(57)【要約】【課題】光源から導光板への入射効率を向上させつつ、光源破損を抑制しうる液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置の表示部を照らすバックライト装置において、光入射面と前記光入射面から入射された光を出射する出射面とを含む導光板と、前記導光板の光入射面に対向して配置されたＬＥＤ光源と、前記導光板および前記ＬＥＤ光源を内包する筐体とを備え、前記導光板は前記光源からの光を反射するために、傾斜を有する。【選択図】図１
2012123995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射面と前記光入射面から入射された光を出射する出射面とを含む導光板と、
前記導光板の光入射面に対向して配置されたＬＥＤ光源と、前記導光板および前記ＬＥＤ光源を内包する筐体と、
を備え、
前記導光板は、前記導光板の長手方向から前記ＬＥＤ光源に向かって傾斜を有する集光部を端部に有し、
前記ＬＥＤ光源は、前記筐体に設けられた凹み部に載置されている、
ことを特徴とするバックライト装置。
【請求項２】
前記集光部は前記導光板の長手方向から前記ＬＥＤ光源に向かって傾斜する第一の傾斜面、および前記導光板の長手方向から前記ＬＥＤ光源とは相反する方向に向かって傾斜する第二の傾斜面、
を有することを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
【請求項３】
前記集光部が放物線状である、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバックライト装置。
【請求項４】
前記導光板の最端部から前記導光板の中央側へ位置する任意の点ａまでの距離Ｌ１と、  前記導光板の長手方向に沿った前記ＬＥＤ光源の幅Ｗ１とが、
Ｗ１≦Ｌ１を満たす、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバックライト装置。
【請求項５】
請求項１〜４に記載のバックライト装置を搭載した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】
本発明は、液晶テレビ、パソコンなどの液晶表示装置などに用いられる、導光板のエッジにＬＥＤ光源を配置している、エッジ型のバックライト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術における携帯電話や電子手帳などの液晶表示装置に使用される、バックライト装置の例を図４に示す。図４はバックライト装置の断面構造であり、以下図面を用いて説明する。
【０００３】
液晶表示装置１２には、バックライト装置１３が置かれており、上部に液晶パネル１４を配置している。液晶パネル１４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、および下面に配置する２枚の偏光板とで構成されている。液晶パネル１４は、光源である発光素子（ＬＥＤ光源１５）と、このＬＥＤ光源１５から照射された光を導光する導光板１６とを備えている。導光板１６は、透明なアクリル材で形成されており、液晶パネル１４よりも大きいもしくは同等の面積で液晶パネルを照射する発光部１６ａおよび、ＬＥＤ光源の光を受光する受光部１６ｂを有する。導光板受光部１６ｂは、導光板発光部１６ａの下面から平行に突出した受光面１７と、導光板１６ａの上面から略４５度の傾斜角を有する反射面１８とを備えている。ＬＥＤ光源１５は、各種のＩＣや電子部品が実装される回路基板１９の先端に実装され、発光面２０を受光面１７に向けた状態で固定されている。
【０００４】
光源であるＬＥＤ光源１５から照射された光が、どのような経路で液晶パネル１４に照射されるかを図５の光路系で以下説明する。ＬＥＤ光源１５から照射される光は、矢印Ｄで示しているように導光板の受光部１６ｂの発光面１７から導光板に入射し、約４５度の角度で傾斜成形された反射面１８によって反射され、導光板発光部１６ａへと導光される。このようにして、ＬＥＤ光源１５から発された光は、導光板１６の反射面１８を介して導光板全体に導光させることで、上方にある液晶パネル１４を背面から照らしている。導光板１６の下には反射シート２１、上には拡散シート２２および偏光シート２３が配置される。反射シート２１は、液晶パネル１４が配置されている面とは逆の方向に出る光を反射することで、より効率よく液晶パネル１４を照らす。拡散シート２２は下方の導光板の表面から放射される光を適度に拡散させて、輝度むらを抑制する働きをしている。
【０００５】
液晶表示装置では、良好な画像特性を得るために、導光板によりＬＥＤ光源からの光の取出し効率向上が重要であり、そのために、導光板とＬＥＤ光源とを近接して配置するという構成が採用されているものの、双方を近接して配置すると、熱によって膨張するなど変形した導光板が光源を押圧し、光源が破損するおそれがあるから、導光板と光源との接触を抑制することが重要視される。
【０００６】
特許文献１においては、ＬＥＤ光源１５が導光板１６の長手方向に対して水平な方向に位置しているため、振動や衝撃、もしくは導光板の熱膨張や吸湿膨張により、導光板と光源との接触による破損や位置ずれを防ぐことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００４−３１１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
小型液晶表示装置と比較して、大型のものにおいては、より効率良くＬＥＤ光源１５からの光を導光板１６に入射させなくてはならない。特許文献１に記載の技術では、ＬＥＤ光源を導光板１６の長手方向に対して垂直に置き、４５度の傾斜をつけた導光板１６の受光部１６ｂに光を照射することで、ＬＥＤ光源の破損や位置ずれを抑制している。しかしながら、図５の矢印Ｅが示すように、導光板受光部１６ｂの端部では、発光面２０を経由した光の一部が導光板に導光されず、ロスとなってしまい、光の取り出し効率を低下させてしまうことが懸念される。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するために、その目的とするところは、ＬＥＤ光源の光取り出し効率を上昇させるところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のバックライト装置は、光入射面と前記光入射面から入射された光を出射する出射面とを含む導光板と、導光板の光入射面に対向して配置されたＬＥＤ光源と、導光板および前記ＬＥＤ光源を内包する筐体と、を備え、前記導光板は、前記導光板の長手方向から前記ＬＥＤ光源に向かって傾斜を有する集光部を端部に有し、前記ＬＥＤ光源は、前記筐体に設けられた凹み部に載置されている、ことを特徴とする。
【００１１】
また、前記集光部は、前記導光板の長手方向から前記ＬＥＤ光源に向かって傾斜する第一の傾斜面、および前記導光板の長手方向から前記ＬＥＤ光源とは相反する方向に向かって傾斜する第二の傾斜面、を有する、ことが好ましい。
【００１２】
さらに、前記集光部が、放物線状である、ことが好ましい。
【００１３】
前記導光板の最端部から前記導光板の中央側へ位置する任意の点ａまでの距離をＬ１、前記導光板の長手方向に沿った前記ＬＥＤ光源の幅をＷ１とするとき、Ｗ１≦Ｌ１であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の液晶表示装置は、上記バックライト装置を搭載したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ＬＥＤ光源を導光板の下に配置することで、熱膨張や吸湿膨張が原因となって、導光板とＬＥＤ光源とが接触することによるＬＥＤ光源の破損を抑制する効果が得られる。また、導光板の端部をカットすることにより、光の遮断を抑えることができるから、ＬＥＤ光源からの光取り出し効率を向上させることも可能である。さらに、導光板の受光部に曲率を持たせれば、指向性の向上、さらには、色むらを改善することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態の液晶表示装置の断面図
【図２】本実施形態における光路を示した概略図
【図３】本発明を応用した液晶表示装置の断面図
【図４】特許文献１の液晶表示装置の断面図
【図５】特許文献１における光路を示した概略図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下は、本発明に係わる光取り出し効率を向上させた、液晶表示装置の断面構造、および光源からの光の光路系について、それぞれ図１および図２を用いて説明する。なお、ここに示す形態は、あくまで本発明のひとつの実施形態であって、本発明を限定するものではない。したがって、本発明は、本発明の思想を逸脱しない範囲であれば、適宜変更してよい。
【００１８】
この液晶表示装置１は、液晶パネル２の下に、絞り加工１０を有したバックフレーム７が下に位置している。バックフレーム７の上には基板８があり、その上にＬＥＤ光源９が配置されている。ＬＥＤ光源９の上には、液晶パネル２を照射させる導光板５がある。ＬＥＤ光源９の光を受光する受光面５ｄがあり、さらに光源の光を反射面５ａおよび５ｂにより導光板中へと反射させる。導光板の上には、導光板の発光面５ｃとほぼ同等の面積を有した拡散シート４および偏光シート３がある。導光板の下には、反射シート６が配設されている。
【００１９】
基板８が、直接バックフレーム７の上に配置することで、光源（ＬＥＤ光源９）からの熱の放熱効率を増加させている。そのため、バックフレーム７の材料は、アルミなどの放熱性の高いものが望ましい。また、バックフレーム７には、絞り加工１０がされており、落下衝撃・曲げなどに対する強さ（剛性）を増加させる働きを有する。
【００２０】
液晶パネル２は、相対して配設される上ガラス基板および下ガラス基板の内側に、上透明電極と下透明電極、および上配光膜と下配光膜が設けられ、封止部材で一定の間隔を置いて封止し、その中に液晶物質が封入された構造となっている。この液晶パネル２は、下ガラス基板側を下にした状態で液晶表示装置１中の上方に配置されている。
【００２１】
ＬＥＤ光源９は、振動や衝撃による導光板との接触を避けるために、バックフレーム７の絞り加工１０の高さａよりも低い位置に配置される。また、導光板端部でのカット幅ｂよりもＬＥＤ光源９の幅ｃは狭いものとする。本発明において、絞り加工の高さａは、バックフレームの曲がり剛性を向上させるための高さをいう。絞り加工の高さａは、特に限定されるものではなく、所望とするバックフレームの曲がり剛性が得られるために設計された値でよいが、本発明における絞り加工の高さａは、ノギスなどを利用して測定される、バックフレームを水平に静置した際の底面からバックフレーム上面までを結んだ垂線の長さをいう。カット幅ｂは、角度αでカットされている導光板の面の両端の間隔のことを言う。
【００２２】
導光板５は、光源から照射された光を導光させつつ、所望とする方向に出射させる働きを有する部材であって、透明で高い透光性を有する材料、例えばアクリル材やポリカーボネイト材で形成されている。また、導光板５の光源側の端部は、光取り出し効率の低下を抑制するために、二か所にわたりカットされている。反射面５ｂは、導光板５の上辺上面に対しての角度αが約４５度でカットされており、導光板のカット部において上辺と傾斜片とのなす角度βが９０＜β＜１８０の範囲となるようにカットされている。このように角度βを所定の範囲になるよう調整すれば、光源から集光部１１を通じて導光板内へ入射された光が、導光板の反射面を介して導光板の上面へ効率よく反射されるため、光の漏れなく導光板内に光を伝播させることができる。角度βが９０〜１８０度の範囲よりも小さくなると、光源からの光を導光板外に逃がしてしまう不具合が起こる。
【００２３】
導光板のカットは、少なくともＬＥＤ光源の長手方向を完全に覆うほどのカットが必要であり、図３の距離Ｌ１は、液晶表示装置からカット面が見えないようにすることが好ましい。また、反射面５ａおよび５ｂは、すべての面で、高反射材である塗料、金属テープ、アクリル系の白色反射テープが張られていたり、アルミ蒸着などによって鏡面加工が施されていたりすることが好ましい。
【００２４】
導光板のカット部（端部）をテーパ状に成形する方法は、特に限定されない。例えば、予め所望の形状の金型を準備し、本金型に導光板を成形するための樹脂材料などを流し込んで形作るインジェクション成形、レーザー光やフライス板などの切削器具を使用して所望のテーパ形状となるよう斜めに切断する方法が挙げられる。また、切断後の切削面は、その表面状態を滑らかにするために、ミクロン単位で調整してもよい。
【００２５】
導光板のカット部（端部）をテーパ状に成形する方法は、特に限定されない。例えば、予め所望の形状の金型を準備し、本金型に導光板を成形するための樹脂材料などを流し込んで形作るインジェクション成形により安価に成形できる。その他にも、レーザー光やフライス板などの切削器具を使用して所望のテーパ形状となるよう斜めに切断する方法により、高精度の成形が可能となる。また、切断後の切削面は、光の取り出し効率を高めるという観点から、その表面状態をミクロン単位で調整することが好ましい。
【００２６】
上記のように、本発明のバックライト装置は、長手方向からＬＥＤ光源９に向かって傾斜を有する集光部を端部に有する導光板５を使用し、かつＬＥＤ光源９は、筐体に設けられた凹み部に載置されている、つまり、導光板の長手方向に垂直向きにＬＥＤ光源を配置させることを特徴とする。これにより、光源からの光を効率よく導光板に入射させることができる。
【００２７】
また、導光板５には、導光板５の長手方向からＬＥＤ光源９に向かって傾斜する第一の反射面５ｂ、および導光板５の長手方向からＬＥＤ光源９とは相反する方向に向かって傾斜する第二の反射面５ａが形成されている、つまり、ＬＥＤ光源からの光の受光部分である、導光板の端部分を少なくともＬＥＤ光源のチップ長手幅を覆う位置で二箇所テーパが設けられていることが好ましい。このように導光板の端部線状の任意の点で交わりながら２つの対向する傾斜面で形成された集光部を導光板５に設けると、ＬＥＤ光源９から効率よく導光板５内に入射した光を導光板５内で効率よく反射させながら伝播させた後、表示部側へ光を押し出すことができる。
【００２８】
光源からの光を効率よく反射させるために、導光板の発光面５ｃは、導光板の長手方向と同方向の光源の幅よりも略同等以上であって、完全に多い尽くす範囲となるように形成されていることが好ましい。
【００２９】
図１、図２に示すように、本実施形態におけるバックライト装置は、導光板５の前記ＬＥＤ光源９と対向する面、即ち受光面５ｄに、その受光面５ｄから突出する凸状の集光部１１が形成されている。また、前記集光部１１は前記ＬＥＤ光源９に対応する位置に配置されており、前記ＬＥＤ光源９に対向する前記集光部１１の表面１１ａには凹レンズが形成されている。また、第１の実施形態と同じく前記集光部１１の外形形状は前記ＬＥＤ光源９の外形形状より大きく設定されおり、この集光部１１の表面１１ａに形成されている凹レンズと前記ＬＥＤ光源９の上面９ａとの間には両者が接触しない程度の僅かな隙間が設けられている。なお、本発明においてバックライト装置とは、液晶表示装置などの表示部を背面から照らすための装置をいい、光源と、光学シートと、これらを収納する筐体とを含む。
【００３０】
導光板をカットすることで変化する光路系について図２に示す。この構造で導光板端部に光が照射されたとしても矢印Ａのような光路をたどるため、特許文献１で起こっていた導光板端部の光取り出しロスを抑制することが可能となる。光源から発せられた光は、光入射面から導光板内部に入射した後、第一反射面に照射される。第一反射面は、導光板内面に向かって傾斜を持たせた形状となっているので、入射した光は、導光板の内部上方に導かれ、導光板内部で反射しながら、液晶パネル側へ出射される。
【００３１】
反射シート６は、導光板が液晶と反対側に照射する光を、再度液晶の方向に戻すために位置する。反射効率向上のため、バックフレーム７の絞り加工１０に沿って反射シートは配置される。また、ＬＥＤ光源９から遠ざかる側の導光板５端部の反射面５ｂ表面には、導光板内に入射した光を効率よく伝播させて、表示部側への光取出し効率を向上させる観点から、反射層が設けられていることが好ましい。
【００３２】
また、エッジ型の液晶テレビなどにおいて、特に大型化が進むほど、その液晶表示装置において光源として利用される、ＬＥＤの光の指向性を向上させることが望まれる。その点、上記のように、導光板の端部を、例えば、曲率を持たせるなど、光の漏れ光を抑制しつつ、光の取出し効率が向上するよう形状を工夫することにより、光源からの光の指向性向上を実現することが可能となる。
【００３３】
以下は、指向性を向上させた液晶表示装置の実施例について説明する。
【００３４】
図３に上記液晶表示装置の断面図を示す。導光板の反射面５ｅの形状は放物線状に加工されている。本発明において、放物線状とは、導光板の長手方向断面において、曲率を有する形状をいう。このように放物線状に導光板の反射面５ｅを加工すれば、図３における矢印Ｂに示すように、光源の導光板への指向性を向上させることができる。なお、放物線状は、焦点が光源となるように導光板の端部が放物面となるようにカットすることで容易に形成できる。
【００３５】
導光板の反射面の表面状態は、鏡面仕上げでもよいし、プリズム効果を利用するため凹凸状に仕上げられていてもよい。ここで、放物鏡面にすれば、放物面鏡は、光を一点に集光させる特性を持っているため、光の取出し効率を向上させる観点からは好ましい。前記導光板の最端部から前記導光板の中央側へ位置する任意の点ａまでの距離Ｌ１と、前記導光板の長手方向に沿った前記ＬＥＤ光源の幅をＷ１とするとき、Ｗ１≦Ｌ１となる。これを満たさない場合、前記ＬＥＤ光源から照射された光が、前記反射面により反射され、前記導光板中に導光されることなく透過してしまい、光取り出し効率低下につながるおそれがある。なお、本発明において、導光板の反射面形状は、ＬＥＤ光源の直上付近端面に存在する第一の傾斜面および前記第二の傾斜面の少なくともひとつが、放物線状であればよい。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
液晶表示装置として、液晶の大小係わらず、幅広く利用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  液晶表示装置
２  液晶パネル
３  偏光シート
４  拡散シート
５  導光板
６  反射シート
７  バックフレーム
８  基板
９  ＬＥＤ光源
１０  絞り加工
１１  集光部
５ａ、５ｂ  導光板の反射面
５ｃ  導光板の発光面
５ｄ  導光板の受光面
５ｅ  導光板の反射面
α、β  導光板のカット角度
ａ  絞り加工の高さ
ｂ  導光板のカット面
ｃ  ＬＥＤ光源の幅
点ａ  導光板の中央側へ位置する任意の点
Ｌ１  導光板の最端部から点ａまでの距離
ｗ１  ＬＥＤ光源の幅
１２  液晶表示装置
１３  バックライト装置
１４  液晶パネル
１５  ＬＥＤ光源
１６  導光板
１７  受光面
１８  反射面
１９  回路基板
２０  発光面
２１  反射シート
２２  拡散シート
２３  偏光シート
【図１】
2012123995.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2012123995.tif 000006
【図５】
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