JP5083111B2 - 面光源装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置のバックライト装置として用いられる面光源装置に関する。

面光源装置として、導光板の上に拡散板とプリズムシートを積層した面発光部と、導光板の端面に対向して配置された光源とを有し、光源から出射された光を導光板の端面から内部に導き入れ、導光板の内部で拡散された光を拡散板とプリズムシートから出射することにより面発光を得る端面入射型面光源装置が知られている。

また、端面入射型面光源装置として、光源に隣接する導光板の端部に、入射端面から離れるに従って厚みを薄くした断面縮小部を設け、端面から入射された光を絞って面発光領域に伝播させるようにしたものが特許文献１で提案されている。

特許文献１に開示の技術によれば、面光源装置における面発光領域の厚みを小さくして、液晶表示装置をより薄型化できるという利点がある。しかし、光源から出射された光の一部については傾斜面に対する入射角が小さくなる。その結果、光の一部が傾斜面から漏れ出る。また、漏れ出た光がプリズムシートの端面又はプリズムシートの間に入射し、液晶パネル（特に、光源に近い縁部）に輝度むらを生じる。

この問題を解消するため、例えば、特許文献２に提案されているように、プリズムシートの端面にインクを塗付することも考えられる。しかし、極めて薄い（約６０μｍ）プリズムシートの端面に均一にインクを塗付することは、プリズムシートの量産を著しく阻害するものである。また、たとえインクを塗付することができたとしても、とても信頼性に乏しいうえ、乾燥したインクが欠け落ちたときの問題を考慮すると、実用できる技術ではない。
特開平６−３１７７９７号公報 特許第３４３７０２９号

そこで、本発明は、以上の問題を解決し、プリズムシートに入射する光を遮る新たな技術を提供することを目的とする。

この目的を達成するため、本発明に係る面光源装置（１０）は、導光板（１１）の上に拡散板（２６）とプリズムシート（２７）を積層し、上記導光板の端面（１４）に対向して配置された光源（２３）から出射された光を、上記導光板（１１）の端面（１４）から内部に導き入れ、上記導光板（１１）の内部で拡散された光を上記拡散板（２６）に対向する前面（１３）を介して上記拡散板（２６）と上記プリズムシート（２７）から出射することにより面発光（３５）を得る面光源装置（１０）であって、
上記導光板（１１）は、上記光源（２３）に対向する端面（１４）を含む導光部（１６）と、上記拡散板（２６）に対向する発光部（２１）と、上記導光部（２６）と上記発光部（２１）を連結する連結部（１９）を有し、
上記連結部（１９）における前面は、上記導光部（１６）から上記発光部（２１）に向かって、反対側の背面（１２）に向かって次第後退する傾斜面（２０）を有し、
上記導光部（１６）と上記連結部（１９）の前面は遮光部材（３２）によって覆われており、
上記遮光部材（３２）は、上記プリズムシート（２７）を介することなく、上記拡散板（２６）に対して固定されており、上記遮光部材（３２）の上記傾斜面（２０）に対向する部分には接着防止層（３４）が形成され、上記遮光部材（３２）と上記傾斜面（２０）との間には、前記傾斜面（２０）の全体に亘って、空気が介在できるようにしてあることを特徴とする。

このように構成された本発明の面光源装置（１０）によれば、傾斜面（２０）から漏れ出た光（３６）は、遮光部材（３２）によって遮られる。そして、遮光部材（３２）の端部は拡散板（２６）に固定されているため、漏れ出た光（３６）が、プリズムシート（２７）に伝わることがない。そのため、発光部（２１）の端に輝度むらを生じることがなく、面発光（３５）の均一性が保たれる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。なお、以下の説明では、特定の方向を意味する用語（「上」、「下」、「右」、「左」、「前」、「後（背）」、及びそれらを含む他の用語）を使用するが、その目的は図面を参照して発明の理解を容易にすることであり、それらの用語によって発明の技術的範囲が限定されるものでない。

図１は、本発明に係る面光源装置１０の一部を示す。図示する面光源装置１０は、導光板１１を有する。導光板１１は、前方（図の上方）から見たとき、長方形又は正方形の四角形を有し、図の下側に位置する背面１２、図の上側に位置する前面１３、背面１２と前面１３を連結する４つの端面によって外形が形成されている。

図示するように、導光板１１はその一つの端面１４の近傍において、その厚み（上下方向の幅）が大きくしてある。具体的に説明すると、導光板１１の背面１２は一つの平坦な面によって形成されている。他方、導光板１１の前面１３は、端面１４から所定距離だけ離れた第１の位置（傾斜始端部）１５までの領域１６が平らな面（回路基板支持面）１７によって形成され、また、第１の位置１５から右側（端面１４とは反対側）に所定距離だけ離れた第２の位置（傾斜終端部）１８までの領域１９は、第１の位置１５から第２の位置１８に向かって次第に導光板１１の厚みが小さくなるように傾斜した面（傾斜面）２０で形成され、さらに、第２の位置１８から右側の領域２１が再び平らな面（フィルム支持面）２２によって形成されている。ここで、傾斜面は、図１に示すように２次元的なものでも、図７に示すように３次元的なものでもよい。また、傾斜面にＶ溝（図７参照）や凹凸形状を設け、傾斜面から光が漏れにくくする工夫をしてもよい。以下の説明では、導光板１１における、端面１４に隣接する平らな面を含む領域１６を導光部、端面１４から離れた平らな面を含む領域２１を発光部、これら導光部１６と発光部２１の間にある傾斜した領域１９を連結部（又は絞り部）という。

光源２３は、端面１４に対向して配置されている。実施形態では、光源２３には発光ダイオードが利用されており、複数の発光ダイオードが図面の表裏方向（図に示すＸ、Ｙ方向と直交するＺ方向）に所定の間隔をあけて配置されている。光源２３と電源（図示せず）とを電気的に接続する回路基板２４は、好ましくは導光部１６の回路基板支持面１７に固定される。

なお、導光板１１の端面１４と光源２３は、光源２３から出射された光が効率よく導光板内部に入射されるように光学的に接続されなければならない。そのために、導光部１６の厚み（端面１４のＹ方向の高さ）はある程度必要である。

後に説明するように、導光板１１に入射した光のうち、導光板背面１２側から漏れ出た光は、反射部材２５によって再利用させるようにしている。この反射部材２５は、単独の反射シートで形成してもよいし、導光板１１の背面１２に反射材料を塗付して形成してもよい。このようにすることで、入射された光を前面１３から効率よく出射させられる。

発光部２１を形成するフィルム支持面２２の上には、複数の光学シートが配置される。実施形態では、導光板１１の上に、一枚の拡散板２６と、一枚又は二枚のプリズムシート２７，２８が配置される。図示するように、拡散板２６の左端（傾斜面２０に隣接する端部２９）は、傾斜終端部１８の近傍に配置してある。他方、プリズムシート２７，２８の左端（傾斜面２０に隣接する端部３０）は、拡散板端部２９よりも右側にずらしてあり、拡散板２６の端部近傍の前面部分を露出させて遮光シート貼着部（遮光部材固定部）３１が形成されている。

傾斜面２０の上には遮光シート３２が配置される。遮光シート３２は、傾斜面２０から漏れた光がプリズムシート２７，２８の端面及びプリズムシート２７，２８の間からそれらの内部に入るのを防止するもので、端面１４に沿って導光板１１の端部にＺ方向に連続的に配置されて傾斜面２０の全体を覆っており、一端側（左側）が回路基板２４を介して導光部１６に固定され、他端側が拡散板２６の遮光部材固定部３１に固定されている。

このように、遮光シート３２を導光部１６と拡散板２６に固定するために、遮光シート３２の背面には粘着層（図示せず）が形成されている。しかし、遮光シート３２の傾斜面２０を覆う部分（傾斜面被覆部）は、遮光シート３２と傾斜面２０が密着するのを防止して両者の間に空気層３３ができるように、非粘着層３４が形成されている（図２参照）。非粘着層３４は、粘着層の上に非粘着材を印刷して形成することが好ましい。この印刷技術は、例えば特開２００６−６９０４５号公報に開示されている。これに代えて、非粘着性のフィルムを遮光シート３２の背面に貼り着けることによって、非粘着層を形成してもよい。なお、遮光シート３２は、その目的からして光の吸収性に優れた色（例えば、黒）が好ましい。非粘着層３４も、黒色であることが好ましいが、非粘着層が確認できるようにするために、黒色以外の色で形成してもよい。

この面光源装置１０によれば、光源２３から導光板１１に入射された光は、その殆どが、導光板１１の背面１２と前面１３で反射を繰り返しながら、導光部１６と連結部１９を通過して発光部２１に伝播されて広がり、発光部２１から出射する。発光部２１から出た光は、拡散板２６で拡散され、プリズムシート２７，２８で前方に向けて集光され、発光部２１の上に均一な面発光３５を形成する。

このように、導光板１１に入射した光の殆どは面発光３５を形成するが、傾斜面２０に入射した光の一部は、傾斜面２０を透過して外部に漏れ出る。しかし、傾斜面２０から漏れ出た光３６は、遮光シート３２によって捉えられる。また、遮光シート３２の右側端部は拡散板２６に貼り着けて固定されているため、漏れ出た光３６が、プリズムシート２７，２８に伝わることがない。そのため、発光部２１の端に輝度むらを生じることがなく、面発光３５の均一性が保たれる。

面光源装置１０を構成する部材に利用される具体的な材料（商品）の一例を以下の表１に示す。

図３に実施例１の変形例に係る面光源装置１０Ｂを示す。図示するように、面光源装置１０Ｂでは、遮光シート３２の端部４０とこれに対向する拡散板２６の遮光シート固定部３１との間に、遮光性のスペーサ４１を介在している。具体的なスペーサ４１の材料としては、例えば、日東電工（株）製の「薄肉クリーンフォームＳＣＦ４００」がある。遮光スペーサ４１は、例えば両面テープ（図示せず）によって、遮光シート３２と拡散板２６に連続的に又は部分的にそれぞれ固定することが好ましい。また、図示するように、面光源装置１０の上に液晶パネル４２（４３：液晶ガラス、４４，４５：偏光板を含む。）を載せた状態で、遮光スペーサ４１は、図示するように、遮光スペーサ４１の前面とプリズムシート２８の前面が面一又はほぼ面一となるように、すなわち、両者の前面が一つの平らな面上に位置することが好ましい。そのために、遮光スペーサ４１は、遮光性のほかに、柔軟性と圧縮性能を有する発泡樹脂で形成することが好ましい。

このように構成された面発光装置１０Ｂによれば、傾斜面２０から漏れ出た光３６がプリズムシート２７，２８に侵入するのを確実に防止できる。また、液晶パネル４２と組み合わせた状態で、液晶パネル４２（特に、偏光板４４）によって遮光シート３２が遮光スペーサ４１に押圧されるので、遮光スペーサ４１が拡散板２６から浮き上がることもなく、また、拡散板２６が導光板１１の前面１３から浮き上がることもない。

面光源装置の端部に配置される構成の寸法の一例とその寸法が制限される理由を、表２に示す（図４を参照）。

この表２と図４から明らかなように、遮光シート３２の固定幅Ｇは、１．１ｍｍとなる。また、遮光シートの非粘着剤の印刷公差（±０．４ｍｍ）と各部材の加工公差を考慮すると、固定幅Ｇの実質的な値Ｈは０．７ｍｍ±０．４ｍｍである。そのため、以下に説明する実施例２では、種々の工夫がなされている。

具体的に、図５を参照すると、実施例２の面光源装置１０Ｃでは、遮光シート固定部３１の上に配置された遮光シート端部４６の上に、第２のプリズムシート２８の端部４７が配置されている。また、第２のプリズムシート２８の端部４７の上に、別の遮光シート４８が配置されている。そして、図６に示すように、下層の遮光シート３２の遮光シート固定部３１に対向する部分は非粘着層４９が形成されている。したがって、下層の遮光シート３２は遮光シート固定部３１に対して重ねて配置されているだけである。一方、上層の遮光シート４８は、その両面に粘着層が形成されており、上層のプリズムシート２８と、遮光シート３２の上に配置される液晶パネル４２に接着して固定される。このように構成された面光源装置１０Ｃによれば、下層の遮光シート３２は拡散板２６に貼り着けられていないが、その上に配置されたプリズムシート２８、上層の遮光シート４８を介して液晶パネル４２によって押圧され、拡散板２６と上層プリズムシート２８との間に挟まれて確実に固定される。したがって、端部デッドスペースが小さい場合でも、遮光シートは拡散板に対して確実に固定され、光の漏れを防止できる。なお、図面からも理解できるように、下層の遮光シート３２と下層のプリズムシート２７はほぼ同じ厚みのものを使用し、上層のプリズムシート２８で確実に遮光シート３２の端部を固定することが好ましい。

傾斜面を有する導光板として、傾斜面に扇状の三次元レンズを形成した導光板（日経エレクトロニクス、２００８年６月３０日を参照）を利用することもできる。この三次元レンズ付き導光板は、傾斜面の領域に、円錐形状の扇面を形成するとともに、各扇面に多数の放射方向の溝（ラジアルプリズム構造）を形成したものである。そして、このような三次元レンズを形成した導光板を使用する場合、図７，８に示すように、拡散板２６の端部には、隣接するラジアルプリズム構造５０の間に位置する突出部５１を形成するとともに、遮光シート３２の対応端部には該突出部５１に対応する領域だけに粘着部５３を形成し、突出部５１に遮光シート３２の粘着部５３を貼り着けて固定してもよい。この場合、遮光シート３２によって拡散板２６の端部全体が持ち上げられるのを防止するために、突出部５１の両側には切り込み５２を形成することが好ましい。

なお、以上の説明では、光源２３として発光ダイオードを使用したが、光源２３は管状光源であってもよい。この場合、光源２３は端面１４に沿って図１のＺ方向に連続的に配置される。

また、以上の説明では、導光板１１の前面１３のみが傾斜面２０を有するが、導光板１１の背面１２に傾斜面を形成してもよい。

以上、本発明の面光源装置について説明したが、本発明は、上述の面光源装置の上に液晶パネルを配置した液晶表示装置もその対象としている。

本発明の実施例１に係る面光源装置の部分拡大断面図である。 図１に示す面光源装置の遮光シートと拡散板の一部を示す平面図である。 実施例１に係る面光源装置の変形例を示す部分拡大断面図である。 面光源装置の各部の寸法関係を説明するための図である。 本発明の実施例２に係る面光源装置の部分拡大断面図である。 図５に示す面光源装置の遮光シートと拡散板の一部を示す平面図である。 本発明の実施例３に係る面光源装置の部分斜視図である。 図７に示す面光源装置の遮光シートと拡散板の一部を示す平面図である。

符号の説明

１０：面光源装置
１１：導光板
１２：背面
１３：前面
１４：端面
１５：第１の位置（傾斜始端部）
１６：領域（導光部）
１７：面（回路基板支持面）
１８：第２の位置（傾斜終端部）
１９：領域（連結部、絞り部）
２０：傾斜面
２１：領域（発光部）
２２：面（フィルム支持面）
２３：光源
２４：回路基板
２５：反射部材
２６：拡散板
２７，２８：プリズムシート
２９：拡散板端部
３０：プリズムシート端部
３１：遮光シート固定部（遮光部材固定部）
３２：遮光シート（遮光部材）
３３：空気層
３４：非粘着層（接着防止層）
３５：面発光
４０：遮光シート端部
４１：スペーサ
４２：液晶パネル
４６：遮光シート端部
５０：ラジアルプリズム構造
５１：突出部
５２：切り込み
５３：粘着部

Claims (13)

1. 導光板の上に拡散板とプリズムシートを積層し、上記導光板の端面に対向して配置された光源から出射された光を、上記導光板の端面から内部に導き入れ、上記導光板の内部で拡散された光を上記拡散板に対向する前面を介して上記拡散板と上記プリズムシートから出射することにより面発光を得る面光源装置であって、
   上記導光板は、上記光源に対向する端面を含む導光部と、上記拡散板に対向する発光部と、上記導光部と上記発光部を連結する連結部を有し、
   上記連結部における前面は、上記導光部から上記発光部に向かって、反対側の背面に向かって次第後退する傾斜面を有し、
   上記導光部と上記連結部の前面は遮光部材によって覆われており、
   上記遮光部材は、上記プリズムシートを介することなく、上記拡散板に対して固定されており、
   上記遮光部材の上記傾斜面に対向する部分には接着防止層が形成され、上記遮光部材と上記傾斜面との間には、前記傾斜面の全体に亘って、空気が介在できるようにしてあることを特徴とする面光源装置。
2. 上記プリズムシートの上記光源側の縁を上記拡散板の上記光源側の縁よりも上記光源とは反対側にずらすことにより上記拡散板に遮光部材固定部を形成し、
   上記遮光部材固定部に上記遮光部材を固定したことを特徴とする請求項１の面光源装置。
3. 上記拡散板に固定された上記遮光部材の前面と上記プリズムシートの前面はほぼ面一に配置されていることを特徴とする請求項１又は２の面光源装置。
4. 上記遮光部材と上記プリズムシートは、上記拡散板上で重なることなく配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの面光源装置。
5. 上記プリズムシートの上に配置された第２のプリズムシートを有し、
   上記第２のプリズムシートは上記拡散板に固定された上記遮光部材の上に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの面光源装置。
6. 上記遮光部材はスペーサを介して上記拡散板に固定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの面光源装置。
7. 上記遮光スペーサが弾性材料で形成されていることを特徴とする請求項６の面光源装置。
8. 上記遮光部材は、上記導光板に対向する部分がすべて接着されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの面光源装置。
9. 上記遮光部材は、上記導光板に対向する部分が部分的に接着されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの面光源装置。
10. 上記拡散板は上記遮光部材に向かって突出する複数の突出部を有し、各突出部が上記遮光部材に接着されていることを特徴とする請求項９の面光源装置。
11. 上記導光板の連結部は、前面側からみて扇形の傾斜面を有し、隣接する上記突出部の間に上記扇状の傾斜面が配置されていることを特徴とする請求項１０の面光源装置。
12. 上記拡散板は、各突出部の両側に切り込みが形成されていることを特徴とする請求項１０又は１１の面光源装置。
13. 請求項１〜１２のいずれかの面光源装置を備えた液晶表示装置。

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