(57)【要約】【課題】  サイドライト型の面状光源装置およびそれを利用した表示装置の、外部からの振動・衝撃による光源などの破損を防止する。また、光源の始動性を向上させる。【解決手段】  弾性材料からなる導光板１１３に設けられた貫通穴２０１内に、光源１１６を配置する。光源１１６は、光源収納部２００内に設けられた凸状部２０４によって支持する。光源１１６と光源収納部２００内面との間には、空気層があるように配置する。このように空気層を設けることによって、光源１１６が点灯されたときの熱を保持することができ、光源の始動性を向上させることができる。また、導光板１１３は弾性材料からなっているため、液晶表示装置の耐衝撃性を向上させることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
側端面部が光入射面とされた導光板および該光入射面に沿って配置された光源を有するサイドライト型面状光源装置であって、前記光源を覆って収納する光源収納部が前記側端面部に沿って形成され、前記光源収納部は前記導光板と同材質の材料で前記導光板に一体的に形成されていることを特徴とするサイドライト型面状光源装置。
【請求項２】
前記導光板と前記光源収納部とが同材質の弾性材料で一体形成されている請求項１に記載のサイドライト型面状光源装置。
【請求項３】
前記光源収納部は前記光入射面に沿って延在する管状の貫通穴を有している請求項１または２に記載のサイドライト型面状光源装置。
【請求項４】
前記光源収納部の前記光入射面に対向する側には、前記光入射面に沿って延在するスリットが形成されている請求項１、２または３に記載のサイドライト型面状光源装置。
【請求項５】
前記光源外面と前記光源収納部内面との間に空気層が形成されている請求項１、２、３または４に記載のサイドライト型面状光源装置。
【請求項６】
前記光源収納部内面には、前記光源に接する複数の凸状部が互いに離間して形成されている請求項１〜５のいずれかに記載のサイドライト型面状光源装置。
【請求項７】
サイドライト型面状光源措置を備えた表示装置であって、該サイドライト型面状光源装置が請求項１〜６のいずれか一つであることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイドライト型面状光源装置及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
透過型、反透過型の液晶表示装置において、液晶パネルの反視認側にはバックライト・ユニットが配置される。このバックライト・ユニットは、典型的には、光源と、その光源の光を効果的に液晶パネルに出射するための複数の光学部材を有している。このバックライト・ユニットとしては、薄型化が容易であることから、線状もしくは点状の光源を、アクリル樹脂などからなる透明板状の導光板の側端面に沿って取り付けたサイドライト型のものが主流となっている。
【０００３】
このようなサイドライト型のバックライト・ユニットは、導光板の側端面（以下、光入射面と呼ぶ。）から照明光を入射し、導光板の内部で繰り返し反射させて、この照明光を伝搬させると共に光出射面より出射させることにより、光源の照明光を利用して面状光を生成するようになされている。
【０００４】
通常、このバックライト・ユニットは、額縁状のフレーム内に、導光板とその導光板の光入射面に沿って光源が配置され収納される。このフレーム及び導光板には、外部から振動・衝撃を受けたとき、導光板が光源方向に移動し、光源、導光板などの部材の破損が生じないように、導光板の位置を規制する位置規制部が設けられている（特許文献１参照。）。詳しくは、フレームには凸部が形成され、導光板にはフレームの凸部に対応した溝が形成される。凸部を溝にはめ込むことによって導光板はフレームに固定され、導光板が光源に衝突することを防止する。また、外部からの振動・衝撃対策として、線状光源にＯリングを配置し、線状光源の破損を防止する技術が知られている。（特許文献２参照。）。
【０００５】
あるいは、冷陰極管などの放電を利用した光源を使用する場合、低温時には水銀蒸気などの放電媒体の圧力が低下し始動しにくくなるため、光源の表面をヒータで保温するという提案がある（特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開平１０−１７２３２４号公報
【特許文献２】特開平１１−１４９８１５号公報
【特許文献３】特開平１０−１８８６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、液晶表示装置における薄型化の要請は年々強くなってきており、液晶パネルだけでなく、導光板も薄型化されてきている。したがって、導光板をフレームに固定させるために溝を形成すると、溝の近傍が割れる可能性があるとともに、薄型化された導光板に溝を形成すること自体が困難になるという問題点がある。
【０００７】
一方、線状光源にＯリングを配置する方法では、部材数が増え、組み立て作業が煩雑になるという問題点がある。また、光源の始動性を向上させるためにヒータを用いると消費電力が増加し、さらには表示装置自体の小型化が困難といった問題を有する。
【０００８】
本発明は上記のような事情を背景としてなされたものであって、本発明の目的のひとつは、光源の破損を抑制することである。本発明の他の目的は、光源の始動性を向上させることである。本発明の他の目的は、光源の利用効率を向上させることである。本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるだろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るサイドライト型面状光源装置は、側端面部が光入射面とされた導光板および該光入射面に沿って配置された光源を有するものであって、前記光源を覆って収納する光源収納部が前記側端面部に沿って形成され、前記光源収納部は前記導光板を同材質の材料で前記導光板に一体的に形成されているものである。これによって、前記面状光源装置の耐衝撃性を高めることができる。
【００１０】
また、前記導光板と前記光源収納部とは、同材質の弾性材料で一体形成されていることが好ましい。導光板を容易に形成することができるとともに、光源の破損を効果的に抑制することができる。
【００１１】
さらに、前記光源収納部は、前記光入射面に沿って延在する管状の貫通穴を有することが好ましい。これによって、光源の挿入、交換をより簡易にすることができる。
【００１２】
また、前記光源収納部の前記光入射面に対向する側には、前記光入射面に沿って延在するスリットが形成されていることが好ましい。これによって、同区版を容易に形成することができるとともに、光源の挿入、交換をより簡易にすることができる。
【００１３】
さらに、前記光源外面と前記光源収納部内面との間に空気層が形成されていることが好ましい。また、前記光源収納部内面には、前記光源に接する複数の凸状部が互いに離間して形成されていることが好ましい。これによって、断熱性を高め、光源の始動性の改善を図ることができる。
【００１４】
本発明に係る表示装置は、上記したサイドライト型面状光源措置を備えたものである。これによって、表示装置の耐衝撃性を高めることができ、光源などの破損を効率的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、光源を好ましい態様においてサイドライト型面状光源装置に実装することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明を適用可能な実施の形態が説明される。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するものであり、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、当業者であれば、以下の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。尚、各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。
【００１７】
図１を用いて、本発明の実施形態にかかる液晶表示装置について説明する。図１は、本発明の表示装置の一例である液晶表示装置の全体構成を説明するための分解斜視図である。図１は、サイドライト方式のバックライト・ユニットを有する液晶表示装置１００の概略を示している。図１において、１１０は面状の光を照射するバックライト・ユニット、１０１は画像を表示する液晶パネルである。液晶パネル１０１はドライバＩＣ１０２、１０３によって駆動され、バックライト・ユニット１１０からの光の透過を制御することによって、画像を表示することができる。１２０は液晶パネル１０１とバックライト・ユニット１１０を外側から保持、保護するホルダである。ホルダ１２０は、樹脂もしくは金属などによって形成される。
【００１８】
液晶パネル１０１は、２枚のガラス基板間に液晶を封入し、液晶に印加する電界を制御することによって、光の透過率を制御することができる。２枚のガラス基板の間は、ビーズ・スペーサや、柱状スペーサによって、所定の間隔になるように維持されている。反視認側ガラス基板の外側表面と、視認側ガラス基板の外側表面のそれぞれには、偏光板が付着されている。例えば、液晶パネルの典型的な例であるＴＮ型の液晶パネルにおいては、反視認側、視認側の偏光板は、それぞれの透過軸が垂直もしくは平行となるように配置される。反視認側の偏光板を透過した直線偏光は、液晶によって偏光方向が制御され、視認側偏光板を透過する光の透過率が制御される。
【００１９】
液晶パネル１０１は、複数の画素から構成される表示領域とその周囲に形成された周辺領域とを有している。周辺領域にはソース・ドライバＩＣ１０２、ゲート・ドライバＩＣ１０３が接続される。液晶パネル１０１の表示領域内の各画素は、ＲＧＢいずれかの色表示を行う。白黒ディスプレイにおいては、白から黒の間で変化するモノトーン表示を行う。アクティブマトリックス型の液晶パネルは、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）などのスイッチ素子がアレイ上に形成されたアレイ基板と、アレイ基板に対向して配置される対向基板を有している。
【００２０】
カラー液晶パネルにおいては、対向基板上にカラー・フィルタ層が形成される。アレイ基板上の表示領域内には、複数のソース線とゲート線がマトリックス状に配設される。ソース線とゲート線とはお互いにほぼ直角に重なるように配設される。ゲート・ドライバＩＣ１０３によってON状態とされたＴＦＴのソース／ドレインを介して、ソース・ドライバＩＣ１０２から入力される電圧が画素電極に送られ、アレイ基板上の画素電極と対向基板上のコモン電極との間の液晶に電圧を印加する。この電圧を変えることにより液晶への印加電圧を変化させることができ、光の透過率を制御する。ドライバＩＣ１０２、１０３は、典型的には、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）によってアレイ基板に接続されるが、アレイ基板のガラス基板上に直接に設けられることもある。
【００２１】
液晶パネル１０１は、上記のアクティブマトリックス型の他に、スイッチング素子を有していない単純マトリックス型などが知られている。この他、液晶パネルの型式として、ＴＮ（Twisted Nematic）型液晶パネル、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）型の液晶パネル、画素電極とコモン電極が同一基板上に形成されたＩＰＳ（In Plane Switching）型の液晶パネルなどが知られている。本発明は、これらのような様々な型式の液晶パネルに適用可能である。
【００２２】
バックライト・ユニット１１０は、視認側から、拡散シート１１１、プリズム・シート１１２、導光板１１３、反射シート１１４の順に積層されて配置されている。また、バックライト・ユニット１１０は光源１１６を有している。本形態においては、線状光源である冷陰極管が使用される。光源としては、線状光源である冷陰極管の他、点光源であるＬＥＤ（Light Emitting Diodes）などを利用することができる。導光板１１３及び反射シート１１４は、フレーム１１５内に収容されている。導光板１１３の視認側表面の４つのコーナーにはL字凸状の位置決め部１５１が形成されており、拡散シート１１１、プリズム・シート１１２及び液晶パネル１０１は、位置決め部１５１と嵌合して導光板１１３上に配置されている。
【００２３】
拡散シート１１１は、表示面での光を均一化させる。拡散シート１１１としては、例えば、基材シートの表面にビーズなどの光拡散剤を分散させたバインダーを塗布したもの、光拡散剤を分散させた光拡散層が基材シート表面に積層されたものや、合成樹脂製の基材シートの成形時に表面にエンボス加工などを施すことによって、基材シートの表面に複数の凹凸が形成されているものなどの従来のものを用いることができる。
【００２４】
プリズム・シート１１２は、光を集光することにより表示正面の輝度を向上させる。プリズム・シート１１２は、例えばポリエチレン・テレフタレートなどの基材フィルムの上に有機樹脂で凹凸構造を形成するによって構成することができる。このプリズム・シート１１２は、典型的には、複数の断面三角形状のプリズム構造部や異方性回折格子などが形成されている。ここでは、１枚しか図示していないが、プリズム・シートを２枚一組で使用し、各プリズム・シートの稜線部が直交するように配置されてもよい。
【００２５】
冷陰極管１１６は、導光板１１３の光入射面に沿って延在する管状の貫通穴の中に配置される。導光板１１３は、冷陰極管１１６からの光を導き拡散させ、面状光を出射する。導光板１１３の反視認側にはドット・パターンが設けられている。このドット・パターンは、ドット印刷あるいは加工処理によって形成される。あるいは、導光板の背面に凹凸構造が設けられていてもよい。この導光板１１３の形状については、後に詳述する。
【００２６】
反射シート１１４は、導光板１１３の反視認側から出射した光を導光板１１３に再入射させる。この反射シート１１４は、導光板１１３の反視認側に設けられている。この反射シート１１４としては、白色顔料を含む塗料からなるもの、微細な樹脂中空粉末を塗布したものなど、従来のものを用いることができる
【００２７】
ここで、バックライト・ユニット１１０の光学作用について説明する。導光板１１３の背面には、ドット・パターンが形成されている例を示す。光源１１６からの光は導光板１１３内に入射し、全反射を繰り返しながら導光板１１３内を伝播する。ドット・パターンによって全反射条件を満たさなくなった一部の光は、導光板１１３の光出射面から視認側に出射される。また、一部の光は導光板１１３の反視認側から出射して反射シート１１４によって反射され、導光板１１３内に再入射する。導光板１１３の光出射面からの光は、プリズム・シート１１２によって液晶パネル１０１の表示面と垂直な方向に集光され、拡散シート１１１に入射する。拡散シート１１１は、入射光を拡散することによって輝度を均一化する機能を有する。
【００２８】
以下において、図２〜図８を用いて、本実施形態にかかる導光板１１３の形状及び、導光板１１３に対する冷陰極管１１６と反射シート１１４の位置関係について説明する。本形態の導光板１１３は、好ましくは、シリコンゴムなどの弾性材料（弾性体）によって形成される。これによって、導光板１１３自体の耐衝撃性が向上し、壊れにくくなる。また、冷陰極管１１６、液晶パネル１０１、フレーム１１５などの他の部材に対してもクッション性を有し、液晶表示装置全体の耐衝撃性が向上する。
【００２９】
図２は、本実施形態にかかる導光板１１３の形状を示す斜視図である。図２に示すように、本実施の形態にかかる導光板１１３は、光源である冷陰極管１１６を囲繞するように形成され、冷陰極管１１６を収納する光源収納部２００を有している。光源収納部２００には貫通穴２０１が形成されており、その穴２０１に冷陰極管１１６が収納されている。光源収納部２００の貫通穴２０１は断面円形である。冷陰極管１１６はインバータに接続される電極３０１を備え、冷陰極管１１６はインバータから供給される高電圧により点灯される。光源収納部２００は導光板１１３の端部に形成されている。光源収納部２００は導光板１１３の本体部２５０と連続し、同一材料によって本体部２５０と一体形成されている。本体部２５０は光源収納部２００に収容されている冷陰極管１１６からの光を導き拡散し、視認側の光出射面から面状光を放射する。
【００３０】
光源収納部２００は、導光板１１３の本体部２５０側とは反対側において、冷陰極管１１６の曲面状の側面を囲むように形成された壁部２０２を備えている。壁部２０２は、導光板１１３の光入射面に沿って、冷陰極管１１６の軸方向に延在するように形成されている。また、壁部２０２は連続して形成されている。壁部２０２は冷陰極管１１６の曲面状の側面に沿うように曲面状に形成されている。このように、壁部２０２が冷陰極管１１６の側面を囲んでおり、貫通穴２０１の曲面状側面、あるいは冷陰極管１１６の曲面状側面の全周囲を囲むように形成されている。壁部２０２は冷陰極管１１６の裏側にまで回り込んでいるので、光の入射面の面積が増加する。このため、冷陰極管１１６から出射される光を効率よく利用することが可能である。
【００３１】
壁部２０２にはスリット２０３が形成されている。図３は、導光板１１３をスリット２０３側から見た場合の側面図である。壁部２０２に形成されたスリット２０３は、冷陰極管１１６の軸方向（貫通穴２０１の軸方向）に延びており、好ましくは壁部２０２の端から端まで形成されている。スリット２０３を形成することによって、貫通穴２０１を有する導光板１１３を樹脂の射出成形によって容易に形成することができる。また、導光板１１３は上記のようにシリコンゴムなどの弾性材料によって形成される。導光板１１３を弾性体で形成することによって壁部を２０２を変形することが可能となり、スリット２０３の幅を広げることによって、スリット２０３から穴２０１内に冷陰極管１１６を容易に挿入、交換することができる。
【００３２】
図２を参照して、貫通穴２０２の内部には複数のリング状の凸状部２０４が離間して形成されている。図２においては、３つの凸状部２０４が例示されている。図４（a）は図２のＡ−Ａ’断面図、図５（a）は図２のＢ−Ｂ’断面図である。図４（ｂ）は、図４（a）における光源収納部２００の一部を拡大した図、図５（ｂ）は、図５（a）における光源収納部２００の一部を拡大した図である。図４に示すように、凸状部２０４は貫通穴２０１の内周に沿ってリング状に形成され、貫通穴２０１内に配置された冷陰極管１１６の側面（表面）に当接している。凸状部２０４が冷陰極管１１６を押圧し、冷陰極管１１６を支持することによって、冷陰極管１１６が貫通穴２０１内で移動することを防止する。
【００３３】
図５に示すように、凸状部２０４が形成されていない部分において、貫通穴２０１の内面と冷陰極管１１６は離間しており、これらの間には空気層が介在している。このように空気層を設けることによって、冷陰極管１１６が点灯されたときの熱の拡散を抑制し、貫通穴２０１内に熱を保持することができる。この保持された熱によって冷陰極管１１６の最大輝度到達時間を短縮することができ、外温が低温である場合においても迅速に最大輝度に到達することができる。
【００３４】
図６（a）は、図（a）のＣ−Ｃ’断面図、図６（ｂ）は図６（a）の一部拡大図である。上記のように、貫通穴２０１内部には冷陰極管１１６の表面に当接する複数の凸状部２０４が形成されており、これによって、冷陰極管１１６と貫通穴２０１の内面との間に空気層が形成される。この凸状部２０４は、断熱性の観点からは冷陰極管１１６と接触する面積が小さいほうが好ましい。しかし、冷陰極管１１６を安定して支持できるように、等間隔で複数の凸状部２０４が設けられていることが好ましく、両者のバランスで設定される。
【００３５】
図７、図８を用いて、本形態の導光板１１３と反射シート１１４とについて説明する。図７は導光板１１３と反射シート１１４の構成を示す斜視図、図８はその側面図である。導光板１１３の貫通穴２０１内に、光源である冷陰極管１１６が配置してある。そして、導光板１１３の反視認側に、反射シート１１４を設ける。この反射シート１１４は、両面テープなどで導光板１１３に接着されている。
【００３６】
反射シートは、冷陰極管１１６を囲繞している導光板１１３の光源収納部２００の周りを囲むように配置される。また、この反射シート１１４は、導光板１１３の光出射面以外の部分を覆うように配置されていることが好ましい。ここで、光出射面とは、導光板１１３の液晶パネル１０１などと対向する面をいう。冷陰極管１１６が配置されている光源収納部２００も反射シート１１４で覆うことになり、冷陰極管１１６の光出射面側とは反対側から出射した光も反射シート１１４によって反射され、光源の照明光の利用効率が向上される。
【００３７】
尚、壁部２０２は、冷陰極管１１６の軸方向に離間して形成された複数の部分から構成するとも可能である。凸状部２０４はリング状ではなく、例えば、半球状などに形成することも可能である。また、貫通穴２０１に冷陰極管１１６を収容するために凸状部２０４は必ずしも必要ではなく、冷陰極管１１６を穴２０１に遊挿することも可能である。本発明は、冷陰極管に限らず、他の形態の光源にも使用することができる。また、本発明は、表示装置のバックライト・ユニットに限らず、照明に使用される他の態様の面状光源装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施形態にかかる液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２】実施形態にかかる導光板及び冷陰極管を示す斜視図である。
【図３】実施形態にかかる導光板及び冷陰極管を示す側面図である。
【図４】図２に示されたＡ−Ａ’によって指示された部分の断面図である。
【図５】図２に示されたＢ−Ｂ’ によって指示された部分の断面図である。
【図６】図４に示されたＣ−Ｃ’ によって指示された部分の断面図である。
【図７】実施形態にかかる導光板、反射シート及び冷陰極管を示す斜視図である。
【図８】実施形態にかかる導光板、反射シート及び冷陰極管を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１００  液晶表示装置、１０１  液晶パネル、１１０  バックライト・ユニット、
１１１  拡散シート、１１２  プリズム・シート、１１３  導光板、
１１４  反射シート、１１５  フレーム、１１６  冷陰極管、１２０  ホルダ、
１５１  位置決め部、２００  光源収納部、２０１  貫通穴、２０２  壁部、
２０３  スリット、２０４  凸状部、２５０  本体部、３０１  電極
【図１】
2006040724.tif 000003
【図２】
2006040724.tif 000004
【図３】
2006040724.tif 000005
【図４】
2006040724.tif 000006
【図５】
2006040724.tif 000007
【図６】
2006040724.tif 000008
【図７】
2006040724.tif 000009
【図８】
2006040724.tif 000010