JP5091602B2 - 面光源装置及びこれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源からの光を導光板を通して面状に照射する面光源装置に関するものであり、さらには、係る面光源装置が組み込まれた液晶表示装置に関する。

近年、パーソナルコンピュータやワードプロセッサ等の情報機器の表示装置、テレビ、ビデオムービー、カーナビゲーションシステム等の映像機器の表示装置として、軽量、薄型、低消費電力という特長を持つ液晶表示装置が多用されている。このような液晶表示装置においては、明るい表示画面を実現するために、液晶パネルの背後から照明光を当てるためのバックライトユニット（面光源装置）を内蔵した構成を採るものが多い。

ここで、バックライトユニットは、光源の配置箇所によってエッジライト方式と直下方式とに分類される。例えばエッジライト方式は、液晶パネルに対向する導光板のエッジにＬＥＤ等の点光源装置を配置する方式である。また、直下方式は、蛍光放電管等の直管状の光源を液晶パネルの裏面に複数配置し、液晶パネルと光源との間に拡散板を配置する方式である。これら方式のうち、エッジライト方式は、薄型化の点で有利であり、例えば携帯用電子機器やノート型のパーソナルコンピュータの表示装置に適した方式と言うことができる。

ところで、例えば前記エッジライト方式のバックライトユニットの場合、通常、光源からの光を導光板によって面状光に変換し、所定の方向に照射されるようにする。したがって、液晶パネルを前記導光板上に重ねて配置する必要があり、面光源装置と液晶パネルの外周部を遮光粘着テープを用いて固定することが行われている（例えば、特許文献１等を参照）。

特許文献１記載の発明は、主に光反射性と遮光性を備えた両面粘着テープに関するものであるが、前記両面粘着テープを用いて、フレキシブルプリント回路基板に挟持された液晶表示パネルとバックライト筐体とを固着した液晶表示モジュールユニットが開示されている。
特開２００６−１０９３１号公報

ところで、通常、液晶パネルにはその両面に偏光フィルムが貼り付けられており、これが段差になるため、組み合わされる面光源装置においては、前記段差に対応して導光板の端部を傾斜面とする等の工夫が施されている。前記傾斜面を形成することで、偏光フィルムと液晶パネルのガラス基板との間の段差を吸収することができ、有効発光領域上に偏光フィルムを収容する空間を形成することができる。

ただし、この場合、前記傾斜面とされた部分からの光漏れが問題となるため、導光板の傾斜面部分にも遮光粘着テープを貼り付け、光漏れを防ぐような構造が採用されている。導光板の端部（入光部）から有効発光領域までの間の領域を遮光粘着テープで覆ってしまえば、この部分から光が漏れることはなく、外観上の問題が生ずることはない。

しかしながら、遮光のために前記導光板に直接遮光粘着テープを貼り付けると、粘着剤が導光板と対向することとなり、輝度が低下する原因となっている。例えばモバイル向け液晶モジュール用バックライト等においては、さらなる高輝度化が求められており、前記輝度の低下は大きな問題である。

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、導光板への粘着テープの貼り付けによる輝度低下を解消することが可能な面光源装置を提供することを目的とし、さらには液晶表示装置を提供することを目的とする。

前述の目的を達成するために、本発明に係る面光源装置は、光源と、光源からの光を所定の方向に導く導光板と、導光板上に重ねられた光学フィルム群と、それらが組み込まれたフレームと、その粘着剤によってフレームに貼り付けられた枠状の遮光粘着テープとを備え、前記導光板は、前記光源の光が入光される入光部から液晶パネルに対する有効発光領域までの間の領域が液晶パネルの段差に対応した傾斜面とされており、前記遮光粘着テープの前記導光板の傾斜面に対向する箇所には遮光機能を有する短冊状のテープ片が配されているとともに前記短冊状のテープ片の前記導光板の傾斜面に対向する面には粘着剤が塗布されていない構成となっており、かつ、前記短冊状のテープ片の両端部分が前記遮光粘着テープの粘着部に貼り付けられていることを特徴とする。

また、本発明の液晶表示装置は、光源と、光源からの光を所定の方向に導く導光板と、導光板上に重ねられた光学フィルム群と、それらが組み込まれたフレームと、その粘着剤によってフレームに貼り付けられた枠状の遮光粘着テープと、フレームによって支持されて遮光粘着テープによって固定された液晶パネルとを備え、前記導光板は、前記光源の光が入光される入光部から液晶パネルに対する有効発光領域までの間の領域が液晶パネルの段差に対応した傾斜面とされており、前記遮光粘着テープの前記導光板の傾斜面に対向する箇所には遮光機能を有する短冊状のテープ片が配されているとともに前記短冊状のテープ片の前記導光板の傾斜面に対向する面には粘着剤が塗布されていない構成となっており、かつ、前記短冊状のテープ片の両端部分が前記遮光粘着テープの粘着部に貼り付けられていることを特徴とする。

本発明によれば、光源の入光部から前記液晶パネルに対する有効発光領域までの間の領域において、輝度低下が避けられる。

前記導光板においては、光源の入光部から前記液晶パネルに対する有効発光領域までの間の領域の遮光を図る必要がある。

例えば、前記導光板の光源の入光部から前記液晶パネルに対する有効発光領域までの間の領域に、粘着剤が塗布されていない遮光テープ、あるいは液晶パネルと対向する面にのみ粘着剤層が形成された遮光片面粘着テープを配することで、本発明が実現される。

本発明によれば、導光板への粘着テープの貼り付けによる輝度低下のない面光源装置を提供することができ、さらには表示品位に優れた液晶表示装置を提供することが可能である。

以下、本発明に係る面光源装置及びこれを用いた液晶表示装置について説明する。

（第１の実施形態）
本実施形態の面光源装置は、光学フィルム群を構成する光学フィルムの一部を光源の入光部まで拡大し、遮光粘着テープと導光板の間に介在させることで遮光粘着テープの粘着面が導光板と直接接触しないように構成した例である。

先ず、図１に面光源装置（バックライトユニット）１の基本構成を示す。バックライトユニット１は、図１に示すように、点光源装置であるＬＥＤチップ２が実装されたフレキシブル基板３、導光板４、反射シート５及び光学フィルム群６から構成されており、点光源であるＬＥＤチップ２の光が前記導光板４によって面状光に変換される。

前記ＬＥＤチップ２は、例えば発光ダイオード素子（ＬＥＤ）が封止樹脂内に埋め込まれて構成され、その側面からフレキシブル基板３の実装面と平行に光を照射する、いわゆるサイドビュー方式のＬＥＤチップである。本例の場合、ＬＥＤチップ２はフレキシブル基板３の長手方向に沿って複数配列されており、また各ＬＥＤチップ２はほぼ等間隔に配列されている。

前記ＬＥＤチップ２は、その一側面（導光板４側の側面）から光が発せられる。すなわち、前記側面が出光面である。そして、導光板４の端面とＬＥＤチップ２の出光面とが接することで、ＬＥＤチップ２から発せされた光が導光板４へと導かれ、面状の光に変換される。

導光板４においては、前記ＬＥＤチップ２と対向する端面４ａが入光部であり、後述の液晶パネルに設けられる偏光フィルムの段差を吸収するために、前記入光部（端面４ａ）から有効発光領域までの間の領域が傾斜面４ｂとされている。

また、前記導光板４の裏面側には反射シート５が貼り付けられており、ＬＥＤチップ２の光が導光板４の裏面側から漏洩するのを防止し、光の損失を最小限に抑えるように構成されている。

一方、前記導光板４の表面側（光照射面側）には、照射される光の均一性の向上や輝度向上等を目的に、複数の光学フィルムからなる光学フィルム群６が設置されている。光学フィルム群６を構成する光学フィルムは、本例の場合、光を均一化するための拡散シート６１、及び２枚のプリズムフィルム（レンズフィルム）６２、６３である。

これら光学フィルムのうち、拡散シート６１は、導光板４を透過して照射される光を拡散して均一化する役割を果たすものであり、例えば光透過性の樹脂フィルム中に光拡散粒子を分散したフィルム等が使用される。樹脂フィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート等のフィルムが用いられる。前記プリズムフィルム６２，６３は、光を一方向に集光して輝度を向上する役割を果たすものであり、集光機能を有するプリズムが配列された形態を有するフィルムである。導光板４や拡散フィルム６１を透過した光は、このプリズムフィルム６２，６３によって所定の方向（フィルム面に対してほぼ直交する方向）に揃えられ、効率的な光照射が行われ、結果として輝度向上が図られる。

前述の各構成要素は、樹脂フレーム７に組み込まれ、その外周部に、例えば上面が黒色、下面が白色とされた枠状の遮光粘着テープ８が貼り付けられる。遮光粘着テープ８は、図２に示すように、導光板４の外周部分を覆う形で貼り付けられるが、導光板４の前記入光部（端面４ａ）から前記液晶パネルに対する有効発光領域までの間の領域に対応して面積が拡大されており、傾斜面４ｂ上にも貼り付けられる。これは、導光板４の前記入光部（端面４ａ）から前記液晶パネルに対する有効発光領域までの間の領域における光漏れを防止するためである。

ただし、図３（ａ）に示すように、導光板４の傾斜面４ｂ上に直接遮光粘着テープ８を貼り付けると、輝度低下に繋がるという問題がある。

本実施形態では、光学フィルム群６のうちの拡散シート６１の面積を前記傾斜面４上を覆うように拡大し、導光板４と遮光粘着テープ８の間に介在させるようにしている。

導光板４と遮光粘着テープ８の間に介在させる光学フィルムとしては、前記拡散シート６１に限らず、任意の光学フィルムを選択することができる。ただし、前記プリズムフィルム６２，６３を拡大して介在させた場合、プリズムの働きにより入射光が散乱され、不用意に光漏れが発生する可能性もあるので、前記拡散シート６１を介在させることが好ましい。また、面積を拡大して導光板４と遮光粘着テープ８の間に介在させる光学フィルムは、光学フィルム群６のうちの一部とする必要がある。全ての光学フィルムを拡大すると、液晶パネルに貼り付けられた偏光フィルムを収容する上で支障をきたすおそれがある。

以上の構成を有する面光源装置は、液晶表示装置において、バックライトユニットとして組み込まれる。そこで次に、前述の面光源装置を組み込んだ液晶表示装置について説明する。

図４は、面光源装置（バックライトユニット）が組み込まれた液晶表示装置を分解して示すものである。本実施形態の液晶表示装置は、図４に示すように、液晶パネル１１と前述の面光源装置１とを備え、これらの周囲を前述の樹脂フレーム７で保持し一体化するようにしている。

液晶パネル１１は、例えばアレイ基板と対向基板の間に液晶材料を封入することにより構成され、アレイ基板には表示画素に対応して画素電極及びスイッチング素子（薄膜トランジスタ）がマトリクス状に形成されている。また、アレイ基板には、画素電極に電気信号を送るための信号線と、スイッチング素子である薄膜トランジスタにスイッチング信号を供給するためのゲート線とが互いに直交して配線されている。一方、対向基板には、対向電極が透明電極材料（例えばＩＴＯ等）によりほぼ全面に形成されており、各画素に対応してカラーフィルタ層が形成されている。さらに、前記アレイ基板と対向基板の外表面には、それぞれ偏光板を偏光軸が互いに直交するように貼り合わされている。

液晶パネル１１には、駆動信号を供給するＬＳＩ１２が実装されており、外部回路基板からの駆動信号に基づいて前記スイッチング素子が駆動されることで画像表示が行われる。この画像表示が行われる領域が表示領域であり、前記液晶パネル１１は多数の画素が配列された表示領域を有することになる。

前記バックライトユニットとして用いられる面光源装置１は、前記液晶パネル１１の背面側から光照射し、液晶パネル１１の表示を明るく見やすい状態とするものである。そして、その主要な構成要素として、前述の通り、光源であるＬＥＤチップ２からの光を前記液晶パネル１１の背面に光照射するための導光板４と、この導光板４の裏面側に配される反射シート５と、導光板４の表面側に配される光学フィルム群６とを備えている。光源であるＬＥＤチップ２は、前記導光板４の少なくとも一辺に沿って設けられており、本実施形態の場合、ＬＥＤチップ２が実装されたフレキシブル基板３が導光板４の短辺側に設置されている。

光源であるＬＥＤチップ２から出射された光は、直接又は反射シート５により反射されて導光板４へ導かれ、導光板４及び光学フィルム群６を通過した後、液晶パネル１１に照射される。液晶パネル１１では照射された光が透過され、文字や映像等の画像が所定の明るさで表示されることになる。

液晶パネル１１の固定には、枠状の遮光接着シート８が用いられ、当該遮光粘着シート８により液晶パネル１１を樹脂フレーム７に接着固定することで、液晶パネル１１と面光源装置１とが一体に組み付けられる。図５は、面光源装置１に液晶パネル１１を固定する際の配置を示すものである。液晶パネル１１の両面には偏光フィルム１３，１４が貼り付けられているが、導光板４に傾斜面４ｂを形成することにより形成される空間に、偏光フィルム１４の貼り付けによる段差部が収容される形になっている。

本実施形態の液晶表示装置においては、前述の通り、遮光粘着テープ８が導光板４の入光部（端面４ａ）から前記液晶パネルに対する有効発光領域までの間の領域に対応して面積が拡大されており、傾斜面４ｂ上に拡散シート６１を介して貼り付けられている。実際、本発明者が液晶表示装置を組み立てて確認したところ、遮光粘着テープ８を導光板４に直接貼り付けた場合に比べて７％程度の輝度向上が認められた。また、導光板４の傾斜面４ｂ上にも遮光粘着テープ８が配される形になっているので、導光板４の入光部（端面４ａ）から前記液晶パネルに対する有効発光領域までの間の領域からの光漏れも確実に防止される。

（第２の実施形態）
本実施形態は、遮光粘着テープ８の一部を非粘着シートに置き換えた例である。その他の構成は、先の第１の実施形態の面光源装置、液晶表示装置と同様であるので、ここでは、本実施形態で用いられる遮光粘着テープ８の構成についてのみ説明する。

本実施形態の面光源装置及び液晶表示装置において用いられる遮光粘着テープ８は、図６に示すように、枠状の両面粘着テープ部８ａと、前記導光板４の傾斜面４ｂに対応して配される非粘着テープ片８ｂとから構成されている。非粘着テープ片８ｂは、両面粘着テープ部８ａとは別体に形成された短冊状の部材であり、遮光機能は有するが、そのいずれの面にも粘着剤層は形成されていない。また、非粘着テープ片８ｂは、その両端部分が前記両面粘着テープ部８ａに貼り付けられている。

図７は、前記遮光粘着テープ８の面光源装置１への貼り付け状態を示すものである。樹脂フレーム７上には、両面粘着テープ部８ａが貼り付けられ、この上に液晶パネル１１を固定できるようになっている。一方、導光板４の傾斜面４ｂ上には、前記非粘着テープ片８ｂが載置される形になる。ここで、前記非粘着テープ片８ｂには粘着剤層が形成されておらず、輝度低下が防止される。また、非粘着テープ片８ｂが遮光機能を有することから、導光板４の入光部（端面４ａ）から前記液晶パネルに対する有効発光領域までの間の領域から光漏れが生ずることもない。

（第３の実施形態）
本実施形態は、遮光粘着テープ８の一部を片面粘着テープとした例である。その他の構成は、先の第１の実施形態の面光源装置、液晶表示装置と同様であるので、ここでは、本実施形態で用いられる遮光粘着テープ８の構成についてのみ説明する。

本実施形態の面光源装置及び液晶表示装置において用いられる遮光粘着テープ８は、図８に示すように、枠状の両面粘着テープとして形成されるものであるが、導光板４の傾斜面４ｂ（導光板４の入光部から前記液晶パネルに対する有効発光領域までの間の領域）と対向する部分（図中、斜線部分）８ｃについては、粘着剤層が形成されていない。

導光板４の傾斜面４ｂには片面粘着テープとされた部分８ｃが接触することになり、輝度低下が防止される。また、片面粘着テープとされた部分８ｃも遮光機能は有するので、導光板４の入光部（端面４ａ）から前記液晶パネルに対する有効発光領域までの間の領域から光漏れが生ずることもない。

面光源装置の構成要素の配置状態を分解して示す概略側面図である。 図１のｘ−ｘ線における概略断面図である。 図１のｙ−ｙ線における概略断面図であり、（ａ）は遮光粘着テープが導光板に直接貼り付けられた状態、（ｂ）は遮光粘着テープと導光板の間に拡散シートが介在された状態を示す。 液晶表示装置の一例を示す分解斜視図である。 面光源装置上への液晶パネルの配置状態を示す概略側面図である。 遮光粘着テープの他の構成例を示す概略斜視図である。 図５に示す遮光粘着テープの貼り付け状態を示す概略断面図である。 遮光粘着テープのさらに他の構成例を示す概略斜視図である。

符号の説明

１ 面光源装置、２ ＬＥＤチップ、３ フレキシブル基板、４ 導光板、５ 反射シート、６ 光学フィルム群、７ 樹脂フレーム、８ 遮光粘着テープ、８ａ 両面粘着テープ部、８ｂ 非粘着テープ片、１１ 液晶パネル、１２ ＬＳＩ、１３，１４ 偏光フィルム、６１ 拡散シート、６２，６３ プリズムフィルム

Claims (4)

1. 光源と、光源からの光を所定の方向に導く導光板と、導光板上に重ねられた光学フィルム群と、それらが組み込まれたフレームと、その粘着剤によってフレームに貼り付けられた枠状の遮光粘着テープとを備え、前記導光板は、前記光源の光が入光される入光部から液晶パネルに対する有効発光領域までの間の領域が液晶パネルの段差に対応した傾斜面とされており、
   前記遮光粘着テープの前記導光板の傾斜面に対向する箇所には遮光機能を有する短冊状のテープ片が配されているとともに前記短冊状のテープ片の前記導光板の傾斜面に対向する面には粘着剤が塗布されていない構成となっており、かつ、前記短冊状のテープ片の両端部分が前記遮光粘着テープの粘着部に貼り付けられていることを特徴とする面光源装置。
2. 前記光学フィルム群は、前記導光板上に、拡散シート、プリズムシートの順に重ねられて構成されており、前記拡散シートが前記導光板の傾斜面まで拡大され、前記遮光粘着テープと前記導光板の間に介在されていることを特徴とする請求項１記載の面光源装置。
3. 光源と、光源からの光を所定の方向に導く導光板と、導光板上に重ねられた光学フィルム群と、それらが組み込まれたフレームと、その粘着剤によってフレームに貼り付けられた枠状の遮光粘着テープと、フレームによって支持されて遮光粘着テープによって固定された液晶パネルとを備え、前記導光板は、前記光源の光が入光される入光部から液晶パネルに対する有効発光領域までの間の領域が液晶パネルの段差に対応した傾斜面とされており、
   前記遮光粘着テープの前記導光板の傾斜面に対向する箇所には遮光機能を有する短冊状のテープ片が配されているとともに前記短冊状のテープ片の前記導光板の傾斜面に対向する面には粘着剤が塗布されていない構成となっており、かつ、前記短冊状のテープ片の両端部分が前記遮光粘着テープの粘着部に貼り付けられていることを特徴とする液晶表示装置。
4. 前記光学フィルム群は、前記導光板上に、拡散シート、プリズムシートの順に重ねられて構成されており、前記拡散シートが前記導光板の傾斜面まで拡大され、前記遮光粘着テープと前記導光板の間に介在されていることを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。

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