JP2008166175A - 表示装置用照明装置および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導光板に入射する光の漏れを低減し光利用効率の優れた表示装置用照明装置を提供する。
【解決手段】導光板９と回路基板１３に並行に実装された複数の光源１２とを備え、導光板９と回路基板１３が両面テープ１４を介して一体化し、光源１２が導光板９の端面９ａに対向する位置に配される表示装置用照明装置において、導光板９に両面テープ１４を収納する凹部９ｂを設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置用照明装置および表示装置に関し、より具体的には表示装置用照明装置において光源からの光漏れによる輝度の低下を改善する技術に関する。

近年、ディスプレイ装置として従来使用されてきたブラウン管（Cathode Ray Tube）に代わり、いわゆるフラットパネルディスプレイが主流となって市場を拡大しつつある。中でも、液晶表示装置（Liquid Crystal Display）は、薄型、軽量、低消費電力、高精細を特徴としており、テレビやパソコン、デジタルカメラ、携帯電話等の広い分野に用いられている。

図６は一般的なエッジライト型液晶表示装置の構成を示す斜視図であり、液晶表示装置は、一般的に対向する一対の電極基板の間に液晶を封入した液晶パネル及び偏光板から成る液晶モジュールと、液晶モジュールを裏面から照明する照明装置（バックライト）と、液晶モジュールの駆動に用いられる各種の回路基板とから構成される。

液晶パネル３は、図示しないＴＦＴ基板、液晶及びカラーフィルタ基板により構成され、５は制御回路であり、この制御回路５を介して液晶パネル３を制御する制御信号がドライバＩＣ４に送信される。

また、液晶パネル３と対抗する面には、反射シート８、導光板９、拡散シート１０及び２枚の集光シート（プリズムシート）１１ａ、１１ｂが、この順に積層されている。また、１２は発光ダイオードから成るバックライト光源であり、導光板９の一端に隣接して複数並行配置されている。また、１は表フレームであり、裏ケース２と組み合わされて液晶表示装置の筐体を構成し、液晶パネル３と樹脂フレーム６の間には両面粘着性の液晶パネル固定用テープ７が設けられており、液晶パネル３と樹脂フレーム６を一体に固定している。

ここで、発光ダイオード１２から出射した光は導光板９の端面９ａより導光板９内に入射し、導光板９内で乱反射を繰り返しながら隅々まで行き渡り、導光板９の下面に積層された反射シート８により上方向に反射されて導光板９の上面より射出される。射出された光は、さらに拡散シート１０及び集光シート１１ａ、１１ｂを順次通過して液晶パネル３を背後から均一に照射する。

このとき、導光板９と発光ダイオードが実装された回路基板は両面テープを介して一体化しており、図７（ａ）は導光板９と発光ダイオード１２が実装された回路基板１３の接着前の状態を示す斜視図、図７（ｂ）は導光板９と回路基板１３の接着後の状態を示す斜視図、図７（ｃ）は図７（ｂ）中Ａ−Ａ’における断面図である。発光ダイオード１２が実装された回路基板１３を導光板９と両面テープ１４で接着したとき、発光ダイオード１２は導光板９の端面９ａと対向する位置に配されている。

しかし、両面テープ１４の厚み分、回路基板１３と導光板９の間に隙間が生じるため、光源１２から出射した光の一部がこの隙間より漏れ、端面から導光板内に入射する光量が減少し、光の利用効率が低下するという問題があった（図７（ｃ）参照）。

従来、光源に発光ダイオードを複数個用いた照明装置において、光源の位置に起因して上部反射シートの反射率を変化させることを特徴とするもの（特許文献１参照）や、導光板と液晶パネルを貼り付ける両面テープについて、両面テープ収納のための凹部を導光板に設けたものもあった（特許文献２参照）。
特開２００４−２９６３７２公報 特開平７−２１８９１３公報

しかし、特許文献１に記載の発明は光源を実装した基板と導光板の接着方法について具体的な記載はなく、図面から回路基板と導光板の構成を考えると、テープの厚み分隙間が生じていると考えられる。また、特許文献２に記載の発明は、液晶表示装置全体の薄型化を図るためのもので、光源と導光板の位置関係のズレ及びそれに伴う輝度低下、品位劣化を解決するものではなかった。

そこで上記課題に鑑み、本発明は、光源と導光板の位置関係のズレを解消するとともに、導光板に入射する光の漏れを低減し、光利用効率の優れた表示装置用照明装置及びそれを用いた表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の構成は、導光板と、該導光板と一体化される回路基板と、該回路基板に並行に実装される複数の光源と、前記導光板の下面に設けられるとともに光を上方に反射させる反射シートとを備え、前記導光板と前記回路基板が両面テープを介して接着され、前記光源が前記導光板の一端面と対向する位置に配される表示装置用照明装置において、前記導光板表面及び前記回路基板表面の少なくとも一方に形成された凹部には、前記両面テープが接着収納されていることを特徴とする表示装置用照明装置である。

また本発明は、上記構成の表示装置用照明装置において、前記回路基板において、前記両面テープが前記光源の出光面と対向する位置に配されていないことを特徴とする。

また本発明は、導光板と、該導光板と一体化される回路基板と、該回路基板に並行に実装される複数の光源と、前記導光板の下面に設けられるとともに光を上方に反射させる反射シートとを備え、前記光源が前記導光板の一端面と対向する位置に配される表示装置用照明装置において、前記光源と対向する前記導光板の一端面には前記光源間に突き出した突出部が設けられ、該突出部の上面は前記導光板の上面より両面テープの厚さ分だけ低い位置にあり、該突出部が両面テープを介して前記回路基板と接着していることを特徴とする表示装置用照明装置である。

また本発明は、上記構成の表示装置用照明装置において、前記両面テープの接着力が表面と裏面で異なることを特徴とする。

また本発明は、上記構成の表示装置用照明装置において、前記光源が発光ダイオードであることを特徴とする。

また本発明は、上記構成の表示装置用照明装置において、前記回路基板がフレキシブル回路基板であることを特徴とする。

また本発明は、上記構成の表示装置用照明装置と、前記光源から出射した光を制御する光制御部材とを備えることを特徴とする表示装置である。

また本発明は、上記構成の光制御部材は液晶パネルであることを特徴とする表示装置である。

本発明の第１の構成によると、光源が実装された回路基板と導光板が両面テープを介して接着された表示装置用照明装置において、両面テープを収納する凹部を導光板表面及び回路基板の少なくとも一方に設けることにより、接着時、両面テープの厚み分生じていた回路基板と導光板の間の隙間を解消することができる。これにより、光源からの光が隙間からリークすることがなくなり、光の利用効率が高まる。

また、両面テープの厚みによる隙間が解消されることにより、照明装置全体の薄型化を図ることができる。

また、本発明の第２の構成によると、回路基板上の両面テープを光源に対向する位置に配さないことにより、導光板に設けられる凹部も光源と対向する位置に形成されることはなく、光源から出射した光が凹部に遮られたり、凹部に収納された両面テープで拡散されたりすることで生じるロスを軽減することができる。

また、本発明の第３の構成によると、光源と対向する導光板の一端面において、隣接する光源間に突出するよう突出部を設け、この突出部と回路基板を両面テープを介して接着することで、光源から出射した光が導光板に入射後、両面テープ等に遮られることがない。このため、光のロスをより軽減することができる。また、突出部の上面は導光板の上面より両面テープの厚さ分、低い位置に形成されているため、導光板と回路基板の間に両面テープの厚みによる隙間が生じることもない。したがって、光源からの光がテープの厚みによる隙間からリークすることもなく、光の利用効率もいっそう高まる。

また、本発明の第４の構成によると、両面テープの接着性が表面と裏面とで異なる場合、回路基板と導光板を一度接着した後、一旦、剥がして再び貼り直すとき、両面テープを導光板側若しくは回路基板側のどちらかに残るよう設計することができる。このため、導光板と回路基板の組み込み性及びリワーク性を向上することができ、例えば、光源が実装位置からずれている場合等、容易に修正することができる。

また、本発明の第５の構成によると、光源に発光ダイオードを用いることにより、消費電力を低下させることができる。

また、本発明の第６の構成によると、回路基板にフレキシブル回路基板を用いることにより照明装置全体の薄型化をいっそう図ることができる。

また、本発明の第７の構成によると、表示装置用照明装置と、光源から出射した光を制御する光制御部材とを備えることにより光の利用効率の高い表示装置を提供することができる。

また本発明の第８の構成によると、光制御部材に液晶パネルを用いることで光の利用効率の高い液晶表示装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。なお、従来例の図６、図７と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

［第１実施例］
本実施形態に係る液晶表示装置は図６で示した従来例と同様に液晶パネル３、拡散シート１０、集光シート１１ａ、１１ｂ、導光板９、光源１２、反射シート８で構成されている。ここで、複数の発光ダイオード１２（以下ＬＥＤと略す）は導光板９の端面９ａと対向する位置に配されている。

この構成により、ＬＥＤ１２から出射した光は導光板９の端面９ａより導光板９内に入射し、導光板９内で乱反射を繰り返しながら隅々まで行き渡り、導光板９の下面に積層された反射シート８により上方向に反射されて導光板９の上面より出射し、拡散シート１０及び集光シート１１ａ、１１ｂを順次通過して液晶パネル３を背後から均一に照射する。

図１（ａ）は本実施形態に係る導光板９と回路基板１３が接着される前の状態を示した斜視図であり、図１（ｂ）は本実施形態に係る導光板９と回路基板１３が接着された後の状態を示した斜視図であり、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ’における断面図である。

本実施形態に係る導光板９には凹部９ｂが形成されており、回路基板１３と導光板９を接着する両面テープ１４はこの凹部９ｂに収納される。これにより、従来、生じていた回路基板１３と導光板９の間の隙間を解消することができ、この隙間から漏れ出す光を低減し、導光板９の端面９ａから入射する光量を増加させることができる。

また、導光板９はＬＥＤ１２で発生した点光源形態の光学分布を導光板９内部で面光源形態の光学分布に変換するため、ＬＥＤ１２と導光板９の位置関係にズレが生じた場合、液晶パネル３側へ出射する面光源形態の光学分布の均一性が失われることがある。しかし、上記両面テープ１４の厚みによる位置関係のズレを解消することで、面光源形態の光学分布の均一性を確保することができる。

ここで、凹部９ｂの深さは上記隙間を解消するため両面テープ１４の厚さ程度必要である。また、両面テープ１４のかわりに凹部９ｂ内に接着剤として接着性樹脂を注入しても同様の効果を得ることができる。なお、導光板９に設ける凹部９ｂの体積はできるだけ小さい方が導光体内部で凹部９ｂにより光の光路が遮断されないため、光の利用効率の点から好ましい。なお、凹部は導光板９に設ける以外に、回路基板１３に設けてもよい。回路基板１３に凹部を設けた場合、導光板内部に入射した光の光路を凹部９ｂが遮るのを抑えることができる。また、回路基板１３と導光板９の両方に凹部を設けて両面テープ１４を収納してもよい。

ここで、導光板９は反射シート８の上面に設けられてＬＥＤ１２で発生した点光源形態の光学分布を有する光の光路を変更するとともに、面光源形態の光学分布を有する光に変換するものであり、ポリカーボネートやアクリル樹脂等で成型加工されたくさび型又は平行平板型のプレートであり、凹部９ｂは金型により形成され、量産工程で優れた再現性により作成することができる。

また、光源１２に用いたＬＥＤは、白色チップタイプのＬＥＤであり、青色の半導体素子（ＩｎＧａＡｌＡｓ等の化合物）と黄色の蛍光体（ＹＡＧ等）を組み合わせた擬似白色のものである。ＬＥＤは冷陰極管を用いた場合に比べて低消費電力化を図ることができる等の特徴がある。また、ＬＥＤは回路基板１３上に実装されており、直列に配線され、端子に電圧を印可することにより発光する。なお、ＬＥＤの配線は電気回路的に直列でも並列でもよい。

また、回路基板１３はフレキシブル回路基板：ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）が用いられ、装置全体の薄型化が図られている。フレキシブル回路基板はポリエステル（ＰＥＴ）等のフィルム上に印刷又はエッチング等により回路を形成したものである。

また、反射シート８は可撓性の白色樹脂シート単体、或いはそれに銀、アルミニウム等が蒸着された高い反射率を有する反射層が積層されて成り、導光板９からの光を液晶パネル３の方向に効率良く反射する。

また、拡散シート１０は片面に微細な凹凸が形成されており、導光板９からの射出光をランダム化する。集光シート１１ａ、１１ｂはその上面がプリズム面となっており、液晶パネル３方向への輝度を向上させる。

また、一旦、両面テープ１４で回路基板１３と導光板９を接着した後、導光板９と光源１２の位置関係を微調整する際や、部材不良により組みなおしをする際に、回路基板１３と導光板９を剥がして再度貼り付けることがある。このとき、両面テープ１４の表面と裏面の接着力が異なるものを使用することで、剥がしたとき、両面テープ１４が導光板９側若しくは回路基板１３側に残るよう設計することができる。これにより、回路基板１３上で光源１２の実装位置に多少のズレが生じた場合でも、容易に修正することができる。なお、凹部９ｂの位置は図２に示すように導光板９周縁に配してもよい。

［第２実施例］
本実施形態では、従来例及び第１実施形態と共通する部分に同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態に係る液晶表示装置も図６で示した従来例と同様に液晶パネル３、拡散しート１０、集光シート１１ａ、１１ｂ、導光板９、光源１２、反射シート８で構成されている。ここで、複数のＬＥＤ１２は導光板９の端面９ａと対向する位置に配されている。

この構成により、ＬＥＤ１２から出射した光は導光板９の端面９ａより導光板９内に入射し、導光板９内で乱反射を繰り返しながら隅々まで行き渡り、導光板９の下面に積層された反射シート８により上方向に反射されて導光板９の上面より出射し、拡散シート１０及び集光シート１１ａ、１１ｂを順次通過して液晶パネル３を背後から均一に照射する。

図３（ａ）は本実施形態に係る導光板９と回路基板１３が接着される前の状態を示す斜視図であり、図３（ｂ）は本実施形態に係る導光板９の端面９ａに対向する位置にＬＥＤ１２が配された状態を示す斜視図である。なお、図３（ｂ）中において、矢印は光源１２から出射した光の光路を示し、回路基板１３を破線で示す。

実施例１と同様に、凹部９ｂに両面テープ１４を収納して接着することにより、回路基板１３と導光板９の間の隙間をなくすことができる。これにより、従来、生じていた回路基板１３と導光板９の間の隙間を解消することができ、この隙間から漏れ出す光を低減し、導光板９の端面９ａから入射する光量を増加させることができる。

また、本実施形態に係る導光板９には凹部９ｂが複数設けられており、両面テープ１４もこれに対応するように、複数に分割したものが用いられている。また、回路基板１３と導光板９を接着したとき凹部９ｂがＬＥＤ１２と対向する位置に配されないよう凹部９ｂが形成されている。

これにより、光源１２から出射した光が凹部９ｂに遮られたり、凹部９ｂに収納された両面テープで拡散されたりすることで生じるロスを軽減することができる。なお、凹部９ｂの形状は直方体状である必要はなく、回路基板１３と導光板９を安定的に接着し、光の進行を遮らない形状であれば、楕円状、スリット状でもよい。このとき、両面テープ１４の形状も凹部９ｂの形状に合わせる必要がある。また、凹部は導光板９に設ける以外に、回路基板１３に設けてもよい。回路基板１３に凹部を設けた場合、導光板内部に入射した光の光路を凹部９ｂが遮ることもなく、光のロスをいっそう軽減することができる。また、回路基板１３と導光板９の両方に凹部を設けて両面テープ１４を収納してもよい。

また、光源１２、回路基板１３、集光シート１１ａ、１１ｂ、反射シート８、拡散シート１０、両面テープ１４は実施例１で示したものと同じ構成であり、凹部９ｂの位置を図４に示すように導光板９の周縁に配してもよい。

［第３実施例］
本実施形態では、従来例及び第１、第２実施形態と共通する部分に同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態に係る液晶表示装置も図６で示した従来例と同様に液晶パネル３、拡散しート１０、集光シート１１ａ、１１ｂ、導光板９、光源１２、反射シート８で構成されている。ここで、複数のＬＥＤ１２は導光板９の端面９ａと対向する位置に配されている。

この構成により、ＬＥＤ１２から出射した光は導光板９の端面９ａより導光板９内に入射し、導光板９内で乱反射を繰り返しながら隅々まで行き渡り、導光板９の下面に積層された反射シート８により上方向に反射されて導光板９の上面より出射し、拡散シート１０及び集光シート１１ａ、１１ｂを順次通過して液晶パネル３を背後から均一に照射する。

図５（ａ）は本実施形態に係る導光板９と回路基板１３が接着される前の状態を示す斜視図であり、図５（ｂ）は本実施形態に係る導光板９の端面９ａに対向する位置にＬＥＤ１２が配された状態を示すものである。なお、図５（ｂ）中において、矢印は光源１２から出射した光の光路を示し、回路基板１３を破線で示す。

本実施形態に係る導光板９は端面９ａに突出部９ｃが設けられており、この突出部９ｃ上面に両面テープ１４を接着させ回路基板１３と導光板９を一体化させる構造をとる。また、突出部９上面は導光板９上面より両面テープの厚み分低い位置に配されており、回路基板１３と導光板９の間に隙間が生じることなくこれらを一体化することができる。

また、回路基板１３と導光板９が一体化したとき突出部９ｃは隣接するＬＥＤ１２間に突き出した状態となるため、ＬＥＤ１２から出射した光は突出部９ｃに遮られることなく導光板９内に入射する。これにより、光のロスを抑え、光の利用効率をいっそう高めることができる。なお、突出部９ｃの形状は直方体状である必要はなく、回路基板１３と導光板９を安定的に接着することができれば特に限定されない。また、突出部９ｃの上面を導光板９の上面より低い位置に配したが、回路基板１３に凹部を設けても同様の効果を得ることができる。

なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。例えば導光板９の光源の入射面は端面９ａの一面に限らず、側面全てに光源を設けそれに対応する凹部９ｂを導光板９に設けてもよい。また、導光板９に上記突出部９ｃと凹部９ｂの両方を設けて、導光板９と回路基板１３を安定的に一体化させることもできる。

本発明は、エッジライト型液晶表示装置に利用することができ、これを用いた、小型の液晶ディスプレイを有するビデオカメラやデジタルカメラ、携帯電話などの携帯機器に用いることができる。

（ａ）は本発明に係る導光板と発光ダイオードが実装された回路基板が接着される前の状態を示す斜視図であり、（ｂ）は本発明に係る導光板と回路基板が接着された後の状態を示した斜視図であり、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ’における断面図である。 本発明に係る導光板と発光ダイオードが実装された回路基板が接着される前の状態を示す斜視図である。 （ａ）は本発明に係る導光板と発光ダイオードが実装された回路基板が接着される前の状態を示す斜視図であり、（ｂ）は本発明に係る導光板と回路基板が接着された後の状態を示した斜視図である。 本発明に係る導光板と発光ダイオードが実装された回路基板が接着される前の状態を示す斜視図である。 （ａ）は本発明に係る導光板と発光ダイオードが実装された回路基板が接着される前の状態を示す斜視図であり、図３（ｂ）は本発明に係る導光板と回路基板が接着された後の状態を示した斜視図である。 従来の液晶表示装置を分解して示す斜方図である。 （ａ）は導光板と発光ダイオードが実装された回路基板の接着前の状態を示す斜視図、（ｂ）は導光板と発光ダイオードが実装された回路基板の接着後の状態を示す斜視図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ’における断面図である

符号の説明

１ 表フレーム
２ 裏ケース
３ 液晶パネル
４ ドライバＩＣ
５ 制御基板
６ 樹脂フレーム
７ 固定用テープ
８ 反射シート
９ 導光板
９ａ 端面
９ｂ 凹部
９ｃ 突出部
１０ 拡散シート
１１ 集光シート
１２ 光源（発光ダイオード）
１３ 回路基板
１４ 両面テープ

Claims (8)

1. 導光板と、該導光板と一体化される回路基板と、該回路基板に並行に実装される複数の光源と、前記導光板の下面に設けられるとともに光を上方に反射させる反射シートとを備え、前記導光板と前記回路基板が両面テープを介して接着され、前記光源が前記導光板の一端面と対向する位置に配される表示装置用照明装置において、
   前記導光板表面及び前記回路基板表面の少なくとも一方に形成された凹部には、前記両面テープが接着収納されていることを特徴とする表示装置用照明装置。
2. 前記回路基板において、前記両面テープが前記光源の出光面と対向する位置に配されていないことを特徴とする請求項１に記載の表示装置用照明装置。
3. 導光板と、該導光板と一体化される回路基板と、該回路基板に並行に実装される複数の光源と、前記導光板の下面に設けられるとともに光を上方に反射させる反射シートとを備え、前記光源が前記導光板の一端面と対向する位置に配される表示装置用照明装置において、
   前記光源と対向する前記導光板の一端面には前記光源間に突き出した突出部が設けられ、該突出部の上面は前記導光板の上面より両面テープの厚さ分だけ低い位置にあり、該突出部が両面テープを介して前記回路基板と接着していることを特徴とする表示装置用照明装置。
4. 前記両面テープの接着力が表面と裏面で異なることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１に記載の表示装置用照明装置。
5. 前記光源が発光ダイオードであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１に記載の表示装置用照明装置。
6. 前記回路基板がフレキシブル回路基板であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１に記載の表示装置用照明装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１に記載の表示装置用照明装置と、前記光源から出射した光を制御する光制御部材とを備えることを特徴とする表示装置。
8. 前記光制御部材は液晶パネルであることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。

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