JP4658571B2

JP4658571B2 - 導光板、バックライトユニット、及びこれらを用いた液晶表示装置

Info

Publication number: JP4658571B2
Application number: JP2004345131A
Authority: JP
Inventors: 浩一吉岡
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2024-11-30
Also published as: JP2006154326A

Description

本発明は導光板に関する発明であって、主に液晶表示装置に利用されるサイドライト式バックライトユニットに用いられる技術である。

近年、携帯電話機または小型コンピュータ（ノートパソコンまたは携帯情報端末など）などの情報端末をはじめ様々な電子機器に液晶表示パネルが搭載されている。また、情報端末に搭載された液晶表示パネルは製造技術の向上、および、情報技術(IT)の発達に伴い、表示情報の多様化に対応した表示ができるようになっている。

これら液晶表示パネルの液晶自体は光を発しないため、暗い場所での視認性を高めるためにバックライト装置が用いられている。一般にこのようなバックライト装置としては、低コスト、低消費電力または省スペースの観点から発光ダイオード（LED）を用いたサイドライト式バックライトが用いられている。

バックライトユニットが搭載される電子機器は携帯電話機をはじめとする情報端末などに利用されることが多く、電子機器の小型化といった社会からの要求がある。この要求により、狭い領域に多数の部品を組み込むことが必要となり、バックライトユニットの小型化が望まれている。

図４は従来のサイドライト式バックライトユニットの断面図を示したものである。

サイドライト式バックライトユニットは主にフレーム４内部に固定されたフレキシブル配線基板（FPC）３、FPC３に光源として複数配列させ実装させた白色LED１、光源から入射された光を均整化させる導光板２から構成される。

図５は特許文献１に記載のある従来のFPC周辺の構成を示す斜視図である。FPC３は導光板の入射面長手方向に合わせた形状で白色LED１を配列させた部分と、電気の供給を受けるコネクタ挿入部１１から構成される。FPC３とLED１の接続はハンダ実装等の方法により配置される。
特開2002−75038号公報

図６はサイドライト式バックライトユニットの光源となるLEDの配置と光路を示す模式図である。一般にサイドライト式バックライトユニットの光源となるLED１は図５に示されるように等間隔に線状に配置され、図６（ａ）に示されるように導光板２に対し一様に光を照射する。このとき、光源となるLED１の個数はバックライトユニットの小型化または省電力化へ対応するため、極力少ないことが好ましい。ところが、図6（ａ）の模式図からLED１の個数を1個減らしてしまうと図６（ｂ）のように導光板２上の暗領域Bの表面積が増えてしまい導光板２に対する均一な照射が困難になると同時に、1つのLEDのみに依存する明領域Aの表面積が増加してしまう。これは、１つの光源から照射される出射方向のばらつきが液晶表示装置へ直接に表れる結果となる。このため、少ない個数のLEDから照射される出射光を導光板に対し一様に照射させるには、光源と導光板の距離及び出射角度の設定をより一定に保つ必要性が生じる。

また、図４に示す従来のサイドライト式バックライトユニットは導光板２とFPC３の実装とFPC３とLED１の実装の際に個々に組み上げていくため、LED１と導光板２との位置関係に対し2回の実装ばらつきが生じる。この結果、LED１から照射される出射方向または導光板２までの距離が一定に定まらず、導光板２上に輝度ムラが発生するという問題があった。

また、図４に示されるように従来のサイドライト式バックライトユニットは導光板２とＦＰＣ３とフレーム４を積層させた構造をとる。このため、従来のバックライトユニットの厚みは導光板２とＦＰＣ３とフレーム４の厚みを加えた長さをもつことが最低限必要となるため、バックライトユニットの小型化に関する問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、発光素子を用いたサイドライト式バックライトユニットにおいて表示装置の視認性を高めるため、発光素子の実装によるばらつきを低減するとともにバックライトユニットの小型化を図ることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は電子部品との接続の役割を果たす配線パターンを導光板に形成させることを特徴とする。また、導光板の側面である光入射面の一部が光入射方向へ張り出した張り出し部を有した形状をしており、この張り出し部表面に電子部品との接続の役割を担う配線パターンを導光板に形成させることを特徴とする。また、発光素子を当該導光板の張り出し部に配置させてもよい。

本発明によれば、一部張り出された導光板上に発光素子点灯用の配線パターンを形成させるので、発光素子とFPCを直接、接続させる必要がない。このため、バックライトユニットを組み上げる工程において、従来2回の実装ばらつきを生じていたLEDに対し1回のみの実装ばらつきに抑えることができ、ばらつきによる輝度ムラを低減することが可能である。

また、従来のバックライトユニットは導光板、FPC及びフレームを重ね合わせた積層構造をとっている。本発明によれば、導光板上に電子部品と電気的に接続する配線パターンを形成し、FPCと導光板を直接重ね合わせて配置する必要がないため、FPCの厚み分薄い薄型バックライトユニットを実現することができる。

以上説明したように、本発明によれば、一部張り出した導光板上に光源点灯用の配線パターンを形成し、その配線パターン上に光源を実装したので、バックライト用光源を駆動するFPCを接続する必要がないため、従来、導光板、FPC及びフレームからなるバックライトユニットを組み立てる際に問題となっていた導光板と光源との距離、または照射方向のばらつきを低減することが可能である。この結果、表示装置の輝度ムラを抑え、均一な輝度を実現させる。

また、FPCを積層させるように光源及び導光板と接続させる必要がないため、バックライトユニットの薄型化を図ることが可能である。また、本発明によれば、一部張り出した導光板上に光源点灯用の配線パターンを形成し、その配線パターン上に光源を実装したので、バックライトユニットの電圧供給源となる電子部品などとの接続を行う際、導光板上に形成された配線パターンを工夫することにより、接続用のFPCの配置が容易となり、設計の自由度を与えるという優れた効果がある。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下ではLEDを用いたサイドライト式バックライトユニットを用い説明する。

図１は本発明に係る導光板の正面図（ａ）、側面図（ｂ）であり、図２は本発明の導光板を備えたサイドライト式バックライトユニットの断面図である。

図１において、導光板２の側面の一部分が張り出し、段差が形成された張り出し部１２にLED点灯用の配線パターン8が形成され、ここにバックライト用の光源としてLED１が実装される。このとき、光源となる複数のLED１を導光板２の長手方向に線状に配列させ、LED１からの光照射方向が導光板２の側面を照射するように配置する。

また、導光板２上のLED点灯用配線パターン8は導光板２上に導電性材料において構成する。このとき導電性材料として銅薄やITOを用い、フォトエッチング方式等の一般的に知られた方法によるパターン形成を行う。

また、導電性材料として銅薄やITOを導光板２上に形成させるときに、導光板２と導電性材料との良好な密着性を得るための下地として、無機材料の薄膜を導光板２上の配線パターン形成部に形成させてもよい。

LED１は配線パターン８上にハンダ実装等の方法により配置される。このとき、LED実装において、高温での処理が必要な場合、実装部や接続部は耐熱性の高いフィルム（ポリイミド等）を張り出し部１２に構成することが好ましい。

また、張り出した導光板２は樹脂射出成型により一体化形成させる。なお、導光板２の材質は一体として成型できる樹脂であればよく、特定のものには限定されない。たとえば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等を用いることができる。また、これらの樹脂をブレンドして用いることも可能である。

また、電圧供給源となる他の電子部品などと配線パターン８との接続を図るため、導光接続用FPC１３を配線パターン８と導光板２表面の任意の部位で接続する。また、接続位置は、張り出し部１２上に限定する必要はなく、導光板２上の配線パターンを変えることにより、張り出し部１２の側面でも、裏面であっても良く、配線パターン８と接続できれば良い。このとき、LED１の実装の際と同様に接続用FPC１３の実装においても、高温での処理が必要な場合、実装部や接続部は耐熱性の高いフィルム（ポリイミド等）を導光板２上に構成することが好ましい。

尚、発光素子としてはLEDに限定する必要はなく、バックライト用発光素子として蛍光灯などの別の手段を用いてもよい。

図３は本発明に係るサイドライト式バックライトユニットを備える液晶表示装置を示す側面の断面図である。液晶表示装置は液晶パネル７の背面側に実施例１で説明したバックライトユニットが配置され、液晶パネル７が光源として設けたバックライトにて背面から照射されるような構成になっている。これら液晶パネル７とバックライトユニットはベゼル５に組み込まれた状態で、フレーム４内に収容されている。

上記液晶パネル７は、例えば対向面に透明電極や配向膜が形成された一対の透明基板間に、液晶層が封入された構成等を有し、公知の液晶表示装置であればよい。また、液晶パネル７には液晶パネル７の駆動回路（図示せず）が接続されている。

また、バックライトはフレーム４に覆われており、導光板２から液晶表示パネル７側へレンズシート９及び拡散シート６が配置されている。

上記構成の液晶表示装置において、張り出し部１２に配置されたLED1から出射された出射光は導光板２の側面に入射し、導光板２内部を伝播すると共に導光板２の下部に配置された反射シート１０にて反射されて上面から出射する。出射する光は導光板２の上部に配置されたレンズシート９のレンズアレイにより所定間隔で集光され、その後拡散シート６にて効果的に拡散される。これにより、上方に配された液晶パネル７に均一な照明光が照射され、液晶パネル７の表示画像が視認できるようになる。

本発明の配線パターンを形成した導光板の正面図、側面図である。本発明の導光板を備えたサイドライト式バックライトユニットの断面図である。本本発明に係るサイドライト式バックライトユニットを備える液晶表示装置の側面の断面図である。従来のサイドライト式バックライトユニットの断面図である。従来のFPC周辺の構成を示す構成図である。サイドライト式バックライトユニットの光源となるLEDの配置と光路を示す模式図である。

符号の説明

１ LED
２導光板
３ FPC
４フレーム
５ベゼル
６拡散シート
７液晶パネル
８配線パターン
９レンズシート
１０反射シート
１１コネクタ挿入部
１２張り出し部
１３接続用ＦＰＣ
A 1つのLEDのみに依存する明領域
B 暗領域

Claims

電子部品と電気的に接続する配線パターンが形成された導光板であって、前記配線パターンの下地に無機材料の薄膜が形成された導光板。
請求項１に記載の導光板を備えるバックライトユニット。
光源と、前記光源と電気的に接続する配線パターンが形成された導光板とを備えるバックライトユニットであって、
前記配線パターンと前記光源との接続箇所となる前記導光板の張り出し部にポリイミドフィルムが形成されたことを特徴とするバックライトユニット。
光源と、フレキシブル配線基板と、配線パターンが形成された導光板とを備え、前記光源と前記フレキシブル配線基板が前記配線パターンにより互いに電気的に接続されているバックライトユニットであって、
前記配線パターンと前記フレキシブル配線基板との接続箇所となる前記導光板の上にポリイミドフィルムが形成されたことを特徴とするバックライトユニット。
請求項２乃至４に記載のバックライトユニットを備える液晶表示装置。