部に貼り付けられた枠状のシート状ホルダー８を備えているので、フィルム状導光板６を薄いシート状ホルダー８で支持することで、全体として大幅に薄型化することができる。特に、フィルム状導光板６よりも高い剛性を有したシート状ホルダー８を採用しているので、フィルム状導光板６をより強固に支持すると共にユニット全体として高い剛性を備えることができる。

また、シート状ホルダー８は、例えば大判のシートから所定枠形状に打ち抜きすることで容易に作製することができ、部材コストの低減を図ることができる。
さらに、シート状ホルダー８によってフィルム状導光板６の側周面から漏れる光を抑えることができ、光の利用効率を向上させることができる。
なお、可撓性を有したシート状ホルダー８を採用しているので、ユニット全体を湾曲させたり折り曲げたりすることも可能となる。

また、シート状ホルダー８内に反射シート１３等の複数の光学シートを嵌め込んでいるので、これら光学シートもフィルム状導光板６と共に一つのシート状ホルダー８で支持することができる。特に、シート状ホルダー８の内周部に、各光学シートのシート側凸部１４に互いに嵌め込み可能に対応したホルダー側凹部８ａが形成されているので、各光学シートをシート状ホルダー８に対して容易に位置決めさせることができる。
さらに、シート状ホルダー８の厚さが、上記各光学シートの総厚と略同一であるので、光学シート上面とシート状ホルダー８上面とが面一で薄型のユニットとすることができる。

したがって、このバックライトユニット１、表示装置３及び携帯電話機５では、上記フィルム状導光板ユニット７と、小型な光源であるＬＥＤ光源Ｌと、を組み合わせているので、全体として薄型化及び軽量化されたライトユニットを低コストで得ることができる。
また、フィルム状導光板６及びシート状ホルダー８が操作キー４の下方まで延在しているので、液晶表示パネル２だけでなく操作キー４も一つのフィルム状導光板ユニット７で照明することができる。したがって、操作キー用バックライトの部材点数や組立工程等を削減することができ、全体としてさらに低コスト化することが可能である。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。

例えば、上記実施形態では、拡散シート９を用いているが、拡散シート９を省略したバックライトユニットとしても構わない。また、２枚のプリズムシートを用いているが、１枚のプリズムシートを採用したバックライトユニットとしても構わない。
また、上記実施形態では、本発明を携帯電話機５に適用したが、他の電子機器に採用しても構わない。例えば、ＰＤＡ、モバイルタイプＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の各種電子機器に適用可能である。

また、上記実施形態では、画像表示パネルとして液晶表示パネル２を採用しているが、他の画像表示パネルを用いても構わない。例えば、電子ペーパーなどの画像表示パネルを採用しても良い。この場合、電子ペーパー本体の表面側にフロントライトユニットとして本発明のフィルム状導光板ユニット及び面状ライトユニットが設置される。

本発明に係るフィルム状導光板ユニット、面状ライトユニット及び表示装置並びに電子機器の一実施形態において、携帯電話機（電子機器）を示す主要部の概略的な断面図である。 本実施形態において、バックライトユニットを示す分解斜視図である。

符号の説明

１…バックライトユニット（面状ライトユニット）、２…液晶表示パネル（画像表示パネル）、３…表示装置、４…操作キー、５…携帯電話機（電子機器）、６…フィルム状導光板、７…フィルム状導光板ユニット、８…シート状ホルダー、８ａ…ホルダー側凹部、９…拡散シート、１３…反射シート、１４…シート側凸部、１５…スイッチング機構、１６…キー部、１０Ａ…第１プリズムシート、１０Ｂ…第２プリズムシート、２０…タクトスイッチ、Ｌ…ＬＥＤ光源（光源）

Claims (9)

1. フィルム状導光板と、
   該フィルム状導光板の外周部に貼り付けられて前記フィルム状導光板を支持する枠状のシート状ホルダーと、を備え、
   該シート状ホルダーが、大判のシートから打ち抜きによって作製され、可撓性を有していることを特徴とするフィルム状導光板ユニット。
2. 請求項１に記載のフィルム状導光板ユニットにおいて、
   前記シート状ホルダーが、前記フィルム状導光板よりも高い剛性を有していることを特徴とするフィルム状導光板ユニット。
3. 請求項１又は２に記載のフィルム状導光板ユニットにおいて、
   前記フィルム状導光板上に積層されると共に前記シート状ホルダー内に嵌め込まれた１つ又は複数の光学シートを備えていることを特徴とするフィルム状導光板ユニット。
4. 請求項３に記載のフィルム状導光板ユニットにおいて、
   前記光学シートの外周部に、シート側凸部又はシート側凹部が形成され、
   前記シート状ホルダーの内周部に、前記シート側凸部又は前記シート側凹部に互いに嵌め込み可能に対応したホルダー側凹部又はホルダー側凸部が形成されていることを特徴とするフィルム状導光板ユニット。
5. 請求項３又は４に記載のフィルム状導光板ユニットにおいて、
   前記シート状ホルダーの厚さが、嵌め込まれる前記光学シートの総厚と略同一に設定されていることを特徴とするフィルム状導光板ユニット。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のフィルム状導光板ユニットと、
   前記フィルム状導光板に光を照射して導光させる発光ダイオード素子を搭載した光源と、を備えていることを特徴とする面状ライトユニット。
7. 画像表示パネルと、
   前記画像表示パネルの表面側又は裏面側に配された請求項６に記載の面状ライトユニットと、を備えていることを特徴とする表示装置。
8. 請求項７に記載の表示装置において、
   前記画像表示パネルが、液晶表示パネルであることを特徴とする表示装置。
9. 請求項７又は８に記載の表示装置と、
   少なくとも一部が透過又は半透明の操作キー及びこの操作キーの下方に設置されたスイッチング機構を有するキー部と、を備え、
   前記フィルム状導光板ユニットのうち少なくとも前記フィルム状導光板及び前記シート状ホルダーが、前記操作キーの下方まで延在していることを特徴とする電子機器。

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