JP2004119031A - 液晶表示パネルのバックライト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導光板を薄型化した場合においても、光源から発する光を前記導光板内に有効に受光し、且つ導光板内部で反射させることで、液晶表示パネル面を明るく且つ均一に照明することのできる液晶表示パネルのバックライト装置を提供することである。
【解決手段】平板状の導光本体部２８ａの一端に受光面３４及び反射面３５を有する受光部２８ｂが設けられた導光板２８と、発光面３２を前記受光面３４に向けて回路基板２６上に実装したＬＥＤ２７とを備えた液晶表示パネル２２のバックライト装置２３において、前記受光部２８ｂが前記導光本体部２８ａより肉厚状に形成され、該受光部２８ｂの反射面３５を導光本体部２８ａから所定の角度でＬＥＤ２７側に傾斜させると共に、受光部２８ｂの下部を導光本体部２８ａより下げ、受光面３４を前記ＬＥＤ２７側に近づけた。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示パネルを背面から照明するバックライト装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶セルを用いた表示装置は、時計、電話機、パソコン等のあらゆる電子機器に搭載されている。このような電子機器にあって、特に時計や携帯電話等は夜間や暗所においても使用されるため、前記液晶セルを照明するバックライト装置を備えたものが多い。
【０００３】
図６は、従来のバックライト装置３を備えた液晶表示装置１の断面構造を示したものである。この液晶表示装置１は、枠体４の下部に前記バックライト装置３を配設し、その上に液晶表示パネル２を配設している。前記液晶表示パネル２は、透明電極膜が形成された２枚のガラス基板の間に液晶物質を挟んだ構造の液晶セルと、この液晶セルの上面及び下面に配設される２枚の偏光板とで構成されている。バックライト装置３は、光源である発光素子（ＬＥＤ７）と、このＬＥＤ７で発した光を導く導光板８とを備えている。前記導光板８は、透明なアクリル材で形成され、前記液晶表示パネル２と略同一面積の導光本体部８ａと、その一端から突出した受光部８ｂとで一体形成されている。前記受光部８ｂは、前記導光本体部８ａの下面から平行に突出した受光面９と、前記導光本体部８ａの上面から下方に傾斜させた反射面１０とを備えている。ＬＥＤ７は各種のＩＣや電子部品が実装される回路基板６の先端部に実装され、発光面１３を前記受光面９に向けた状態で固定されている。また、前記導光本体部８ａの下面に光反射シート１１、上面に光拡散シート１２が設けられ、前記光反射シート１１によって導光板８内に導光した光を上方に向けて反射させ、前記光拡散シート１２によって、下方の導光板８の表面から放射される光を適度に拡散させて輝度ムラを少なくしている。
【０００４】
前記ＬＥＤ７の発光面１３から発せられる光は、図７に示すように、受光面９に入射し、所定の傾斜角α１で傾斜形成された反射面１０によって反射され、前記導光本体部８ａ内に導光される。前記導光本体部８ａ内の輝度は、前記反射面１０の傾斜角α１によって異なる。前記傾斜角α１が小さすぎると、導光本体部８ａのＬＥＤ７に近い部分が明るく、ＬＥＤ７から遠ざかるにしたがって暗くなってしまう。このため、ＬＥＤ７から発する光を導光本体部８ａの端部にまで導光させると共に、ＬＥＤ７の近傍における反射率も高めて導光本体部８ａを均一に発光させるためには、前記傾斜角α１を２０〜４５度の範囲に設定する必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記液晶表示パネル２のビューエリアを広く確保しつつ、バックライト装置３の小型化を図ろうとする場合は、上記従来の液晶表示装置１のように、ＬＥＤ７からの光を液晶表示パネル２から突出させた受光部８ｂによって、導光本体部８ａ内に導光するといった構成を取らざるを得ない。しかしながら、前記構成のバックライト装置３にあっては、前記導光本体部８ａ内の端部にまで光を導光させるとなると、前述したように、受光部８ｂに設けられている反射面１０の傾斜角α１を２０〜４５度の範囲に設定する必要がある。このため、薄型の導光板を採用した場合は、前記反射面１０の傾斜角α１が十分確保できなくなり、導光効率が低下してしまう。したがって、導光板８のＬＥＤ７に近い部分は明るく、逆にＬＥＤ７から遠ざかるにしたがって暗くなるといったような輝度ムラが顕著に現れることとなる。このようなことから、前記導光板８の薄型化が制限されていた。
【０００６】
また、前記導光板８の薄型化に伴って、受光部８ｂ自体の容積も小さくなるため、前記ＬＥＤ７からの光を有効に取り入れることができず、導光板８に導光する光量が不足するといった問題もある。
【０００７】
これを改善するために、上記図６に示したように、導光板８の下面に光反射シート１１を設けたり、上面に光拡散シート１２を配設するなどしているが、これでもある一定の厚み以下になると、輝度ムラが無視できなくなる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、導光板を薄型化した場合においても、光源から発する光を前記導光板内に有効に受光し、且つ導光板内部で反射させることで、液晶表示パネル面を明るく且つ均一に照明することのできる液晶表示パネルのバックライト装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る液晶表示パネルのバックライト装置は、平板状の導光本体部の一端に受光面及び反射面を有する受光部が設けられた導光板と、発光面を前記受光面に向けて回路基板上に実装した発光素子とを備えた液晶表示パネルのバックライト装置において、前記受光部が前記導光本体部より肉厚状に形成され、該受光部の反射面を導光本体部から所定の角度で発光素子側に傾斜させると共に、受光部の下部を導光本体部より下げ、受光面を前記発光素子側に近づけたことを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、前記受光部が導光本体部より発光素子側に向けて厚みを持たせた肉厚状に形成され、この受光部に形成する反射面を前記導光本体部から所定の角度で傾斜させているので、反射面及び受光面を広くとることが可能である。また、前記受光部が厚く形成されているため、受光面と発光素子の発光面とを近接配置することができる。このため、導光本体部を薄型化した場合にも、反射面の傾斜角を所定量確保することができると共に、発光素子から発せられた光を効率よく受光し、導光本体部内に向けて導光させることができる。
【００１１】
このように、前記導光本体部が薄型化した場合でも、受光部に備える受光面及び反射面を広く設定することができるので、液晶表示パネル面を照明するのに十分な光量を本発明のバックライト装置によって容易に作り出すことができる。
【００１２】
また、前記導光本体部から突出した受光部や発光素子の周囲を樹脂材で封止することで、導光本体部内に効率よく光を導光させることができる。さらに、前記樹脂材で封止した箇所を金や銀等の金属シートで構成された反射部材で被覆することによって、前記導光本体部内に導光させる光量をアップすることが可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る液晶表示パネルのバックライト装置を詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明のバックライト装置２３を組み込んだ液晶表示装置２１の構造を示したものである。前記バックライト装置２３は、光源である発光素子（ＬＥＤ２７）と、このＬＥＤ２７が発する光を液晶表示パネル２に導光する導光板２８を中心にして構成されている。前記ＬＥＤ２７は、上面に発光面３２、下面に電極部を備え、前記電極部が回路基板２６の先端部に実装配置される。
【００１５】
前記導光板２８は、透明なアクリル板で形成され、液晶表示パネル２と略同面積で一定の厚みを有する導光本体部２８ａと、この導光本体部２８ａの一端から突出して設けられ、この導光本体部２８ａより厚みのある肉厚の受光部２８ｂとで一体に形成されている。前記受光部２８ｂは、図１及び図２に示されるように、導光本体部２８ａに対して水平方向及び垂直方向に突出しており、前記水平方向には反射面３５が、垂直方向には受光面３４が形成されている。
【００１６】
前記反射面３５は、前記導光本体部２８ａの上面の一端からＬＥＤ２７側に２０〜４５度の傾斜角で傾斜形成され、前記受光面３４は、導光本体部２８ａの下面の一端から平行に突出した平坦面になっている。ＬＥＤ２７は、前記導光本体部２８ａと平行して配設される回路基板２６の先端部に実装されており、その発光面３２が前記受光面３４と略平行になっている。前記発光面３２と受光面３４は密着させるほど受光部２８ｂへの受光効率が高められるが、振動や衝撃等が加わった場合のおけるＬＥＤ２７及び受光部２８ｂへの損傷を防止して耐久性を高めるために、０．１〜０．２ｍｍ程度の隙間を持たせて配設するのが好ましい。
【００１７】
前記ＬＥＤ２７は、電極が形成された基板上に発光素子をダイボンドあるいはワイヤボンドで実装され、その周囲を透明な樹脂材で封止して形成されている。前記封止した上面が発光面３２となっており、光を集光して放射するために凸レンズ状に形成されている。
【００１８】
前記導光板２８を備えたバックライト装置２３によれば、図３に示すように、ＬＥＤ２７から発せられた光は、真直ぐ上方に放射され、そのまま受光面３４を通して受光部２８ｂ内に取り込まれる。そして、この受光部２８ｂ内に取り込まれた光は、反射面３５で反射されながら導光本体部２８ａ内に導光していく。前記導光本体部２８ａ内に導光される光量は、受光面３４での受光効率が影響し、導光本体部２８ａ内での輝度バラツキは、前記反射面３５での光拡散率が影響する。前記受光効率を高めるためには、前述したように、ＬＥＤ２７の発光面３２と受光面３４とを接触しない程度に平行に近接させて受光面３４に集中して照射させるようにする。また、光拡散率については、前記反射面３５の傾斜角によって変化する。前記傾斜角は、導光本体部２８ａの端部に向かって大きく設定することで導光本体部２８ａ内部のより遠方まで光を導光することができるが、前記傾斜角が緩やかすぎると導光本体部２８ａの反射面３５に近いところは明るくなるが、遠ざかるにしたがって導光する光が弱くなる。このため、前記傾斜角はＬＥＤ２７から発せられる光が導光本体部２８ａ内に略９０度の角度で反射可能な４５度近傍に設定することによって、受光した光を効率よく導光させることができる。
【００１９】
図６及び図７に示したような従来のバックライト装置３に搭載されている導光板８において、反射面１０の傾斜角を４５度近辺に設定する場合は、使用する導光板８の厚みによって反射面１０及び受光面９のサイズが限定されてしまう。このため、前記導光板８を薄型化した場合は、それに伴って反射面１０及び受光面９が比例して小さくなってしまう。したがって、受光及び反射効率を一定以上に確保するためには、反射面１０の傾斜角度を緩やかにして前記反射面１０及び受光面９のサイズを確保せざるを得ない。本発明のバックライト装置２３に備える導光板２３は、図１及び図２に示したように、受光部２８ｂの形状や大きさが導光本体部２８ａの厚みに制限されないので、前記反射面３５を広く、また、反射面３５の傾斜角を大きく設定することができる。このため、前記液晶表示装置２１の小型及び薄型化に対応して、導光本体部２８ａを薄く形成した場合でも、前記受光部２８ｂによって、導光板２８全体に導光させるのに十分な光量を得ることができる。
【００２０】
上記実施形態における導光板２８は、形状やサイズの異なる導光本体部２８ａと受光部２８ｂとで構成されているが、素材は同一の光透過性を備えたアクリル板で形成される。前記導光板２８は、上述したような形状に金型を使用して射出成形する方法と、図４に示す導光板４８のように、導光本体部４８ａと受光部４８ｂを別体で形成しておいて、両者を透明接着剤で固着する方法とがある。この導光板４８は、導光本体部４８ａの一端部に形成された溝部４９に受光部４８ｂを嵌め込んで形成したものであり、前記導光本体部４８ａと受光部４８ｂとの接触面５０には光透過性を損なわないように透明接着剤が均一に塗布された状態で固定されている。このように、受光部４８ｂが別体であることから、受光面４４や反射面４５の形状や傾斜角の異なるものを揃えておき、使用する導光本体部４８ａに応じて適宜組み合わせて形成することができる。一方、図２に示したような、射出成形によって成形する場合は、所定の導光板を型取った金型を予め製作しておくことで、導光本体部２８ａと受光部２８ｂとが一体となった導光板２８を形成することができ、同一特性を備えた製品を大量生産することが可能である。
【００２１】
また、前記導光板２８，４８にあっては、導光本体部２８ａ，４８ａに対して受光部２８ｂ，４８ｂを下方に突出させる構造となっているが、この突出部分を遮光することによって、導光本体部２８ａ，４８ａ内に入射させる光量をさらにアップさせることができる。図５は、前記図２に示した導光板２８の受光部２８ｂの下方から回路基板２６の上面にかけてＬＥＤ２７を封止するように樹脂材３１を充填して形成したものである。このように、樹脂材３１で封止することによって、前記ＬＥＤ２７で発した光を有効に導光本体部２８ａに導光させることができる。前記樹脂材３１の周囲に金や銀等の反射シートを被覆すればさらなる輝度アップが図られる。また、ＬＥＤ２７が実装された部分の回路基板２６面が受光部２８ｂに固定されるので、振動や衝撃等が加わった場合でも、位置ずれを起こすことがない。
【００２２】
また、前記導光板２８，４８のように受光部２８ｂ，４８ｂを側方及び下方に大きく突出形成した結果、受光面３４，４４に沿って複数のＬＥＤを並べて配設させることが可能となる。例えば、色の３原色である赤、青、緑に発光するＬＥＤを前記受光面３４，４４に一列に並べ、前記各ＬＥＤの発光強度を調整することで導光板２８，４８内を様々な色合いで液晶表示パネルをカラー発光させるように構成することもできる。
【００２３】
前記構成からなるバックライト装置２３を液晶表示装置２１に組み込む際には、前記導光本体部２８ａ，４８ａの上面に上拡散部材３６、下面に反射部材３８が配設される。前記上拡散部材３６は、厚みが約１００μｍの透明なポリエステルフィルムの表面に微細な凹凸部が形成されたものである。この凹凸部は大小様々なビーズをコーティングして形成される。前記上拡散部材３６は、導光本体部２８ａの上面から放射する光を拡散させて液晶表示パネル２２に照射するために設けられる。前記反射部材３８は、高反射率を有する銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）等を蒸着したシート状のもので、前記導光本体部２８ａ内に導光された光を漏れなく有効に液晶表示パネル２に向けて反射させるために設けられる。
【００２４】
また、前記説明した受光部２８ｂ及びＬＥＤ２７の構造以外に、これらのバックライト装置２３及び液晶表示パネル２２が組み込まれる枠体２４の内壁に白色系の塗料を塗布したり、枠体２４自体を白色系の顔料あるいは染料を混合した樹脂材で成形することによって、ＬＥＤ２７で発光した光を外部に漏らさずに受光及び反射させて導光本体部２８ａへの導光効率を高めることができる。また、導光板２８と枠体２４との間に銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）蒸着シート等の高反射率を有する反射シートを設けることによっても効果がある。
【００２５】
液晶表示パネル２２は、周知のように、相対して配設された上ガラス基板及び下ガラス基板の内側に上透明電極と下透明電極及び上配向膜と下配向膜が設けられ、封止部材で一定の間隔をおいて封止し、その中に液晶物質が封入された構造となっている。この液晶表示パネル２２は、下ガラス基板側を下にした状態で前記バックライト装置２３の上方に配設される。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る液晶表示パネルのバックライト装置によれば、受光部が導光本体部より厚みのある肉厚状に形成されているので、この受光部に設けられる反射面を所定角度に傾斜させて広く形成することができる。また、受光部の下部を導光本体部より下げ、受光面を前記発光素子側に近づけるように形成することで、発光素子から発する光を効果的に取り入れることが可能となる。このため、導光本体部を薄型化した場合においても、受光効率を低下させることなく、導光本体部内に導光させて液晶表示パネルを明るく且つ均一に照明することができる。
【００２７】
また、前記導光本体部から突出した受光部や発光素子の周囲を樹脂材で封止することで、導光本体部内に効率よく光を導光させることができる。さらに、前記樹脂材で封止した箇所を金や銀等の金属シートで構成された反射部材で被覆することによって、前記導光本体部内に導光させる光量をアップすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバックライト装置を組み込んだ液晶表示装置の断面図である。
【図２】上記バックライト装置における導光板の受光部を示す斜視図である。
【図３】上記バックライト装置における導光板の導光作用を示す説明図である。
【図４】上記導光板の他の実施形態を示す斜視図である。
【図５】受光部の周囲を樹脂材で封止して形成した液晶表示装置の斜視図である。
【図６】従来のバックライト装置を備えた液晶表示装置の断面図である。
【図７】上記従来のバックライト装置の要部断面図である。
【符号の説明】
２１　液晶表示装置
２２　液晶表示パネル
２３　バックライト装置
２６　回路基板
２７　ＬＥＤ（光源）
２８　導光板
２８ａ　導光本体部
２８ｂ　受光部
３１　樹脂材
３２　発光面
３４　受光面
３５　反射面

Claims (3)

1. 平板状の導光本体部の一端に受光面及び反射面を有する受光部が設けられた導光板と、発光面を前記受光面に向けて回路基板上に実装した発光素子とを備えた液晶表示パネルのバックライト装置において、
   前記受光部が前記導光本体部より肉厚状に形成され、該受光部の反射面を導光本体部から所定の角度で発光素子側に傾斜させると共に、受光部の下部を導光本体部より下げ、受光面を前記発光素子側に近づけたことを特徴とする液晶表示パネルのバックライト装置。
2. 前記発光素子及び受光部の周囲を樹脂材で封止した請求項１記載の液晶表示パネルのバックライト装置。
3. 前記封止した樹脂材を光反射部材で被覆した請求項２記載の液晶表示パネルのバックライト装置。

Images