(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶を封入した液晶パネルの裏面のほぼ全域を占める大きさの導光板を配置するとともに、前記導光板の縁部に対応させて配置され光を前記導光板の縁部に裏面側から入射させるＬＥＤとを備える液晶用のバックライトであって、前記液晶パネルと前記導光板の間の前記液晶パネルの縁部に位置する個所に遮光膜を備え、前記導光板の前記ＬＥＤと前記遮光膜に挟まれる位置に、前記ＬＥＤ側へ向けて屈曲し、９０°の中心角の円弧部を有するベントを形成するとともに前記ベントには前記ＬＥＤに対峙する位置を切欠して前記ＬＥＤの発光面の一部が入り込む光入射部を形成し、前記光入射部には、前記ＬＥＤからの発光光軸に沿う発光方向とほぼ直交する主入射面と、前記ＬＥＤの側面からの発光を受け入れる側方入射面とを備えてなる液晶用バックライト構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば携帯電話やカメラ等の電子機器の液晶表示部の光源として用いるバックライトに係り、特に液晶パネルへの光の入射分布を均等化して良好な液晶画面が得られるようにした液晶用バックライト構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話等の小型機器の表示部には小型で消費電力も小さい液晶ディスプレイが広く利用されている。この液晶ディスプレイは、基板の上に配置した液晶パネルを表示面側に向けた姿勢として表示部に配置されるもので、暗い場所でも画像が見えるようにバックライトを液晶の裏面側に配置するものが主である。
【０００３】
図５は、バックライトを備える液晶表示部の概略であって、同図の（ａ）はその平面図、同図の（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ線矢視による縦断面図である。
【０００４】
図において、携帯電話等の本体の表示部に組み込まれるハウジング５１に液晶パネル５２が搭載され、この液晶パネル５２の下に導光板５３と光拡散用のフィルム５４が積層されている。そして、バックライトとしてたとえば緑色発光の発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」と記す）５５が４箇所に配置されている。
【０００５】
ＬＥＤ５５は液晶パネル５２の側部に沿ってそれぞれ２個ずつ配置され、同図の（ｂ）に示すように、上面を光取り出し面とするとともに底面に微小な凹凸面を形成した導光板５３の側面に光を入射させる。このＬＥＤ５５からの光は直に導光板５３に入り込む成分のほか散乱光もあるので、ハウジング５１の内部にはＬＥＤ５５からの光を導光板５３の側面に向けてほぼ直角に曲げるための反射面５１ａを形成し、これによって光を効率よく回収できるようにしている。
【０００６】
このようなＬＥＤ５５をバックライトとして用いるものでは、ＬＥＤ５５からの光が導光板５３に入り込み、導光板５３の底面の凹凸面から光を反射させて液晶パネル５２側に取り出すことができる。これにより、液晶パネル５２による表示画面を発光させて暗いところでも鮮明な画像が観られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
携帯電話だけの例をみても判るようにその小型化が急速に進み、表示部についても各種の改善が試みられているが、表示という機能の面からして画面の大きさは或る程度確保しておかないと本来の役目が果たせない。また、表示される文字や図柄等も増大する傾向にあり、画面が狭いことは製品の付加価値に大きく影響する。
【０００８】
一方、携帯電話は本体の幅寸法を短くしてよりコンパクト化が進みつつ文字表示可能な面積は大きくなる傾向にあり、表示部の表示面が本体の幅方向に占める面積割合は大きくなっている。また、ＬＥＤ５５の数も旧来では画面の片側に３個ずつの６個配置が主流であったが、片側２個のみまたは片側２個ずつの４個に減らすことでコストを下げることも望まれている。
【０００９】
ところが、ＬＥＤ５５が表示画面となる液晶パネル５２の片側に２個配列すると、表示画面の側部の２個のＬＥＤ５５どうしの間隔は広がる。このため、同図の（ａ）に示すようにＬＥＤ５５に近い部分の輝度は十分に得られるものの、図中にハッチングで示す離れた領域では幾分か暗くなってしまう。したがって、表示画面の全体から観れば、ＬＥＤ５５が有る端側ではＬＥＤ５５の近傍のみが局部的に明るくてそのほかの領域は暗くなる。また、ＬＥＤ５５が無い端側では次第に暗くなり、一様な明るさの画面が得られない。
【００１０】
また、携帯電話の本体は小型化される一方で、表示画面の大きさは本体の幅方向のほぼ全体を占めるようにして表示面積が確保される。このため、同図の（ｂ）のようにＬＥＤ５５の光取り出し面側の直ぐ近くまで導光板５３の端面がオーバーラップするアセンブリとなる。このため、同図（ｂ）において矢印Ｃで示すようにＬＥＤ５５の発光面からの光がそのまま導光板５３の縁部を抜けて外に発光されやすい。このような発光は局部的な高輝度となって表示画像を見えにくくするので、光拡散用のフィルム５４の縁部を黒くした着色部５４ａとすることで対応していたが、近年表示領域が広くなるに従って狭くなる傾向にあり、その効果がなくなりつつある。
【００１１】
このように、従来の液晶用バックライトでは、機器の小型化に伴って画面全体からの一様な発光が得られないほか、画面の縁部が高輝度で発光して画像に干渉するという問題がある。
【００１２】
本発明は、液晶表示用のバックライト構造において、液晶画面を一様な明るさで発光させて画像をより一層見やすくすることを解決課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、液晶を封入した液晶パネルの裏面のほぼ全域を占める大きさの導光板を配置するとともに、前記導光板の縁部に対応させて配置され光を前記導光板の縁部に裏面側から入射させる光源とを備える液晶用のバックライトであって、前記導光板の縁部であって少なくとも前記光源に対峙する位置に、前記光源側へ向けて屈曲し且つ前記光源からの発光光軸に沿う発光方向とほぼ直交する入射面を持つ光入射部を備えてなることを特徴とする。
【００１４】
また、前記導光板の縁部に前記光源側へ向けて屈曲するベントを形成するとともに、前記ベントには前記光源に対峙する位置を切欠して前記光源の発光面の一部が入り込む光入射部を形成し、前記光入射部には、前記光源からの発光光軸に発光方向とほぼ直交する主入射面と、前記光源の側面からの発光を受け入れる側方入射面とを備えたものとしてもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本願第１の発明は、液晶を封入した液晶パネルの裏面のほぼ全域を占める大きさの導光板を配置するとともに、前記導光板の縁部に対応させて配置され光を前記導光板の縁部に裏面側から入射させる光源とを備える液晶用のバックライトであって、前記導光板の縁部であって少なくとも前記光源に対峙する位置に、前記光源側へ向けて屈曲し且つ前記光源からの発光光軸に沿う発光方向とほぼ直交する入射面を持つ光入射部を備えてなる液晶用バックライト構造であり、光入射部の入射面を通して光源からの光を取り込み導光板の縁部に屈曲部分の表面による全反射によって導光板の全体に光を拡散させて液晶パネルを高輝度で照明するという作用を有する。
【００１６】
本願第２の発明は、液晶を封入した液晶パネルの裏面のほぼ全域を占める大きさの導光板を配置するとともに、前記導光板の縁部に対応させて配置され光を前記導光板の縁部に裏面側から入射させる光源とを備える液晶用のバックライトであって、前記導光板の縁部に前記光源側へ向けて屈曲するベントを形成するとともに、前記ベントには前記光源に対峙する位置を切欠して前記光源の発光面の一部が入り込む光入射部を形成し、前記光入射部には、前記光源からの発光光軸に発光方向とほぼ直交する主入射面と、前記光源の側面からの発光を受け入れる側方入射面とを備えてなる液晶用バックライト構造であり、主入射面を通して光源からの光を取り込みベントの表面による全反射によって導光板の全体に光を拡散させて液晶パネルを高輝度で照明すると同時に、側方入射面からの光の作用によって光源どうしの間の暗い部分へ光を運びその結果輝度を一様化するという作用を有する。
【００１７】
以下に、本発明の実施の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は本発明の液晶用バックライトのアセンブリユニットを備える液晶表示装置の概略を示す分解斜視図、図２は要部の縦断面図である。
【００１９】
図において、アセンブリユニットは携帯電話等の表示部に組み込まれるもので、電源に導通するプリント配線基板１とこれをフック２ｃによって下端に固定するハウジング２とを備え、ハウジング２には導光板３及び液晶パネル４を組み込んでいる。
【００２０】
プリント配線基板１は表面に配線パターンを形成した平板状であって、対向する２辺に沿ってそれぞれ２個ずつのＬＥＤ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを配線パターンに導通させて固定したものである。なお、これらのＬＥＤ５ａ〜５ｄは、たとえばＧａＮ系化合物半導体を利用した青色発光のもので、フリップチップ型として表面実装型のものが利用できる。ハウジング２は、ＬＥＤ５ａ，５ｂの列とＬＥＤ５ｃ，５ｄの列に合わせて光を通すためのスリット２ａ，２ｂを開けたものである。また、このハウジング２に収納される液晶パネル４は、その底面に光拡散フィルム４ａを備えるとともにスリット２ａ，２ｂからの光の飛び出しを抑えるための遮光膜４ｂ，４ｃを貼り付けたもので、液晶素子に通電するためのフレキシブル基板６を予め取り付けたものである。
【００２１】
導光板３は透明のアクリル樹脂の成形品であり、その底面側にはＬＥＤ５ａ〜５ｄからの入射光を液晶パネル４側に反射させる微小な凹凸パターンを形成したものである。そして、図３に示すように、ＬＥＤ５ａ，５ｂの列及びＬＥＤ５ｃ，５ｄの列に対応する辺を円弧状に下に曲げたベント３ａとし、組み立てたときにＬＥＤ５ａ〜５ｄに対応するように光入射部３ｂを切欠して設けている。この光入射部３ｂは、後述するようにＬＥＤ５ａ〜５ｄの上面に臨む面が光軸と直交する関係となる形状を持つ。
【００２２】
図４はＬＥＤ５ｃと導光板３の位置関係の詳細であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視方向にＬＥＤ５ｃと導光板３の配置を示す図である。
【００２３】
導光板３のベント３ａは９０°の中心角の円弧部とこの円弧部の下端から真っ直ぐに下に突き出した部分とから形成され、この突き出した部分の中に光入射部３ｂが位置している。光入射部３ｂは同図の（ｂ）に示すように、プリント配線基板１に搭載されたＬＥＤ５ｃのほぼ上半分が入り込む深さの切欠であり、ＬＥＤ５ｃの上方であって光軸と直交する面を主入射面３ｃとし、左右の側面を側方入射面３ｄとしている。すなわち、主入射面３ｃはＬＥＤ５ｃの真上であって上面を主光取り出し面とするＬＥＤ５ｃの光軸と直交する関係とし、側方入射面３ｄはＬＥＤ５ｃの側方から抜ける光がほぼ水平から斜め上向きの範囲で受け入れる。なお、他の３個のＬＥＤ５ａ，５ｂ，５ｄについても光入射部３ｂとの関係は同様である。
【００２４】
以上の構成において、通電によってＬＥＤ５ａ〜５ｄが発光すると、その光は導光板３の光入射部３ｂから導光板３の内部に入射して拡散し、導光板３の底面の微小凹凸パターン（図示せず）によって液晶パネル４側に反射される。これにより、液晶パネル４の表示面が発光し、暗いところでもその画像を鮮明に観ることができる。そして、本発明では、ＬＥＤ５ａ〜５ｄからの光を導光板３に効率良く取り込めるためと、少ないＬＥＤ数でも輝度が十分に確保できるので、従来例のように明るい部分と暗い部分が分布せずに、液晶パネル４を一様の明度で照明することができる。このことを図４によって説明する。
【００２５】
ＬＥＤ５ｃの主光取り出し面はその上面であり、ＬＥＤ５ｃの平面形状の中央部から上に垂直に延ばした線分を実質的な光軸としてよい。このＬＥＤ５ｃの光軸に対して、導光板３の光入射部３ｂの主入射面３ｃは直交する関係にあるので、光は全反射することなくこの主入射面３ｃから全て取り込まれる。そして、この取り込まれた光は、ベント３ａの円弧部分の表面で全反射して導光板３の中央部へ進む。すなわち、図５に示した従来例ではＬＥＤ５５からの光の一部が導光板５３をそのまま突き抜けて外部に発光していたのに対し、主入射面３ｃから取り入れられた光の大半がベント３ａの円弧状の表面で全反射するので、外に無用に漏れ出る光はない。したがって、導光板３への光の取り込み効率が向上し、これによって液晶パネル４の高輝度の照明が得られる。
【００２６】
また、ＬＥＤ５ｃからの発光は主光取り出し面だけでなく側方にも放出される。このような光の成分については、光入射部３ｂの側方入射面３ｄを通して導光板３のベント３ａに取り込まれ、このベント３ａ部分から拡散していく。すなわち、主入射面３ｃから取り込まれた光は主として導光板３の中央に拡散する一方で、側方入射面３ｄからの光はベント３ｂの幅方向に主として拡散していく。このようなベント３ａの幅方向への光の拡散は、ＬＥＤ５ｄ側でも同様に起きるので、ＬＥＤ５ｃ，５ｄどうしの間隔が開いていても、両者からの光の拡散の合成によって従来例では暗くなりがちであった領域も十分に光を分布させることができる。したがって、ＬＥＤ５ａ〜５ｄを２個ずつとして液晶パネル４の側部に配列していても、液晶パネル４の全体を一様の高輝度で照明でき、文字や図柄等の確認が格段にしやすくなる。
【００２７】
このように導光板３に光入射部３ｂを設けることで、導光板３に光を均等に配分できるので、導光板３から液晶パネル４へ反射される光も一様に分散される。
したがって、液晶パネル４へのバックライトの光量の分布も一様化でき、ＬＥＤ５ａ〜５ｄに近い部分だけが高輝度で発光することはなく、良好な発光画面による液晶表示が可能となる。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１の発明では、ＬＥＤ等の光源からの光を導光板の光入射部から取り入れた後には導光板の屈曲部分の表面による全反射を利用して光が直接外に抜けることなく導光板の中央部を含む全体に拡散させることができ、光源からの光量を無駄にすることなく少ないＬＥＤ数で高輝度の液晶パネルの照明が可能となる。
【００２９】
請求項２の発明では、主光取り出し面とベントとによって請求項１に記載の発明と同様に導光板の全体に拡散させることができると同時に、側方入射面に入射した光も拡散させることができる。したがって、ＬＥＤ等を間隔をおいて液晶パネルの一方の側部に沿って配置する場合でも、ＬＥＤどうしの間の領域への光の拡散が得られ、液晶画面全体の一様な輝度による発光表示が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶用バックライト構造を備えた液晶表示装置の概略を示す概略分解斜視図
【図２】本発明の液晶用バックライト構造を備えた液晶表示装置の要部を示す縦断面図
【図３】ＬＥＤを搭載したプリント配線基板と導光板の概略分解斜視図
【図４】ＬＥＤと導光板との位置関係の詳細であって、
（ａ）は要部の縦断面図
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視方向に見た導光板とＬＥＤの位置関係を示す図
【図５】バックライトを備える液晶表示装置の従来例であって、
（ａ）は概略平面図
（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ線矢視の縦断面図
【符号の説明】
１  プリント配線基板
２  ハウジング
２ａ，２ｂ  スリット
２ｃ  フック
３  導光板
３ａ  ベント
３ｂ  光入射部
３ｃ  主入射面
３ｄ  側方入射面
４  液晶パネル
４ａ  光拡散フィルム
４ｂ，４ｃ  遮光膜
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ  ＬＥＤ（光源）
６  フレキシブル基板
【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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