JP4121437B2 - 面状光源装置及びこれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置等のバックライトとして用いられる面状光源装置及びこれを用いた液晶表示装置に関する。

液晶表示装置等のバックライトとして用いられる従来のエッジライト方式の面状光源装置の構造について簡単に説明する。線状光源であるランプはその両端を樹脂またはゴムよりなる保持部材にて保持され、アクリル樹脂等からなる導光板の一端面に沿って配置される。このランプを包囲する金属板等からなるリフレクタは導光板の一端面に隣接する端部と嵌合し、ランプから出射された光を導光板の一端面に向けて反射する。導光板の発光面側には、光拡散シート、レンズシート等の光学シート類が配置され、またその反射面側には反射シートが配置され、導光板の端面より入光した光を発光面側に効率良く反射する。さらに、これら全ての部品は、導光板の発光面側周縁部とリフレクタの一部を包囲する枠状のモールドフレームと、導光板の反射面側に配置されたリアフレームとの間に挟持されている。このように構成された面状光源装置の上部に、液晶の複屈折性を利用して画像の表示を行う液晶表示部が配置され、液晶表示装置が完成する。

また、従来、液晶表示部とバックライトとの間に光拡散板を配置するタイプの液晶表示装置もあり、このタイプにおいては、液晶表示部と光拡散板との間に何の部材も介さず、光拡散板の上に液晶表示素子を載せただけの構造であったため、液晶表示部と光拡散板との間に何らかの原因により異物が侵入することがあった。異物が存在する状態で液晶表示部を点灯させると異物の存在が非常に目立つという問題があった。そこで、このような問題を解消するために、特許文献１では、液晶表示部と光拡散板を上下に重ねて収納する枠体（中間フレーム）を有し、且つ液晶表示部と光拡散板との間をゴムスペーサにより密閉した液晶表示装置が提案されている。
特開平５−２５７１２８号公報（第１１頁、第２３図）

導光板の発光面側に拡散シート、レンズシート等の光学シート類が配置された前述の面状光源装置においては、光学シート類を拘束せずに導光板の発光面側に装着することが望ましい。このため、従来の面状光源装置のモールドフレームは、導光板の発光面側周縁部と対向する部分の端部に、導光板との間に空間を隔てて導光板と対向するシート類保持部が設けられていた。このため、導光板の発光面側周縁部とモールドフレームの間には隙間（空間）が存在する構造となっていた。

ところが、上記隙間に何らかの原因により異物が侵入した状態で液晶表示装置が組み立てられた場合、輸送等の振動により上記隙間内の異物が表示領域に移動してしまい、液晶表示部を点灯させると異物の存在が非常に目立つという問題があった。特に、従来のモールドフレームのシート類保持部は、導光板の発光面に対して平行に設けられているため、侵入した異物が隙間にちょうど挟まってしまい、取り除き難いという問題があった。このため、バックライト組み立て直後に異物を取り除くことが困難である上、出荷前の点灯検査では異物の存在が確認できなかった場合でも、時間を経てから振動等により挟まっていた異物が移動し、表示不良となる問題があった。

また、前述の特許文献１によれば、光拡散板を用いるものにおいて、液晶表示部と光拡散板の間に異物が侵入するのを防止でき、また光拡散板は光拡散シートに比べて厚いので、光拡散板の下面側に存在する異物の存在は目立たない。しかしながら、特許文献１の構造では、従来に比べて中間フレームやゴムスペーサ等の部品数が増え、コスト上昇及び組立て工程の煩雑化等を招く恐れがある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、導光板の発光面側周縁部とこれに対向するモールドフレームとの隙間に侵入した異物が表示領域側に移動し難い構造、または侵入した異物を容易に取り除くことができる構造の面状光源装置を得ることを目的とする。また、この面状光源装置を用いることにより液晶表示装置の表示不良の発生を低減し、表示品位、信頼性に優れ、歩留まりの高い液晶表示装置を得ることを目的とする。

本発明に係わる面状光源装置は、相対向する発光面と反射面及びこれらを繋ぐ四つの端面を有する導光板と、この導光板の少なくとも一端面に沿って配置された線状光源と、線状光源を包囲すると共に導光板の一端面に隣接する端部と嵌合し、線状光源からの光を導光板の一端面に向けて反射するリフレクタと、導光板の発光面側に配置された光学シート類と、導光板の反射面側に配置された反射シートと、少なくとも導光板の発光面側周縁部を包囲しリフレクタの一部を覆う枠状の第１のフレームと、導光板の反射面側に配置され第１のフレームとの間に導光板、線状光源、光学シート類及び反射シートを挟持する第２のフレームとを備え、第１のフレームは、導光板の発光面側周縁部と空間を隔てて対向し、光学シート類を拘束しない状態で導光板から脱落しないように保持する光学シート類保持部を有し、この光学シート類保持部に環状傾斜面または環状突部を設けたものである。

また、本発明に係わる液晶表示装置は、上記面状光源装置の発光面上部に、液晶の複屈折性を利用して画像の表示を行う透過型液晶表示パネルを配置したものである。

本発明によれば、第１のフレームの、導光板の発光面側周縁部と空間を隔てて対向する光学シート類保持部に、環状傾斜面または環状突部を設けることにより、導光板の発光面側周縁部とこれに対向するモールドフレームとの隙間に侵入した異物が表示領域側に移動し難い構造、または侵入した異物を容易に取り除くことができる構造の面状光源装置が得られた。

また、本発明によれば、液晶表示装置の表示不良の発生を低減することができ、表示品位、信頼性に優れ、歩留まりの高い液晶表示装置を得ることが可能となった。

以下に、本発明を実施するための最良の形態である実施の形態１〜実施の形態３について述べる。まず、これらの実施の形態において用いられる液晶表示パネルの構造について、図１を用いて簡単に説明する。図1は、実施の形態１〜実施の形態３における液晶表示装置を構成する液晶表示部（液晶表示パネル）を示す平面図である。液晶表示パネル１０は、透明絶縁性基板上に薄膜トランジスタ、透明画素電極、薄膜トランジスタの保護膜及び配向膜等が順次形成されたＴＦＴアレイ基板１０ａと、透明絶縁性基板上にブラックマトリクス、カラーフィルタ、カラーフィルタの保護膜、共通透明画素電極及び配向膜等が順次形成された対向電極基板１０ｂとを互いに配向膜が向き合うように重ね合わせ、これらの基板の周縁部をシール材にて接着すると共に両基板間に液晶を封止することにより形成されている。

また、液晶表示パネル１０の両基板の外側には、液晶表示パネル１０を通過する光を偏光する偏光板１１がそれぞれ貼り付けられている。さらに、液晶表示パネル１０の電極端子部１０ｃには、液晶駆動用ＩＣを搭載した屈曲性を有する配線板である複数のテープキャリアパッケージ（以下ＴＣＰと記す）１２が接続されている。このＴＣＰ１２の入力用電極端子部にはプリント基板（ＰＷＢ）１３が接続され、ＴＣＰ１２に入力信号を供給する。このように構成された液晶表示部の下部基板（ＴＦＴアレイ基板１０ａ）側に、以下に説明する実施の形態１〜実施の形態３による面状光源装置が配置される。

実施の形態１．
以下に、本発明の実施の形態１を図面に基づいて説明する。図２は、本実施の形態におけるエッジライト方式の面状光源装置を示す断面図、図３は、図２の面状光源装置の上部に図１の液晶表示部を配置して完成した液晶表示装置を示す断面図である。本実施の形態１における面状光源装置１０１は、冷陰極管等の線状光源であるランプ１がその両端を樹脂またはゴムよりなる保持部材（図示せず）にて保持されている。このランプ１を包囲する金属板等からなるリフレクタ２が導光板３の一端面３ｃ（３ｄ）に隣接する端部と嵌合し、ランプ１から出射された光を導光板３の一端面３ｃ（３ｄ）に向けて反射する。アクリル樹脂等からなる導光板３は、相対向する発光面３ａと反射面３ｂ及びこれらを繋ぐ四つの端面を有し、本実施の形態では、相対する二つの端面３ｃ、３ｄに沿ってそれぞれランプ１が配置され、端面３ｃ、３ｄが導光板３の入光面となっている。

また、導光板３の反射面３ｂ側には反射シート４が、発光面３ａ側には光拡散シート５、レンズシート６等の光学シート類が配置され、導光板３の端面３ｃ、３ｄより入光した光を発光面３ａ側に効率良く反射し発光させている。すなわち、導光板３の反射面３ｂ側に漏出した光を反射シート４により反射させて導光板３に戻し、導光板３の発光面３ａ側においてはレンズシート６により効率良く光を発光面３ａに広げ、光拡散シート５によりムラなく発光させている。

さらに、これら全ての部材、すなわちランプ１、保持部材、導光板３、光拡散シート５及びレンズシート６、反射シート６は、導光板３の発光面３ａ側周縁部とリフレクタ２の一部を包囲する枠状のモールドフレーム（第１のフレーム）７と、導光板３の反射面３ｂ側に配置されたリアフレーム（第２のフレーム）８との間に挟持されている。ランプ１、リフレクタ２、導光板３及び各種シート類の各部品はまずモールドフレーム７に組み込まれ、このモールドフレーム７の外周にリアフレーム８を嵌合することにより保持されている。

なお、モールドフレーム７には、導光板支持部７ａとシート類保持部７ｂがともに一体に形成されている。導光板支持部７ａは、導光板３の発光面３ａ周縁部と対向する部分に発光面３ａの周縁部に沿って環状に形成され、この導光板支持部７ａは導光板３周辺部に接触して導光板３を支えて固定する。シート類保持部７ｂは、導光板支持部７ａの内周側に、モールドフレーム７の内周からその中心部に向かって突出されている。このシート類保持部７ｂの突出端部は導光板３の発光面３ａとの間に空間を隔てて対向し、この空間においてシート類５、６を拘束しない状態で保持している。このように導光板支持部７ａにより導光板３のみを固定することで、導光板３上に装着される光学シート類５、６の拘束を防止し、光学シート類５、６を拘束しない状態で導光板３上から脱落しないようにシート類保持部７ｂにより保持している。なお、このような構造上、導光板３の発光面３ａ側周縁部とモールドフレーム７の間には隙間（空間）９が存在する。

図３は、上記のように構成された面状光源装置１０１（図２）の上部、すなわち導光板３の発光面３ａ側に、液晶の複屈折性を利用して画像の表示を行う液晶表示部（図１）を配置して完成した液晶表示装置を示す断面図である。液晶表示装置１００においては、液晶表示パネル１０を面状光源装置１０１の発光面３ａ側のモールドフレーム７上に配置し、ＴＣＰ１２を折り曲げてＰＷＢ１３を面状光源装置１０１の下部に配置し、リアフレーム８にネジ止めしている。このような状態で液晶表示パネル１０側からフロントフレーム１４を嵌め込み、さらに面状光源装置１０１の下部に配設されたＴＣＰ１２及びＰＷＢ１３を保護するために絶縁ＰＥＴフィルム１５を装着し、この絶縁ＰＥＴフィルム１５をフロントフレーム１４とリアフレーム８に粘着テープにて固定している。なお、フロントフレーム１４の開口部が液晶表示装置１００の表示領域１００ａとなる。

図４は、本実施の形態における面状光源装置のモールドフレームを示す要部断面図である。本実施の形態における面状光源装置１０１のモールドフレーム７には、導光板３の発光面３ａ側周縁部と対向する部分の端部に、光拡散シート５及びレンズシート６等の光学シート類を保持する光学シート類保持部７ｂが設けられている。本実施の形態では、この光学シート類保持部７ｂに、導光板３の発光面３ａ中心部に近づくにつれて発光面３ａに近づく方向に環状傾斜面７ｃを形成したものである。これにより、導光板３の発光面３ａ側周縁部とモールドフレーム７の間の隙間９に、何らかの原因により異物（図示せず）が侵入した状態で液晶表示装置１００が組み立てられた場合でも、隙間９内の異物が環状傾斜面７ｃにより塞き止められ、表示領域１００ａ側に移動するのを防止できる。なお、環状傾斜面７ｃの角度は特に限定するものではなく、発光面３ａに対し、少なくとも１度以上の傾斜であれば効果が得られる。

以上のように、本実施の形態における面状光源装置１０１は、モールドフレーム７の導光板発光面３ａ側の周縁部と対向する部分の内周端部に光学シート類保持部７ｂが設けられ、この光学シート類保持部７ｂは、導光板３の発光面３ａの中心部に近づくにつれて発光面３ａに近づく方向に形成された環状傾斜面７ｃを有する。これにより、導光板３の発光面３ａ側周縁部とモールドフレーム７の間の隙間９に異物が侵入した状態で液晶表示装置１００が組み立てられた場合でも、隙間９内の異物が表示領域１００ａ側に移動するのを防止できる。また、この面状光源装置１０１を用いることにより、液晶表示装置１００の表示不良の発生を低減することができ、表示品位、信頼性に優れ、歩留まりの高い液晶表示装置１００を得ることが可能となった。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２における面状光源装置１０２のモールドフレーム７の構造について、図５を用いて説明する。図５は、本実施の形態における面状光源装置のモールドフレームを示す要部断面図である。なお、本実施の形態における面状光源装置１０２の主な構造と、本実施の形態における面状光源装置１０２の上部に液晶表示部を配置して完成した液晶表示装置の構造については、上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する（図２及び図３参照）。

本実施の形態における面状光源装置１０２のモールドフレーム７には、導光板３の発光面３ａ側周縁部と対向する部分の端部に、光拡散シート５及びレンズシート６等の光学シート類を保持する光学シート類保持部７ｂが設けられている。本実施の形態では、この光学シート類保持部７ｂの内周端、すなわち導光板支持部７ａから離れた位置に、導光板３の発光面３ａに向かって突出する環状突部７ｄを設けたものである。これにより、導光板３の発光面３ａ側周縁部とモールドフレーム７の間の隙間９に、何らかの原因により異物（図示せず）が侵入した状態で液晶表示装置が組み立てられた場合でも、隙間９内の異物が環状突部７ｄにより塞き止められ、表示領域１００ａ側に移動するのを防止できる。なお、本実施の形態では、光学シート類保持部７ｂの導光板３との対向面に環状突部７ｄを１箇所に設けたが、その数は特に限定するものではなく、複数の環状突部７ｄを同心状に設ければ、より大きな効果が得られる。

以上のように、本実施の形態２における面状光源装置１０２は、モールドフレーム７の導光板発光面３ａ側の周縁部と対向する部分の端部に光学シート類保持部７ｂが設けられ、この光学シート類保持部７ｂには、導光板３の発光面３ａに向かって突出する環状突部７ｄが設けられている。これにより、導光板３の発光面３ａ側周縁部とモールドフレーム７の間の隙間９に異物が侵入した状態で液晶表示装置が組み立てられた場合でも、隙間９内の異物が表示領域１００ａ側に移動するのを防止できる。また、この面状光源装置１０２を用いることにより、液晶表示装置の表示不良の発生を低減することができ、表示品位、信頼性に優れ、歩留まりの高い液晶表示装置を得ることが可能となった。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３における面状光源装置１０３のモールドフレーム７の構造について、図６を用いて説明する。図６は、本実施の形態における面状光源装置のモールドフレームを示す要部断面図である。なお、本実施の形態における面状光源装置１０３の主な構造と、本実施の形態における面状光源装置１０３の上部に液晶表示部を配置して完成した液晶表示装置の構造については、上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する（図２及び図３参照）。

本実施の形態における面状光源装置１０３のモールドフレーム７には、導光板３の発光面３ａ側周縁部と対向する部分の端部に、光拡散シート５及びレンズシート６等の光学シート類を保持する光学シート類保持部７ｂが設けられている。本実施の形態では、この光学シート類保持部７ｂに、導光板３の発光面３ａ中心部に近づくにつれて発光面３ａから離れる方向に環状傾斜面７ｅを形成したものである。これにより、導光板３の発光面３ａ側周縁部とモールドフレーム７の間の隙間９に、何らかの原因により異物（図示せず）が侵入した状態で液晶表示装置が組み立てられた場合でも、隙間９内の異物が環状傾斜面７ｅにより表示領域１００ａ側に移動し易くなり、容易に取り除くことができる。なお、環状傾斜面７ｅの角度は特に限定するものではなく、発光面３ａに対し、少なくとも１度以上の傾斜であれば効果が得られる。

上記実施の形態１及び実施の形態２では、モールドフレーム７の光学シート類保持部７ｂに環状傾斜面７ｃ（図４）または環状突部７ｄ（図５）を設けることにより、隙間９内の異物が表示領域１００ａ側に移動するのを防止する構造とした。これに対し本実施の形態３は全く逆の発想によりなされたものであり、隙間９内の異物が環状傾斜面７ｅにより表示領域１００ａ側に移動し易い構造とすることで、面状光源装置１０３を組み立て直後に異物を取り除くことができ、また取り除けなかった場合でも出荷前の点灯検査において異物の存在を確認できる確率が高くなるようにした。これにより、液晶表示装置の輸送中に振動等により隙間９に挟まっていた異物が表示領域１００ａ側に移動し表示不良となるのを低減することができる。

以上のように、本実施の形態における面状光源装置１０３は、モールドフレーム７の導光板発光面３ａ側の周縁部と対向する部分の端部に光学シート類保持部７ｂが設けられ、この光学シート類保持部７ｂには、導光板３の発光面３ａの中心部に近づくにつれて発光面３ａから離れる方向に環状傾斜面７ｅを形成した。これにより、導光板３の発光面３ａ側周縁部とモールドフレーム７の間の隙間９に異物が侵入した状態で液晶表示装置が組み立てられた場合でも、隙間９内の異物を容易に取り除くことができる構造となった。また、この面状光源装置１０３を用いることにより、液晶表示装置の表示不良の発生を低減することができ、表示品位、信頼性に優れ、歩留まりの高い液晶表示装置を得ることが可能となった。

なお、本発明は、現時点においては主にエッジライト方式のバックライトに適用されるものであるが、本発明は基本的に発光面の周縁部を覆う枠体を備えた面状光源装置であればその様式にかかわらず広く応用することができるものである。さらに、本発明が適用される液晶表示装置は、上記実施の形態で説明したデバイス構造に限らず、例えば水平電界駆動のＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードやその他のデバイス構造においても適用することができる。

本発明は、液晶表示装置に利用され、パーソナルコンピュータの表示装置あるいはモニター、テレビの表示装置等に利用することができる。

本発明の実施の形態１〜実施の形態３における液晶表示装置を構成する液晶表示部を示す平面図である。 本発明の実施の形態１における面状光源装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態１における面状光源装置の上部に液晶表示部を配置して完成した液晶表示装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態１における面状光源装置のモールドフレームを示す要部断面図である。 本発明の実施の形態２における面状光源装置のモールドフレームを示す要部断面図である。 本発明の実施の形態３における面状光源装置のモールドフレームを示す要部断面図である。

符号の説明

１ ランプ、２ リフレクタ、３ 導光板、３ａ 発光面、３ｂ 反射面、
３ｃ、３ｄ 端面、４ 反射シート、５ 光拡散シート、６ レンズシート、７ モールドフレーム（第１のフレーム）、７ａ 導光板支持部、７ｂ シート類保持部、
７ｃ、７ｅ 環状傾斜面、７ｄ 環状突部、８ リアフレーム（第２のフレーム）、９ 隙間（空間）、１０ 液晶表示パネル、１０ａ ＴＦＴアレイ基板、１０ｂ 対向電極基板、１０ｃ 電極端子部、１１ 偏光板、１２ ＴＣＰ、１３ ＰＷＢ、１４ フロントフレーム、１５ 絶縁ＰＥＴフィルム、１００ 液晶表示装置、１００ａ 表示領域、
１０１、１０２、１０３ 面状光源装置。

Claims (6)

1. 相対向する発光面と反射面及びこれらを繋ぐ四つの端面を有する導光板と、この導光板の少なくとも一端面に沿って配置された線状光源と、前記線状光源を包囲すると共に前記導光板の一端面に隣接する端部と嵌合し、前記線状光源からの光を前記導光板の一端面に向けて反射するリフレクタと、前記導光板の発光面側に配置された光学シート類と、前記導光板の反射面側に配置された反射シートと、少なくとも前記導光板の発光面側周縁部を包囲し前記リフレクタの一部を覆う枠状の第１のフレームと、前記導光板の反射面側に配置され前記第１のフレームとの間に前記導光板、前記線状光源、前記光学シート類及び前記反射シートを挟持する第２のフレームとを備え、前記第１のフレームは、前記導光板の発光面側周縁部と空間を隔てて対向し、前記光学シート類を拘束しない状態で前記導光板から脱落しないように保持する光学シート類保持部を有し、この光学シート類保持部に環状傾斜面または環状突部を設けたことを特徴とする面状光源装置。
2. 請求項１記載の面状光源装置であって、前記環状傾斜面は、前記導光板発光面の中心部に近づくにつれて前記発光面に近づく方向に傾斜していることを特徴とする面状光源装置。
3. 請求項１記載の面状光源装置であって、前記環状傾斜面は、前記導光板発光面の中心部に近づくにつれて前記発光面から離れる方向に傾斜していることを特徴とする面状光源装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の面状光源装置であって、前記環状傾斜面は前記発光面に対し、少なくとも１度以上傾斜していることを特徴とする面状光源装置。
5. 請求項１記載の面状光源装置であって、前記環状突部は、前記導光板の発光面に向かって突出していることを特徴とする面状光源装置。
6. 上記請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の面状光源装置の発光面上部に、液晶の複屈折性を利用して画像の表示を行う透過型液晶表示パネルを配置したことを特徴とする液晶表示装置。

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