JP5931512B2 - Backlight device and liquid crystal display device including the same - Google Patents
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Description
本発明は表示パネルのバックライト装置及びそれを備えた液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a backlight device for a display panel and a liquid crystal display device including the same.
自ら発光することのない表示パネル、例えば液晶パネルには、通常、バックライト装置が組み合わせられる。液晶パネルに組み合わせられるバックライト装置の例が特許文献1に記載されている。
A backlight device is usually combined with a display panel that does not emit light by itself, such as a liquid crystal panel. An example of a backlight device combined with a liquid crystal panel is described in
特許文献1に記載されたバックライト装置は、エッジライト方式の導光板と、線状光源の両端を保持するとともに線状光源を囲むランプハウスを備える。導光板の側面をランプハウスが挟み込むことにより、導光板は保持される。
The backlight device described in
エッジライト方式の導光板を備えた従来のバックライト装置の一例を図16から図18に示す。液晶パネル1に組み合わせられるバックライト装置10は組立の基礎として裏面シャーシ11を有する。裏面シャーシ11は平面形状矩形であり、板金のプレス加工または合成樹脂の射出成型で形成される。裏面シャーシ11の上には反射シート12と導光板13が載置される。反射シート12は導光板13に入射した光のできるだけ多くの部分が液晶パネル1に向かうようにするためのものであり、PET(ポリエチレンテレフタレート)の発泡体などからなる、反射率の高いものが用いられる。
An example of a conventional backlight device having an edge light type light guide plate is shown in FIGS. The
反射シート12も導光板13も平面形状略矩形である。導光板13は、位置決め等の目的で縁に切り欠きが設けられ、輪郭が不整になった矩形であることも多い。
Both the
導光板13の端面には光源となる発光ダイオード(以下「LED」と称する)14が向き合わせられ、導光板13はLED14からの出射光を端面から受け入れる。導光板13の複数の端面に対しLED14が配置されることもある。導光板13に入射した光は導光板13の裏面に形成されたシボパターン(ドットパターン)で反射され、導光板13の表面側の光出射面13aから出射する。その光が液晶パネル1を裏面から照射する。図17及び図18に示す通り、LED14は複数のものが光源基板15に所定間隔で1列に配置されている。なおLEDに代え冷陰極蛍光ランプ(CCFL)を光源とすることとしてもよい。
A light-emitting diode (hereinafter referred to as “LED”) 14 serving as a light source faces the end surface of the
導光板13から出射する光は、導光板13の表面に重ねられる光学シート積層体16を通じて液晶パネル1を照射する。図16の構成例では、光学シート積層体16は2層の光学シートにより構成される。2層の光学シートには、導光板13に近い側から16a、16bの符号が付されている。光学シート16a、16bは、拡散シート、マイクロレンズシート、プリズムシート、偏光反射シート等である。光学シート16a、16bはサイズが等しく、端が上下に整列している。
The light emitted from the
裏面シャーシ11や光源基板15と共にバックライト装置10の枠組みを構成するのが液晶パネル台17である。この液晶パネル台17が、導光板13の光出射面13aの周囲を押さえ、導光板13を固定する。すなわち液晶パネル台17は導光板13の保持部材として機能する。液晶パネル台17は表面側で液晶パネル1を支持する。
The frame of the
導光板13の材料としてはPMMA(ポリメチルメタクリレート:アクリル樹脂の一種)などが使用される。液晶パネル台17の材料としてはPC(ポリカーボネート)やPP(ポリプロピレン)などが使用される。空気の屈折率を1.0とした場合、PMMAの屈折率は1.49、PCの屈折率は1.59、PPの屈折率は1.48である。
As the material of the
図16の構成では、液晶パネル台17と導光板13との重なり部分において、両者の接触箇所は特定されておらず、重なり部分の全体で接触が起こり得る形になっている。この構成は次のような問題を引き起こす。
In the configuration of FIG. 16, the contact portion between the liquid
LED14が発光すると、LED14からの出射光が導光板13の端面より導光板13に入光する。入光した光が導光板13とその外側の物質との界面に達したとき、前述した屈折率の差により全反射が生じ、全反射状態で光が導光板13内を伝播して行くというのが理想の形である。
When the
光の反射角θが臨界角を超えれば全反射となるが、超えなければ全反射とならず、拡散反射の現象が生じる。導光板13の材料として屈折率1.49のPMMAを使用した場合、外側の物質が屈折率1.0の空気層であれば臨界角42°となる。外側の物質が屈折率1.59のPCであれば臨界角は無い。外側の物質が屈折率1.48のPPであれば臨界角は83°となる。
If the light reflection angle θ exceeds the critical angle, total reflection occurs. However, if the light reflection angle θ does not exceed the critical angle, total reflection does not occur, and a phenomenon of diffuse reflection occurs. When PMMA having a refractive index of 1.49 is used as the material of the
空気層と導光板13との界面に光が当たった場合は、臨界角が小さいので全反射しやすくなる。これに対し導光板13に液晶パネル台17が接触している箇所に光が当たると拡散反射となってしまう。図16において、液晶パネル台17と導光板13の界面から発している破線矢印の束と、図18に描かれた実線矢印の束は、いずれも拡散反射をイメージしたものである。
When light hits the interface between the air layer and the
拡散反射では、光が四方八方に拡散し、一部は導光板13の外に出射したり、光源基板15の方向に戻ったりする。導光板13の外に出射したり光源基板15の方向に戻ったりした光が導光板13に再入光すればよいが、多くの場合そうはならず、導光板13の周囲の部材で多重反射して吸収される。これにより、光利用効率が低下する。
In diffuse reflection, light diffuses in all directions, and part of the light is emitted out of the
また、上記のような拡散反射が生じているバックライト装置10を光出射面13aの側から見ると、液晶パネル台17のエッジ付近より導光板13の中心方向に光が出射している、すなわち光漏れが生じているとして認識される。光漏れが生じると、バックライト装置10で照明される液晶パネル1の表示画面に不要な輝線が生じ、液晶パネル1の表示品位が悪化する。
Further, when the
本発明は上記の点を改善すべくなされたものであり、エッジライト方式の導光板と、それを保持する保持部材の間に生じる拡散反射を少なくし、光漏れを低減することを目的とする。 The present invention has been made to improve the above-described points, and aims to reduce light leakage by reducing diffuse reflection generated between an edge light type light guide plate and a holding member for holding the same. .
上記目的を達成するため、本発明は、シャーシと、前記シャーシの表面に重ねられるエッジライト方式の導光板と、前記導光板の保持部材とを備えたバックライト装置において、前記保持部材は前記導光板の光出射面の周縁に対峙する保持面を備え、前記保持面には前記導光板に接触する接触部と前記導光板に接触しない非接触部が形成され、前記非接触部は前記接触部より大なる面積を有することを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention provides a backlight device including a chassis, an edge light type light guide plate overlaid on a surface of the chassis, and a holding member of the light guide plate. A holding surface facing the periphery of the light emitting surface of the light plate is provided, and a contact portion that contacts the light guide plate and a non-contact portion that does not contact the light guide plate are formed on the holding surface, and the non-contact portion is the contact portion. It is characterized by having a larger area.
上記構成のバックライト装置において、前記接触部は前記保持面に凸部を形成することで形成されることが好ましい。 In the backlight device having the above configuration, it is preferable that the contact portion is formed by forming a convex portion on the holding surface.
上記構成のバックライト装置において、前記凸部は前記保持面の粗面化により形成されることが好ましい。 In the backlight device configured as described above, it is preferable that the convex portion is formed by roughening the holding surface.
上記構成のバックライト装置において、前記凸部は前記保持面にレンチキュラーレンズ形状を形成することで形成されることが好ましい。 In the backlight device having the above configuration, it is preferable that the convex portion is formed by forming a lenticular lens shape on the holding surface.
上記構成のバックライト装置において、前記凸部は前記保持面に複数のプリズム形状を形成することで形成されることが好ましい。 In the backlight device having the above configuration, it is preferable that the convex portion is formed by forming a plurality of prism shapes on the holding surface.
上記構成のバックライト装置において、前記プリズム形状同士の間隙は断面アーチ形の空間とされていることが好ましい。 In the backlight device having the above-described configuration, it is preferable that the gap between the prism shapes is an arch-shaped space.
上記構成のバックライト装置において、前記凸部は前記保持面に小数形成された突起であることが好ましい。 In the backlight device having the above-described configuration, it is preferable that the convex portion is a protrusion formed in decimal on the holding surface.
上記構成のバックライト装置において、前記非接触部に反射率向上処理が施されることが好ましい。 In the backlight device having the above configuration, it is preferable that the non-contact portion is subjected to a reflectance improvement process.
上記構成のバックライト装置において、前記反射率向上処理が鏡面反射コーティングであることが好ましい。 In the backlight device having the above-described configuration, it is preferable that the reflectance improvement process is a specular reflection coating.
上記構成のバックライト装置において、前記保持部材が液晶パネルを保持する液晶パネル台であることが好ましい。 In the backlight device having the above configuration, it is preferable that the holding member is a liquid crystal panel base for holding a liquid crystal panel.
また本発明は、上記構成のバックライト装置を液晶パネルに組み合わせた液晶表示装置であることを特徴としている。 Further, the present invention is a liquid crystal display device in which the backlight device having the above structure is combined with a liquid crystal panel.
本発明によると、導光板を保持する保持部材には、導光板の光出射面の周縁に対峙する保持面に、導光板に接触する接触部と、導光板に接触しない非接触部が形成され、非接触部は接触部より大なる面積を有することとされているから、接触部で生じる拡散反射よりも非接触部で生じる全反射の方が優勢となり、光漏れが発生する確率が低減する。光利用効率の低下も抑制することができる。 According to the present invention, the holding member that holds the light guide plate is formed with a contact portion that contacts the light guide plate and a non-contact portion that does not contact the light guide plate on the holding surface facing the periphery of the light emitting surface of the light guide plate. Since the non-contact part has a larger area than the contact part, total reflection occurring in the non-contact part is more dominant than diffuse reflection occurring in the contact part, and the probability of light leakage is reduced. . A decrease in light utilization efficiency can also be suppressed.
以下、図1から図15までの図面に基づき本発明に係るバックライト装置の第1実施形態から第6実施形態までを説明する。いずれの実施形態においても、図16以下の従来のバックライト装置と機能的に共通する構成要素については図16以下で用いた符号をそのまま付し、説明は省略するものとする。 Hereinafter, the first to sixth embodiments of the backlight device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 15. In any of the embodiments, components that are functionally common to the conventional backlight device of FIG. 16 and subsequent figures are given the same reference numerals used in FIG. 16 and subsequent drawings, and description thereof is omitted.
図1には、バックライト装置10のうち、裏面シャーシ11、導光板13、LED14、及び光源基板15が描かれている。光源基板15は導光板13の対向二辺に配置されている。ここでは導光板13の対向2辺に光源基板15を配置することとしたが、導光板13の一辺のみに光源基板15を配置する構成、導光板13の三辺に対し光源基板15を配置する構成、導光板13の四辺に対し光源基板15を配置する構成、のいずれの構成も可能である。
In FIG. 1, the
図2には、図1に表れた構成要素の他、反射シート12、光学シート積層体16、液晶パネル台17、及び液晶パネル1が描かれている。液晶パネル台17の材料は合成樹脂でも金属でもどちらでもよい。
2 shows the
バックライト装置10の第1実施形態から第6実施形態までの全てにおいて、液晶パネル台17が導光板13の保持部材の役割を果たす。液晶パネル台17は導光板13の光出射面13aの周縁に対峙する保持面17aを備える(図3参照)。保持面17aは導光板13の四辺に対し設けられ、導光板13をその四辺で裏面シャーシ11の方へ押すというのが基本的な構成であるが、これに限定されるものではない。導光板13を確実に保持できるかぎり、導光板13の三辺のみ、あるいは二辺のみに対し保持面17aを設ける構成であってもよい。
In all of the
保持面17aに凸部が形成され、この凸部により保持面17aには導光板13に接触する接触部と導光板13に接触しない非接触部が形成され、非接触部は接触部よりも大なる面積を有することとなる、というのが本発明の眼目である。かかる凸部をどのように形成したかが各実施形態の特徴点である。
A convex portion is formed on the holding
図3から図5に示す第1実施形態では、保持面17aが粗面化され、粗面に生じる凸部17bが、導光板13に対する接触部を形成する凸部となる。凸部17bにより形成される接触部と、それ以外の保持面17aである非接触部は、非接触部の方が接触部よりも大なる面積を有することとなるようにされる。
In the first embodiment shown in FIGS. 3 to 5, the holding
凸部17bが存在することにより、保持面17aの導光板13に対する接触面積が減る。これにより、LED14から出射して導光板13に入光した光が保持面17aに当たる確率、すなわち拡散反射が生じる確率が低下する。これは全反射が乱される確率が低下するということであり、光利用効率の低下が抑制される。また、光漏れが低下するから、液晶パネル1の表示品位も向上する。図5の実線矢印の束は図18の実線矢印の束よりも収束した形に描かれており、全反射が乱される確率が低下していることを象徴している。
Due to the presence of the
図6及び図7に示す第2実施形態では、保持面17aにレンチキュラーレンズ形状18が形成されている。個々のレンチキュラーレンズ形状18の軸線は導光板13の辺と直角に延びる。レンチキュラーレンズ形状18が、導光板13に対する接触部を形成する凸部となる。レンチキュラーレンズ形状18により形成される接触部と、それ以外の保持面17aである非接触部は、非接触部の方が接触部よりも大なる面積を有することとなるようにされる。
In the second embodiment shown in FIGS. 6 and 7, a
レンチキュラーレンズ形状18が存在することにより、保持面17aの導光板13に対する接触面積が減る。これにより、LED14から出射して導光板13に入光した光が保持面17aに当たる確率、すなわち拡散反射が生じる確率が低下する。これは全反射が乱される確率が低下するということであり、光利用効率の低下が抑制される。また、光漏れが低下するから、液晶パネル1の表示品位も向上する。
The presence of the
保持面17aに当たる光はレンチキュラーレンズ形状18の溝の傾斜面で反射されるため、導光板13に再入光する際、吸収ロスを低減させて輝度を向上させることや、再入光方向の制御が容易である。
Since the light striking the holding
図8及び図9に示す第3実施形態では、保持面17aに複数のプリズム形状19が形成されている。個々のプリズム形状19は導光板13の辺と直角に延びる三角柱となっており、そのプリズム形状19が複数個、導光板13の辺の方向に沿って隙間無く並ぶ。プリズム形状19が、導光板13に対する接触部を形成する凸部となる。プリズム形状19により形成される接触部と、それ以外の保持面17aである非接触部は、非接触部の方が接触部よりも大なる面積を有することとなるようにされる。
In the third embodiment shown in FIGS. 8 and 9, a plurality of prism shapes 19 are formed on the holding
プリズム形状19が存在することにより、保持面17aの導光板13に対する接触面積が減る。これにより、LED14から出射して導光板13に入光した光が保持面17aに当たる確率、すなわち拡散反射が生じる確率が低下する。これは全反射が乱される確率が低下するということであり、光利用効率の低下が抑制される。また、光漏れが低下するから、液晶パネル1の表示品位も向上する。
Due to the presence of the
保持面17aに当たる光はプリズム形状19の間の溝の傾斜面で反射されるため、導光板13に再入光する際、吸収ロスを低減させて輝度を向上させることや、再入光方向の制御が容易である。
Since the light impinging on the holding
図10及び図11に示す第4実施形態は、保持面17aに複数のプリズム形状19が形成されている点は第3実施形態と同じであるが、プリズム形状19同士の間隙の形状が第3実施形態とは異なる。すなわち第4実施形態のプリズム形状19は互いの間隔が広く、プリズム形状19同士の間隙は断面アーチ形の空間20とされている。第3実施形態と同じく、プリズム形状19が、導光板13に対する接触部を形成する凸部となる。プリズム形状19により形成される接触部と、それ以外の保持面17aである非接触部は、非接触部の方が接触部よりも大なる面積を有することとなるようにされる。
The fourth embodiment shown in FIGS. 10 and 11 is the same as the third embodiment in that a plurality of prism shapes 19 are formed on the holding
プリズム形状19が存在することにより、保持面17aの導光板13に対する接触面積が減る。これにより、LED14から出射して導光板13に入光した光が保持面17aに当たる確率、すなわち拡散反射が生じる確率が低下する。これは全反射が乱される確率が低下するということであり、光利用効率の低下が抑制される。また、光漏れが低下するから、液晶パネル1の表示品位も向上する。
Due to the presence of the
第4実施形態では、プリズム形状19の間隔が広く、断面アーチ状の空間となっているため、液晶パネル台17の体積が減り、軽量化を図ることができる。
In the fourth embodiment, since the space between the prism shapes 19 is wide and the space has an arch shape in cross section, the volume of the liquid
図12及び図13に示す第5実施形態では、保持面17aに突起21が小数形成されている。突起21が、導光板13に対する接触部を形成する凸部となる。ここでは突起21は第3実施形態のプリズム形状19と同様の形状とされており、それが導光板13の辺の両端近傍に1個ずつ設けられている。この構成では、突起21により形成される接触部と、それ以外の保持面17aである非接触部を比較した場合、非接触部の方が接触部よりもはるかに大きな面積を有することとなる。
In the fifth embodiment shown in FIGS. 12 and 13, a small number of
突起21が存在することにより、保持面17aの導光板13に対する接触面積が減る。これにより、LED14から出射して導光板13に入光した光が保持面17aに当たる確率、すなわち拡散反射が生じる確率が低下する。これは全反射が乱される確率が低下するということであり、光利用効率の低下が抑制される。また、光漏れが低下するから、液晶パネル1の表示品位も向上する。
The presence of the
第5実施形態では、導光板13に入光した光が液晶パネル台17に当たる確率が第4実施形態よりもさらに低下し、光利用効率の低下の抑制や液晶パネル1の表示品位の向上といった効果を一層顕著に得ることができる。
In the fifth embodiment, the probability that the light incident on the
図14及び図15に示す第6実施形態は、第5実施形態にさらに次の構成を加えたものである。すなわち、保持面17aの非接触部に反射率向上処理が施される。反射率向上処理は、例えば鏡面反射コーティング22によって実現される。
The sixth embodiment shown in FIGS. 14 and 15 is obtained by adding the following configuration to the fifth embodiment. That is, the reflectance improvement process is performed on the non-contact portion of the holding
保持面17aの非接触部に反射率向上処理を施すことで、第5実施形態よりもさらに拡散反射を抑制することができる。周辺部材が光を吸収することによるロスも少なくなる。そのため、光利用効率の低下を第5実施形態よりもさらに抑制することができる。
By performing the reflectance improvement process on the non-contact portion of the holding
第6実施形態では保持面17aの全面に鏡面反射コーティング22を施し、接触部か非接触部かに関係なく反射率を向上させているが、非接触部のみに鏡面反射コーティングを施す構成であっても勿論構わない。
In the sixth embodiment, the
第1から第6までの全ての実施形態において、液晶パネル台17が導光板13の保持部材の役割を果たすものとされたが、液晶パネル台17以外の部材が導光板13の保持部材となる構成であっても構わない。
In all of the first to sixth embodiments, the liquid
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
本発明はエッジライト方式のバックライトに広く適用可能である。 The present invention is widely applicable to edge light type backlights.
1 液晶パネル
10 バックライト装置
11 裏面シャーシ
12 反射シート
13 導光板
14 LED
15 光源基板
16 光学シート積層体
17 液晶パネル台
17a 保持面
17b 凸部
18 レンチキュラーレンズ形状
19 プリズム形状
20 断面アーチ形の空間
21 突起
22 鏡面反射コーティング
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記保持部材は前記導光板の光出射面の周縁に対峙する保持面を備え、
前記保持面には前記導光板に接触する接触部と前記導光板に接触しない非接触部が形成され、
前記非接触部は前記接触部より大なる面積を有し、
前記接触部は前記保持面に前記導光板に向かって突出する凸部を前記光源の出射方向に直交する方向に複数並設して形成されることを特徴とするバックライト装置。 In a backlight device comprising a chassis, an edge light type light guide plate overlaid on the surface of the chassis, a light source disposed on an end surface of the light guide plate, and a holding member of the light guide plate,
The holding member includes a holding surface facing the periphery of the light emitting surface of the light guide plate,
A contact portion that contacts the light guide plate and a non-contact portion that does not contact the light guide plate are formed on the holding surface,
The non-contact part has a larger area than the contact part,
The backlight device according to claim 1, wherein the contact portion is formed by arranging a plurality of convex portions projecting toward the light guide plate on the holding surface in a direction perpendicular to an emission direction of the light source.
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