JP5511072B2 - バックライト装置および液晶モジュール - Google Patents

Description

本発明は、例えば液晶表示装置に用いられるバックライト装置、およびこのバックライト装置を用いた液晶モジュールに関する。

従来、液晶モジュールを筐体で囲繞した液晶表示装置が知られている。液晶モジュールは、液晶パネルと、液晶パネルの裏側に配設されたバックライト装置とを備えている。これらの液晶パネルとバックライト装置との間には、拡散板および光学シートが設けられる。バックライト装置から照射された光および反射板により反射された光は、これらの拡散板および光学シートにより、輝度分布が均一になるように拡散されて液晶パネル側へ出射される。

このような液晶表示装置の構成が、特開２００６−１８５９０８号公報（特許文献１）に開示されている。この特許文献１の図１０に開示された液晶表示装置においては、拡散シートの裏面（光源側）が、筐体底面の内表面に突出した、円錐形状の拡散板支持部材により支持されている。この拡散板支持部材が、拡散板を支持し、拡散板が撓むことによる光学特性の悪化を抑制している。

また、このような液晶表示装置の光学特性を向上させるために、拡散板の両面に光学パターンを設ける場合がある。特開２００８−２４３６３７号公報（特許文献２）の図２には、拡散板の表面（液晶パネル側）に略半円凸部を設けるとともに、拡散板の裏面（光源側）に略円弧形状または扁平曲線形状のマット面を設けた拡散板が開示されている。

特開２００６−１８５９０８号公報 特開２００８−２４３６３７号公報

特許文献２に開示されたように拡散板の表裏両面に光学パターンを設けた場合であっても、特許文献１に開示されたように拡散板の撓みを防止するために拡散板支持部材が必要になる。拡散板支持部材が当接する部分（拡散板の裏面）には、拡散板を安定して支持することが求められる。

本発明は、このような事情に鑑み、光学特性に優れた拡散板を安定して保持可能なバックライト装置、およびこのバックライト装置を用いた液晶モジュールを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明のバックライト装置は、表示素子の背面側に配置される。このバックライト装置は、光源を配置したケースと、光源と表示素子との間に配設され、光源側の入射面から入射した光を拡散して表示素子側の出射面から出射する拡散板と、ケースに設けられ、拡散板の光源側の入射面に当接して当該拡散板を支持する複数の支持部材とを備える。この拡散板は、入射面の支持部材に対応する位置に当接部を有し、かつ当接部において支持部材が当接しない位置に凸部を有するものであることを特徴とする。

上記の構成によれば、拡散板は入射面の支持部材に対応する位置に当接部を有し、かつ当接部において支持部材が当接しない位置に凸部を有する。このため、拡散板を樹脂の射出成形により形成した場合、出射面および入射面に光制御部を備える光学特性に優れた拡散板を容易に製造することができる。さらに、射出成形時の樹脂注入口としてのゲート部分に残存する樹脂により形成される凸部が、拡散板に設けた当接部において、拡散板の支持部材が当接しない位置に存在することとなる。このため、凸部が光学特性に悪い影響を与えることも減らすことができるとともに、拡散板を安定して支持することができる。その結果、光学特性に優れた拡散板を備えたバックライト装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るバックライト装置を用いた液晶モジュールの分解斜視図 図１の液晶モジュールの部分的な断面図 図１のバックライト装置に用いられる拡散板の斜視図（表面：液晶パネル側、出射面） 図１のバックライト装置に用いられる拡散板の斜視図（裏面：光源側、入射面） 図３の拡散板の断面図 図５の拡散板を射出成形で製造する場合の金型とともに示す図 本発明の第２実施形態に係るバックライト装置に用いられる拡散板の斜視図（裏面：光源側、入射面） 図７の拡散板の断面図

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

（第１実施形態）
図１および図２に、本発明の第１実施形態に係るバックライト装置１を用いた液晶モジュールを示す。この液晶モジュールは、表示素子としての液晶パネル８と、液晶パネル８の裏側に配設されたバックライト装置１とを備えている。液晶パネル８の周縁部は、カバーフレーム９によってバックライト装置１に固定されている。なお、液晶モジュールは、液晶パネル８を制御する制御装置、およびバックライト装置１に電源を供給する、ＤＣ／ＤＣ電源等を備える駆動部などを有しているが、これらは公知のものが採用可能であり、それらの図示および説明は省略する。

バックライト装置１は、表示素子としての液晶パネル８を背面側から照明するものである。以下では、説明の便宜のために、バックライト装置１が光を放射する側（表面側：液晶パネル側、出射面側）を上方、その反対側（裏面側：光源側、入射面側）を下方と記載する場合がある。

具体的に、バックライト装置１は、所定方向（液晶パネル８と平行な方向）に配列された複数本の線状光源２と、線状光源２を液晶パネル８と反対側（線状光源２の配列面と直交する方向の一方）から収容するケース３と、ケース３に蓋をするように配置された拡散板６Ａとを備えている。ケース３内には、該ケース３における線状光源２と対向する底面上に反射シート４が配設されているとともに、線状光源２の延在方向に離間して一対の支持部材５が配置されている。また、拡散板６Ａ上には、拡散板６Ａを透過した光を拡散または集光する、プリズムシートなどを含む光学シート７が積層されている。

バックライト装置１は、一般に、平面視で線状光源２の延在方向に延びる長方形状をなしており、ケース３の底面および拡散板６Ａも、線状光源２の延在方向が長手方向、線状光源２が配列された所定方向（以下「光源配列方向」という。）が短手方向の長方形状をなしている。

本実施形態では、線状光源２として直管状の冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）が用いられており、これらが互いに平行に配列されている。そして、線状光源２の両端部が支持部材５で覆われている。ただし、ケース３内には、Ｕ字状の冷陰極蛍光ランプを配置することも可能である。この場合には、Ｕ字状のランプの直線部分が本発明の「線状光源」となる。

ケース３は、アルミニウム等の金属または樹脂で構成される。ケース３は、一方向に開口する箱状をなしており、線状光源２の配列面と平行な底面を構成する底壁と、この底壁の周縁部から立ち上がる周壁とを有している。また、本実施形態のケース３は、周壁の上端部に連設された鍔部も有している。

反射シート４は、ケース３の底面を略全面的に覆っている。反射シート４は、例えば金属箔で構成され、線状光源２から拡散板６Ａと反対側に放射された光を拡散板６Ａ側に反射する。

各支持部材５は、高反射性の材料で構成されている。このような高反射性の材料としては、例えば酸化チタンを混合したポリカーボネートを用いることができる。本実施形態では、各支持部材５は、一体成型されている。

各支持部材５は、図２に示すように、線状光源２の端部を保持するベース部５１と、ベース部５１の内側端部から外側に開くように斜め上向きに延びる反射部５２とを有している。ベース部５１の内側側面は、反射部５２の内側側面と連続面を構成するように傾斜している。このため、線状光源２および反射シート４から支持部材５に向かって進む光は、ベース部５１の内側側面および反射部５２の内側側面によって拡散板６Ａに向けて反射される。

また、各支持部材５は、拡散板６Ａを支持する第１支持部５３と、液晶パネル８を支持する第２支持部５５と、第１支持部５３と第２支持部５５とを一体的に連結する、拡散板６Ａの端面と対向する縦壁部５４とを有している。第１支持部５３は、反射部５２の上端部からケース３の底面と平行に外側に延びており、縦壁部５４は、第１支持部５３の外側端部から垂直に立ち上がっている。また、第２支持部５５は、縦壁部５４の上端部から第１支持部５３と平行に張り出している。第１支持部５３、第２支持部５５および縦壁部５４は、内側に開口する溝状の凹部５Ａを形成しており、この凹部５Ａに拡散板６Ａの長手方向の端部が挿入されている。

さらに、各支持部材５は、第２支持部５５の外側端部から上方に向かった後に外側に向かう断面略Ｌ字状の屈曲部５７と、屈曲部５７の外側端部からケース３の周壁に沿って垂れ下がる側壁部５６と、カバーフレーム９を固定するための、屈曲部５７の外側端部に連設された固定部５８とを有している。

拡散板６Ａは、線状光源２と液晶パネル８との間に配設され、線状光源２側の入射面から入射した光を拡散して液晶パネル８側の出射面から出射するもので、ポリスチレンやポリカーボネートなどの透明な樹脂の射出成形により形成されている。具体的には、図２のように、線状光源２を挟んで反射シート４と反対側に配設されており、線状光源２からの直射光および反射シート４からの反射光を内部に入射させる入射面と、内部で拡散した光を出射させる出射面とを有している。上述した光学シート７は出射面上に積層配置されている。

図３に拡散板６Ａの上方の面（表面：液晶パネル側、出射面）の斜視図を、図４に拡散板６Ａの下方の面（裏面：光源側、入射面）の斜視図を、それぞれ示す。これらの図に示すように、拡散板６Ａの表面および裏面には、長手方向に光制御部６１Ａおよび光制御部６１Ｂがそれぞれ形成されている。これらの光制御部６１Ａおよび光制御部６１Ｂは、線状光源２に平行な縞模様を呈している。本実施形態では、光制御部６１Ａは、出射面を透過する光の屈折方向を規定する複数のプリズム構造体（断面三角形状の突条部）で構成されており、光制御部６１Ｂは、入射面を透過する光の屈折方向を規定する複数のプリズム構造体（断面三角形状の突条部）で構成されている。

光制御部６１Ａおよび光制御部６１Ｂは、線状光源２からの直射光および反射シート４からの反射光を光源配列方向に均一化するように構成されている。具体的には、各線状光源２の真上部分ではプリズム構造体のピッチが相対的に密に設定され、その間の部分では線状光源２から離れるにつれてプリズム構造体のピッチが徐々に粗くなるように設定されている。なお、光制御部の立体形状は、上述した形状に限定されるものではない。

従来のバックライト装置で用いられる拡散板は、通常は押し出し成形されるため、出射面に光制御部のみが形成されている。本実施形態にかかる拡散板６Ａは、拡散板６Ａの表裏両面に光制御部としての光学パターンを形成するように、金型に樹脂を流し込んで成形する。金型は、拡散板の表裏両面に形成される光学パターンであるプリズム構造体に対応した形状を備える。このような金型を用いて射出成形された拡散板６Ａは、出射面に構成された光制御部６１Ａに加えて入射面に構成された光制御部６１Ｂを備える。このため、１枚の拡散板６Ａによりバックライト装置から照射された光を均一化させる効果を向上させることができるので、プリズムシート（光学シート）の枚数を減らすことができる。

さらに、図４に示すように、この拡散板６Ａの裏面の入射面において、拡散板支持部材３１Ｂ１〜拡散板支持部材３１Ｂ６に対応する位置には、その対応する部分を窪ませることにより形成した複数（ここでは６個）の当接部としての平滑部６１Ｂ１〜平滑部６１Ｂ６を備える。この平滑部６１Ｂ１〜平滑部６１Ｂ６には、図１の拡散板支持部材３１Ｂ１〜拡散板支持部材３１Ｂ６の先端がそれぞれ当接して、これらの拡散板支持部材３１Ｂ１〜拡散板支持部材３１Ｂ６により拡散板６Ａが支持される。これにより、拡散板６Ａが撓まないように支持することができる。なお、図１に示すように、拡散板支持部材３１Ｂ１〜拡散板支持部材３１Ｂ６は、線状光源２と他の線状光源２との間に設けられる。

さらに、図４の平滑部６１Ｂ１および平滑部６１Ｂ２を含む断面図を図５に示す。この図５に示すように、拡散板支持部材３１Ｂ１および拡散板支持部材３１Ｂ２は、棒状の形状を備え、その先端部は、拡散板６Ａを傷付けることのないように丸みを帯びている。平滑部６１Ｂ１および平滑部６１Ｂ２は、拡散板６Ａの裏面側に設けられ、拡散板６Ａを貫通しないように設けられた穴部で形成されている。拡散板支持部材３１Ｂ１の先端は平滑部６１Ｂ１に当接し、拡散板支持部材３１Ｂ２の先端は、平滑部６１Ｂ２に当接している。プリズム構造体ではなく、平滑な当接面を備えた平滑部６１Ｂ１〜平滑部６１Ｂ６に、拡散板支持部材３１Ｂ１〜拡散板支持部材３１Ｂ６が当接するので、拡散板６Ａを安定して支持することができる。

さらに詳しくは、図５に示すように、平滑部６１Ｂ２は、射出成形時の樹脂注入口としてのゲート部分に残存する樹脂により形成される凸部としてのゲート凸部６１Ｂ７を備える。なお、平滑部６１Ｂ１にゲート凸部６１Ｂ７を備えていても構わない。
拡散板６Ａが射出成形される状態を、金型とともに図６に示す。この図６においては、金型１００および金型２００を拡散板の厚みまで接近させてから、樹脂を金型１００と金型２００との間に流し込む。なお、本発明は、このような樹脂成形の方法およびこれらの金型により製造される拡散板に限定されるものではない。

図６（Ａ）に示すように、金型１００は、拡散板６Ａの表面に形成される光制御部６１Ａ（プリズム構造体）対応した三角柱形状部１０２を備える。金型２００は、拡散板６Ａの裏面に形成される光制御部６１Ｂ（プリズム構造体）に対応した三角柱形状部２０２を備えるとともに、平滑部に対応した円柱形状部２０４および円柱形状部２０６を備える。円柱形状部２０６は、金型に樹脂を流し込むためのゲート（樹脂通路）２０８を備える。

図６（Ｂ）に示すように、金型１００と金型２００を配置した状態で、金型２００にホットランナ３００を差し込んで、ゲート２０８より拡散板成形用の透明な液状の樹脂を注入し、その後図６（Ｃ）に示すように、樹脂が完全に硬化する前にホットランナ３００からの樹脂注入を止めた後、ホットランナ３００を金型２００から抜くように動かすとともに、樹脂を完全に硬化させる。

その後、図６（Ｄ）に示すように、金型１００と金型２００を取り外して樹脂成形品を取り出すことにより、拡散板６Ａを製造することができる。

この図６（Ａ）〜図６（Ｄ）に示すように、樹脂の射出成形により拡散板６Ａを製造した場合に、ゲート２０８の位置に、ゲート２０８に残存した樹脂によりゲート凸部６１Ｂ７が形成される。このゲート凸部６１Ｂ７は、平滑部６１Ｂ２における光源側に突出して構成される。ただし、このゲート凸部６１Ｂ７は、平滑部６１Ｂ２の内部に収まっているので、光学特性に影響を与えるものではない。また、図５に示すように、この拡散板支持部材３１Ｂ２は、ゲート凸部６１Ｂ７の位置以外で拡散板６Ａに当接している。なお。平滑部６１Ｂ２は、光制御部６１Ｂを構成しないように拡散板６Ａの裏面のプリズム構造体を窪ませた形状である。

本実施形態においては、ゲートが３ヶ所ある金型を用いているので、拡散板６Ａには、３ヶ所のゲート凸部が形成される。平滑部６１Ｂ２の他には、たとえば、平滑部６１Ｂ４および平滑部６１Ｂ６がゲート凸部を備える。一般的に、射出成形においては、その樹脂成形品の大きさにもよるが、少なくとも２〜３ヶ所のゲートが設けられて、樹脂が金型に均等に流し込まれるようになっている。本実施形態においては、このゲートの位置（ひいてはゲート凸部）が拡散板支持部材の位置に合致させてある。

このように、本実施形態においては、６ヶ所の拡散板支持部材が６ヶ所の平滑部に当接する。そのうちの３ヶ所の拡散支持部材の位置（当接部の位置）をゲート位置に合致させてあるので、３ヶ所の当接部にゲート凸部が形成されることになる。当接部の数は、ゲート数と同じであってもよく、全てのゲート位置に当接部が形成されることが好ましい。さらに、当接部の数をゲート数よりも多くすると、より多くの位置で拡散板６Ａを支持できるので、より安定させることができる。なお、このような当接部の位置および個数（個数についてはゲート数以上）は、線状光源２が配置された間隙に当接部を設けること、当接部の個数が少なくても拡散板６Ａの撓みを抑制できる位置に当接部を設けることが、好ましい。

なお、このようにするのではなく、すなわち、ゲートの位置が拡散板支持部材の位置以外であると、以下のような不具合が発生する。ゲートの位置が拡散板支持部材の位置ではないと、ゲート凸部がプリズム構造体の部分に形成される。このため、プリズム構造体による光学特性にゲート凸部が影響を与えてしまい、バックライト装置から照射された光を均一化させる効果を低下させてしまう可能性がある。これでは、拡散板の裏面にも光学パターンを設けた意味が薄れてしまい、光学シートの枚数を減らすこともできない。

さらに、拡散板支持部材の先端は、当接部の平滑な部分に当接して、当接部のゲート凸部には当接しないため、拡散板支持部材が拡散板をさらに安定して支持することができる。

以上のようにして、本実施形態に係るバックライト装置を用いた液晶モジュールによると、拡散板の表裏両面に光学パターンを設けて、拡散板の効果を向上させることができる。さらに、拡散板の裏面を窪ませた平滑部を構成したので、プリズム構造体の作用効果を維持しつつ、平滑部に拡散板支持部材を当接させることにより拡散板の安定性を高めることができる。さらに、この平滑部に射出成形時のゲート位置を合致させたので、ゲート凸部がプリズム構造体の位置ではなく平滑部に形成されるので、ゲート凸部が光学特性に悪い影響を与えることもない。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るバックライト装置を説明する。なお、本実施形態のバックライト装置は、第１実施形態で説明したバックライト装置１の拡散板６Ａを図７、図８に示す拡散板６Ｂに変更しただけのものであるので、以下においては、拡散板６Ｂについてのみ説明する。なお、図８は、図７に示す拡散板６Ｂの主要部の断面構造を示す断面図である。

拡散板６Ｂの上方の面（表面：液晶パネル側、出射面）は、拡散板６Ａ（図３参照）と同じ構成を備える。拡散板６Ｂの下方の面（裏面：光源側、入射面）は、拡散板６Ａ（図４参照）の光制御部６１Ｂ（プリズム構造体）を備えない構成である。図７および図８に示すように、この拡散板６Ｂの裏面は、平面である。この拡散板６Ｂは、拡散板６Ａと同じように射出成形して製造される。このような拡散板６Ｂであっても、拡散板６Ａと同じように、平滑部６１Ｂ２を備え、この平滑部６１Ｂ２にゲート凸部６１Ｂ７が形成されている。ゲート凸部６１Ｂ７は、第１実施形態と同じく、金型に樹脂を流し込むためのゲート（樹脂通路）の位置に、樹脂通路に残存した樹脂により形成される。

この拡散板６Ｂによると、拡散板を射出成形して製造する場合に、この平滑部６１Ｂ２に射出成形時のゲート位置を合致させたので、ゲート凸部６１Ｂ７が拡散板裏面に突出して形成されることなく平滑部６１Ｂ２に形成されるので、ゲート凸部６１Ｂ７が光学特性に悪影響を与えることもない。

なお、この第２実施形態においては、拡散板支持部材に対応する位置に設ける当接部は、全ての当接部について、その対応する部分を窪ませた形状の平滑部を形成する必要はなく、少なくともゲート凸部６１Ｂ７が形成される部分の当接部にのみ、図８に示すような平滑部を形成すればよい。

（その他の実施形態）
上述した第１実施形態および第２実施形態では、各線状光源２が１本の冷陰極蛍光ランプで構成されていたが、各線状光源２は、複数のＬＥＤで構成されていてもよい。このとき、複数のＬＥＤは、直線上に並ぶように配列されるように構成されていてもよい。このようにＬＥＤを用いて線状光源２を構成した場合でも、第１実施形態および第２実施形態と同様に、加工コストを上昇させることなく、光学特性に優れた拡散板を備えたバックライト装置を提供することができる。

また、上述した第１実施形態および第２実施形態では、光制御部が複数のプリズム構造体で構成されていたが、これに限定されない。光学特性を向上させる作用効果があり、かつ、光制御部を構成するために型（金型に限定されない）に樹脂を流し込んで成形する構造であれば、本発明の光制御部として採用できる。なお、立体形状の光制御部とは、上述のプリズム構造体を含み、他のいかなる形状の構造体であっても構わないことを示す。

本発明は、例えば、均一な輝度のバックライト装置を実現することができ、種々の用途のバックライト装置に適用可能である。

１ バックライト
２ 線状光源
３ ケース
４ 反射シート
５ 支持部材
５Ａ 凹部
５２ 反射部
５３ 第１支持部
５４ 縦壁部
５５ 第２支持部
６Ａ，６Ｂ 拡散板
６１ 光制御部
８ 液晶パネル（表示素子）

Claims (4)

1. 表示素子の背面側に配置されるバックライト装置であって、
   光源を配置したケースと、
   前記光源と前記表示素子との間に配設され、前記光源側の入射面から入射した光を拡散して前記表示素子側の出射面から出射する拡散板と、
   前記ケースに設けられ、前記拡散板の光源側の入射面に当接して当該拡散板を支持する複数の支持部材とを備え、
   前記拡散板は、前記入射面の前記支持部材に対応する位置に該支持部材の先端が当接する底面が形成された凹部を有し、該凹部の底面が前記光源側からの光を透過し、かつ前記凹部の底面のうち前記支持部材の先端が当接する位置以外の位置に凸部を有するものであることを特徴とするバックライト装置。
2. 前記拡散板は、樹脂の射出成形により形成したものであり、前記凸部は、射出成形により前記拡散板を形成するときの金型の樹脂注入口の痕跡である請求項１に記載のバックライト装置。
3. 前記支持部材は、前記光源の間に設けられている請求項１に記載のバックライト装置。
4. 請求項１に記載のバックライト装置と、
   前記バックライト装置によって背面側から照明される前記表示素子としての液晶パネルとを備えたことを特徴とする液晶モジュール。

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