WO2012081394A1

WO2012081394A1 - エッジライト型照明装置及び表示装置

Info

Publication number: WO2012081394A1
Application number: PCT/JP2011/077513
Authority: WO
Inventors: 貴博吉川
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2012-06-21

Abstract

　運搬等で振動を受けた際に、反射シートと導光板が接触してこすれても、反射パターンの削れを防止して輝度ムラが発生することを防止可能である、エッジライト型照明装置及び表示装置を提供する。導光板（１１）と、該導光板（１１）の側面方向に配置された光源（１２）と、前記導光板（１１）の上に形成された反射パターン（１３）と、前記導光板（１１）の反射パターン（１３）側に配置された反射シート（１４）とを有し、前記反射パターン（１３）と前記反射シート（１４）との間に、前記反射パターン（１３）の表面を保護するための保護層（１５）を設けて、エッジライト型照明装置（１０）を構成し、該エッジライト型照明装置（１０）を表示パネルの外光照射装置として用いて表示装置（１）を構成した。

Description

エッジライト型照明装置及び表示装置

　本発明は、エッジライト型照明装置及び表示装置に関し、特に液晶表示装置等の面光源として好適なエッジライト型照明装置に関する。

　エッジライト型照明装置は、液晶表示装置等の表示装置において、外部光を照射するためのバックライトとして広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。エッジライト型照明装置の構造は、導光板の側面（エッジ）側にＬＥＤ等の光源が配置され、導光板の一方の面に光を散乱させるためのドットパターンからなる反射パターンが形成され、該反射パターン側に反射シートが積層されている。またエッジライト型照明装置は、導光板の他方の面側に、輝度ムラを低減するための拡散シート、輝度を向上させるためのプリズムシート等の光学シートが配置されている。

特開平９－２７４１０１号公報

　従来のエッジライト型照明装置は、輸送等の際に振動を受けると、導光板の表面に形成された反射パターンと反射シートとが接触してこすれることにより、反射パターンが削れてしまうという問題があった。これは、一般に、反射シートのコーティング剤の硬度が、反射パターンの硬度よりも高いために、反射パターン側が削れてしまうものである。

　このように導光板に形成されている反射パターンが削れると、パターンの変形や、白色に形成されている反射パターンが黒ずんだりする変色が起こる。導光板の反射パターンが変色すると、導光板を通過する光が設計通り配光されなくなってしまう。その結果、導光板の反射シートと反対面から発する照明光に、輝度ムラが発生してしまうことになる。

　上記実状に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、エッジライト型照明装置が運搬等で振動を受けた際に、反射シートと導光板が接触してこすれても、反射パターンの削れを防止して輝度ムラの発生を防止可能である、エッジライト型照明装置及び表示装置を提供することにある。

　このような課題を解決するために、本発明のエッジライト型照明装置は、
　導光板と、該導光板の側面方向に配置された光源と、前記導光板の上に形成された反射パターンと、前記導光板の反射パターン側に配置された反射シートとを有するエッジライト型照明装置において、前記反射パターンと前記反射シートとの間に、前記反射パターンの表面を保護するための保護層を有することを要旨とするものである。

　上記エッジライト型照明装置において、前記保護層が、前記反射パターンの上に樹脂フィルムからなる保護シートが貼り付けられたものであること、前記反射パターンの上に硬化型樹脂が塗布されて硬化されたものであることが好ましい。

　上記硬化型樹脂は、紫外線硬化型樹脂であることが好ましい。

　上記エッジライト型照明装置において、前記反射パターンが、基材シートの表面に反射パターンが形成されている反射パターン形成シートが前記導光板の上に積層されて形成されたものとすることができる。

　前記反射パターン形成シートは、前記反射パターン側が前記導光板の表面に接するように、前記導光板の上に貼り付けることや、前記基材シート側が前記導光板の表面に接するように、前記導光板の上に貼り付けることができる。

　前記反射パターンは、白色ドットパターンとして形成することや、前記光源から離れるにつれ反射率が上昇するように形成されていることが好ましい。

　上記エッジライト型照明装置において、前記導光板の上の前記反射パターン側とは反対側に、拡散シートが配置されていてもよい。

　上記エッジライト型照明装置において、前記光源がＬＥＤであることが好ましい。

　本発明の表示装置は、上記のエッジライト型照明装置を、表示パネルの外光照射装置として用いたことを要旨とするものである。

　上記表示装置において、前記表示パネルが液晶表示パネルであることが好ましい。

　本発明のエッジライト型照明装置は、反射パターンと反射シートとの間に、反射パターンの表面を保護するための保護層が設けられていることにより、反射シートと反射パターンが形成された導光板が振動等により接触してこすれても、導光板の保護層と反射シートが接触し、反射パターンが反射シートと直接接触することを避けることができる。その結果、反射パターンの削れにより、パターンが変形したり、変色したりすることがないので、照明光が部分的に輝度変化する輝度ムラ等の不具合の発生を良好に防止できる。

　本発明の表示装置は、上記のエッジライト型照明装置をバックライト等の外光照射装置として用いたものであるから、表示パネルに対しムラのない均一な照明光を照射することができるので、表示ムラのない表示品位の優れた表示画像が得られる。

本発明のエッジライト型照明装置の一実施例の構成を模式的に示す断面図である。エッジライト型照明装置をバックライトとして用いた表示装置の一例である液晶表示装置を示す分解斜視図である。（ａ）～（ｃ）は反射パターン及び保護層の形成方法の一例を示す工程図である。（ａ）～（ｄ）は反射パターン及び保護層の形成方法の他の例を示す工程図である。図２の液晶表示装置の組立後の要部を拡大して示した断面図である。（ａ）～（ｃ）は反射パターン形成シートを用いた反射パターンの形成方法の他の態様を示す工程図である。

　以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明のエッジライト型照明装置の一実施例の構成を模式的に示す断面図であり、図２はエッジライト型照明装置をバックライトとして用いた表示装置の一例である液晶表示装置を示す分解斜視図である。図１～２に示すように、エッジライト型照明装置１０は、導光板１１と、該導光板１１の側面方向（エッジ側）に配置されて、導光板１１に光を照射する光源１２と、導光板１１の片面側の上に形成された反射パターン１３と、導光板１１の反射パターン１３側に配置された反射シート１４を有している。

　エッジライト型照明装置１０は、導光板１１に設けられた反射パターン１３と反射シート１４の間に、反射パターン１３の表面を保護するための保護層１５を有する。本発明は、このように反射パターン１３と反射シート１４との間に保護層１５が設けられていて、反射パターン１３の表面が反射シート１４の表面と直接、接触しないように構成した点に大きな特徴を有する。

　導光板１１は、方形状の透明な薄板から構成される。導光板１１は、図２に示すように、一側面が光入射面１１ａとして形成され、表面が光放射面１１ｂとして形成され、該光放射面１１ｂと反対の面が光反射面１１ｃとして形成されている。導光板１１はアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン樹脂等の透明プラスチックから形成される。導光板１１の厚さは、通常、１～５ｍｍ程度に形成される。

　図１に示すように、導光板１１の表面の反射面１１ｃには、反射パターン１３が直接、スクリーン印刷等で印刷形成されている。反射パターン１３は、酸化チタン、硫酸バリウム等の白色顔料をアクリル樹脂等のバインダー樹脂中に添加した塗料、インキ等により形成された複数の白色ドットからなる白色ドットパターンにより構成されている。

　反射パターン１３のドットの大きさ、位置等の具体的なパターンは、光源１２から出た光を散乱させて反射させ、光放射面１１ｂから放射される光が、面全体で均一に放出可能に形成されていればよい。反射パターン１３の具体的な形状は、光源の種類や配置等に応じて適宜のパターンを用いることができる。また反射パターン１３の形成は、印刷法以外に、射出成形等の成形法を用いて形成することができる。

　反射パターン１３は、光源から離れるにつれ反射率が上昇するように形成するのが、発光面の照射光を均一にすることができる点から好ましい。このように形成するには、例えば、反射パターン１３は光源の近くのドット径が小さく、光源の遠くの反射パターン１３のドット径が大きくなるように形成すればよい。また反射パターン１３のドットの形状は、円形、方形、三角形、多角形等、種々の形状とすることができる。

　図１に示すように、反射パターン１３が導光板１１の表面に形成されると、反射パターン１３はその厚みの分だけ導光板１１表面から突出している。反射パターン１３を、導光板１１の表面に直接印刷して形成した場合、反射パターン１３の位置を導光板の表面の正確な位置に形成することができ、反射パターン１３の形成精度が優れたものが得られる。このように反射パターン１３を直接導光板１１に印刷形成した場合、例えば、後述する別体のシートに反射パターンを形成し、このシートを導光板の表面に接着・積層する場合と比較して、位置決め精度が良く、手間がかからないという利点がある。

　保護層１５は、導光板１１の反射パターン１３の表面に紫外線（ＵＶ）硬化型樹脂を用いて形成されたものである。図３（ａ）～（ｃ）は保護層及び反射パターンの形成方法の一例を示す工程図である。導光板１１に保護層１５を形成するには、図３（ａ）に示すように、先ず、導光板１１の光反射面１１ｃの表面に反射パターン１３を印刷形成する。次いで、同図（ｂ）に示すように、反射パターン１３の表面全体に紫外線硬化型樹脂１５ｂを塗布し、反射パターン１３全体を覆うようにする。そして紫外線硬化型樹脂に紫外線（ＵＶ）を照射して硬化させることで、同図（ｃ）に示すように、反射パターン１３表面に保護層１５が形成される。

　保護層１５の厚みは、通常、５～５００μｍに形成される。保護層１５の厚みは、信頼性及びモジュール厚削減の観点から、１０～３００μｍに形成するのが好ましい。保護層１５は、反射シート１４における光の反射等の光学的特性を阻害しないように、透明性の樹脂を用いることが好ましい。

　保護層１５は、硬化型樹脂を用いることができる。硬化型樹脂は、例えば電離放射線硬化型樹脂が挙げられる。電離放射線硬化型樹脂は、紫外線硬化型樹脂以外に、電子線（ＥＢ）硬化型樹脂がある。電子線硬化型樹脂を用いた場合は、電子線を照射して硬化させることができる。また保護層１５の硬化型樹脂としては、熱硬化型樹脂が挙げられる。熱硬化型樹脂は加熱により硬化させることができる。また保護層１５は、熱可塑性樹脂等を用いて形成してもよい。

　また保護層１５は、反射パターン１３の表面に、透明性を有する樹脂フィルムからなる保護シートを貼り付けて積層してもよい。このような樹脂フィルムの樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。樹脂フィルムの貼り付けは、熱融着、接着剤を用いたラミネート等の、接着手段を用いることができる。

　反射パターン１３の表面に保護層１５が設けられていることにより、反射パターン１３の表面が外部に露出せずに保護層１５の内部にあって、外部と接触しないように保護されている。反射シート１４が導光板１１と接触しても、反射シート１４は反射パターン１３とは直接接触せず、保護層１５と接触するだけである。そのため反射パターン１３が反射シート１４表面と直接接触して、反射パターン１３の表面が削れたり、変色するのを防止できる。

　図１に示す態様では、反射パターン１３は導光板の表面に直接、形成していたが、本発明のエッジライト型照明装置では、予め別のシートの表面に反射パターン１３を形成した反射パターン形成シートを作製し、この反射パターン形成シートを導光板１１の光反射面に積層して構成してもよい。以下、反射パターン形成シートを用いて反射パターン及び保護層を形成する方法について説明する。

　図４（ａ）～（ｄ）は、反射パターン及び保護層の形成方法の他の例を示す工程図である。図４（ａ）に示すように、先ず、導光板１１とは別体の基材シート３０の表面に反射パターン１３を印刷形成する。次いで、図４（ｂ）に示すように、反射パターン１３の表面に保護層１５を設けて反射パターン形成シート３１を形成する。反射パターン１３、保護層１５は、図３に示す工程と同様の方法で形成することができる。基材シート３０は透明な樹脂シートが用いられる。

　次いで、図４（ｃ）に示すように、保護層１５を設けた反射パターン形成シート３１を、基材シート３０側が導光板１１の光反射面１１ｃと接するように対向させる。そして導光板１１と反射パターン形成シート３１を積層すると、図４（ｄ）に示すように、導光板１１の表面に反射パターン１３と保護層１５が積層される。反射パターン形成シート３１を導光板の光反射面１１ｃに積層する場合、接着剤等を用いた接着やラミネート等の手段を用いることができる。

　図６（ａ）～（ｃ）は反射パターン形成シートを用いた反射パターンの形成方法の他の態様を示す工程図である。反射パターン形成シートは、反射パターン側が導光板の表面に接するように導光板の上に貼り付けることもできる。以下、この態様について説明する。先ず、図６（ａ）に示すように、導光板１１とは別体の基材シート３０の表面に反射パターン１３を形成して反射パターン形成シート３１を作製する。基材シート３０は、透明な樹脂フィルムが用いられる。

　次いで、図６（ｂ）に示すように、この反射パターン形成シート３１を導光板１１に貼り付ける。この場合、反射パターン形成シート３１の反射パターン１３側が導光板１１の光反射面１１ｃと対向するようにして貼り付ける。図６（ｃ）に示すように、反射パターン形成シート３１は反射パターン１３が導光板１１と接するように、導光板１１の上に積層される。反射パターン１３が導光板１１に積層された状態では、基材シート３０が反射パターン１３の表面を保護する保護層８として機能する。反射パターン形成シート３１を導光板の光反射面１１ｃに積層する場合、接着剤等を用いた接着やラミネート等の手段を用いることができる。

　図１に示す光源１２は、図２に示すように、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）１６、１６、・・・が、ＬＥＤ基板１７に所定の間隔を持って一列に配置されて構成されている。ＬＥＤ１６は、導光板１１の光入射面１１ａ近傍の対向位置に設けられる。ＬＥＤ１６は、例えば青色光を発生させるＬＥＤチップを、黄色蛍光体が混合された透明樹脂で密封したパッケージ構造を有しており、発光面から白色光を導光板１１に放射するように形成されている。

　反射シート１４は、導光板１１に入射した光源１２の光のうち、反射パターン１３で乱反射した光が、光放射面１１ｂに向かわずに反対側の光反射面１１ｃから抜ける光を、導光板１１の光放射面１１ｂ側に反射させるためのものである。反射シート１４は、例えば厚さが０．１～２ｍｍ程度の反射性を有するプラスチックシートが用いられる。この場合の「反射性」は、鏡面反射、乱反射のいずれでも良い。

　鏡面反射の反射シート１４として、例えば、アルミニウムや銀等の金属を蒸着したポリエステルフィルム等が挙げられる。

　また乱反射する反射シート１４としては、導光板１１側の表面を白色に塗装したシート等が用いられる。このようなシートとしては例えば、白色ポリエステルフィルム、超白色ポリエステルフィルム、界面多重反射型反射シート、多孔質ＰＰ、微発泡ポリエステルシート等が挙げられる。

　更に図１に示すエッジライト型照明装置１０は、導光板１１の反射パターン１３と反対側表面には、光学シート２０が配置されている。光学シート２０は、導光板の光放射面１１ｂ側から、拡散シート２１、レンズシート２２、偏光選択性反射シート２３の３枚のシートの順に配置されて構成されている。

　上記拡散シート２１は、放射光の面方向における輝度をさらに均一化させるものである。上記レンズシート２２は、拡散シート２１を透過した光を集光し、輝度を高めるものである。上記偏光選択性反射シート２３は、液晶表示パネルに到達した光が、液晶パネルの偏光板に吸収されないよう、特定方向の偏光を透過し、それ以外の偏光を反射するものである。

　図５は図２の液晶表示装置の組立後の要部を拡大して示した断面図である。図２及び図５及びに示すように、液晶表示装置１は、液晶表示パネル３と、この液晶表示パネル３に光を照射するためのバックライト装置であるエッジライト型照明装置１０とを備え、これらが枠状のベゼル２により一体的に保持されている。液晶表示装置１は、エッジライト型照明装置１０の光放射面１１ｂ側に配置されていて、照明装置１０を面光源としている。

　ベゼル２は、液晶表示パネル３の周縁に被せられる額縁形状を有しており、照明装置１０が備えるシャーシ４０と共に液晶表示装置１全体の強度を確保するものである。

　液晶表示パネル３は、平面に視て横長の長方形状を有している。この液晶表示パネル３は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ基板３ａとカラーフィルタ（ＣＦ）基板３ｂとからなる一対のガラス基板が所定の間隔を置いて平行に対向して貼り合わせられ、両ガラス基板間に液晶が封止された液晶層（図示しない）を有している。

　上記ＴＦＴアレイ基板３ａには複数のＴＦＴおよび画素電極がマトリクス状に形成され、上記ＣＦ基板３ｂには複数の着色パターンがマトリクス状に形成されると共に、そのほぼ全面に共通電極が形成されており、これら画素電極と共通電極との間に印加する電圧を変化させて液晶を配向制御することで、画像を表示することができるようになっている。尚、液晶表示パネル３の表面と背面にはそれぞれ偏光板が配されている（図示しない）。

　エッジライト型照明装置１０は、フレーム５とシャーシ４０により構成される略箱形の外装材の内部に配置されている。フレーム５は、液晶表示パネル３側に開口する開口部を有する。光学シート２０は、この開口部に臨むように配置されている。シャーシ４０の内部には、ＬＥＤ（発光ダイオード）１６が複数実装されたＬＥＤ基板１７が取り付けられる。またシャーシ４０の内部には、光学シート２０、導光板１１、この導光板１１の背面側に配される反射シート１４を備える。

　シャーシ４０は、アルミニウム等の金属製板材を折り曲げ加工等によって、浅底の箱形状に成形したものである。シャーシ４０は、平面に視て横長の長方形状を有する底板部４２と、該底板部４２の周囲から立設する側板部４１、４１、４１、４１とから構成される。側板部４１には、フレーム５及びベゼル２がネジ止めされる。また図２に示すようにシャーシ４０の背面には、ＬＥＤ基板１７に電源を供給する電源基板５１と、液晶表示パネル３を駆動するコントロール基板５２等が配設されている。

　ＬＥＤ基板１７は、シャーシ４０の側板部４１近傍の底板部４２上に固定された断面Ｌ字形の光源支持部材４３に取り付けられている。光源支持部材４３は、光源取付用板部４４とシャーシ固定用板部４５が、略Ｌ字形に配された構成となっている。光源支持部材４３の光源取付用板部４４にＬＥＤ基板１７が取り付けられ、シャーシ固定用板部４５が固定ネジ４６でシャーシ４０に固定されている。

　光学シート２０、導光板１１（反射パターン１３及び保護層１５を形成したもの）及び反射シート１４は、この順番で積層させた状態でフレーム５により、シャーシ４０に固定されている。フレーム５は、導光板１１の外周端部に沿って延在する枠状（額縁状）に形成されており、光学シート２０および導光板１１の外周端部をほぼ全周にわたって表側から押さえることが可能となっている。尚、フレーム５は、例えば黒色の合成樹脂製とされ、遮光性を有するものである。また、フレーム５は、液晶表示パネル３の外周端部の背面を、その枠状の前面で受けることが可能になっている。フレーム５によって導光板１１と反射シート１４が積層されているが、導光板１１と反射シート１４は接着されているものではなく、単に積層されているだけである。

　エッジライト型照明装置１０は、光源１２の光が導光板１１に入射する。導光板１１の光入射面１１ａから入射した光は、導光板１１内を進み反射パターン１３により散乱する。散乱した光は、反射シート１４により光放射面１１ｂと光反射面１１ｃとの間で繰り返し反射し、その内部で平面状に広がり導光板の光放射面１１ｂから面状に放射される。光放射面１１ｂから放射した面状の光は、光学シート２０の拡散シート２１、レンズシート２２、偏光選択性反射シート２３を通過して、輝度、均一性等の光学的特性を向上させて液晶表示パネル３の背面側に照射される。

　エッジライト型照明装置１０において、シャーシ４０の内部では、上記したように導光板１１と反射シート１４は接着されていない。そのためエッジライト型照明装置１０が振動等を受けた場合には、導光板１１と反射シート１４は自由に動いて、両者は擦れ合うことになる。この場合、導光板１１の表面の反射パターン１３と反射シート１４の間には保護層１５が形成されているので、反射パターン１３の表面は、反射シート１４とこすれることがなく、削れて磨耗したり、変色したりする虞はない。

　本発明の表示装置は、表示パネルに外光を照射する外光照射装置として、上記エッジライト型照明装置を備えるものである。本発明の表示装置は、液晶表示装置として大型テレビジョン等に好適に利用することができる。また本発明の表示装置は、液晶表示装置に限定されるものではなく、表示パネルと外光照射装置を組み合わせて構成される表示装置であれば、各種の表示装置に利用することができる。

Claims

　導光板と、該導光板の側面方向に配置された光源と、前記導光板の上に形成された反射パターンと、前記導光板の反射パターン側に配置された反射シートとを有するエッジライト型照明装置において、
　前記反射パターンと前記反射シートとの間に、前記反射パターンの表面を保護するための保護層を有することを特徴とするエッジライト型照明装置。
　前記保護層が、前記反射パターンの上に樹脂フィルムからなる保護シートが貼り付けられたものであることを特徴とする請求項１記載のエッジライト型照明装置。
　前記保護層が、前記反射パターンの上に硬化型樹脂が塗布されて硬化されたものであることを特徴とする請求項１記載のエッジライト型照明装置。
　前記硬化型樹脂が、紫外線硬化型樹脂であることを特徴とする請求項３記載のエッジライト型照明装置。
　前記反射パターンが、前記導光板の表面に直接形成されたものであることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のエッジライト型照明装置。
　前記反射パターンが、基材シートの表面に反射パターンが形成されている反射パターン形成シートが前記導光板の上に積層されて形成されたものであることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のエッジライト型照明装置。
　前記反射パターン形成シートは、前記反射パターン側が前記導光板の表面に接するように、前記導光板の上に貼り付けられていることを特徴とする請求項６記載のエッジライト型照明装置。
　前記反射パターン形成シートは、前記基材シート側が前記導光板の表面に接するように、前記導光板の上に貼り付けられていることを特徴とする請求項６記載のエッジライト型照明装置。
　前記反射パターンが、白色ドットパターンであることを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載のエッジライト型照明装置。
　前記反射パターンが、前記光源から離れるにつれ反射率が上昇するように形成されていることを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載のエッジライト型照明装置。
　前記導光板の上の前記反射パターン側とは反対側に、拡散シートが配置されていることを特徴とする請求項１～１０のいずれか１項に記載のエッジライト型照明装置。
　前記光源がＬＥＤであることを特徴とする請求項１～１１のいずれか１項に記載のエッジライト型照明装置。
　請求項１～１２のいずれか１項に記載のエッジライト型照明装置を、表示パネルの外光照射装置として用いたことを特徴とする表示装置。
　前記表示パネルが液晶表示パネルであることを特徴とする請求項１３記載の表示装置。