(57)【要約】【課題】輝線の発生を防止することが可能な照明ユニット及びこの照明ユニットを備えた表示品質の良好な液晶表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】液晶表示パネル２と、液晶表示パネル２を照明する照明ユニット１５と、を備え、照明ユニット１５は、発光ダイオード４１と、発光ダイオード４１から放射された放射光が入射する入射面２２ｃを有する導光板２２と、複数の発光ダイオード４１が実装された回路基板４２と、を備え、導光板２２は、入射面２２ｃから突出した複数の凸部２２Ｐと、入射面２２ｃ側の一端に凸部２２Ｐの厚さＷ１より大きい厚さＷ２を有する平坦な肉厚部２２Ｗと、を有し、回路基板４２は、導光板２２の肉厚部２２Ｗに接し、発光ダイオード４１が凸部２２Ｐ間に配置されるように接着材４４を介して凸部２２Ｐ上に配置されることを特徴とする。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装面に対して略垂直な面を発光面とする発光ダイオードと、
複数の前記発光ダイオードが所定の間隔をおいて並んで実装された回路基板と、
前記発光ダイオードの発光面に対向する入射面と、前記回路基板が接触する主平面と、前記発光ダイオードの間に位置するように前記入射面から略垂直に突出した複数の凸部と、を有する導光板と、を備え、
前記凸部は、前記入射面の厚さより小さい厚さを有し、且つ、前記主平面との間に段差を形成し、
前記回路基板は、接着部材を介して前記凸部上に接着されることを特徴とする照明ユニット。
【請求項２】
前記導光板は、前記入射面を含む肉厚部と、前記肉厚部の厚さより小さい均一な厚さを有する前記肉薄部と、前記肉厚部と前記肉薄部とを接続する傾斜部と、を有し、
前記主平面は、前記肉厚部及び前記肉薄部に対応した平坦面と、前記傾斜部に対応した傾斜面とを有することを特徴とする請求項１に記載の照明ユニット。
【請求項３】
さらに、前記導光板の主平面上に配置された拡散シートを備え、
前記拡散シートは、前記主平面上の少なくとも前記傾斜面を覆うことを特徴とする請求項２に記載の照明ユニット。
【請求項４】
前記主平面において、前記平坦面と前記傾斜面とのなす傾斜角度は、５°〜１０°であることを特徴とする請求項２に記載の照明ユニット。
【請求項５】
前記肉厚部は、前記入射面に直交する方向の幅が０．１μｍ〜０．２μｍであることを特徴とする請求項２に記載の照明ユニット。
【請求項６】
前記主平面と前記凸部との段差は、前記接着部材の厚み以上であることを特徴とする請求項１に記載の照明ユニット。
【請求項７】
複数の画素によって構成された表示領域を有する液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルを照明する照明ユニットと、を備え、
前記照明ユニットは、
実装面に対して略垂直な面を発光面とする発光ダイオードと、
複数の前記発光ダイオードが所定の間隔をおいて並んで実装された回路基板と、
前記発光ダイオードの発光面に対向する入射面と、前記回路基板が接触するとともに前記液晶表示パネルと対向する主平面と、前記発光ダイオードの間に位置するように前記入射面から略垂直に突出した複数の凸部と、を有する導光板と、を備え、
前記凸部は、前記入射面の厚さより小さい厚さを有し、且つ、前記主平面との間に段差を形成し、
前記回路基板は、接着部材を介して前記凸部上に接着されることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、照明ユニット及びこの照明ユニットを備えた液晶表示装置に係り、特に、光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えた照明ユニット及びこの照明ユニットを備えた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、パーソナルコンピュータなどのＯＡ機器やテレビなどの表示装置として各種分野で利用されている。近年では、液晶表示装置は、携帯電話、携帯型音楽プレイヤー、ポータブルナビゲーションなどの携帯機器の表示装置としても利用されている。
【０００３】
このような液晶表示装置としては、外光を選択的に反射して画像を表示する反射型や、バックライト光を選択的に透過して画像を表示する透過型、さらには、反射型及び透過型の両方の機能を兼ね備えた半透過型などのモジュールが開発されている。
【０００４】
このうち、透過型や半透過型の液晶表示装置は、透過型の液晶表示パネル及び液晶表示パネルの背面側に配置された照明ユニット（すなわちバックライト）を備えて構成されている。
【０００５】
携帯機器では、小型化、薄型化、省電力化の要求が高く、液晶表示装置の薄型化、省電力化が望まれている。このため、液晶表示装置に搭載される照明ユニットとして、近年では、サイドビュー型の発光ダイオードを光源として適用したものが実用化されている。例えば、特許文献１によれば、フレキシブル基板に設置された点光源装置（ＬＥＤチップ）の出光面（側面）が導光板の端面と対向して配置されるバックライトユニットが開示されている。
【特許文献１】特開２００８−１４０８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したような構成の液晶表示装置において、サイドビュー型の発光ダイオードが実装された回路基板は、一般に、複数の部材間に挟み込まれて固定されるが、外部からの衝撃などによって位置ずれするおそれがあるため、両面テープなどの接着部材を介して固定されることもある。例えば、回路基板が導光板の出射面に両面テープを介して接着された場合、導光板と回路基板との間に、両面テープの厚み分、隙間ができてしまう。このため、発光ダイオードからの出射光の一部が導光板に取り込まれずに、導光板と回路基板との隙間から漏れてしまうことがある。
【０００７】
また、発光ダイオードの発光面の回路基板からの高さは、発光ダイオードが回路基板に半田によって実装されている場合において、発光ダイオードと回路基板との間の半田の量によって異なる。つまり、発光ダイオードの発光面の回路基板からの高さは、発光ダイオードの実装の条件によってばらつく。例えば、半田量が比較的多い場合には、発光ダイオードの発光面の回路基板からの高さは高くなり、半田量が比較的少ない場合には、発光ダイオードの発光面の回路基板からの高さは低くなる。発光ダイオードの発光面の回路基板からの高さが低い場合には、発光ダイオードからの出射光の一部が導光板に取り込まれずに、導光板と回路基板との隙間から漏れてしまうことがある。
【０００８】
照明ユニットにおいて、発光ダイオードからの出射光が導光板と回路基板との隙間から漏れた発光ダイオードの出射光の一部は、導光板の出射面上に配置された各種光学シートに直接入射する場合がある。特に、発光ダイオードの出射光が集光機能を有する光学シートに直接入射した場合には、輝線となって現れてしまうことがある。また、このような照明ユニットを搭載した液晶表示装置においては、表示品位の劣化を招いてしまうことがある。
【０００９】
この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、輝線の発生を防止することが可能な照明ユニット及びこの照明ユニットを備えた表示品位の良好な液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の態様による照明ユニットは、
実装面に対して略垂直な面を発光面とする発光ダイオードと、
複数の前記発光ダイオードが所定の間隔をおいて並んで実装された回路基板と、
前記発光ダイオードの発光面に対向する入射面と、前記回路基板が接触する主平面と、前記発光ダイオードの間に位置するように前記入射面から略垂直に突出した複数の凸部と、を有する導光板と、を備え、
前記凸部は、前記入射面の厚さより小さい厚さを有し、且つ、前記主平面との間に段差を形成し、
前記回路基板は、接着部材を介して前記凸部上に接着されることを特徴とする。
【００１１】
この発明の態様による液晶表示装置は、
複数の画素によって構成された表示領域を有する液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルを照明する照明ユニットと、を備え、
前記照明ユニットは、
実装面に対して略垂直な面を発光面とする発光ダイオードと、
複数の前記発光ダイオードが所定の間隔をおいて並んで実装された回路基板と、
前記発光ダイオードの発光面に対向する入射面と、前記回路基板が接触するとともに前記液晶表示パネルと対向する主平面と、前記発光ダイオードの間に位置するように前記入射面から略垂直に突出した複数の凸部と、を有する導光板と、を備え、
前記凸部は、前記入射面の厚さより小さい厚さを有し、且つ、前記主平面との間に段差を形成し、
前記回路基板は、接着部材を介して前記凸部上に接着されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、輝線の発生を防止することが可能な照明ユニット及びこの照明ユニットを備えた表示品質の良好な液晶表示装置を提供することができる。
【００１３】
すなわち、照明ユニットにおいて、導光板の凸部は、入射面の厚さより小さい厚さを有し、しかも、主平面との間に段差を形成するため、発光ダイオードが入射面と対向しつつ回路基板が導光板の主平面に接触するように配置された場合において、凸部の上に回路基板を接着するための接着部材は、主平面の延長面と、凸部の上面との間に配置可能となる。
【００１４】
このため、回路基板と導光板との間の隙間からの光漏れを抑制することができる。これにより、照明ユニットにおいて、発光ダイオードの実装の条件にかかわらず、発光ダイオードからの出射光は、導光板の入射面に取り込まれ、輝線の発生を防ぐことが可能となるとともに、光の利用効率が向上し、低消費電力でありながら高輝度化が可能となる。
【００１５】
また、このような照明ユニットを搭載した液晶表示装置においては、表示ムラなどの表示品位の劣化を防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の一実施の形態に係る照明ユニット及びこの照明ユニットを備えた液晶表示装置について図面を参照して説明する。ここでは、照明ユニットであるバックライトユニットからのバックライト光を選択的に透過して画像を表示する透過型の液晶表示装置について説明する。
【００１７】
すなわち、図１に示すように、液晶表示装置１は、略矩形平板状の透過型の液晶表示パネル２と、この液晶表示パネル２を照明する照明ユニット１５と、を備えている。この液晶表示パネル２は、一対の基板間に液晶層を保持することによって構成されている。すなわち、液晶表示パネル２は、略矩形状のアレイ基板３及び対向基板４と、これらのアレイ基板３と対向基板４との間に封入された液晶層５と、を備えている。アレイ基板３と対向基板４とは、図示しないシール材を介して貼り合わせられている。
【００１８】
この液晶表示パネル２は、シール材によって囲まれた内側に、画像を表示する略矩形状の表示領域６を備えている。この表示領域６は、マトリクス状に配置された複数の画素ＰＸによって構成されている。
【００１９】
アレイ基板３は、表示領域６において、複数の走査線Ｙ（１、２、…）、複数の信号線Ｘ（１、２、…）、各画素ＰＸに配置されたスイッチング素子７、各画素ＰＸのスイッチング素子７に接続された画素電極８などを備えている。画素電極８は、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）やインジウム・ジンク・オキサイド（ＩＺＯ）などの光透過性を有する導電材料によって形成されている。
【００２０】
各走査線Ｙは、画素ＰＸの行方向に沿って延出している。各信号線Ｘは、絶縁層を介して各走査線Ｙに互いに交差するように、画素ＰＸの列方向に沿って延在している。各スイッチング素子７は、走査線Ｙと信号線Ｘとの交差部を含む領域に配置されている。
【００２１】
このスイッチング素子７は、例えば、アモルファスシリコンやポリシリコンなどによって形成された半導体層を備えた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などで構成されている。このスイッチング素子７のゲート電極７Ｇは、対応する走査線Ｙに電気的に接続されている（あるいは走査線と一体に形成されている）。スイッチング素子７のソース電極７Ｓは、対応する信号線Ｘに電気的に接続されている（あるいは信号線と一体に形成されている）。スイッチング素子７のドレイン電極７Ｄは、対応する画素ＰＸの画素電極８に電気的に接続されている。
【００２２】
画素電極８との間の電位差により液晶層５に電圧を印加するためのコモン電極９は、アレイ基板３に備えられても良いし、対向基板４に備えられても良い。すなわち、横電界（基板の主面にほぼ平行な電界）を主として利用する横電界モードでは、アレイ基板３は、画素電極８とは電気的に絶縁され且つ画素電極８に対向するコモン電極９を備えている。また、縦電界（基板の主面にほぼ垂直な電界）を主として利用する縦電界モードでは、対向基板４は、液晶層５を介して画素電極８に対向するコモン電極９を備えている。このようなコモン電極９は、画素電極８と同様に、光透過性を有する導電材料によって形成されている。
【００２３】
アレイ基板３及び対向基板４の液晶層５と接する面は、それぞれ図示しない配向膜によって覆われている。これらのアレイ基板３及び対向基板４は、図示しないスペーサ（例えば一方の基板に一体的に形成された柱状スペーサ）を介して、それぞれの配向膜を対向させた状態で貼り合わせられている。このとき、アレイ基板３と対向基板４との間には、スペーサによって所定のギャップが形成されている。液晶層５は、アレイ基板３と対向基板４とのギャップに封止された液晶組成物によって形成されている。
【００２４】
また、液晶表示パネル２において、アレイ基板３の外面及び対向基板４の外面には、それぞれ光学素子ＯＤ１及びＯＤ２が設けられている。これらの光学素子ＯＤ１及びＯＤ２は、液晶層５の特性に合わせて偏光方向を設定した偏光板を含んでいる。また、光学素子ＯＤ１及びＯＤ２は、必要に応じて位相差板を含んでいても良い。
【００２５】
カラー表示タイプの液晶表示装置では、液晶表示パネル２は、表示領域６において、複数種類の画素、例えば、赤（Ｒ）を表示する赤色画素、緑（Ｇ）を表示する緑色画素、青（Ｂ）を表示する青色画素を有している。すなわち、赤色画素は、赤色の主波長の光を透過する赤色カラーフィルタを備えている。緑色画素は、緑色の主波長の光を透過する緑色カラーフィルタを備えている。青色画素は、青色の主波長の光を透過する青色カラーフィルタを備えている。これらカラーフィルタは、アレイ基板３または対向基板４の主面に配置される。
【００２６】
液晶表示装置１は、矩形枠状のベゼルカバー１１を備えている。このベゼルカバー１１は、液晶表示パネル２の表示領域６を露出させる矩形状の窓部１１Ａ、及び、窓部１１Ａを規定する矩形枠状の本体部１１Ｂを備えている。上述したような構成の液晶表示パネル２は、照明ユニット１５とベゼルカバー１１との間に挟持されている。このとき、照明ユニット１５は、その表面を液晶表示パネル２の背面側（すなわち、アレイ基板側）に対向させた状態で配置され、液晶表示パネル２を背面側から照明する。
【００２７】
照明ユニット１５は、図２乃至図５に示すように、光源ユニット２１、導光板２２、フレーム２３ａ及び２３ｂ、バックカバー２５、光学シート２６などを備えている。
【００２８】
光源ユニット２１は、点光源である発光ダイオード（ＬＥＤ）４１、回路基板４２などを備えて構成されている。
【００２９】
発光ダイオード４１は、回路基板４２に実装される実装面４１Ｄと略直交する面を発光面４１Ｅとするサイドビュー型の半導体発光素子である。特に、図５に示すように、回路基板４２は、略長方形状（入射面２２ｃの長辺２１ｃ１と略同等の長さの長辺４２ａを有する長方形状）に形成されている。複数の発光ダイオード４１は、長辺４２ａと平行な方向に並んで、所定の間隔をおいて回路基板４２に実装されている。複数の発光ダイオード４１は一列に並んでいる。
【００３０】
導光板２２は、光源ユニット２１からの出射光を液晶表示パネル２に向けて案内する機能を有している。この導光板２２は、例えば、アクリル系樹脂やポリカーボネート系樹脂などの光透過性を有する樹脂材料により形成されている。
【００３１】
この導光板２２は、図４に示すように、液晶表示パネル２側に面する第１主平面２２ａと、この第１主平面２２ａに対向した第２主平面２２ｂと、これらの第１主平面２２ａと第２主平面２２ｂとを接続する端面とを有している。一端面２２ｃは、光源と対向する入射面として機能する。また、第１主平面２２ａは、液晶表示パネル２に向けて光を出射する出斜面として機能する。
【００３２】
導光板２２は、入射面２２ｃから突出した複数の凸部２２Ｐを有している。複数の凸部２２Ｐは、入射面２２ｃに対して略垂直に突出している。図４に示した例では、入射面２２ｃは、長方形状に形成されている。複数の凸部２２Ｐは、入射面２２ｃの長辺２２ｃ１と平行な方向に沿って、所定の間隔を置いて並んでいる。複数の凸部２２Ｐは、一列に並んでいる。
【００３３】
特に、凸部２２Ｐの厚さＷ１は、入射面２２ｃの厚さＷ２より小さい（Ｗ２＞Ｗ１）。ここで、厚さとは、液晶表示パネル２側に面した第１主平面２２ａの法線方向に沿った高さに相当する。また、この凸部２２Ｐは、第１主平面２２ａとの間に段差を形成する。
【００３４】
すなわち、入射面２２ｃの厚さＷ２及び凸部２２Ｐの厚さＷ１は、入射面２２ｃに直交する第１主平面２２ａ（液晶表示パネル２側の面）の延長面と凸部２２Ｐの上面（液晶表示パネル２側の面）との間に隙間を有するように形成されている。
【００３５】
図６に示した例では、凸部２２Ｐの底面（上面とは反対側の面）及び第２主平面２２ｂは、同一平面上に形成されている。これにより、凸部２２Ｐの上面と第１主平面２２ａとの間に、入射面の厚さＷ２と凸部２２Ｐの厚さＷ１との差（Ｗ２−Ｗ１）に相当する段差が形成される。
【００３６】
フレーム２３ａ及び２３ｂは、主に導光板２２を保持するように構成されている。このようなフレーム２３ａ及び２３ｂは、樹脂材料によって形成されている。
【００３７】
バックカバー２５は、概ね箱型に形成され、フレーム２３ａ及び２３ｂなどとともに導光板２２などを収納可能である。
【００３８】
光学シート２６としては、液晶表示パネル２と導光板２２の第１主平面２２ａとの間に配置された光学シート２６Ａ及びバックカバー２５と導光板２２の第２主平面２２ｂとの間に配置された光学シート２６Ｂが備えられている。
【００３９】
光学シート２６Ａは、例えば、集光シート２６Ａ１や拡散シート２６Ａ２などであり、導光板２２から出射した光に対して所定の光学特性を付与して液晶表示パネル２に導く。図３に示した例では、導光板２２の第１主平面２２ａ上に拡散シート２６Ａ２が配置され、拡散シート２６Ａ２上に２枚の集光シート２６Ａ１が積層配置されている。光学シート２６Ｂは、反射シートであり、導光板２２の第２主平面２２ｂから漏れ出た光を再び導光板２２に向けて反射する。
【００４０】
このような構成の照明ユニット１５において、回路基板４２は、実装面４１Ｄが第１主平面２２ａに接触するとともに、各発光ダイオード４１凸部２２Ｐの間に位置するように配置されている。このとき、発光ダイオード４１の発光面４１Ｅは、入射面２２ｃを向いている。
【００４１】
このような回路基板４２は、接着部材４４を介して凸部２２Ｐ上に接着されている。接着部材４４は、例えば、両面テープなどである。
【００４２】
このような構成によれば、第１主平面２２ａの延長面と、凸部２２Ｐの上面との間に、接着部材４４を配置可能な領域Ｄが形成される。導光板の主平面に接触するように配置された回路基板４２を導光板２２の凸部２２Ｐに接着部材４４を介して接着したときに、接着材４４は、領域Ｄに配置される。このため、回路基板４２と導光板２２との間の隙間からの光漏れを抑制することができる。当然のことながら、ＬＥＤ光の一部が直接集光シート２６Ａ１に入射することもない。
【００４３】
これにより、照明ユニット１５において、発光ダイオード４１の実装の条件にかかわらず、発光ダイオード４１からの出射光は、導光板２２の入射面２２ｃに取り込まれ、輝線の発生を防ぐことが可能となるとともに、光の利用効率が向上し、低消費電力でありながら高輝度化が可能となる。また、このような照明ユニット１５を搭載した液晶表示装置１において、表示品位の劣化を防止することが可能となる。
【００４４】
ところで、図３に示した例では、導光板２２は、入射面２２ｃを含む肉厚部２２Ｗと、肉厚部２２Ｗの厚さより小さい均一な厚さを有する肉薄部２２Ｔと、肉厚部２２Ｗと肉薄部２２Ｔとを接続する傾斜部２２Ｓと、を有する。第２主平面２２ｂは平坦面である一方で、第１主平面２２ａは、肉厚部２２Ｗ及び肉薄部２２Ｔに対応した平坦部と、前記傾斜部２２Ｓに対応した傾斜面を有する。第１主平面２２ａにおいて、平坦面と傾斜面とのなす傾斜角度は、５°〜１０°であることが望ましい。また、肉厚部２２Ｗは、入射面２１ｃに直交する方向の幅が０．１μｍ〜０．２μｍであることが望ましい。
【００４５】
このとき、第１主平面２２ａ上に配置された拡散シート２６Ａ２は、少なくとも傾斜部２２Ｓに対応した傾斜面２２ＳＬを覆うように配置される。図３に示した例では、拡散シート２６Ａ２は、傾斜部２２Ｓ及び肉薄部２２Ｔを覆っている。
【００４６】
肉厚部２２Ｗと肉薄部２２Ｔとの間の傾斜面２２ＳＬに拡散シート２６Ａ２を配置することにより、肉厚部２２Ｗに入射したＬＥＤ光の一部が傾斜面２２ＳＬから漏れたとしても、拡散シート２６Ａ２によって拡散されるため、輝線の発生を抑制することが可能となる。
【００４７】
このような構成によれば、照明ユニット１５において、導光板２２からの光漏れを防止することが可能となる。また、このような照明ユニット１５を搭載した液晶表示装置１において、表示品位の劣化を防止することが可能となる。
【００４８】
なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の構造を概略的に示す分解斜視図である。
【図２】図２は、図１に示した液晶表示装置における照明ユニットの構造を概略的に示す分解斜視図である。
【図３】図３は、図２に示した照明ユニットの構造を概略的に示す断面図である。
【図４】図４は、図２及び図３に示した照明ユニットにおける導光板の構造を概略的に示す斜視図である。
【図５】図５は、図２及び図３に示した照明ユニットにおける導光板及び光源ユニットの構造を概略的に示す斜視図である。
【図６】図６は、図５に示した導光板及び光源ユニットをＡ−Ａ’線で切断したときの構造を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
２…液晶表示パネル２
１５…照明ユニット
２２…導光板  ２２ｃ…入射面
２２Ｐ…凸部  ２２Ｗ…肉厚部
４１…発光ダイオード  ４２…回路基板  ４４…接着材
【図１】
2010205614.tif 000003
【図２】
2010205614.tif 000004
【図３】
2010205614.tif 000005
【図４】
2010205614.tif 000006
【図５】
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【図６】
2010205614.tif 000008