JP5549178B2 - 面状光源装置とそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Description

この発明は、液晶表示装置などの画像表示装置に使用する面状光源装置とそれを用いた液晶表示装置に関するものである。

従来の面状光源装置、例えば液晶表示装置などの非自発光型表示装置の面状光源装置には、サイドライト方式（エッジライト方式ともいう）や直下型のものがある。サイドライト方式の面状光源装置は、リアフレームに内包されるモールドフレームの側面部に光源を配置し、直下型の面状光源装置は、表示部に対向させたモールドフレームの背面側に光源を配置している。

また、サイドライト方式の面状光源装置には、光源からの光を所望の方向に導くために導光板を備えており、冷陰極管（Cold Cathode Fluorescent Lamp：以下ＣＣＦＬと称す）などの線光源または発光ダイオード（Light Emitting Diode：以下ＬＥＤと称す）などの点光源からなる光源から出射された光を導光板内において反射させ、導光板内に設けられた拡散パターンで拡散されることにより、表示面に光を出射させている。導光板がある場合は、導光板の表示面側には液晶パネル等の表示パネルを備えており、表示パネル表示面側には、表示パネルとモールドフレームとリアフレームとを支持し開口部を有するフロントフレームを配置している。

さらに、光源からの光を効率よく表示パネルに照射するために、光を導光板や表示パネルに反射させるための反射シートや、均一性を高めるためのプリズムシート等の光学シートも配設される。ここで、光学シートについても、光源や導光板と同様にリアフレームとモールドフレーム間に収納されている。また、反射シートは導光板と、リアフレームとの間に配設されている。

このように、従来の面状光源装置はその部品点数が多かった。特に、モールドフレームは構造も複雑で、金型費用も非常に高価であった。そこで、反射シートを成型することによってモールドフレームを削除することにより、部品点数を削減し、軽量かつ安価な液晶表示装置を得るという技術が知られている。（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１４５８５８号公報（３〜５頁、図１）

上記従来技術において、光学シートや導光板等の光学部材を配設する場合、その位置はモールドフレームにではなく、成型された反射シート内になる。そのため、光学シートを挿入する際に、位置決めしにくいという問題があった。また、光学シートを挿入する作業の際に、表と裏とを間違える、いわゆる誤挿入をしてしまうという問題もあるが、特許文献１においては、このような光学シートの誤挿入に関する記載がみられない。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、反射シートをモールドフレームに置きかえた面状光源装置において、光学シート等の光学部材を位置決めしやすい面状光源装置を提供することを目的としている。

本発明による面状光源装置は、モールドフレームが無い面状光源装置であって、成型された反射シートが、光学シート等の光学部材を位置決めする部位を有することを特徴とする。

本発明によれば、モールドフレームが無く部品点数を削減できるうえに、光学部材の位置決めの容易な面状光源装置をえることが可能となる。

本発明の実施の形態１における面状光源装置を用いた液晶表示装置の分解斜視図である。 本発明の実施の形態１における反射シートの展開図である。 本発明の実施の形態１における反射シートを折り曲げた状態の斜視図および断面図である。 本発明の実施の形態１における反射シートに導光板と光学シートを挿入する状況を示す斜視図および断面図である。 本発明の実施の形態２におけるリアフレームのコーナー部において、リアフレームを折り曲げる途中の形状を示した斜視図である。 本発明の実施の形態２におけるリアフレームのコーナー部において、リアフレームを折り曲げたときの形状を示した斜視図である。 本発明の実施の形態２において反射シートとリアフレームとを嵌め合わせたときのコーナー部近傍を示した斜視図である。

以下に、本発明の適用可能な実施の形態が説明される。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するためのものであり、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない、説明の明確化のため、以下の記載は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、当業者であれば、以下の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能であろう。

実施の形態１．
図にしたがって、本実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１における面状光源装置を用いた液晶表示装置の分解斜視図、図２は、本発明の実施の形態１における反射シートの展開図、図３は、本発明の実施の形態１における反射シートを折り曲げた状態の斜視図と断面図、図４は、本発明の実施の形態１における反射シートに導光板と光学シートを挿入する状況を示す斜視図と断面図である。

図１において、面状光源装置１を示す。光源２は、導光板３の側面３ａの近傍に配置され、光源２からの光は導光板３の側面３ａより入射し、導光板３の出光面３ｂ（ここで、出光面とは導光板３における紙面上方の面を言う）より出射される。

導光板３の出光面３ｂ側には、光源２からの光を拡散させ表示パネル４を均一に照射するための拡散シートや、光源２からの光の角度を変化させ表示パネル４の表示面４ａにおける正面方向の輝度を向上させるためのレンズシートなどの光学シート類５が設けられる。

また、導光板３の反出光面３ｃ（ここで、反出光面とは導光板３における紙面下方の面を言う）側には、導光板３の出光面３ｂに光源２からの光を有効的に反射させるような反射面６ａを有する反射シート６が設けられている。ここで、反射シート６は、反射面６ａが内側になるように箱状に折り曲げられて導光板３や光学シート５を内包しているが、その詳細については後でふれる。

そして、光源２、導光板３、および光学シート類５を金属からなるミドルフレーム７とリアフレーム８とで挟持している。

さらに、光源２、導光板３、表示パネル４、光学シート類５、反射シート６およびミドルフレーム７は、開口部を有するフロントフレーム９で支持されている。

なお、図１では導光板３の１つの側面３ａにのみ光源２を設けているが、本発明はこれに限らず導光板の２つの側面以上に光源及び光源基板を設けても良い。さらに、光源２としては、ＬＥＤやレーザーダイオード（Laser Diode）などの点光源でもよく、点光源を使用する場合は、光源基板に実装し配置する。

また、導光板３は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アクリル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、もしくはシクロオレフィン系などの樹脂またはガラスなどで構成されている。さらに、導光板３の反出光面３ｃには、光の伝播方向を乱して出光面３ｂに光を導くための光散乱部が形成されている（図示せず）。この光散乱部は、導光板内を伝播する光の全反射条件を乱すことで、導光板３から光を取り出す手段として機能する。さらに具体的には、前記散乱する手段として、導光板３の反出光面３ｃにドットパターンを印刷する方法や、反出光面３ｃを粗面にする方法、微小な球面やプリズムなどの光の伝播方向を変化させる凹凸を反出光面３ｃに形成する方法等がある。

また、光学シート類５は、例えばレンズシートを拡散シートで挟み込む構成が採られる。また、表示パネル４の輝度を向上させる場合は、前記レンズシートの表面に形成されるプリズム方向を考慮して、複数枚のレンズシートを組み合わせても良い。また、前記拡散シートは拡散性を向上させるために、２枚以上を組み合わせて用いることも可能である。なお、光学シート類５の使用については、求める輝度や配光特性等を鑑みて最適化することが好ましい。

さらに、反射シート６としては、ポリプロピレン（ＰＰ）またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に硫酸バリウムもしくは酸化チタンを混ぜ合わせた材料、樹脂に微細な気泡を形成した材料、金属板に銀を蒸着した材料、または金属板に酸化チタン等を含む塗料を塗布した材料からなるシートを箱状に成型したものを用いている。これにより、従来用いていたモールドフレームが不要となるので、部品点数や金型費用の低減に寄与する。

ここで、図２、図３、図４を用いて、本発明の実施の形態１における反射シートの折り曲げ形状について説明する。

図２は、反射シートを折り曲げる前の展開図であり、ここでは反射シート６は一枚のシート状である。この反射シート６を折り曲げて図１に示すような箱状に成型するためには、図２において点線で示された折り曲げ部１０２に沿って折り曲げればよい。また、一辺に切り込み部１０１が２ケ所設けられているが、これは後で説明する位置決め部を形成するためのものであり、切り込み部１０１に関する説明も後で説明する。

図３（ａ）は、リアフレーム内において反射シートが折り曲げられている形態を示した斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）でＡ−Ａで示した一点鎖線部における断面図である。図３（ａ）において、反射シート６の周辺はリアフレーム８の内壁に沿うように折り曲げられている。すなわち、反射シート６は、リアフレーム８の内部にて箱状に折り曲げて成型されている。なお、反射シート６は光を反射する面６ａを有するが、箱の内側が面６ａとなるように成型されている。

ここで、図３（ａ）、図３（ｂ）を用いて、反射シート６の位置決め部110について説明する。位置決め部110は、切り込み部101、折り曲げ部102、リアフレーム８の内壁に接する接触面103を有する。そして、反射シート６は、少なくとも２ケ所ある切り込み部101により折り曲げることが可能となった領域において、折り曲げ部102にて折り曲げられている。折り曲げ部102は、山折りと谷折りをそれぞれ少なくとも１回含むように形成されている。さらに、折り曲げられた反射シート６はその端部となる接触面103にて、リアフレーム８の内壁面と接する。

図３（ａ）において、切り込み部101で挟まれて、折り曲げ部102で折り曲げられた領域が、光学シート５や導光板３の位置決めに寄与するわけだが、この状況を示した斜視図が、図４（ａ）である。図４（ａ）では、２ケ所の切り込み部101に挟まれて折り曲げ部102で折り曲げられてなる位置決め部110に嵌合するような凹状のくぼみ111を有する導光板３と光学シート５とが、反射シート６内に内包されている状況を示している。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）において、Ｂ−Ｂで示す箇所における断面図である。

図４に示すように、本発明における実施の形態１においては、モールドフレームが無い面状光源装置においても、位置決め部を形成するように反射シートを成型することによって、導光板や光学シートを位置決めすることが可能である。

ここで、導光板３や光学シート５の形状は、図面に記載された形態に限定されない。要するに、導光板３や光学シート５は、反射シート６により形成される位置決め部110に対応した形状を有していればよい。また、位置決め部110は反射シート６の一辺に複数あってもよいし、反射シート６の複数の辺にあってもよい。

また、本実施の形態１においては、位置決め部110に接触面103を設けた形態について説明した。この接触面103により、位置決め部110の強度が増し、位置決めをより安定して行えるという効果があるが、無くても位置決めの効果を奏することは可能である。

さらに、本発明の実施の形態１においては、位置決め部110を光学シート５や導光板３の辺の中央部に設けても良いが、図３（ａ）に示すように中央部以外に設けても良い。すなわち、図３（ａ）で示すＷ１とＷ２とが異なるような位置に設けても良い。いいかえれば、表示面から見た場合における光学シートや導光板の形状が、点対称でも線対称でもない形状であって、かつ、位置決め部110に対応した形状を有していればよい。この場合、光学シートや導光板の位置決めが可能となるだけでなく、光学シートの誤挿入を低減できるという効果も奏することになる。

実施の形態２．
モールドフレームを削除するために反射シートを折り曲げて成型する場合、四隅のコーナー部においては隙間ができてしまうことが考えられる。従来のようにモールドフレームがあれば、かかる隙間はふさがれるが、モールドフレームを反射シートで置き換える形態においてはその隙間から光が漏れてしまう。そのため、表示に寄与する光量が低下し、表示特性が劣化するという問題がある。また、その隙間から異物が進入することにより点欠陥や線欠陥などの表示不良を生じるという問題がある。特許文献１においては、四隅のコーナー部の隙間を無くすことにより光効率を向上させることができる旨の記載があるものの、具体的な実施の形態については記載が無い。

本実施の形態２では、反射シートをモールドフレームに置きかえた面状光源装置において、反射シートの隙間により生じる光漏れによる光効率の低下や異物の侵入を抑制することが可能な面状光源装置を提供するために、反射シートの隙間とリアフレームの隙間をずらせたことを特徴としている。これにより、モールドフレームが無く部品点数を削減できるうえに、反射シートの隙間から生じる光漏れや異物の侵入を抑制できる面状光源装置をえることが可能となるという効果を奏する。

実施の形態２において、実施の形態１と共通する内容、特に図１に関する内容については、説明を省略する。

図５は、面状光源装置の外側から見たリアフレーム８のコーナー部の加工中の形態を示した斜視図である。リアフレーム８は箱状に成型すべく、あらかじめ各コーナー部近傍に切欠きを設けられ、さらに各辺について折り曲げられている。図５では、点線で示したコーナー部曲げ位置８ｂにおいてリアフレーム８を曲げようとしているところを示したものである。すなわち、コーナー部曲げ位置８ｂから延在した箇所の先端部８ｃが、あらかじめリアフレーム８の辺に沿って折り曲げられた箇所と合わさることによって、リアフレーム８が箱状に成型される際の途中の形状を示したものである。

ここで、コーナー部曲げ位置８ｂにおいてリアフレーム８を曲げる角度がおよそ直角になり、リアフレーム８が箱状に成型された時の形状を示したのが図６である。図６において、リアフレーム８の辺に沿って折り曲げられた箇所と、先端部８ｃとが合わさる箇所である突合せ部８ｄも同時に形成される。この突合せ部８ｄは隙間となるため、この隙間を塞がない限り、光源２からの光が漏れたり、異物が進入したりする経路となる。

ここで、図１や図２でも示したように、反射シート６はリアフレーム８と嵌め合うようにして形成されるため、その際のリアフレーム８のコーナー部形状を示したのが、図７である。なお、図７においては、リアフレーム８と反射シート６とが嵌まり合う状況を示すために、図５や図６とは異なる方向からリアフレーム８を示していることに注意されたい。

図７においては反射シート６のコーナー部には、隙間６ｂが形成されている。この隙間は、意図して形成しているわけではなく、１枚のシートを折り曲げることにより反射シート６を成型する過程で生じるものである。ここで、リアフレーム８と反射シート６とを嵌め合う際に、反射シート６の隙間６ｂとリアフレーム８の突合せ部８ｄとの位置はずれているので重ならない。すなわち、本発明の実施の形態２においては両者の隙間を互いに塞ぎあうような形態となっているので、隙間により生じる光漏れや異物進入といった不具合を抑制することができるという効果を奏するのである。

本実施の形態２においては、反射シート６の隙間６ｂがコーナー部にあり、リアフレーム８の突合せ部８ｄがコーナー部からずれていたが、必ずしもそうである必要は無い。一致せずにずれてさえいれば同様の効果を奏する。

また、図７において、突合せ部８ｄの隙間は反射シート６により被覆されることにより、光漏れや異物侵入を抑制することができる旨を説明したが、反射シート６はわずかに光透過性を有するため、光漏れを完全に遮光できるわけではない。その場合、突合せ部８ｄを覆うようにして、ミドルフレーム７の周縁を延在させることにより、より遮光性を高め、光効率を高めることが可能である。また、突合せ部８ｄのある辺について、反射シート６の端部に折り返し部を設けて突合せ部８ｄと重なるようにして光漏れを減少させてもよい。

さらに、本実施の形態２においては、導光板を用いた場合を例にして説明をしたが、たとえば導光板が無い直下型の面状光源装置においても適用が可能である。

１ 面状光源装置、２ 光源、
３ 導光板、３ａ 導光板側面、３ｂ 出光面、３ｃ 反出光面、
４ 表示パネル、４ａ 表示パネルの表示面、５ 光学シート類、
６ 反射シート、６ａ 反射面、７ ミドルフレーム、
８ リアフレーム、９ フロントフレーム
101 切り込み部、102 折り曲げ部、103 接触面、110 位置決め部、111 凹状のくぼみ

Claims (6)

1. 光源と、前記光源から入射した光を出射する光学シートと、前記光学シートを支持するように配置されたリアフレームと、前記リアフレーム内に配置される反射シートと、を備え、
   前記反射シートは、切り込み部と折り曲げ部とを有し、前記折り曲げ部に山折りと谷折りをそれぞれ少なくとも１回含んで、リアフレームの内方に向かって形成される位置決め部を有して成型され、
   前記光学シートは、前記位置決め部に対応した形状を有し、前記位置決め部と嵌合して前記反射シート内に内包されていることを特徴とする面状光源装置。
2. 前記光学シートの形状は、光の出射方向から見て点対称でもなく線対称でもないことを特徴とする請求項１に記載の面状光源装置。
   
3. 前記反射シートは、前記折り曲げ部から延在された端部となる接触面が、前記リアフレームの内壁に対向するように折り曲げられて接していることを特徴とする請求項１に記載の面状光源装置。
4. 前記反射シートは、前記リアフレームに内包され、隣り合う２辺で構成されるコーナー部
   を有して箱状に成型され、
   前記リアフレームは、前記コーナー部と対応する位置に設けられたコーナー曲げ部と、前
   記コーナー曲げ部から延在する先端部と、前記先端部と対向する位置に設けられた突合せ
   部と、を有して、箱状に成型されたことを特徴とする請求項１に記載の面状光源装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の面状光源装置は、前記光源の近傍に配置される導光板を備え、前記導光板は、前記位置決め部に対応する形状を有して、前記位置決め部と嵌合して前記反射シート内に内包されていることを特徴とする面状光源装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の面状光源装置を用いたことを特徴とする液晶表示装置。

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