| 【発明の名称】 |
表示装置及び面上光源装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】夏山 義文
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| 【要約】 |
【課題】狭額縁化が進んだ表示装置においても、導光板とフレームとを確実に位置決め、固定することができる、バックライト・ユニット及び表示装置を提供する。
【解決手段】フレーム26の各突起部41−44は、導光板25の各凹部31−34と係合し、導光板とフレームとの位置決め部として機能する。又、導光板をフレームに固定する作用も有する。導光板25は、各突起部の上面を覆うように配置されており、突起部の上面においても、冷陰極管28からの光を投射することができる。フレーム26の内側側面と導光板25の側面との間には、間隙が設けられている。これは、フレーム26と導光板25の線熱膨張率の差によって、導光板とフレームとの間に生ずる応力を少なくするために形成されている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項1】バックライト・ユニットから投射された光を、表示パネルによって制御することによって、表示を行う表示装置において、前記バックライト・ユニットは、光源と、前記光源からの光を導き拡散する導光板と、前記導光板を収容するフレームと、を有し、前記フレームはその内側に突起部を有し、前記導光板は、側面もしくは下面に凹部を有し、前記突起部と前記凹部は係合し、前記導光板は、前記突起部の上面の少なくとも一部を覆うように前記フレーム内に設置されている、表示装置。 【請求項2】前記突起部は、前記フレーム内側の側面と下面との角部に形成された、請求項1に記載の表示装置。 【請求項3】前記凹部の上面は、前記導光板の厚さ方向の略中心に形成されている、請求項1に記載の表示装置。 【請求項4】前記突起部は、前記フレームの側面もしくは下面で広がるすそ部を有する、請求項1に記載の表示装置。 【請求項5】前記突起部は、前記光源が配置される光源側面に隣接する隣接側面において、中心位置よりも、前記光源に近い位置に形成されている、請求項1に記載の表示装置。 【請求項6】前記表示装置は、第1及び第2の突起部を有し、前記第1の突起部は、前記光源が配置される光源側面に隣接する隣接側面に形成され、前記第2の突起部は、前記隣接側面に対向する側面に形成され、前記第1及び第2の突起部は、それそれが形成された側面の中心位置よりも、前記光源に近い位置に形成されている、請求項1に記載の表示装置。 【請求項7】前記光源が配置される側において、前記フレームと前記導光板とは第1の間隙を有し、前記光源に対向する側において、前記フレームと前記導光板とは第2の間隙を有し、前記第1の間隙は前記第2の間隙よりも小さい、請求項6に記載の表示装置。 【請求項8】前記突起部は幅寸法と、前記幅寸法よりも大きい長さ寸法とを有し、前記突起部は、係合する前記凹部とほぼ同じ幅寸法を有し、前記凹部の長さ寸法よりも小さい長さ寸法を有する、請求項1に記載の表示装置。 【請求項9】前記導光板は前記凹部の周辺に形成されたドットパターンを有し、前記導光板上面での発光を均一化するように、前記ドットパターンの密度もしくは形状は調整されている、請求項1に記載の表示装置。 【請求項10】バックライト・ユニットから投射された光を、表示パネルによって制御することによって、表示を行う表示装置において、前記バックライト・ユニットは、光源と、前記光源からの光を導き拡散する導光板と、前記導光板を収容するフレームと、を有し、前記フレームは、前記導光板との位置決めを行う突起部を有し、前記導光板は、前記突起部と係合する凹部を有し、前記凹部の上面から、前記光源からの光が投射される、表示装置。 【請求項11】前記突起部と前記凹部とは、前記光源が配置された側において、その反対側よりも、前記導光板の熱膨張が小さくなるように配置されている、請求項10に記載の表示装置。 【請求項12】前記光源が配置される側において、前記フレームと前記導光板とは、前記導光板の熱膨張を吸収する間隙を有する、請求項10に記載の表示装置。 【請求項13】光源と、前記光源からの光を導き拡散する導光板と、前記導光板を収容するフレームと、を有し、前記フレームはその内側に突起部を有し、前記導光板は、側面もしくは下面に凹部を有し、前記突起部と前記凹部は係合し、前記導光板は、前記突起部の上面の少なくとも一部を覆うように前記フレーム内に設置されている、面状光源装置。
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【発明の詳細な説明】【0001】 【発明の属する技術分野】この発明は、表示装置及び面上光源装置に関するものであり、特に、導光板とフレームとに、位置決め部もしくは係合部を有する、表示装置及び面上光源装置に関するものである。 【0002】 【従来の技術】パーソナルコンピュータ、その他各種モニタ用の画像表示装置として、液晶表示装置の普及は目覚しいものがある。液晶表示装置は、一般に、液晶表示パネルと、その背面に配置されたバックライト・ユニットを有する。表示パネルは、その透過光を制御することにより、画像表示を行う。いくつかのタイプの液晶表示装置の一つに、サイドライト型のバックライトを有するものがある。これは、液晶表示装置の薄型化のために、光源としての陰極蛍光管を表示面の側面に配置したものである。 【0003】図1は、サイドライト型のバックライト・ユニットを有する液晶表示装置10の概略を示す、構成図である。図に於いて、11はバックライト・ユニット、12は駆動回路が取り付けられた液晶パネル(液晶セル)、13は光を拡散させ、液晶表示パネル面での明るさを均一にする拡散シートである。14は光を集光することにより、表示正面の輝度を向上させるプリズムシート、15は光源からの光を導き拡散させる導光板、16は導光板やプリズムシート等のバックライト・ユニット11の部品を収納するフレームである。17は光源としての冷陰極管、18は液晶セル12とバックライト・ユニット11を外側から保持、保護するベゼルである。拡散シート13、プリズムシート14、導光板15、フレーム16、そして冷陰極管17によって、バックライト・ユニット11を構成する。冷陰極管17はフレーム16の内側に配置されており、直接図面には記載されていない。 【0004】各部品のガタや位置ずれを防止するために、バックライト・ユニット11の各部品を、フレーム16の中で位置決めし、固定する必要がある。特に、導光板15は、他の光学部品と比べて厚いので壊れ易い、又、冷陰極管17と衝突することにより冷陰極管17を破壊することがある。そのため、導光板15をフレーム16に確実に、位置決め、固定する必要がある。導光板15をフレーム16に固定する1つの方法として、導光板15に突起部を設け、フレームに開口部を設け、この突起部と開口部を嵌め合わせることにより、両者を位置決め、固定するものである。プリズムシート14や拡散シート13等の光学シートは、接着材によって導光板に付着させることにより固定する。 【0005】このように、導光板に突起を形成し、フレームの孔と嵌合させる技術については、例えば、特開平9−152577号公報に記載されている。しかし、導光板にこのような突起を設けることは、いくつかの問題点を有する。一つは、突起が破損しやすいということである。導光板は通常アクリル樹脂によって形成される。アクリル樹脂の強度はそれほど強いものではないので、突起が欠けてしまうことがある。導光板とフレームとは熱膨張率が異なるために、突起部に応力が加わり、その力で折れてしまう。これを防ぐために、突起と孔との間の隙間を大きくすることが考えられるが、これは、フレームと導光板との間のガタを生むことになる。又、落下等によりバックライト・ユニットに衝撃が加えられた場合に、突起部が折れてしまう場合もある。 【0006】一方、近年、液晶表示装置が使用される携帯型コンピュータ等においては、装置の小型化が進む一方で、表示画面の拡大化が求められている。そのため、表示装置の額縁部分がますます狭いものとなってきている。これを、表示装置の狭額縁化と一般に呼ぶ。額縁部分とは、表示領域部と表示装置端部の間の部分をいう。この狭額縁化に従い、フレームの幅は小さくなり、導光板の突起を収容する孔をフレームに設けることが難しくなってきている。 【0007】上記のものに対し、フレームに突起部を設け、導光板をくりぬいて形成された位置決め孔を有するバックライト・ユニットが、例えば、特開平11−84351号公報に記載されている。フレームに突起を有することにより上記の問題点は解決され得るが、突起部と貫通孔との嵌合部は発光することができない。従って、狭額縁化が進むことによって、嵌合部が表示領域部内に形成されると、暗部が表示画面上に形成される問題がある。 【0008】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題等を解決することを目的とするものであり、部品の熱膨張や外部からの衝撃によって、破損しにくいバックライト・ユニット及び表示装置を提供することを第1の目的とする。本発明の第2の目的は、導光板の熱膨張によって、光源を破損することを効果的に防止しうる、バックライト・ユニット及び表示装置を提供することこである。 【0009】本発明の第3の目的は、狭額縁化が進んだ表示装置においても、導光板とフレームとを確実に位置決め、固定することができる、バックライト・ユニット及び表示装置を提供することである。本発明の第4の目的は、狭額縁化が進んだ表示装置においても、より均一な輝度分布を可能とする、バックライト・ユニット及び表示装置を提供することである。本発明の第5の目的は、導光板とフレームとを確実に位置決め、固定すると同時に、より均一な輝度分布を可能とする、バックライト・ユニット及び表示装置を提供することである。 【0010】 【課題を解決するための手段】本発明のバックライト・ユニットは、凹部を有する導光板と突起部を有するフレームとを含んでいる。この凹部と突起部係合し、導光板の一部が突起部の上面の少なくとも一部を覆うように形成されている。本発明の一態様は、光源と、光源からの光を導き拡散する導光板と、導光板を収容するフレームと、を有し、フレームはその内側に突起部を有し、導光板は、側面もしくは下面に凹部を有し、突起部と前記凹部は係合し、導光板は、前記突起部の上面の少なくとも一部を覆うように前記フレーム内に設置されている、面状光源装置である。 【0011】本発明の態様を表示装置として捉えれば、バックライト・ユニットから投射された光を、表示パネルによって制御することによって、表示を行う表示装置において、バックライト・ユニットは、光源と、光源からの光を導き拡散する導光板と、導光板を収容するフレームと、を有し、フレームはその内側に突起部を有し、導光板は、側面もしくは下面に凹部を有し、突起部と凹部は係合し、前記導光板は、突起部の上面の少なくとも一部を覆うように前記フレーム内に設置されている、表示装置である。 【0012】好ましくは、突起部は、フレーム内側の側面と下面との角部に形成され、あるいは、凹部の上面は、導光板の厚さ方向の略中心に形成されている。又、突起部は、前記フレームの側面もしくは下面で広がるすそ部を有することが好ましい。突起部は、前記光源が配置される光源側面の隣接側面において、中心位置よりも、前記光源に近い位置に形成することができる。 【0013】さらに、上記の表示装置は、第1及び第2の突起部を有し、第1の突起部は、前記光源が配置される光源側面の隣接側面に形成され、第2の突起部は、前記隣接側面に対向する側面に形成され、第1及び第2の突起部は、それそれが形成された側面の中心位置よりも、光源に近い位置に形成することができる。又、光源が配置される側において、フレームと導光板とは第1の間隙を有し、光源に対向する側において、フレームと導光板とは第2の間隙を有し、第1の間隙は前記第2の間隙よりも小さく形成することが好ましい。 【0014】突起部は幅寸法と、幅寸法よりも大きい長さ寸法を有し、突起部は、係合する凹部とほぼ同じ幅寸法を有し、凹部の長さ寸法よりも小さい長さ寸法を有することできる。導光板は前記凹部の周辺に形成されたドットパターンを有し、導光板上面での発光を均一化するように、ドットパターンの密度もしくは形状は調整されていることができる。 【0015】本発明の他の態様は、バックライト・ユニットから投射された光を、表示パネルによって制御することによって、表示を行う表示装置において、バックライト・ユニットは、光源と、光源からの光を導き拡散する導光板と、導光板を収容するフレームと、を有し、フレームは、前記導光板との位置決めを行う突起部を有し、導光板は、前記突起部と係合する凹部を有し、凹部の上面から、前記光源からの光が投射される、表示装置である。突起部と凹部とは、光源が配置された側において、その反対側よりも、導光板の熱膨張が小さくなるように配置されていることが望ましい。又、光源が配置される側において、フレームと前記導光板とは、導光板の熱膨張を吸収する間隙を有することが好ましい。 【0016】 【発明の実施の形態】以下に、本発明の好ましい実施形態を説明する。以下の記載は本発明の一実施例を記載するものであり、本発明がこれに限定されるものではない。各図面は本発明の説明のために記載されたものであり、必ずしも実際の形状、寸法を正確に反映するものではない。 【0017】図2は本実施形態における液晶表示装置の概略構成を示す構成図である。図は、面上光源であるサイドライト型のバックライトを有する、液晶表示装置20の概略を示す、構成図である。図に於いて、21はバックライト・ユニット、22は駆動回路が実装された液晶セル、23は光を拡散させ液晶表示パネル面の明るさを均一にする拡散シート、24は光を集光することにより、表示正面の輝度を向上させるプリズムシート、25は光源からの光を導き拡散させる導光板である。 【0018】26は導光板やプリズムシート等のバックライト・ユニットの部品を収納するリア・フレーム、27は、バックライト・ユニットの上面を保護し、固定するフロント・フレームである。本形態において、フレームはリア・フレーム26とフロント・フレーム27で構成されている。28は光源としての冷陰極管、29は液晶セル22とバックライト・ユニット21を外側から保持、保護するベゼルである。バックライト・ユニット21は、拡散シート23、24プリズムシート14、導光板25、フレーム26、27及び冷陰極管28、を構成要素として含んでいる。冷陰極管28はリア・フレーム26の湾曲面内に配置されており、直接図面には記載されていない。 【0019】バックライト・ユニットの光学的動作について説明する。冷陰極管28からの光は、反射を繰り返しながら導光板25の中を進行し、導光板25の上面から液晶セル22側に投射される。導光板25内の光は、導光板上面表面もしくは下面表面に形成されたドット・パターン(不図示)によって、導光板の表面への入射角が変化されることにより、導光板上面から射出する。フレーム26の下面は、導光板25からの光を反射するように、反射面になっている。 【0020】フレーム26と導光板25との間に、反射シートを配置することも可能である。冷陰極管28の周囲には、冷陰極管28からの光を反射するリフレクタが配置されている。導光板25からの光は、プリズムシート24によって、表示面の正面方向に集光される。さらに拡散シート23によって光を拡散することにより、表示面での輝度の均一化を行う。 【0021】続いて、導光板25とフレーム26の構成について説明する。導光板25をフレーム26内に位置決めし、固定するために、導光板25とフレーム26とは、係合部を有する。 【0022】図3は、導光板25の形状を説明する構成図である。図において、31−34は、導光板25に形成された凹部であり、35は表示領域部と額縁部との境界を示す境界線である。境界線35の内側が表示領域部であり、その外側が額縁部である。導光板25において、液晶セル21側の面を上面、その反対面であって、リア・フレーム26に向かう面を下面、上面と下面の間の各面を側面とする。導光板25の各側面は、冷陰極管28が配置される冷陰極管側側面36と、その反対側面37、及び側面36と37との間に形成された2つの側面38及び39を有する。 【0023】10.4インチ(211.2×158.4mm)の液晶表示装置において、導光板はおよそ220mm×165mmの大きさを有する。厚さはおよそ5mmである。導光板はアクリルを用いて形成されており、射出成型によって製造される。射出成型の型を所望の形状にすることにより、上記の凹部を有する導光板を製造することができる。額縁部の幅は、狭い部分でおよそ2mm、広い部分でおよそ10mmである。図においては、側面38と反対側面37側において、広い額縁部を有し、冷陰極管側側面36と側面39側において狭い額縁部を有する。図の導光板25は、平面形状を有するフラット導光板である。又、導光板から均一に光が発光するように、導光板25の上面部は多数のドット・パターン(不図示)が形成されている。ドット・パターンとは、凹凸もしくは印刷されたパターンであり、光の反射角度を変えることで、導光板からの発光を調整するものである。尚、これらの寸法は一例として示したものにすぎず、表示装置の目的に従い、様々な寸法を採りうることは言うまでもない。 【0024】凹部31−34はそれぞれ、導光板25の下面と側面との角部に形成されている。各凹部は、導光板25の下面と側面に穴を有するように形成され、穴は導光板25の上面に達していない。導光板の上面は、リア・フレーム26の突起部と係合する凹部を有しない。上面からみると、凹部はU字状形状を有し、側面側で広がるすそ部を有する。つまり、側面部分の幅が内側の幅よりも大きくなっている。凹部の高さ(深さ)は、導光板25の厚さの半分以上であり、好ましくは、導光板の厚さの約半分である。 【0025】従って、凹部の上部は厚さ方向のほぼ中心となる。具体的には、2.5mmの高さを有する。高さは、導光板をフレームに固定する機能と、凹部上部から光を発光する機能とのバランスに基づいて決定される。側面から見た凹部の寸法はそれぞれ、約2.5mmの高さと約2.5mmの幅を有している。上面から見た場合、側面から約5mmの長さを有する。長さ方向の中心での幅はおよそ2mmである。凹部は角を有せずに、曲面形状を有するように形成されている。 【0026】凹部31は側面38と下面に凹部を有するように形成されており、その凹部は、表示領域の内側まで達せずに、額縁部内に形成されている。凹部は上面には貫通していない。凹部31は、側面38において、中心よりも冷陰極管28に近い部分に形成されており、このましくは、冷陰極管28近傍に形成されている。具体的には、冷陰極管側の側面36から、約10mmの所に形成されている。凹部32は導光板25の側面36と下面との角部に形成され、側面36と側面39の角部近くに形成されている。 【0027】角部からの距離はおよそ10mmである。凹部33は側面39と下面との角部に形成され、凹部31の反対正面に形成されている。具体的には、冷陰極管側の側面36から、約10mmの所に形成されている。凹部32、33は、額縁部内に収まらず、表示領域部に達している。凹部34は反対側面37と下面との角部に形成され、凹部32の反対正面に形成されている。具体的には、側面39から、約10mmの位置に形成されている。 【0028】図4は、導光板25を収容するリア・フレーム26の構成を示す概略図である。図において、41−44は、導光板25の凹部と係合する突起部、46は冷陰極管28側の光源側面、47は冷陰極管の反対側面、48、49は、光源側面46に隣接する側面であって、側面46と反対側面47の間に形成されている。冷陰極管側面36は湾曲した空洞部を有し、そこに冷陰極管28が設置される。突起部のそれぞれは、導光板25の各凹部に係合する形状及び位置を有する。リア・フレーム26は、導光板25からの光を反射して導光板からの輝度を上げるために、白色を有し、ポリカーボネートもしくはABS樹脂(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂)によって形成されている。フレーム26は射出成型によって製造することができ、各突起部はフレームと一体的に形成される。 【0029】突起部41は、フレーム26の側面48と下面との角部に形成され、側面48と下面に連続する形状を有する。形状は、導光板25の凹部31と係合させるために、凹部31と類似の形状を有する。上面から見ると、突起部はU字状となっとおり、側面側で広がるすそ部を有する。このすそ部分によって、突起部の強度を増すことができる。又、角がないように曲面形状で形成され、導光板との接触により、導光板を破損することを防止する。突起部は、およそ2.5mmの高さと約4mmの長さを有する。 【0030】ここで、突起部の高さはフレームの下面からの一番遠い距離を意味し、長さとは側面48からの一番遠い距離を意味する。又、長さ方向の中心での幅は、およそ2mmである。突起部43は、側面49と下面の角部に形成され、突起部44は反対側面47と下面との角部に形成されている。それぞれの形状は突起部41とほぼ同様であり、説明を省略する。突起部42は下面に形成されてり、側面46には連続していない。各突起部41−44の位置は、導光板25のそれぞれの凹部と係合する位置に形成されている。 【0031】図5は、導光板25とリア・フレーム26とを嵌め合わせた状態を示す構造図である。フレーム26の各突起部41−44は、導光板25の各凹部31−34と係合し、導光板とフレームとの位置決め部として機能する。又、導光板をフレームに固定する作用も有する。導光板25は、各突起部の上面を覆うように配置されており、突起部の上面においても、冷陰極管からの光を投射することができる。フレームの内側側面と導光板の側面との間には、間隙が設けられている。これは、フレームと導光板の線熱膨張率の差によって、導光板とフレームとの間に生ずる応力を少なくするために形成されている。導光板の方がフレームよりも大きな線熱膨張率を有するので、この間隙は、導光板が大きくなった分を吸収することができる。又、同様の理由により、突起部と凹部との間にも間隙が設けられている。突起部と凹部とは、その長さ方向に間隙を有するが、幅方向には間隙を有していない。 【0032】この幅方向において、導光板とフレームとを固定し、長さ方向において、熱膨張の弊害を防止している。導光板の側面38とフレームの側面48との間隙は、側面39と側面49との間の間隙よりも大きく取られている。又、冷陰極管側の側面36と46との間隙は、反対側面37と47との間隙よりも、大きくとられている。突起部と凹部との間隙の大きさは、各係合部が形成されている側面間の間隙とほぼ同じ大きさである。具体的には、側面38と側面48との間の間隙、そして、反対側面37と47との間隙は、およそ0.5mmである。冷陰極管側の側面36と46との間隙、そして、側面39と49との間の間隙は、およそ0.1mmである。尚、アクリルの線熱膨張率は1.2m/mであり、アクリルの導光板に比較してフレームはほとんど熱膨張しないことから、この数値を考慮して、間隙の寸法を適宜設定することが可能である。 【0033】間隙の大きさは、係合部の位置との関係で決定されている。各側面に形成された係合部が、その側面の中心からずれるに従って、そのずれた方向への導光板の熱膨張は小さくなる。図においては、側面38の係合部と側面39の係合部は、冷陰極管側の側面36との角部の近くに形成されているので、側面36の間隙が小さく形成され、反対側面37の間隙が大きく形成されている。ここで、冷陰極管の近くに、隣接する側面38、39の係合部を配置することは重要である。なぜなら、導光板の熱膨張によって冷陰極管を破壊することを防止することができるからである。側面38、39の係合部は、冷陰極管に垂直な方向において導光板を固定をしている。従って、導光板25は、冷陰極管側よりも、反対側面47により大きく膨張するので、導光板25へ加えられる得る応力を、最小限にすることができる。 【0034】導光板の上面もしくは下面には、多数のドット・パターンが形成されている。ドット・パターンは、典型的には、およそ10〜1000μmの径を有する。導光板の上面もしくは下面に形成されたドット・パターンは、導光板からの発光を均一にするように形成、配置されている。ドット・パターンの密度を上げることにより、その部分の発光を増やすことができるので、発光の多い部分やその周辺のドット・パターンの密度を少なくし、暗い部分のドット・パターンを増やすことによって、発光をより均一にすることができる。本実施の形態においては、白色フレームを使用しているので、突起部の光源側の側面は明るくなる。 【0035】したがって、この部分のドット・パターンの密度を小さくすることによって、輝度の均一化を行うことができる。一方、光源の反対側の側面及び突起部の上面部は、一般的に暗くなるので、この部分のドット・パターンの密度を増加することにより、輝度の均一化を行うことができる。尚、ドット・パターンの大きさや形状を変えることによっても、同様に輝度の均一化を行うことができる。一般に、ドット・パターンの大きさを大きくすることによって、発光を強め、小さくすることによって発光を弱めることができる。 【0036】尚、本発明は、フラット型導光板の他に、断面がくさび形状を有するくさび型導光板にも適用することができることは言うまでもない。又、突起部はフレームの側面から突出し、下面とは接触しないように形成することも可能である。強度の観点からは、側面と下面双方に連続するようにするのが好ましい。表示装置正面での十分な輝度が得られるならば、フレームは黒色でもよい。これにより、突起部での光の反射を抑えることができる。又、突起部の側面のみを黒色にすることにより、光の反射を抑制することも可能である。ドット・パターンと拡散シートとを併用することによって、導光板上面での発光の均一化を増進することができる。尚、本発明は、LCDに限らず、導光板からの光を利用して表示を行う、いかなる表示装置にも適用可能である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】390009531 【氏名又は名称】インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 【氏名又は名称原語表記】INTERNATIONAL BUSINESS MASCHINES CORPORATION
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| 【出願日】 |
平成12年7月5日(2000.7.5) |
| 【代理人】 |
【識別番号】100086243 【弁理士】 【氏名又は名称】坂口 博 (外2名)
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| 【公開番号】 |
特開2002−42535(P2002−42535A) |
| 【公開日】 |
平成14年2月8日(2002.2.8) |
| 【出願番号】 |
特願2000−203294(P2000−203294) |
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