JP6001484B2 - 光源装置および該光源装置を備える液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像を表示するための液晶パネルへ光を出射する光源装置および該光源装置を備える液晶表示装置に関する。

液晶表示装置に搭載された光源装置は、光を出射する光源と、この光源に対向した、第１方向に沿って延在する第１側面、互いに対向して第１方向に直交する第２方向に沿って延在する第２側面および第３側面、第１側面とは反対側に位置する第４側面、ならびに複数の光源から第１側面を通して入射した光を液晶パネルに出射する主面を有する導光板を備える（例えば、特許文献１参照）。

さらに、このような光源装置では、導光板の第２側面から出た光を導光板内へ戻すために、第２側面に対向して第１反射部材が配置されている。また、第１反射部材および導光板の第２側面は、第１側面側の端部から第４主面側の端部にかけて延在した接着部材によって接着されている。

特開２００５−３８７７１号公報

しかしながら、上記のような光源装置では、導光板内の光が接着部材に入射すると、光が接着部材で乱反射する可能性があった。そのため、導光板の第２側面における光源側の端部近傍に位置する接着部材に光が入射すると、導光板の主面における第１側面近傍で光が乱反射してしまう可能性があった。導光板の第１側面近傍で光が乱反射すると、導光板の主面における第１側面近傍の部分から出射される光の光量が大きくなるが、導光板の第４側面側に向かう光の光量が低下するため、導光板の主面における第４側面近傍の部分から出射される光の光量が小さくなる可能性があった。

すなわち、導光板の主面における第４側面近傍の部分から出射される光の光量に比べると、導光板の主面における第１側面近傍の部分から出射される光の光量は大きくなるので、導光板の主面からの出射光の光量に差が生じ、輝度むらが発生する可能性があるという問題点がある。

本発明はこのような事情のもとで考え出されたものであって、その目的は、出射光の光量の差による輝度むらの発生を抑制できる光源装置を提供することにある。

本発明に係る光源装置は、光を出射する光源と、該光源に対向した、第１方向に沿って延在した第１側面、互いに対向して前記第１方向に直交する第２方向に沿って延在した第２側面および第３側面、前記第１側面とは反対側に位置する第４側面、ならびに前記第１側面を通して入射した光源からの光を出射する主面を有する導光板と、該導光板の前記第２側面に対向して配置された第１反射部材と、前記第２側面の前記第１側面側の端部に位置した、前記第１反射部材および前記第２側面を接着する第１接着部材と、該第１接着部材から間隔を空けて前記第２側面に位置して前記第４側面側の端部へ延在した、前記第１反射部材および前記第２側面を接着する第２接着部材とを備えたことを特徴とする。

本発明に係る液晶表示装置は、上記光源装置と、前記導光板の前記主面に対向して配置された液晶パネルとを備える。

本発明に係る光源装置は、導光板の第２側面における第１側面側の端部に位置した第１接着部材が、第１反射部材および第２側面を接着していることに加え、第１接着部材から間隔を空けて第２側面に位置した第４側面側の端部へ延在した第２接着部材が第１反射部材および第２側面を接着している。すなわち、第１接着部材および第２接着部材の間の部分には接着部材が存在しない。これによって、導光板の第２側面における光源近傍の部分で光の乱反射が発生することを低減できるので、光源からの光を導光板の第４側面側に到達させやすくなり、導光板の第１主面から出射される光の光量の差を低減でき、輝度むらの発生を抑制できる。

本発明に係る液晶表示装置は、上述の光源装置を備えることから、表示品位を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る光源装置を表す平面図である。 図１の光源装置のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。 図１の光源装置のII−II線に沿った断面図である。 第２側面側から見た導光板および第１反射部材を表す図である。 液晶表示装置を表す平面図である。 液晶パネルを表す平面図である。 図５の液晶表示装置のIII−III線に沿った断面図である。 第２側面側から見た導光板および第１反射部材を表す図であって、表示領域ならびに第１接着部材および第２接着部材を表す図である。

まず、本発明の実施形態に係る光源装置１について、図１〜図４を参照して説明する。

光源装置１は、光源11と、実装基板12と、導光板13と、第１反射部材14と、第２反射部材15と、第３反射部材16と、拡散部材17と、プリズム板18とを備えている。 光源11は光を出射する機能を有する。複数の光源11は導光板13の第１側面13ｃに対向して配置されている。また、複数の光源11は導光板13の第１主面13ａの一辺に沿って配列している。すなわち、図１に示すように複数の光源11はＹ方向に沿って配列している。

本実施形態では、光源11にＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子を採用しているが、これには限られず、例えばＥＬ（Electro-Luminescence）素子などを採用してもよい。

また、本実施形態の光源11は点光源を採用しているが、これに限らず、冷陰極管などの線光源を採用してもよい。

実装基板12は光源11が実装される基板である。実装基板12には配線パターンが形成されており、配線パターンは光源11に接続されている。この配線パターンを介して電源から電圧が光源11に供給されると、光源11から導光板13の側面13ｃに向けて光が出射される。

導光板13は第１側面13ｃから入射した光を第１主面13ａから出射する機能を有する。導光板13は、透光性を有する材料によって形成され、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂などの樹脂で形成される。なお、本実施形態における導光板13は直方体状であるが
、これに限定されない。

また、図１および図２に示すように、導光板13は、第１主面13ａ、第２主面13ｂ、第１側面13ｃ、第２側面13ｄ、第３側面13ｅおよび第４側面13ｆを有する。

第１主面13ａは導光板13の光を液晶パネル２に向けて出射する面である。第２主面13ｂは第１主面13ａとは反対側に位置する面である。第１側面13ｃは、第１主面13ａおよび第２主面13ｂの間に位置する面であって、光源11が対向して配置される面である。第２側面13ｄは、第１主面13ａおよび第２主面13ｂの間に位置する面であって、Ｘ方向に延在している面である。第３側面13ｅは、第１主面13ａおよび第２主面13ｂの間に位置する面であって、Ｘ方向に延在している面である。すなわち、第３側面13ｅは第２側面13ｄとは反対側に位置する面である。第４側面13ｆは、第１主面13ａおよび第２主面13ｂの間に位置する面であって、第１側面13ｃとは反対側に位置する面である。

なお、本実施形態における第２側面13ｄおよび第３側面13ｅは、第１側面13ｃに隣接しているが、隣接していなくてもよい。また、導光板13における各側面の間に位置する角部に対して面取り加工してもよい。

拡散体13Ａは光を拡散させる機能を有する。また、拡散体13Ａは導光板13の第２主面13ｂに配置されている。また、拡散体13Ａは樹脂などで形成されている。なお、導光板13の第２主面13ｂに凹凸を形成することで、この凹凸を拡散体13Ａとしてもよい。また、導光板13の第１主面13ａおよび第２主面13ｂの間隔を第１側面13ｃ側から第４側面13ｆに向かうにつれて小さくし、第２主面13ｂを傾斜されることで光を拡散させてもよい。また、本実施形態における拡散体13Ａは平面視して円形状であるが、これには限定されない。

第１反射部材14は光を導光板13に向けて反射する機能を有する。第１反射部材14の一部は導光板13の第２側面13ｄに対向しており、第２側面13ｄに沿って延在している。すなわち、第１反射部材14の一部は導光板13の第１主面13ａの一辺に沿って延在している。また、第１反射部材14の他の一部は導光板13の第２主面13ｂに対向している。すなわち、第１反射部材14は、導光板13の第２側面13ｄに対向する部位および第２主面13ｂに対向する部位を有する。第１反射部材14は、例えば樹脂からなる基板の表面に金属膜を成膜して形成できる。なお、第１反射部材14は導光板13の第２主面13ｂに対向する部位を有さなくてもよい。

第１接着部材Ｂ１は第１反射部材14を導光板13の第２側面13ｄに接着する機能を有する。第１接着部材Ｂ１は導光板13の第２側面13ｄに配置されている。図１および図４に示すように、第１接着部材Ｂ１は導光板13の第２側面13ｄにおける第１側面13ｃ側の端部に位置している。すなわち、第１接着部材Ｂ１は、第２側面13ｄの第１側面13ｃ側において、導光板13の第２側面13ｄの端部および第１反射部材14の端部を接着している。

なお、図４に示すように、本実施形態における第１接着部材Ｂ１の形成領域の幅Ｗ_B1は例えば10ｍｍに設定されている。

また、第２接着部材Ｂ２は、第１反射部材14を導光板13の第２側面13ｄに接着する機能を有する。第２接着部材Ｂ２は導光板13の第２側面13ｄに配置されている。図２および図４に示すように、第２接着部材Ｂ２は第１接着部材Ｂ１から間隔を空けて第４側面13ｆ側の端部へ延在している。すなわち、図４に示すように、第２接着部材Ｂ２は第１接着部材Ｂ１に接触していない。

なお、図４に示すように、本実施形態における第２接着部材Ｂ２の形成領域の幅Ｗ_B2は
例えば145ｍｍで設定されている。

また、図４に示すように、本実施形態における第１接着部材Ｂ１および第２接着部材Ｂ２の間の距離Ｗは例えば25ｍｍに設定されている。

第６接着部材Ｂ６は第１反射部材14を導光板13の第２主面13ｂに接着する機能を有している。第６接着部材Ｂ６は導光板13の第２主面13ｂに配置されている。第６接着部材Ｂ６は、導光板13の第２主面13ｂの一辺に沿って延在している。図１に示すように、第６接着部材Ｂ６はＸ方向に延在している。すなわち、第６接着部材Ｂ６は第１反射部材14のＹ方向における端部を第２主面13ｂに固定している。

第２反射部材15は光を導光板13に向けて反射する機能を有する。導光板13の第３側面13ｅに対向しており、第３側面13ｅに沿って延在している。すなわち、第２反射部材15は一部は導光板13の第１主面13ａの一辺に沿って延在している。第２反射部材15は、例えば樹脂からなる基板の表面に金属膜を成膜してなる。

第３接着部材Ｂ３は第２反射部材15を導光板13の第３側面13ｅに接着する機能を有する。第３接着部材Ｂ３は導光板13の第３側面13ｅに配置されている。また、図１に示すように、第３接着部材Ｂ３は導光板13の第３側面13ｅにおける第１側面13ｃ側の端部に位置している。すなわち、第３接着部材Ｂ３は、第３側面13ｅの第１側面13ｃ側において、導光板13の第３側面13ｅの端部および第２反射部材15の端部を接着している。また、第３接着部材Ｂ３は第１接着部材Ｂ１に対応して配置されている。

なお、本実施形態における第３接着部材Ｂ３の形成領域の幅は、第１接着部材Ｂ１の形成領域の幅Ｗ_B1と同様に設定できる。

また、第４接着部材Ｂ４は第２反射部材15を導光板13の第３側面13ｅに接着する機能を有する。第４接着部材Ｂ４は導光板13の第３側面13ｅに配置されている。また、第４接着部材Ｂ４は、第３接着部材Ｂ３から間隔を空けて第３側面13ｅの第４側面13ｆ側に延在している。すなわち、図１に示すように、第４接着部材Ｂ４は第３接着部材Ｂ３に接触していない。また、第４接着部材Ｂ４は第２接着部材Ｂ２に対応して配置されている。

なお、本実施形態における第４接着部材Ｂ４の形成領域の幅は、第２接着部材Ｂ２の形成領域の幅Ｗ_B2と同様に設定できる。

第３反射部材16は光を導光板13に向けて反射する機能を有する。第３反射部材16は、導光板13の第４側面13ｆに対向しており、第４側面13ｆに沿って延在している。第３反射部材16は、例えば樹脂からなる基板の表面に金属膜を成膜してなる。

第５接着部材Ｂ５は、第３反射部材16を導光板13の第４側面13ｆに接着する機能を有する。第５接着部材Ｂ５は導光板13の第４側面13ｆに配置されている。また、図１に示すように、第５接着部材Ｂ５は第１主面13ａの一辺に沿って延在している。すなわち、第５接着部材Ｂ５はＹ方向に延在している。第５接着部材Ｂ５が導光板13の第４側面13ｆおよび第３反射部材16を接着することで、導光板13から出た光を良好に導光板13に反射できる。

なお、第１接着部材Ｂ１〜第６接着部材Ｂ６としては、例えばシリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂などの樹脂接着剤などが挙げられる。

拡散板17は導光板13の第１主面13ａと対向して配置されている。この拡散板17は、導光板13の第１主面13ａから液晶パネル２に向けて出射される光の輝度の均一性を高める役割
を有するものである。拡散板17は、例えばＰＥＴなどの樹脂材料からなる基板上に、シリカビーズなどを含有した樹脂を塗布した後に硬化させてなる。

プリズム板18は、拡散板17を介して導光板13の第１主面13ａに対向して配置されている。プリズム板18はプリズム板18に入射する光をＺ方向に屈折させる機能を有する。

光源装置１では、導光板13の第２側面13ｄにおける第１側面13ｃ側の端部に位置した第１接着部材Ｂ１が第１反射部材14および第２側面13ｄを接着していることに加え、第１接着部材Ｂ１から間隔を空けて第２側面13ｄに位置した第４側面13ｆ側の端部へ延在した第２接着部材Ｂ２が第１反射部材14および第２側面13ｄを接着している。導光板13の第２側面13ｄにおける光源11近傍の部分、すなわち、第１接着部材Ｂ１および第２接着部材Ｂ２の間の部分には接着部材が存在しない。これによって、導光板13の第２側面13ｄにおける光源11近傍の部分で光の乱反射が生じることを低減できるので、光源11からの光を導光板13の第４側面13ｆ側に到達させやすくなる。したがって、導光板13の第１主面13ａにおける第１側面13ｃ近傍の部分から出射される光の光量が大きくなることを低減でき、第４側面13ｆ近傍の部分から出射される光の光量が小さくなることを低減できる。以上のように、光源装置１では、導光板13の第１主面13ａから出射される光の光量の差を低減でき、輝度むらの発生を抑制できる。

また、光源装置１では、導光板13の第２側面13ｄにおける第１側面13ｃ側の端部に位置した第１接着部材Ｂ１が第１反射部材14および第２側面13ｄを接着している。例えば、第１接着部材Ｂ１を配置しない場合には、第１反射部材14および第２側面13ｄは接着されていないので、第２側面13ｄの第１側面13ｃ側において、導光板13の第２側面13ｄの端部および第１反射部材14の端部の位置関係が固定されず、導光板13の第２側面13ｄから出た光を第１反射部材14によって導光板13へ充分に反射できない可能性がある。これに対して、第１接着部材Ｂ１が導光板13の第２側面13ｄの端部および第１反射部材14の端部を接着しているので、第１反射部材14および第２側面13ｄの位置関係を良好に固定でき、導光板13の第２側面13ｄから出た光を第１反射部材14に反射しやすくなる。

また、光源装置１では、導光板13の第３側面13ｅにおける第１側面13ｃ側の端部に位置した第２接着部材Ｂ２が第２反射部材15および第３側面13ｅを接着していることに加え、第２接着部材Ｂ２から間隔を空けて第３側面13ｅに位置して第４側面13ｆ側の端部へ延在した第４接着部材Ｂ４が第２反射部材15および第３側面13ｅを接着している。導光板13の第３側面13ｅにおける光源11近傍の部分、すなわち、第３接着部材Ｂ３および第４接着部材Ｂ４の間の部分には接着部材が存在しない。これによって、導光板13の第３側面13ｅにおける光源11近傍の部分で光の乱反射が生じることを低減できるので、導光板13の第４側面13ｆ側に光を到達させやすくなる。したがって、導光板13の第１主面13ａにおける第１側面13ｃ近傍の部分から出射される光の光量が大きくなることを低減でき、第４側面13ｆ近傍の部分から出射される光の光量が小さくなることを低減できる。以上のように、導光板13の第１主面13ａから出射される光の光量に差を低減し、輝度むらの発生を抑制できる。

また、光源装置１では、導光板13の第３側面13ｅにおける第１側面13ｃ側の端部に位置した第３接着部材Ｂ３が第２反射部材15および第３側面13ｅを接着している。例えば、第３接着部材Ｂ３を配置しない場合には、第３側面13ｅの第１側面13ｃ側において、導光板13の第３側面13ｅの端部および第２反射部材15の端部の位置関係が固定されず、導光板13の第３側面13ｅから出た光を導光板13へ充分に反射できない可能性がある。これに対して、第３接着部材Ｂ３が導光板13の第２側面13ｄの端部および第２反射部材15の端部を接着しているので、第２反射部材15および第３側面13ｅの位置関係を良好に固定でき、導光板13の第３側面13ｅから出た光を第２反射部材15によって反射しやすくなる。

次に、図５〜図８を参照して、光源装置１および液晶パネル２を備える液晶表示装置３について説明する。

図５〜図７に示すように、液晶表示装置３は光源装置１および液晶パネル２を備えている。

液晶パネル２は、第１基板21、第２基板22、液晶層23およびシール材24を有している。液晶パネル２は、信号電極および共通電極の間で電界を発生させて液晶層23中の液晶分子の方向を制御することによって、画素ごとに光源装置３からの光の透過率を調整し、表示領域Ｅ_Ｄに画像を表示する。

第１基板21は、中央部に画像を表示するための表示領域Ｅ_Ｄおよび表示領域Ｅ_Ｄの外側に位置する非表示領域Ｅ_NDを有する外側主面21ａおよび外側主面21ａとは反対側に位置する内側主面21ｂを有している。第１基板21は、例えばガラス、プラスチックなどの透光性を有する材料によって形成される。

第１基板21の内側主面21ｂ上には、カラーフィルタ、遮光膜、平坦化膜および配向膜（不図示）などが配置されている。

第２基板22は、第１基板21の内側主面21ｂに対向する内側主面22ａと、内側主面22ａの反対側に位置する外側主面22ｂとを有している。第２基板22は第１基板21と同様の材料で形成できる。

表示領域Ｅ_Ｄにおける第２基板22の内側主面22ａ上には、ゲート配線、ゲート絶縁膜、ソース配線、薄膜トランジスタ、信号電極および共通電極（不図示）などが配置されている。

なお、本実施形態の液晶パネル２は、一対の基板のうち一方の基板に配置された信号電極および共通電極の間で電界を発生させて液晶層中の液晶分子の方向を制御するいわゆる横電界方式を採用している。なお、本実施形態では横電界方式を採用しているが、これに限定されるものではなく、いかなる方式であってもよい。例えば縦電界方式を採用してもよい。

液晶層23は、第１基板21および第２基板22の間のうち表示領域Ｅ_Ｄに重なる部分に配置されている。液晶層23は、ネマティック液晶などを含んでいる。

図８は、液晶パネル２の表示領域Ｅ_Ｄならびに第１接着部材Ｂ１および第２接着部材Ｂ２の間の部分の位置関係を示している。図５および図８に示すように、第１接着部材Ｂ１および第２接着部材Ｂ２の間の部分、すなわち、接着部材が存在しない部分は表示領域Ｅ_Ｄおよび非表示領域Ｅ_NDの境界に跨るように配置されている。これによって、表示領域Ｅ_Ｄの内側および外側に位置する部分で光の乱反射が生じることを低減できるので、表示領域Ｅ_Ｄに重なる導光板13の第１主面13ａから出射される光の光量に差を低減でき、輝度むらの発生を抑制され、表示品位が向上する。

なお、図５に示すように、液晶パネル２の表示領域Ｅ_Ｄならびに第３接着部材Ｂ３および第４接着部材Ｂ４の間の部分の位置関係についても上記と同様である。

シール材24は第１基板21および第２基板22を貼り合わせる機能を有する。また、シール材24は第１基板21および第２基板22の間に配置されている。シール材24は、平面視して表
示領域Ｅ_Ｄを取り囲むようにして配置されている。このシール材24はエポキシ樹脂などによって形成される。

第１偏光板25は、所定の振動方向の光を選択的に透過させる機能を有する。図７に示すように、第１偏光板25は液晶パネル２の第１基板21の外側主面21ａに配置されている。第１偏光板25は表示領域Ｅ_Ｄに位置している。

第２偏光板26は、所定の振動方向の光を選択的に透過させる機能を有する。図７に示すように、第２偏光板26は、第２基板22の外側主面22ｂに配置されている。第２偏光板26は第１偏光板25に重なって配置されている。

液晶表示装置３は光源装置１を備えている。これによって、光源装置１からの出射光における輝度がより均一化され、表示むらの発生が低減され、表示品位が向上する。

本発明は上記実施形態に特に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変更および改良が可能である。例えば、上記実施形態では、液晶パネル２に薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリクス方式を採用しているが、パッシブマトリクス方式を採用してもよい。

１ 光源装置
11 光源
12 実装基板
13 導光板
13ａ 第１主面
13ｂ 第２主面
13ｃ 第１側面
13ｄ 第２側面
13ｅ 第３側面
13ｆ 第４側面
13Ａ 拡散体
14 第１反射体
15 第２反射体
16 第３反射体
Ｂ１ 第１接着部材
Ｂ２ 第２接着部材
Ｂ３ 第３接着部材
Ｂ４ 第４接着部材
Ｂ５ 第５接着部材
Ｂ６ 第６接着部材
17 拡散板
18 プリズム板
２ 液晶パネル
21 第１基板
21ａ 第１主面
21ｂ 第２主面
22 第２基板
22ａ 第１主面
22ｂ 第２主面
23 液晶層
24 シール材
25 第１偏光板
26 第２偏光板
３ 液晶表示装置

Claims (4)

1. 光を出射する光源と、
   該光源に対向した、第１方向に沿って延在した第１側面、互いに対向して前記第１方向に直交する第２方向に沿って延在した第２側面および第３側面、前記第１側面とは反対側に位置する第４側面、ならびに前記第１側面を通して入射した光源からの光を出射する主面を有する導光板と、
   該導光板の前記第２側面に対向して配置された第１反射部材と、
   前記第２側面の前記第１側面側の端部に位置した、前記第１反射部材および前記第２側面を接着する第１接着部材と、
   該第１接着部材から前記第２側面の長手方向において間隔を空けて前記第２側面に位置して前記第４側面側の端部へ延在した、前記第１反射部材および前記第２側面を接着する第２接着部材とを備えたことを特徴とする光源装置。
2. 前記導光板の前記第３側面に対向して配置された第２反射部材と、
   前記第３側面の前記第１側面側の端部に位置した、前記第２反射部材および前記第３側面を接着する第３接着部材と、
   該第３接着部材から前記第３側面の長手方向において間隔を空けて前記第３側面に位置して前記第４側面側の端部へ延在した、前記第２反射部材および前記第３側面を接着する第４接着部材とをさらに備えた請求項１に記載の光源装置。
3. 前記導光板の前記第４側面に対向して配置された第３反射部材と、
   該第３反射部材および前記第４側面を接着する第５接着部材とをさらに備えた請求項２に記載の光源装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の光源装置と、
   前記導光板の前記主面に対向して配置された液晶パネルとを備えた液晶表示装置。

Images