(57)【要約】【課題】重量の増加を防止しつつ、狭額縁化等のデザイン性向上を実現させることが可能なバックライトユニットを提供する。【解決手段】  本発明に係る液晶のパネルの背面側に配置されるバックライトユニット１０は、ＬＥＤライト１２および板状を呈するガラス導光板１４を備える。ガラス導光板１４は、ＬＥＤライト１２に対向する入光部１６および液晶パネルに向かって面発光する光出射部１８が形成されている。光射出部１８は、入光部１６の板厚よりも板厚が薄くなるように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルの背面側に配置されるエッジライト方式のバックライトユニットであって、
板状を呈するガラス導光板を備え、
前記ガラス導光板における光源に対向する入光部の板厚よりも前記液晶パネルに向かって面発光する光出射部の板厚が薄くなるように構成されたことを特徴とするバックライトユニット。
【請求項２】
前記光出射部が粗面化された表面を有していることを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
【請求項３】
前記入光部は、前記光出射部に向かって傾斜している領域を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のバックライトユニット。
【請求項４】
前記光出射部の上面に集光シートが配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネルの背面側に配置されるバックライトユニットに関し、特にガラス基板を利用したバックライトユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォン等の携帯用電子機器が普及してきているが、これらの機器は、携帯性を考慮して更なる小型化や軽量化といった要請がある。このため、これら機器の構成部品においても様々な工夫により薄型化や軽量化が進められている。このような機器に搭載される部品の１つにバックライトユニットがある。液晶パネルは自発光機能がないため、バックライトや導光板等が一体となったバックライトユニットから光を照射することによって液晶ディスプレイに画像を表示するように構成される。
【０００３】
バックライトユニットは、大別すると直下型とエッジライト型とに分けられるが、上記のような携帯用電子機器では、配置スペースも限られているため、エッジライト型のバックライトユニットが採用されている。このエッジライト型では、光源からの光によって熱が発生し、導光板が熱膨張等の寸法変化をすることが問題になることがあった。特に、樹脂製の導光板を用いる場合、導光板の熱による寸法変形は、ガラス基板が利用される液晶パネルの寸法変形よりも大きくなる傾向があった。
【０００４】
そこで、液晶ディスプレイの額縁部分に余裕を持って空隙を設けて、導光板の寸法変形に対応する設計が採用されることが多かった。ところが、液晶ディスプレイのデザイン性の向上や、更なる小型、軽量化のために狭額縁化の要請が強い。そのため、液晶ディスプレイの額縁部分を大きく設計することは、狭額縁化の要請に反することになり好ましくなかった。
【０００５】
そこで、従来技術の中には、ガラス基板を導光板として用いるものがあった。（例えば、特許文献１参照。）。ガラス基板は樹脂基板よりも熱膨張係数が著しく低いため、狭額縁化の要請にも対応することができるとされていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５-０７２８９６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ガラスは樹脂基板として利用されるアクリルやポリカーボネートと比較して比重が２倍程度あるため、樹脂基板の代わりにガラス基板を採用しただけではバックライトユニットの重量が重くならざるを得なかった。バックライトユニットが重くなることは、製品の軽量化の要請に反することになる。
【０００８】
さらに、バックライトユニットは導光板や光源だけではなく、反射シート、拡散シート、集光シートといった光学シートも必要になるため、これらを積層するとバックライトユニット全体としての板厚が厚くなってしまい、製品の薄型化に貢献することが困難になってしまっていた。このため、熱による変形が少なく、製品の狭額縁化等に対応可能なバックライトユニットが求められていた。
【０００９】
本発明の目的は、重量の増加を防止しつつ、狭額縁化等のデザイン性向上を実現させることが可能なバックライトユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るバックライトユニットは、液晶パネルの背面側に配置されるエッジライト方式のバックライトユニットである。バックライトユニットは、板状を呈するガラス導光板を備え、ガラス導光板における光源に対向する入光部の板厚よりも液晶パネルに向かって面発光する光出射部の板厚が薄くなるように構成されたことを特徴としている。
【００１１】
本発明では、ガラス基板を利用した導光板を用いることで、光源からの熱による導光板の熱膨張を抑制することが可能になる。さらに、ガラス導光板の大部分を占める光出射部を光源に対向する入光部よりも薄くすることによって、ガラス導光板の軽量化を可能にしている。一方で光源からの光が入る入光部の厚みを維持しているため、軽量化に伴って輝度が低下するという不都合も生じにくい。光出射部を薄くする手段としては、フッ酸等の薬液を利用したエッチング処理が挙げられる。
【００１２】
また、光出射部は、表面が粗面化されていることが好ましい。通常の導光板では液晶パネルに対して光を出射する面に拡散シートや拡散膜を形成することで、光源からの光を拡散し、液晶パネル全体に光が当たるように拡散させるように構成される。しかしながら、本発明ではガラス表面を粗面化させることによって光源からの光を拡散させることを可能にしているため、拡散シート等を形成する必要がなく、バックライトユニットの薄型化や軽量化を可能にしている。
【００１３】
また、入光部は光出射部に向かって傾斜している領域を含むことが好ましい。入光部と光反射部の境界部に光源からの光が反射しやすい形状である傾斜部が形成されることによって、光をロスすることなく、スムーズに光出射部まで反射させることが可能になる。また、傾斜部はエッチング処理によって形成することが好ましい。エッチング処理により、光射出部の薄型化と同時に傾斜部の形成も行うことができるので、効率的な生産が可能になる。
【００１４】
また、光出射部の上面にさらに集光シートが配置されることが好ましい。集光シートは光射出部で拡散された光を一定方向に調整するように構成されており、一般的に導光板の上面に配置されることが多い。そのため、導光板の板厚に加えて、さらに集光シートの厚さによりバックライトユニット全体が厚くなってしまうという問題点があった。しかし、本発明では板厚の薄い光出射部の上面に集光シートを配置することによって、バックライトユニットの全体の厚みを変えることなく、集光シートを配置させることが可能になる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、重量の増加を防止しつつ、狭額縁化等のデザイン性向上を実現させることが可能なバックライトユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るバックライトユニットを示す図である。
【図２】携帯用電子機器の液晶パネルおよびバックライトユニットを示す図である。
【図３】光射出部の粗面化について示す図である。
【図４】バックライトユニットの製造方法を示す図である。
【図５】エッチングによる薄型化の過程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
ここから、本発明に係るバックライトユニットの一実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るスマートフォン等に使用される液晶ディスプレイ用のバックライトユニット１０の概略側面図である。バックライトユニット１０は、エッジライト方式のバックライトユニットであり、ＬＥＤライト１２およびガラス導光板１４を備えている。ガラス導光板１４は、ＬＥＤライト１２からの光を液晶パネルに対して均一に射出するように構成される。ガラス導光板１４は、入光部１６および光出射部１８が形成されている。また、ガラス導光板１４の上面および下面は、反射膜２０および集光シート２２によって被覆されている。ＬＥＤライト１２は、特許請求の範囲の光源に相当し、ガラス導光板１４において入光部１６が存在する周縁部の端面に沿って配置されている。ＬＥＤライト１２には、十分な輝度を確保するために、所定の間隔を設けて複数のＬＥＤが配置されている。
【００１８】
ガラス導光板１４の下面には、反射膜２０が形成されている。反射膜２０は、ガラス導光板１４から漏れ出た光をガラス導光板１４に再び戻すように構成される。反射膜２０としては、金属膜や樹脂膜を使用することができる。本実施形態では、金属膜を蒸着することによって反射膜２０を形成している。金属膜を蒸着することによって、樹脂膜を塗布するよりも薄く反射膜２０を形成することが可能になる。また、導光板にガラスを使用しているため、金属膜の蒸着といった高温プロセスが必要な処理も不具合なく行うことができる。ＬＥＤライト１２からの光は、ガラス導光板１４内で全反射を繰り返すことによって、ガラス導光板１４内を通過していく。
【００１９】
入光部１６は、ガラス導光板１４の少なくともＬＥＤライト１２に近い１辺の周縁部に形成されており、ＬＥＤライト１２から出射される光をガラス導光板１４に導入するように構成される。入光部１６の側面には、ＬＥＤライト１２が配置されており、入光部１６の端面からガラス導光板１４に光が入射する。また、入光部１６の板厚は、０．２５〜０．４ｍｍの範囲に設定されることが好ましい。現在、携帯用電子機器の液晶ディスプレイ用のバックライトに要求される輝度を確保できるＬＥＤライトは、０．４ｍｍ程度の厚さが必要である。入光部１６の厚さが０．４ｍｍを超えると入光部１６の板厚によりバックライトユニット１０の厚さが増大してしまうため、入光部１４の板厚は０．４ｍｍを超えず、ＬＥＤライト１２と同程度になるように構成されることが好ましい。また、入光部１４の板厚が０．２５ｍｍ未満になると、ガラス導光板１４の強度が低下するだけでなく、ガラス導光板１４以外の構成部品との関係により、バックライトユニット１０全体の薄型化に対する効果は限定的である。
【００２０】
また、入光部１６は、光出射部１８に向かって傾斜する領域を含んでいる。入光部１６と光出射部１８の境界が垂直面であると、ＬＥＤライト１２から出射された光の大部分が垂直面を透過してガラス導光板１４から漏れ出してしまい、光出射部１８まで到達しないおそれがある。入光部１６が傾斜面を備えていることによって、ＬＥＤライト１２からの光が傾斜面で全反射しやすくなり、光出射部１８まで光を伝達させることが可能になる。また、入光部１６の上面および傾斜部にも反射膜２０が形成されている。これらの領域にも反射膜２０を形成することで光をロスすることなく、より多くの光を光出射部１８まで伝達させることが可能になる。
【００２１】
光出射部１８は、ガラス導光板１４において、ＬＥＤライト１２からの光を液晶パネル２４に向かって出射し、面発光するように構成される。図２に示すように、光出射部１８は液晶パネル２４に対応する位置に形成されており、入光部１６よりも板厚が薄くなるように構成される。ガラス導光板１４の大部分を占める光出射部１８を薄型化することによって、バックライトユニット１０の軽量化を実現させることを可能にしている。光出射部１８の板厚を薄くする手段としてはフッ酸等の薬液を利用したエッチング処理が挙げられる。エッチング処理の詳細については後述するが、エッチング処理により光出射部１８を均一に薄くすることができる。また、エッチング処理の特性を利用することで、入光部１６の傾斜部も同時に形成することが可能である。
【００２２】
また、光出射部１８の板厚は０．２ｍｍ以下であることが好ましい。バックライトユニット１０には、拡散された光を集光するための集光シートが配置される必要があり、携帯用電子機器に要求される性能を満たす集光シートの厚さは一般的に０．２ｍｍ程度である。本実施形態では、集光シート２２が光出射部１８の上面に配置されているが、入光部１６の板厚を０．４ｍｍとすると光出射部１８の板厚が０．２ｍｍ以下でなければ、上面に配置された集光シート２２の高さが入光部１６の板厚よりも高くなる。光出射部１８の板厚を０．２ｍｍ以下にすることで、薄型化され、凹状を呈する領域に集光シート２２を配置することが可能なり、バックライトユニット１０全体の厚さを抑制することができる。０．２ｍｍ以下まで薄型化する手段としては、エッチング処理を利用することが可能である。
【００２３】
また、光出射部１８の表面は光を拡散させるために、粗面化されている。通常の導光板では、拡散シート等を使用して光を拡散させ、面発光するように構成されている。しかし、本実施形態ではガラス導光板１４の表面を粗面化させることによって光を拡散させているため、拡散シート等を配置する必要がなく、バックライトユニット１０の全体の薄型化を達成することができる。また、粗面化される領域は、光出射部１８のみでよく、入光部１６は粗面化される必要はない。入光部１６が粗面化されてしまうと、入光部１６の表面において光が拡散してしまうため、入光部１６の表面は粗面化されていないことが好ましい。光出射部１８を粗面化する手段としては、ブラスト処理やエッチング処理、またはそれらを組み合わせた処理が挙げられる。
【００２４】
さらに、光出射部１８はＬＥＤライト１２からの距離に応じてグラデーションをつけるように粗面化されていることが好ましい。本発明においてグラデーションとは、光射出部１８の表面粗さが徐々に変化するように凹凸が形成されることを示す。このようなグラデーションをつける際は、図３に示すように、ＬＥＤライト１２が配置されている領域から徐々に表面粗さが大きくなるように形成することが好ましい。ガラス導光板１４ではＬＥＤライト１２から出射された光はガラス導光板１４の中を全反射しながら進んでいくが、ＬＥＤライト１２から遠ざかる程、輝度が小さくなるおそれがある。そこで、光出射部１８の表面にグラデーションをつけるように粗面化することで出射面全体において輝度を均一にすることができる。表面粗さが大きくなることによって、ガラス導光板の表面で拡散する光の量が増加するため、光源から離れた領域においても輝度を確保し、均一に面発光することが可能になる。
【００２５】
本実施形態では、上述のようにガラス導光板１４の特定領域のみを薄型化することによって軽量化を図り、かつ、薄型化した領域に集光シート２２を配置することによってバックライトユニット１０全体の薄型化を可能にしている。また、導光板としてガラス導光板１４を使用することにより、従来フィルムを使用していた反射シートや拡散シートを金属膜の蒸着や表面の粗面化といった手段に置換することが可能になり、構成部品の削減や薄型化を可能にしている。
【００２６】
ここから、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）を用いてガラス導光板１４の製造方法について説明する。ガラス導光板の製造方法は、少なくとも被覆ステップ、エッチングステップ、粗面化ステップおよび分断ステップを含む。本実施形態では、複数のガラス導光板が面取りされた大判のガラス基板３０からガラス導光板１４を製造することによって、効率よくガラス導光板１４を製造することを可能にしている。
【００２７】
被覆ステップでは、図４（Ａ）に示すように光出射部１８に相当する領域以外に耐酸性マスク３２を形成する。耐酸性マスク３２としては、少なくともフッ酸に耐性のある耐酸性フィルムを使用することが好ましい。耐酸性マスク３２を被覆する際は、ガラス基板３０の主面全体に耐酸性マスク３２を被覆し、光射出部１８に相当する領域をパターニングし、除去することが好ましい。パターニングは公知の方法を使用することができるが、本実施形態ではレーザ装置を利用したパターニングを行った。
【００２８】
続いて、エッチングステップについて説明する。エッチングステップは、ガラス基板３０とエッチング液を接触させることによって、光出射部１８に相当する領域を薄型化する工程である。エッチング処理によって、光出射部１８を均一に薄型化することが可能になる。さらに、ガラス基板のエッチングは等方性エッチングであるため、図５に示すように入光部１６および光出射部１８の境界領域において、傾斜部が同時に形成される。なお、上述のようにエッチングステップにおいては、光出射部１８に相当する領域を０．２ｍｍ以下の板厚になるまでエッチングすることが好ましい。エッチング処理によって、大型のガラス基板３０であっても効率的に薄型化処理を行うことができる、さらに、０．２ｍｍ以下の板厚の樹脂基板を射出成型することは極めて困難であるが、エッチング処理では０．２ｍｍ以下でも均一に薄型化することが可能である。エッチングステップを経たガラス基板３０は、図４（Ｂ）のようにガラス基板３０の一部部分が薄型化され、凹状を呈する領域が形成される。
【００２９】
ガラス基板３０をエッチングする方法としては、搬送ローラ等で水平方向にガラス基板３０を搬送しながら上下に配置されたスプレーからエッチング液を噴射する枚葉方式のエッチング装置を使用することができる。枚葉方式のエッチング装置を使用することで大判のガラス基板３０であっても０．２ｍｍ以下まで効率的に薄型化処理を行うことができる。
【００３０】
粗面化ステップは、エッチングステップにて薄型化された領域に凹凸をつけることによって粗面化する工程である。ガラス基板３０を粗面化する手段としては、ブラスト処理やエッチング処理が挙げられる。ブラスト処理としては、稠密な凹凸が形成可能なウェットブラスト処理、エッチング処理としては、上述のような枚葉装置を利用したエッチング処理を利用することができる。この際、被覆ステップで被覆した耐酸性マスク３２が形成されているため、入光部１６に相当する領域にブラスト材が投射されたり、エッチング液が接触したりするおそれはなく、別途保護層を形成する必要もない。また、傾斜部においては耐酸性マスク３２が傾斜部の上部まで延び出しているため、ブラスト材が光射出部１８に投射されても、傾斜部まで粗面化されるおそれが少ない。
【００３１】
また、ガラス基板３０を粗面化する際は、グラデーションをつけることが好ましい。グラデーションは、ガラス基板表面の表面粗さが光源から遠ざかるほど大きくなるように形成されることが好ましい。なお、本実施形態において表面粗さとは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−２００１にて規定された方法によって測定された値のことを指す。グラデーションをつける方法としては、ブラスト処理においてガラス基板３０の搬送スピードやブラスト材の投射圧を領域毎に変更すればよい。さらに、ブラスト処理の後にエッチング処理を組み合わせることにより、より精密なグラデーションをつけた粗面化処理を行うことができ、光出射部１８において均一に面発光させることが可能になる。
【００３２】
分断ステップは、大判のガラス基板３０に複数のガラス導光板が面取りされた状態から個片に分断する工程である。（図４（Ｃ）参照）。ガラス基板３０を分断する方法としてはエッチング処理やスクライブブレークまたはその組合せによる分断が挙げられる。エッチング処理による分断では、分断すべき領域以外を耐酸性マスク３２により保護し、両面からエッチング処理することが好ましい。また、スクライブブレークにより分断することも可能である。しかし、スクライブブレークによる分断は、ガラス基板の分断面にマイクロクラック等の微小な傷が形成されるおそれがある。このような傷は、ＬＥＤライト１２からガラス導光板１４に光が入光する際に、端面で光が乱反射してしまう原因になるおそれがある。ガラス導光板１４に効率的に入光させるためには、スクライブブレークで入光面を分断した後に、端面をエッチング処理することが好ましい。エッチング処理によりスクライブによって形成された傷が消失し、光源からの光を好適に導入することが可能になる。また、反射膜２０は、分断ステップの前に貼り付けることが効率的であるが、個片に分断した後に貼り付けることも可能である。固片化されたガラス導光板１４は、耐酸性マスク３２を剥離した後に反射膜２０が形成され、バックライトユニットとして後工程において組み立てられる。
【００３３】
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３４】
１０‐バックライトユニット
１２‐ＬＥＤライト
１４‐ガラス導光板
１６‐入光部
１８‐光出射部
２０‐反射膜
２２‐集光シート
２４‐液晶パネル
３０‐ガラス基板
３２‐耐酸性マスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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