JP4924071B2 - 面状照明装置 - Google Patents

Description

この発明は、サイドライト型の面状照明装置に関する。

従来、液晶表示素子用のバックライトとして、矩形状をなす導光板の一方の端面に光源を対向配置し、この光源から射出される光を導光板内に導き液晶表示素子に対向させた一方の主面の発光エリアから面状に出射させる、サイドライト方式の面状照明装置が用いられている。

サイドライト方式の面状照明装置においては、通常、光を有効利用するため、特許文献１に示されるように、導光板の光を出射させる主面（以下、前面という）とは反対側の主面（以下、後面という）に、光反射シートが対面設置される。これにより、後面で内面反射されずに導光板外に出射した光を反射させて導光板内に再入射させ、光のロスが低減される。
特開平８−６２４３０号公報

上記導光板の後面には、光を前面側に向けて内面反射させるために微細な凹凸パターンが形成されている。この微細凹凸パターンは、後面の光源が設けられている端面の近傍区域を除いて配設されている。したがって、微細パターンが設けられていない前記光源近傍区域の表面は、導光板が樹脂成形されたときの平滑な型面から離型されたままの状態、つまり略鏡面状態である。

この為、導光板後面に対面設置された光反射シートの前記光源近傍区域に対向する部分が鏡面状態の表面に密着し貼り付いた状態となる。光反射シートは極めて薄いフィルムシートであるため、その一部が導光板に貼り付いて固定されていると、導光板に対して僅かに位置ずれしただけでも撚れが発生してしまう。光反射シートの撚れは、導光板からの出射光の輝度分布ムラを発生させる原因となる。

本発明の目的は、輝度分布が均一な所望の照射光を常に光のロスを抑えて効率よく出射できる信頼性に優れた面状照明装置を提供することである。

前記目的を果たすため、本発明の面状照明装置の一態様は、光源と、矩形をなす透明な一方の主面に、光を内面反射させるための反射パターンが配設された第１の区域と前記反射パターンが配設されない第２の区域とが形成され、少なくとも一つの端面に前記光源が設置され、前記光源からの射出光を前記端面から入射させ、この入射光を前記一方の主面の前記反射パターンで内面反射させて他方の主面から面状に出射させる導光板と、前記一方の主面に対面設置され、前記第１の区域と前記第２の区域との境界線である第１のラインに対応するラインに沿って、一部が端部から切離されている光反射シートと、を有することを特徴とするものである。

前記目的を果たすため、本発明の面状照明装置の一態様は、光源と、矩形をなす透明な一方の主面に、光を内面反射させるための反射パターンが配設された第１の区域と前記反射パターンが配設されない第２の区域とが形成され、少なくとも一つの端面に前記光源が設置され、前記光源からの射出光を前記端面から入射させ、この入射光を前記一方の主面の前記反射パターンで内面反射させて他方の主面から面状に出射させる導光板と、前記一方の主面に対面設置され、前記第１の区域と前記第２の区域との境界線である第１のラインに対応するラインに沿って切断されている光反射シートと、前記光源、前記導光板及び前記光反射シートを収容するライトケースと、を有し、前記光反射シートにおいて、前記導光板の前記第２の区域に対応する切断された部分は、前記光反射シートに隣接する前記ライトケースの所定の位置に貼着される、ことを特徴とするものである。

本発明の面状照明装置によれば、輝度分布が均一な照射光を常に安定して出射することが可能となる。

図１は本発明の一実施形態としての面状照明装置が適用された液晶表示モジュールを示す模式的断面図で、図２はその液晶表示モジュールの配置構成を示す分解斜視図である。

図１に示されるように、本液晶表示モジュールの筐体は、外形が扁平な直方体をなす箱の天板を除去した形状の収納ケース１に底板を除去した形状のカバーケース２が嵌装されてなる。これら両ケース１、２は、共に金属板を加工して形成されている。カバーケース２の天板２１には、表示を観察するための表示窓２２が穿設されている。

上記筐体内には、フレームケース３が配置されている。本実施形態のフレームケース３は、樹脂材料を用いて例えばインジェクション法等により樹脂成形されてなり、内部には、表示の観察側を前側として、共に扁平な直方体をなす空間の前室３ａと後室３ｂとが２段重ねに形成されている。すなわち、フレームケース３の内部空間が仕切り板３１によって前室３ａと後室３ｂに仕切られ、この仕切り板３１には、前、後各室３ａ、３ｂを連通させる連通窓３１１が穿設されている。

前室３ａ内には、液晶表示パネル４が収容保持されている。液晶表示パネル４は、一対の矩形をなすガラス基板４１、４２を、図示しない枠状シール材により所定の間隙を保って接合し、枠状シール材で囲まれたガラス基板４１、４２の各対向面（以下、内面という）間に液晶を封入して、構成されている。ガラス基板４１、４２の各外面には、一対の前、後偏光板４３、４４がそれぞれ貼着されている。

図２に示されるように、ガラス基板４１、４２のうちの一方のガラス基板４２には、隣接する一対の縁辺をガラス基板４１の対応する端面よりも外側へ突出させて、突出縁部４２１が形成されている。この突出縁部４２１の表面（電極形成面の延長面）には、図示されていないが両基板４１、４２の各電極に導通接続されているリード配線やそれらの各接続端子及び駆動信号入力用配線等が配設され、液晶駆動回路素子としてのドライバチップ５が各縁辺にそれぞれＣＯＧ（Chip On Glass）方式により搭載されている。

上述の突出縁部４２１の駆動信号入力用配線の接続端子列には、駆動制御信号供給用のフレキシブル配線基板（以下、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit Board）という）６が導通接合されている。このＦＰＣ６は、フレームケース３外に引き出され、後室３ｂ側に折り返されている。

フレームケース３の後室３ｂ内には、バックライトユニット７が設置されている。本実施形態のバックライトユニット７は、サイドライト方式により面状照射光を出射する面状照明装置であり、照射対象の液晶表示パネル４に大略対応した矩形をなす透明な導光板７１の一方の端部側に、光源としてのＬＥＤ７２が複数個配置され、導光板７１の液晶表示パネル４に対向させる前面（光出射面）７１１には光学シート積層体７３が設置され、反対側の後面７１２には光反射シート７４が設置されている。そして、導光板７１とＬＥＤ７２及び光反射シート７４がライトケース７５に収容され、このライトケース７５がフレームケース後室３ｂ内の所定位置に嵌合装着され、バックライトユニット７全体が後室３ｂ内に所定の配置で収納保持されている。

導光板７１は、ポリカーボネイト等の樹脂材料を用いて実質的に透明な矩形板に型成形されてなる。導光板７１の後面７１２を示す図３（ａ）に示されるように、この導光板７１のＬＥＤ７２が配置される側の端面には、ＬＥＤ７２を収容するための凹部７１３が形成されている。本実施形態では２個のＬＥＤ７２が、導光板７１の光源側の端面に均等に配設された２個の凹部７１３内に、それぞれ収容された状態で設置されている。

導光板７１の後面７１２には、前記凹部７１３が形成された縁端部を除く所定の区域Ｒ1にわたり、導光板７１に入射した光を内面反射させるための微細な凹凸パターン７１４が形成されている。本実施形態の凹凸パターン７１４は、微細な突起が多数立設された梨地模様をなし、突起の立設密度はＬＥＤ設置側の端面から遠ざかるに従い高くなるように設定されている。そして、導光板７１の後面７１２の、前記区域Ｒ1以外のＬＥＤ７２を収容するための凹部７１３が形成される領域を含む区域Ｒ2は、略鏡面状態に形成されている。

図１及び図２に戻って、２個のＬＥＤ７２はＦＰＣ７６にＣＯＦ（Chip On Film）方式により直接搭載され、このＦＰＣ（以下、光源用ＦＰＣという）７６は、導光板光出射面７１１の光入射側端部に光学シート積層体７３に隣接させて貼着されている。なお、この光源用ＦＰＣ７６は、前述の液晶表示パネル４に接合されたＦＰＣ６の所定部位に導通接続されている。

導光板７１の光出射面７１１には、調光部材としての光学シート積層体７３が設置されている。光学シート積層体７３は、拡散シート７３１、第１プリズムシート７３２、及び第２プリズムシート７３３が、光出射面７１１上に順次積層されてなる。第１、第２プリズムシート７３２、７３３は、共に、複数の断面が直角三角形をなす突条７３２１、７３３１が微細ピッチで併行に延在形成されたものであり、各突条７３２１、７３３１を互いに直交させる配置で重畳載置されている。

導光板７１の後面７１２には、光反射シート７４が対面設置されている。本実施形態の光反射シート７４は、ポリエステルからなる金属成分を含まない多層膜フィルムで、反射率が可視光範囲の全波長光に対し９０％以上と高く、厚さが６５μｍ程度と極めて薄い。

そして、光反射シート７４には、図３（ｂ）に示すように、対面させる導光板後面７１２の微細凹凸パターン７１４の配設区域Ｒ1と略鏡面状態の区域Ｒ2との境界ラインＬ1に対応させて、スリット７４１が穿設されている。ここで、スリット７４１は、微細凹凸パターン７１４の配設区域Ｒ1の境界ラインＬ1と２個のＬＥＤ７２の各光射出面７２１が並ぶラインＬ2とで挟まれた範囲Ｚにおいて、両ラインＬ1、Ｌ2に平行にそれらの約９０％の距離にわたり穿設されている。

上述のように、スリット７４１を穿設することにより、導光板後面７１２の微細凹凸パターン７１４が形成されていない表面が略鏡面状態の区域Ｒ2に光反射シート７４の対面部分が貼り付いていても、微細凹凸パターン７１４の配設区域Ｒ1に対面する部分は貼り付いた部分とは実質的に切り離されて自在に微動可能であるから、組み付け作業中や適用製品の使用中等に光反射シート７４の導光板７１に対する相対位置が僅かにずれても貼り付き部分に引きずられることがなく、その結果、厚さが特に薄い本実施形態の光反射シート７４１であっても撚れの発生を長期にわたり確実に回避することができる。

なお、上記スリット７４１の穿設範囲は、光反射シート７４の材質や厚さによって最適に設定されるものであるが、対応する微細パターン境界ラインの５０％以上にわたり穿設すれば、光反射シート７４に対して最低限必要とされる撚れ発生防止効果は確保される。

上述のように構成されたバックライトユニット７においては、ＬＥＤ７２から射出された光が、導光板７１内にその対向する端面から入射し、この入射光が後面７１２の微細凹凸パターン７１４に入射すると、大部分は前面７１１に向けて内面反射され、前面７１１から面状に出射される。出射された光は光学シート積層体７３を透過することにより、輝度分布が均一で正面輝度の高い面状照射光となって連通窓３２１を通り液晶表示パネル４に照射される。

一方、微細凹凸パターン７１４に入射した後に導光板７１外に出射した光は、対面する撚れの無い光反射シート７４により均等に反射されて導光板７１内に再入射させられ、これにより、ＬＥＤ７２からの射出光の利用効率が格段に高められる。

ここで、ＬＥＤ７２からは放射状に光が射出され、その射出光のうちには、導光板７１に入射し後面７１２の表面が略鏡面状態の光源側の区域Ｒ2から出射する光も存在するが、この区域Ｒ2にも光反射シート７４を他の部分と実質的に切離して対面配置してあるから、そのような光も反射して導光板７１内に再入射させ照射光として有効利用される。その結果、配光分布が均一で必要且つ充分に高い正面輝度を備えた照射光を光のロスを抑えて効率良く出射させることができる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
例えば、図４に示されるように、光反射シート１０における導光板後面７１２の微細パターンが設けられていない表面が略鏡面状態の区域に対応する部分（以下、鏡面区域対応部分という）１０１のうち、両耳部１０１１、１０１１を残して中央部１０１２を他の部分から切断してもよい。この場合、切断した中央部１０１２は、両面粘着テープ等によりライトケース７５（図２参照）に貼着する。ここで、両耳部１０１１、１０１１は、切離した中央部１０１２を除いた光反射シート１０の位置決め用係合部となる。したがって、光反射シート１０の位置ずれがライトケース等の他の部材によって規制される場合は、両耳部１０１１、１０１１を省略し、鏡面区域対応部分１０１全体を他の部分１０２から切断してもよい。

また、本発明は、光源として発光ダイオード等の点光源を用いる面光源装置に限らず、冷陰極管等の線状に光を射出する光源を用いる面状照明装置にも有効に適用される。

加えて、本発明の面状照明装置は、液晶表示モジュールに限らず、他の種々のフラットパネル型表示モジュールに適用できることは、勿論である。

本発明の一実施形態としての面状照明装置が適用された液晶表示モジュールを示す模式的断面図である。 上記液晶表示モジュールを分解して示す斜視図である。 上記面状照明装置における主要構成を説明する説明図で、（ａ）は導光板の底面図、（ｂ）は光反射シートの平面図である。 本発明の一実施形態としての面状照明装置の変形例を示す図３（ｂ）に対応する説明図である。

符号の説明

１ 収納ケース
２ カバーケース
３ フレームケース
３ａ 前室
３ｂ 後室
４ 液晶表示パネル
４１、４２ ガラス基板
４３、４４ 前、後偏光板
５ ドライバチップ
６ フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）
７ バックライトユニット
７１ 導光板
７１１ 光出射面（前面）
７１２ 後面
７１３ 凹部
７１４ 微細凹凸パターン
７２ ＬＥＤ
７３ 光学シート積層体
７３１ 光拡散シート
７３２ 第１プリズムシート
７３３ 第２プリズムシート
７４、１０ 光反射シート
７４１ スリット
７５ ライトケース
７６ 光源用ＦＰＣ
８ 駆動制御回路基板
１０１ 鏡面区域対応部分
１０１１ 耳部
１０１２ 中央部

Claims (19)

1. 光源と、
   矩形をなす透明な一方の主面に、光を内面反射させるための反射パターンが配設された第１の区域と前記反射パターンが配設されない第２の区域とが形成され、少なくとも一つの端面に前記光源が設置され、前記光源からの射出光を前記端面から入射させ、この入射光を前記一方の主面の前記反射パターンで内面反射させて他方の主面から面状に出射させる導光板と、
   前記一方の主面に対面設置され、前記第１の区域と前記第２の区域との境界線である第１のラインに対応するラインに沿って、一部が端部から切離されている光反射シートと、
   を有することを特徴とする面状照明装置。
2. 前記光反射シートは、前記導光板の前記第１のラインと、前記光源の光射出面に沿った第２のラインとで挟まれた領域において、前記第１のラインと前記第２のラインと平行な第３のラインに沿って、前記端部からスリットを穿設されていることを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
3. 前記スリットの長さは、前記第３のラインに沿った前記光反射シートの長さの５０％以上９０％以下の範囲であることを特徴とする請求項２に記載の面状照明装置。
4. 前記光反射シートは、ポリエステルを含み金属成分を含まない多層膜フィルムであることを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
5. 前記光反射シートは、反射率が可視光範囲の全波長光に対し９０％以上１００％以下の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
6. 前記光反射シートは、厚さが６５μｍであることを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
7. 前記一方の主面は、前記反射パターンを除いて平面であることを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
8. 前記導光板の前記一方の主面において、前記第２の区域は鏡面状態であり、前記光源の配置側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
9. 前記光源は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
10. 光源と、
    矩形をなす透明な一方の主面に、光を内面反射させるための反射パターンが配設された第１の区域と前記反射パターンが配設されない第２の区域とが形成され、少なくとも一つの端面に前記光源が設置され、前記光源からの射出光を前記端面から入射させ、この入射光を前記一方の主面の前記反射パターンで内面反射させて他方の主面から面状に出射させる導光板と、
    前記一方の主面に対面設置され、前記第１の区域と前記第２の区域との境界線である第１のラインに対応するラインに沿って切断されている光反射シートと、
    前記光源、前記導光板及び前記光反射シートを収容するライトケースと、
    を有し、
    前記光反射シートにおいて、前記導光板の前記第２の区域に対応する切断された部分は、前記光反射シートに隣接する前記ライトケースの所定の位置に貼着される、
    ことを特徴とする面状照明装置。
11. 前記光反射シートは、前記導光板の前記第１の区域に対応する区域と前記第２の区域に対応する区域とが切断されていることを特徴とする請求項１０に記載の面状照明装置。
12. 前記光反射シートは、前記導光板の前記第１のラインと前記光源の光射出面に沿った第２のラインとで挟まれた領域において、前記第１のラインと前記第２のラインと平行な第３のラインに沿って切断されていることを特徴とする請求項１０に記載の面状照明装置。
13. 前記光反射シートは、前記導光板の前記第２の区域に対応する区域の両端部を残して、
    前記導光板の前記第１のラインと、前記光源の光射出面が並ぶ第２のラインとで挟まれた領域において、前記第１のラインと前記第２のラインと平行な第３のラインに沿って、中央部が切断されていることを特徴とする請求項１０に記載の面状照明装置。
14. 前記光反射シートは、ポリエステルを含み金属成分を含まない多層膜フィルムであることを特徴とする請求項１０に記載の面状照明装置。
15. 前記光反射シートは、反射率が可視光範囲の全波長光に対し９０％以上１００％以下の範囲であることを特徴とする請求項１０に記載の面状照明装置。
16. 前記光反射シートは、厚さが６５μｍであることを特徴とする請求項１０に記載の面状照明装置。
17. 前記一方の主面は、前記反射パターンを除いて平面であることを特徴とする請求項１０に記載の面状照明装置。
18. 前記導光板の前記一方の主面において、前記第２の区域は鏡面状態であり、前記光源の配置側に位置していることを特徴とする請求項１０に記載の面状照明装置。
19. 前記光源は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１０に記載の面状照明装置。

Images