JP2008198481A - 曲面型面状光源装置、曲面型液晶表示装置、及びそれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】全体として凹状又は凸状若しくは波形を有する液晶表示装置又は面状光源装置を提供する。
【解決手段】透光性材料からなる導光板３２の側部端面を光入射部４４とし、導光板の表面又は裏面若しくはそれらの両方に多数の凹状又は凸状の光反射部４６を形成し、光入射部４４から入射された光を表面又は裏面から出射する液晶表示装置１０又は面状光源装置１４である。装置１０，１４は、導光板を保持する枠２２が全体として凹状又は凸状若しくは波形を有し、導光板が基枠に保持されて全体として凹状又は凸状若しくは波形としてある。
【選択図】図１

Description

本発明は、全体として凹状又は凸状若しくは波形を有する曲面型の面状光源装置及び液晶表示装置、また、そのような曲面型の面状光源装置及び液晶表示装置を製造する方法に関する。

特許文献１に、透光性材料からなる導光板の一側部端面を光入射部とした導光板と該光入射部の近傍に配置された光源を備えたバックライト装置と、このバックライト装置の上に配置された液晶パネルからなる液晶表示装置が提案されている。また、特許文献２に、導光板の表面に微小な凹状又は凸状の光反射部を備え、端面から入射された光を導光板の表面全体から均一に出射させるバックライト装置が提案されている。
特開２００４−３１０２３号公報 特開平８−３２７８０７号公報

これら特許文献１，２に開示された液晶表示装置及びそれに利用されるバックライト装置はいずれも、平坦な面状の装置である。しかし、近年、液晶表示装置を搭載した表示装置（例えば、画像表示装置、携帯電話、携帯情報端末）などの意匠性を高めるために、曲面型の表示画面の要求がある。しかし、従来の液晶表示装置は平坦な形をしているため、曲面型の表示画面を得るためには、複数の平坦な液晶表示装置の配置角度を変えて、擬似的な曲面を形成せざるを得なかった。

そこで、本発明は、一つの液晶表示装置又は面状光源装置であって、全体として凹状又は凸状若しくは波形を有する液晶表示装置又は面状光源装置を提供するものである。

具体的に、本発明に係る面状光源装置は、
透光性材料からなる導光板の少なくとも一つの側部端面を光入射部とし、上記導光板の表面又は裏面若しくはそれらの両方に多数の凹状又は凸状の光反射部を形成し、上記光入射部から入射された光を上記表面又は裏面の少なくとも一方から出射する面状光源装置であって、上記導光板を保持する枠が全体として凹状又は凸状若しくは波形を有し、上記枠が上記導光板に保持されて全体として凹状又は凸状若しくは波形としてあることを特徴とする。

本発明に係る他の形態の面状光源装置は、上記導光板の形状に対応して、上記導光板の表面又は裏面の上記光反射部の密度が、上記導光板の場所に応じて違えてあることを特徴とする。

本発明に係る他の形態の曲面型液晶表示装置は、面状光源装置は、上述の面状光源装置と、上記導光板を挟み、上記枠の反対側に、上記凹状又は凸状若しくは波形の面状光源装置に沿って配置された液晶モジュールとを備えたことを特徴とする。

本発明に係る曲面型面状光源装置の製造方法は、透光性材料からなる導光板の少なくとも一つの側部端面を光入射部とし、上記導光板の表面又は裏面若しくはそれらの両方に多数の凹状又は凸状の光反射部を形成し、上記光入射部から入射された光を上記表面又は裏面から出射する面状光源装置を準備する工程と、全体として凹状又は凸状若しくは波形を有する第１の面を有する第１の型と上記第１の面に対応する第２の面を有する第２の型を準備する工程と、所定の温度環境で、上記第１の型と第２の型で上記面状光源装置を挟圧する工程を備えたことを特徴とする。

本発明の他の形態に係る曲面型面状光源装置の製造方法は、上記導光板の形状に対応して、上記導光板の表面又は裏面の上記光反射部の密度が、上記導光板の場所に応じて違えてあることを特徴とする。

本発明に係る曲面型液晶表示装置の製造方法は、透光性材料からなる導光板の少なくとも一つの側部端面を光入射部とし、上記導光板の表面又は裏面若しくはそれらの両方に多数の凹状又は凸状の光反射部を形成し、上記光入射部から入射された光を上記表面又は裏面の少なくとも一方から出射する面状光源装置を準備する工程と、液晶モジュールを準備する工程と、全体として凹状又は凸状若しくは波形を有する第１の面を有する第１の型と上記第１の面に対応する第２の面を有する第２の型を準備する工程と、所定の温度環境で、上記第１の型と第２の型で上記面状光源装置を挟圧する工程と、上記導光板を挟み、上記枠の反対側に、上記凹状又は凸状若しくは波形が付された上記面状光源装置に沿って上記液晶モジュールを取り付けることを特徴とする。

本発明によれば、一つの液晶表示装置又は面状光源装置を用いて簡単に曲面型面状光源装置及び曲面型液晶表示装置を得ることができる。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて、特定の方向を示す用語「上」、「下」、「左」、「右」及びそれらの用語を含む別の用語を使用するが、それは図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語によって発明の技術的範囲が限定されるものではない。

実施形態１

図１は、本発明に係る液晶表示装置１０を示す。図示するように、液晶表示装置１０は、所定の厚みを有する四角形の板の外観形状を有し、全体として凹状に湾曲している。実施形態では、液晶表示装置１０は、長方形板の外観形状を有し、長辺方向の両端部に対して中央部が下方に湾曲している。しかし、本願発明は、全体として、長辺方向の両端部に対して中央部が上方に湾曲した形状、短辺方向の両端部に対して中央部が上方又は下方に湾曲した形状（図示せず）、また、長辺方向または短辺方向のいずれかに関して中央部が上方と下方に波形に湾曲した液晶表示装置１０”（図１５（ａ）、（ｂ）参照）も含むものである。

液晶表示装置１０は、四角形の板の外観形状を有する液晶パネル１２と、該液晶パネル１２とほぼ同様の外観形状を有し、液晶パネル１２の下に配置された面状光源装置のバックライト装置１４を有する。

液晶パネル１２は、透過型の液晶パネルであり、四角形の発光面（画像表示面）１６をバックライト装置１４の反対側（図の上方）に向けて備えており、発光面１６の周囲がフレーム１８で囲われている。発明の性質上、液晶パネル１２の駆動方式、液晶の配列方式、液晶材料等は限定的ではない。

図２を参照すると、バックライト装置１４は、バックライトアセンブリ２０と、該バックライトアセンブリ２０を保持する基枠２２からなる。図３を参照すると、バックライトアセンブリ２０は、公知のバックライトアセンブリと同様に、長方形の枠からなるフレーム２４を有する。フレーム２４は、例えば合成樹脂で形成されており、短辺方向に伸びる一方のフレーム部分２６の内側縁部に、内側から外側に向けて複数の凹部２８が等間隔に形成されている。フレーム２４の下面には反射板又は反射シート３０が取り付けられる。フレーム２４の内側には、反射シート３０の上に、四角形の導光板３２、拡散シート３４、下プリズムシート３６、上プリズムシート３８が収容される。これらの光学シート群の上から、下面が粘着性を有する非透光性の枠シート４０が被せられ、フレーム２４及び上プリズムシート３８の周囲縁部に貼り付けられる。枠シート４０は、フレーム２４の凹部２８に対応する箇所に光源であるＬＥＤ４２を保持している。また、枠シート４０の下面には、ＬＥＤ４２と図示しない電源に接続するための配線が設けてある。

導光板３２は、透光性材料からなる板で、フレーム２４の凹部２８及びそこに収容されるＬＥＤ４２に対向する側部端面が光入射部４４として利用されるようにしてあり、実施形態では、反射シート３０に対向する下面に多数の凹状又は凸状の光反射部が形成されている。図４は、光反射部４６の一例を示しており、そこでは光反射部４６として、下面から内部に向かって形成された凹部が示してある。この実施形態では、光反射部４６は略半球状としてあるが、その形状は任意である。光反射部４６の密度については後に説明する。

図２に戻り、基枠２２は、例えばステンレスの金属板を加工して形成されており、バックライトアセンブリ２０とほぼ同じ平面形状を有する底板部４８と、底板部４８の四辺縁部から上方に立ち上がった複数の壁部５０を有する。壁部５０の高さは、バックライトアセンブリ２０の厚みとほぼ等しい。

図５に示すように、壁部５０の適当な箇所は、その上端を内方に直角に折り曲げて、内方に突出する係止部５２が形成されている。係止部５２の長さは、基枠２２にバックライトアセンブリ２０を装着する際にバックライトアセンブリ２０を傷つけることがなく、また、基枠２２にバックライトアセンブリ２０が装着された状態で該基枠２２の底板部４８に沿ってバックライトアセンブリ２０を確実に保持できる程度とする。

バックライトアセンブリ２０と基枠２２との別の係止方法を図６，７に示す。図示する方法では、壁部５０の適当な箇所に、その一部位を内側に凹ませて、内方に突出する固定用突起５０ａを形成する。他方、基枠２０には、バックライトアセンブリ２０を装着した状態で突起５０ａに対向するフレーム２４の側部端面に、バックライトアセンブリ２０にバックライトアセンブリ２０を装着した状態で突起５０ａが収容される窪み２４ａを形成する。本実施形態では、窪み２４ａはフレーム２４の上縁部を切除して形成されており、窪み２４ａの底部（底板部４８に接する部分）に係合段部２４ｂが形成されている。したがって、バックライトアセンブリ２０を基枠２２に装着する際、突起５０ａと係合段部２４ｂとの接触によって壁部５０が外側に弾性変形し、その後、突起５０ａが係合段部２４ｂを乗り越えると該突起５０ａが窪み２４ａに嵌り込み、基枠２２に対してバックライトアセンブリ２０を固定する。

したがって、突起５０ａの高さは、基枠２２にバックライトアセンブリ２０を装着する際に壁部５０がフレーム２４（特に、段部２４ｂ）を傷つけることがなく、また、基枠２２にバックライトアセンブリ２０が装着された状態で該基枠２２の底板部４８に沿ってバックライトアセンブリ２０を確実に保持できる程度とする。なお、突起５０ａは、壁部５０の一部を変形して形成してもよいし、壁部５０の内面に別の部材を取り付けることによって形成してもよい。また、窪み２４ａは任意の内面形状（例えば、半球状、矩形）を有する単なる凹状穴であってもよい。さらに、窪み２４ａは、突起５０ａと係合することによって基枠２２にバックライトアセンブリ２０を固定できればよいことから、突起５０ａとほぼ同一の大きさでもよいし、突起５０ａよりも多少小さくても又は大きくてもよい。

ここで、バックライトアセンブリ２０は、図２に示すように基枠２２の壁部５０によって周囲を固定されるため、フレーム２４が熱膨張するとバックライトアセンブリ２０の湾曲している方向の中央部に最も力がかかり、バックライトアセンブリ２０が基枠２２から浮き上がろうとする。したがって、上述の係止部５２や突起５０ａは、基枠２２の湾曲している方向の中央部又はその近傍に設けることが好ましい。

ところで、湾曲していないバックライト装置では、基枠２２の壁部５０に孔又は開口部を設け、フレーム２４においてこの孔又は開口部と対向する位置に突出部を設け、開口部と突出部とを係合させることによってバックライトアセンブリ２０を基枠２２に固定することが多かった。しかし、このように壁部５０に孔又は開口部を有する基枠２２を湾曲させると、孔又は開口部を有する部分の壁部５０が意図しない形状に変形し、その変形部がフレーム２４と干渉するという不具合が生じる。このような変形を防ぐため、基枠２２を湾曲する際に孔又は開口部が形成されている壁部分だけを湾曲させないようにすると、液晶パネル１２とバックライト装置１４とを貼り付ける際に、湾曲していない箇所での貼り付きが弱くなるという問題が生じる。

このように構成された基枠２２は、適当な加工方法によって所望の曲率の湾曲形状が付与される。具体的には、例えば、基枠２２の底板部４８とほぼ同じ面積を有する所定の曲率の凸面と凹面をそれぞれ有する２つの型の間で底板部４８を挟圧することによって、基枠２２に湾曲形状が付与される。このとき用意される凸面と凹面の曲率半径は、解放時の形状復元性を考慮して、目的とする湾曲形状の曲率半径よりも小さいものとする。また、加工時、型を介して基枠２２に熱を加えてもよい。

所定の湾曲形状が付与された基枠２２に対してバックライトアセンブリ２０が装着され、バックライト装置１４が得られる。装着されたバックライトアセンブリ２０は、四辺の壁部５０に設けた係止部５２によって保持され、底板部４８の形状に倣って、湾曲形状が付与される。バックライトアセンブリ２０の弾性によって該バックライトアセンブリ２０が基枠２２から分離又は離脱するのを防止するため、図２に点線で示すように、底板部４８の内面に両面テープ５４を取り付け、この両面テープ５４でバックライトアセンブリ２０を確実に保持してもよい。

ところで、図８（ｂ）に示すように、従来のバックライト装置１５では、下面側の反射シート３１がフレーム２５内に収まっていた。しかし、湾曲した基枠２２にバックライトアセンブリ２０を装着する場合、反射シート３０が基枠２２に触れた際にシートがずれやすく、組み立てに手間がかかるおそれがある。よって、図８（ａ）に示すように、反射シート３０のサイズをフレーム２４の内側より大きくし、両面テープ３３を介して、反射シート３０をフレーム２４に貼り付けるのがよい。

図１に示すように、湾曲形状が付与されたバックライト装置１４に対して液晶パネル１２が取り付けられる。好ましくは、液晶パネル１２とバックライト装置１４の間、例えば、枠シート４０の上面には両面テープ（図示せず）が取り付けられ、この両面テープを介して液晶パネル１２をバックライト装置１４に固定することが好ましい。

図９は、液晶表示装置の各点（画素）から出射される光量の分布を示す。具体的に、図９（ａ）に示すように、平坦な形状の液晶表示装置１００の場合、各点１０２から出射される光量分布１０４はほぼ等しい。したがって、液晶表示装置１０の発光面を正面から見た場合、各点の光量（各点から垂直に伸びる方向１０６の光量１０８）はほぼ等しい。しかし、図９（ｂ）に示すように、液晶表示装置１００’が凹状に湾曲している場合、各点１０２’の光量分布１０４’が場所によって異なり、点１０２’から垂直に伸びる方向１０６’の光量１０８’が点ごとに異なる。そのため、本発明に係る液晶表示装置１０及びバックライト装置１４では、図１０に示すように、導光板３２における光反射部４６の密度（単位面積当たりの光反射部が占める面積率（％））が、平坦な形状のフラット導光板の密度と異なる分布を有するように、導光板３２が設計されている。

具体的に、図１に示すように発光面が凹状に湾曲している場合、ＬＥＤ４２に近い導光板３２の入射側では光反射部４６の密度が高く、ＬＥＤ４２から離れた導光板３２の反入射側では光反射部４６の密度が低くしてある。また、発光面が凸状に湾曲している場合、平坦形状のフラット導光板に比べて、ＬＥＤ４２に近い導光板３２の入射側では光反射部４６の密度がより低く、ＬＥＤ４２から離れた導光板３２の反入射側では光反射部４６の密度がより高くしてある。したがって、凸状又は凹状に湾曲している本発明の液晶表示装置１０及びバックライト装置１４では、平坦な液晶表示装置及びバックライト装置と同様に、全面に亘って均一な明るさが得られる。なお、波形に湾曲した液晶表示装置及びバックライト装置にあっても、全面に亘って均一な明るさが得られる、凸状部と凹状部の場所に応じて光反射部４６の密度が調整される。

実施形態２

図１１は、本発明に係る両面発光式液晶表示装置１０’を示す。図示するように、両面発光式液晶表示装置１０’は、バックライト装置１４の上と下にそれぞれ液晶パネル１２’，１２”が配置されており、全体として凹状に湾曲している。２枚の液晶パネル１２’，１２”のサイズは同じであってもよいし、図示するように一方が他方より小さくてもよい。

両面発光式液晶表示装置１０’において、バックライト装置１４’は、図１２に示すように、実施形態１と同様にバックライトアセンブリ２０’と基枠２２’とからなり、基枠２２’の底板部４８には下方の液晶パネル１２”を照明するための窓部５５が開口されている。

バックライトアセンブリ２０’は、図４に示す実施形態１のバックライトアセンブリ２０と同様の構成を有する。ここで導光板の下方に配置される反射シート（図１２には図示せず。）は、下方の液晶パネル１２”に光を照射するために反射率が１００％ではない。そのため、導光板から下方に照射された光の一部は反射シート及び窓部５５を通過して下方の液晶パネル１２”に光を照射できる。ここで、実施形態１に示したように上方への照射光を全体に亘って均一な明るさに調整すれば、下方への照射光も均一となる。

実施形態３

実施形態１又は２では、基枠２２を全体として凸状又は凹状若しくは波形に加工し、その加工された形状に沿ってバックライトアセンブリ２０及び液晶パネル１２を装着したが、平坦な基枠２２に平坦なバックライトアセンブリ２０を装着してなる平坦な形状のバックライト装置１４を形成した後、図１３に示す曲面加工装置又は曲面加工治具５４を用いて、バックライト装置１４を目的の湾曲形状に加工してもよい。図示するように、曲面加工治具５４は、所定の曲率半径（例えば、曲率半径５０ｍｍ〜２００ｍｍ）の凸面５６と凹面５８をそれぞれ有する下型６０と上型６２からなり、これら下型６０と上型６２でバックライト装置１４を挟持し、バックライト装置１４に凹凸面に対応した曲率を付与する。このとき、バックライト装置１４に加わる圧力は、バックライト装置１４の損傷を防止するため、バックライト装置１４を凹凸面に合わせて変形させ得る最小限の圧力でよい。また、曲面加工時、周囲の雰囲気温度は、バックライト装置１４に熱的ダメージを与えることのない範囲で決定される。さらに、加熱時間はバックライト装置１４に付与する曲率半径に応じて異なり、曲率半径が小さくなるに従って加熱時間が長くなる。

その他の実施形態

以上の実施形態では、液晶表示装置１０とバックライト装置１４を全体として凹状又は凸状若しくは波形に加工したが、図１４（ａ）、（ｂ）や図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、ＬＥＤ４２及びその配線が形成されている一端側６４を除いて、全体を凹状又は凸状若しくは波形に加工することが好ましい。

また、以上の説明では、光源としてＬＥＤ４２を用いているが、これに代えて冷陰極管を使用してもよい。

本発明に係る曲面型液晶表示装置の斜視図。 本発明に係る曲面型面状光源装置の分解斜視図。 図１，２の装置に組み込まれたバックライトユニットの分解斜視図。 導光板の部分拡大断面図。 基枠の部分拡大断面図。 バックライトアセンブリと基枠との別の係止方法を示す斜視図。 バックライトアセンブリと基枠との別の係止方法を示す平面図。 本発明と従来のバックライト装置の断面図。 液晶表示装置から出射される光の光量分布図。 導光板における光反射部の密度分布図。 本発明に係る両面発光式液晶表示装置の側面図。 図１の装置に組み込まれたバックライト装置の分解斜視図。 バックライト装置の曲面加工治具の斜視図。 他の形態の液晶表示装置の斜視図〔図１４（ａ）〕と側面図〔図１４（ｂ）〕。 他の形態の液晶表示装置の斜視図〔図１５（ａ）〕と側面図〔図１５（ｂ）〕。

符号の説明

１０：液晶表示装置、１２：液晶パネル、１４：バックライト装置、１６：発光面、１８：フレーム、２０：バックライトユニット、２２：基枠、２４：フレーム、２６：フレーム部分、２８：凹部、３０：反射シート、３２：導光板、３４：拡散シート、３６：下プリズムシート、３８：上プリズムシート、４０：枠シート、４２：ＬＥＤ、４４：光入射部、４６：光反射部、４８：底板部、５０：壁部、５２：係止部、５４：曲面加工治具。

Claims (6)

1. 透光性材料からなる導光板の少なくとも一つの側部端面を光入射部とし、上記導光板の表面又は裏面若しくはそれらの両方に多数の凹状又は凸状の光反射部を形成し、上記光入射部から入射された光を上記表面又は裏面の少なくとも一方から出射する面状光源装置であって、
   上記導光板を保持する枠が全体として凹状又は凸状若しくは波形を有し、
   上記導光板が上記枠に保持されて全体として凹状又は凸状若しくは波形としてあることを特徴とする曲面型面状光源装置。
2. 上記導光板の形状に対応して、上記導光板の表面又は裏面の上記光反射部の密度が、上記導光板の場所に応じて違えてあることを特徴とする請求項１の曲面型面状光源装置。
3. 請求項１又は２の面状光源装置と、
   上記導光板を挟み、上記枠の反対側に、上記凹状又は凸状若しくは波形の面状光源装置に沿って配置された液晶モジュールと
   を備えたことを特徴とする曲面型液晶表示装置。
4. 透光性材料からなる導光板の少なくとも一つの側部端面を光入射部とし、上記導光板の表面又は裏面若しくはそれらの両方に多数の凹状又は凸状の光反射部を形成し、上記光入射部から入射された光を上記表面又は裏面の少なくとも一方から出射する面状光源装置を準備する工程と、
   全体として凹状又は凸状若しくは波形を有する第１の面を有する第１の型と上記第１の面に対応する第２の面を有する第２の型を準備する工程と、
   所定の温度環境で、上記第１の型と第２の型で上記面状光源装置を挟圧する工程を備えたことを特徴とする曲面型面状光源装置の製造方法。
5. 上記導光板の形状に対応して、上記導光板の表面又は裏面の上記光反射部の密度が、上記導光板の場所に応じて違えてあることを特徴とする請求項４の曲面型面状光源装置の製造方法。
6. 透光性材料からなる導光板の少なくとも一つの側部端面を光入射部とし、上記導光板の表面又は裏面若しくはそれらの両方に多数の凹状又は凸状の光反射部を形成し、上記光入射部から入射された光を上記表面又は裏面から出射する面状光源装置を準備する工程と、
   液晶モジュールを準備する工程と、
   全体として凹状又は凸状若しくは波形を有する第１の面を有する第１の型と上記第１の面に対応する第２の面を有する第２の型を準備する工程と、
   所定の温度環境で、上記第１の型と第２の型で上記面状光源装置を挟圧する工程と、
   上記導光板を挟み、上記枠の反対側に、上記凹状又は凸状若しくは波形が付された上記面状光源装置に沿って上記液晶モジュールを取り付けることを特徴とする曲面型液晶表示装置の製造方法。

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