JP2008166010A - バックライトユニット及びこれを有する液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 導光板と下ケースとの間には温度による膨張・収縮にために隙間が必要であるが、導光板を遊動可能に収納すると、光源を破損したり、異音を発生したりする。したがって、導光板を保持する必要がある。その保持にあたっては、導光板とＬＥＤ間の距離が規定値よりも短くなると輝度が不均一になり、長くなると輝度が低下するので高い取付精度が要求される。
【解決手段】 ＬＥＤ１７１が実装されるフレキシブルプリント基板１７と、フレキシブルプリント基板１７が保持される下ケース１１と、ＬＥＤ１７１の光が入射される側面と入射された光が出射する上面を有する導光板１３と、を有するバックライトユニットにおいて、導光板１３の入射面側からフレキシブルプリント基板１７の方向に延在する第１、第２の延在部１３ｆ、１３ｇを設け、第１、第２の延在部１３ｆ、１３ｇが下ケース１１に保持される。
【選択図】 図８

Description

本発明は側面から入射する導光板を有するバックライトユニットおよびこれを有する液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は軽量、薄型、低消費電力という特徴があり、多くの電子機器に使用されている。この液晶表示装置の多くは液晶パネルの背後から光を照射するバックライトユニットを有している。このために、外光に頼らなくても表示を見ることができ、また、表示画面をより明るくすることができる。

一般的な液晶表示装置のバックライトは液晶パネルの背面に導光板を配置し、導光板の側面に蛍光放電管やＬＥＤなどの光源を配置し、導光板の側面から入射した光を液晶パネルの背面側に出射する構成となっている。

ＬＥＤは蛍光放電管と比較して、環境に好ましくない水銀が封入される放電管が無い、高電圧による高周波ノイズがない、低温点灯しにくいといった欠点がなく、また、小型であるといった利点があり、ＬＥＤが光源として普及している。

通常、ＬＥＤはフレキシブルプリント基板に実装され、そのフレキシブルプリント基板は導光板や金属フレームに両面テープで貼り付けられる。ＬＥＤは発熱するために、多数のＬＥＤを使用する高輝度のバックライトユニットでは、放熱を兼ねたフレームにＬＥＤを貼り付ける。また、ＬＥＤを貼り付ける粘着材として熱伝導性が高い両面テープが市販されている（特許文献１の段落番号００４２参照）。通常、ＬＥＤのフレキシブルプリント基板はフレームの側壁（特許文献１）や、底部（特許文献２）に貼り付けられる。

次に、導光板の保持方法に関して述べる。通常、ＬＥＤのフレキシブルプリント基板を貼り付けさせるフレームの材料として放熱性向上のためにアルミニウムなどの金属が使用される。導光板の材質は線膨張係数が約７×１０^−５／℃のＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）であり、金属よりも大きい（例えば、アルミニウムの線膨張係数は約２．２×１０^−５／℃）。このために、導光板が箱形のフレームに収納される場合は、温度による膨張・収縮を考慮して導光板とフレームの間に所定の隙間を設けなければならない。特に、液晶表示装置が車両に搭載される場合は−４０度〜８５度の温度に耐えられるように設計しなければならず、大きな隙間が必要となる。

導光板を遊動可能に収納すると、光源を破損したり、異音を発生したりするので、導光板を保持する必要がある。導光板の入射面側には光源が配設されるために、入射面側で保持することは困難であり、従来は入射面とは反対の側面をフレームに両面テープで粘着させていた。
特開２００６−１１２４２公報 特開２００４−１８６００４公報

しかしながら、その保持にあたっては、導光板とＬＥＤ間の距離が規定値よりも短くなると輝度が不均一になり、長くなると輝度が低下するので高い取り付け精度が要求される
。例えば、入射面とは反対の側面をフレームに両面テープで粘着させると、フレキシブルプリント基板が貼り付けられるフレームの面と導光板が貼り付けられるフレームの面の間には曲げ加工が二つあることから、この二つの面の距離の精度は高くなく、導光板の入射面とＬＥＤ間の距離の精度が悪くなるという問題があった。また、温度による膨張・収縮により導光板の入射面とＬＥＤ間の距離が変化するという問題もあった。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載のバックライトユニットの発明は、光源と、該光源が実装されるプリント基板と、該プリント基板が保持されるフレームと、前記光源の光が入射される側面と入射された光が出射する上面を有する導光板と、を有するバックライトユニットにおいて、前記導光板の入射面側から前記プリント基板方向に延在する延在部を設け、該延在部が前記フレームに保持されることを特徴とする。

また、本発明の請求項２に記載のバックライトユニットの発明は、前記プリント基板と前記導光板は共に両面テープで前記フレームに保持されることを特徴とする。

また、本発明の請求項３に記載のバックライトユニットの発明は、前記導光板はネジで前記フレームに螺着されることを特徴とする。

また、本発明の請求項４に記載のバックライトユニットの発明は、前記プリント基板は前記導光板とネジで共締めされることを特徴とする。

また、本発明の請求項５に記載のバックライトユニットの発明は、前記フレームは上方が開口した箱形であり、前記プリント基板と前記導光板は前記フレームの同一側壁に保持されることを特徴とする。

また、本発明の請求項６に記載のバックライトユニットの発明は、前記フレームは上方が開口した箱形であり、前記プリント基板と前記導光板は共に前記フレームの底部に保持されることを特徴とする。

また、本発明の請求項７に記載の液晶表示装置の発明は、液晶パネルを有し、請求項１〜６に記載のバックライトユニットを用いて前記液晶パネルに光を照射することを特徴とする。

本発明の請求項１によれば、導光板の入射面側からプリント基板方向に延在する延在部を設け、該延在部が前記フレームに保持される。このように延在部を設けることにより導光板のプリント基板側をフレームに取り付けることが可能となり、導光板と光源との距離の精度が向上する。また、温度膨張・収縮があっても導光板と光源との距離の変化が少ない。

また、本発明の請求項２によれば、プリント基板と導光板を共に両面テープで前記フレームに保持する。これにより、導光板の取り付け作業の向上を図ることができる。

また、本発明の請求項３によれば、導光板はネジで前記フレームに螺着される。これにより、強い強度で導光板を保持することができる。

また、本発明の請求項４によれば、プリント基板は導光板とネジで共締めされる。これにより、更に、導光板と光源との距離の精度が向上する。また、プリント基板の密着性が高くなって、放熱性が向上する。

また、本発明の請求項５によれば、プリント基板と導光板はフレームの同一側壁に保持される。これにより、更に、導光板と光源との距離の精度が向上する。

また、本発明の請求項６によれば、プリント基板と導光板は共にフレームの底部に保持される。これにより、更に、導光板と光源との距離の精度が向上する。

また、本発明の請求項７によれば、前述の効果を有するバックライトユニットを液晶表示装置に適用することができる。

以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態を説明する。但し、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのバックライトユニットを例示するものであって、本発明をこのバックライトユニットに特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものも等しく適応し得るものである。

図１は本発明の一実施形態に係るバックライトユニットの平面図であり、図２は正面図であり、図３は右側面図であり、図４は図１のＡ−Ａ断面図であり、図５は図１のＢ−Ｂ断面図であり、図６は図１のＣ−Ｃ断面図であり、図７は図１のＤ−Ｄ断面図であり、図８は第１の両面テープ１８の貼り付け状態を示す斜視図であり、図９は導光板１３を示すである斜視図である。尚、図１〜図３は要部を示すために枠体１９、Ｘ方向のレンズシート１４、Ｙ方向のレンズシート１５、拡散シート１６を透視しており、図４〜図７は液晶パネルと上ケースを２点鎖線で追加した液晶表示装置を示す。

本発明のバックライトユニットは液晶パネル５０に光を照射するユニットであり、図５で上方が開口した箱形の下ケース１１に、反射シート１２、導光板１３、Ｘ方向のレンズシート１４、Ｙ方向のレンズシート１５、拡散シート１６が積層される。導光板１３の側面１３ｂに対向して光源であるＬＥＤ１７１が配設される。ＬＥＤ１７１はフレキシブルプリント基板１７に実装され、フレキシブルプリント基板１７は下ケース１１の側壁１１ｂに第１の両面テープ１８で貼り付けられる。下ケース１１に枠体１９が係合することにより、これらの部品が下ケース１１と枠体で収納される。

本発明の液晶表示装置１は、液晶パネル５０の背面にバックライトユニットを配設して、上ケース５１と下ケース１１により液晶パネル５０を挟持する構成である。

要部の構成について詳細に説明する。下ケース１１は線膨張係数が約２．２×１０^−５／℃のアルミニウムの板金加工によって形成される。底部１１ａより図５の上部に向かって延在する側壁１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅは絞り加工によって形成される。図１に示す如く、箱形の右下を除く３コーナーはＲ形状で側壁が連通しており、右下のコーナーは側壁１１ｂと側壁１１ｅが連通せずに開口している。この開口１１ｆはＬＥＤ１７１用のフレキシブルプリント基板１７が下ケース１１の外へ延在するための通路である。指の損傷防止のために開口１１ｆの剪断面は外側がだれであり、内側がかえり（シャープエッジ）である。

図５〜図７に示す如く、反射シート１２が下ケース１１に敷設される。反射シート１２は導光板１３の入射面となる側面１３ｂを除く３つの面１３ｃ，１３ｄ，１３ｅに対向して側壁１２ｃ，１２ｄ，１２ｅを有しており、導光板１３の４面（底面１３ａと３つの側面１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ）の光を反射させる。

導光板１３は線膨張係数が約７×１０^−５／℃のＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）である。図９に示す如く、導光板１３は入射面となる側面１３ｂの両端から下ケース１１の側壁１１ｂに向かって延在する第１の延在部１３ｆと第２の延在部１３ｇを備える。

図８に示す如く、ＬＥＤ１７１用のフレキシブルプリント基板１７は、８つのＬＥＤ１７１が実装され下ケース１１の側壁１１ｂの内面に沿って延在する実装部１７ａと、下ケース１１の側壁１１ｅ側端部からＲを描いて直角に曲がり側壁１１ｅの外面に沿って延在する延在部１７ｂと、延在部１７ｂの端部から図８の下方（下ケース１１の底面ａ方向）に延在する接続部１７ｃからなる。導光板１３から延在する第２の延在部１３ｇを両面テープ１８に貼り付けることができるように、実装部１７ａの側壁１１ｅ側端部には切欠き１７ｄが設けられる。接続部１７ｃの端部は、他の電子機器に接続されてＬＥＤ１７１に電源を供給するための接続部１７ｅを有する。

ＬＥＤ１７１用のフレキシブルプリント基板１７を下ケース１１に貼り付ける両面テープには実装部１７ａを側壁１１ｂの内面に貼り付けるための第１の両面テープ１８と延在部１７ｂを側壁１１ｅの外面に貼り付けるための第２の両面テープ２０がある。いずれの両面テープ１８、２０も特許文献１の段落番号００４２に記載されている如き、熱伝導性に優れたものを使用する。

従来であれば、第１の両面テープ１８の長さはフレキシブルプリント基板１７を貼り付けるためだけであるので、フレキシブルプリント基板１７の実装部１７ａと下ケース１１の側壁１１ｃが重複するだけの長さ（図８の長さＬ１）でよい。しかしながら、本願発明の第１の両面テープ１８は、図８に示す如く、下ケース１１の側壁１１ｃ側方向に延在する第１の延在部１８ｂ（図８の長さＬ２）と下ケース１１の側壁１１ｅ側方向に延在する第２の延在部１８ｃ（図８の長さＬ３）を備える。

図１に示す如く、第２の両面テープ２０はフレキシブルプリント基板１７の延在部１７ｂと下ケース１１の側壁１１eが重複する粘着部２０ａ（図１の長さＬ４）と下ケース１１の側壁１１ｂ側に延在する延在部２０ｂ（図１の長さＬ５）からなる。

次に、第１の両面テープ１８の貼り付け状態について説明する。図８に示す如く、下ケース１１の側壁１１ｅに第１の両面テープ１８のＬＥＤ粘着部１８ａ（Ｌ１の部分）と第１の延在部１８ｂ（Ｌ２の部分）が貼り付けられる。そして、第１の両面テープ１８のＬＥＤ粘着部１８ａにＬＥＤ１７１用のフレキシブルプリント基板１７が貼り付けられる。導光板１３の第１の延在部１３ｆが第１の両面テープ１８の第１の延在部１８ｂに貼り付けられ、導光板１３の第２の延在部１３ｇがフレキシブルプリント基板１７の切欠き１７ｄを通って第１の両面テープ１８のＬＥＤ粘着部１８ａ（Ｌ１の部分）と第２の延在部１８ｃ（Ｌ３の部分）にまたがって貼り付けられる。また、第２の延在部１８ｃにより、下ケース１１の側壁１１ｂの剪断面のかえりが覆われる。

図１に示す如く、フレキシブルプリント基板１７の延在部１７ｂが下ケース１１の側壁１１eに第２の両面テープの粘着部２０ａによって貼り付けられる。両面テープの延在部２０ｂにより、下ケース１１の側壁１１ｅ剪断面のだれが覆われる。

このように、導光板１３の入射面となる側面１３ｂの一方側は、第1の両面テープ１８を延在させ、且つ、導光板を延在させて、導光板１３をフレキシブルプリント基板１７の両面テープで下ケース１１の側壁１１ｂに貼り付ける。導光板１３の入射面となる側面１３ｂの他方側は、支障が無い範囲でフレキシブルプリント基板１７を切欠き、導光板を延在させて、導光板１３をフレキシブルプリント基板１７の両面テープで下ケース１１の側壁１１ｂに貼り付ける。これにより、導光板１３の貼り付け作業を短時間で行うことがで
きる。また、同一側壁１１ｂにＬＥＤ１７１用のフレキシブルプリント基板１７と導光板１３が貼り付けられるためにＬＥＤ１７１と導光板１３の側面１３ｂとの距離の精度が高くなる。更に、導光板の高温部が放熱性の高い両面テープで放熱性の高い下ケースに貼り付けられるために、導光板の放熱が良好に行われる。

また、第１、第２の両面テープは下ケース１１とフレキシブルプリント基板１７が重なる部分を延在して貼り付けられるので、下ケース１１の剪断面のかえりやだれでフレキシブルプリント基板１７が損傷することを防止する。

枠体１９はステンレス材であり、図５、図７に示す如く、導光板１３が液晶パネル５０の背面を照射することができるように開口１９ａを有した額縁の形状をなし、周縁に側壁１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ，１９ｅを有する。枠体１９は側壁１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ，１９ｅに設けられた角孔１９ｆと下ケース１１の１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅに設けられた凸部１１ｇによって係合する。

液晶パネル５０は、図７に示す如く、ゲートドライバ５０aやソースドライバ５０ｂへの電源電圧の供給と、制御信号とＲＧＢ信号の入力のためにフレキシブルプリント基板５０ｃを有する。フレキシブルプリント基板５０ｃは外部の電子機器に接続するために枠体１９の側壁１９ｅと上ケース５１の側壁５１ｅの間より液晶表示装置の外へ延在する。

上ケース５１はステンレス材であり、図５、図７に示す如く、液晶パネル５０の表示部５０ｄが見えるように開口５１ａを有した額縁の形状をなし、周縁に側壁５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅを有する。上ケース５１は側壁５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅに設けられた角孔（図示せず）と枠体１９の１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅに設けられた凸部（図示せず）によって係合し、液晶パネル５０を保持する。

バックケース１１の側面に貼り付けられたフレキシブルプリント基板１７のＬＥＤ１７１から発された光は、導光板１３の側面１３ｂから入射し、反射シート１２で反射され、導光板１３の出射面１３ｈより出射し、Ｘ方向のレンズシート１４、Ｙ方向のレンズシート１５、拡散シート１６を介して、枠体１９の開口１９ａを通って液晶パネル５０の背面に照射される。

尚、上述の第1の両面テープ１８はフレキシブルプリント基板１７を貼り付ける部分と導光板１３を貼り付ける部分が連通していたが、分離していても、導光板と光源との距離の精度が向上するという作用効果に支障はない。

また、上述の如く、導光板の延在部は入射面となる側壁１１ｂの両端に２つ設けたが、延在部を追加する（例えば、第2の延在部１３ｇをＬＥＤ間に追加する。）ことも可能である。延在部を追加して導光板の貼り付け面積を増加させれば、導光板の保持力が強くなる。

また、上述のＬＥＤ用フレキシブルプリント基板と導光板は下ケースの側壁に両面テープで貼り付けたが、本願発明は、特許文献２の如く、ＬＥＤ用フレキシブルプリント基板を下ケースの底部に貼り付ける場合にも適用することができる。図１０はこの実施例を示す要部の斜視図である。図１〜図９と一部形状が異なるものは番号の１桁目を１から６に変える。例えば、図９の１３ｆは図１０の６３ｆに対応する。図１０に於いて、下ケース６１の底部６１ａにＬＥＤ１７１が実装されたフレキシブルプリント基板６７が両面テープ６８で貼り付けられる。両面テープ６８の一端側はフレキシブルプリント基板６７を超えて延在する第１の延在部６８ｂを有し、フレキシブルプリント基板６７が下ケース６１から外へ伸びる出口側となる他端は下ケース６１のかえりを覆うように延在する第２の延
在部６８ｃを有する。導光板６３は入射側の両端から両面テープ６８の方に延在する第１、第２の延在部６３ｆ，６３ｇを有する。導光板６３の第１の延在部６３ｆは両面テープ６７の第１の延在部６８ｂに貼り付けられ、導光板の第２の延在部６３ｇはフレキシブルプリント基板６７の切欠き６７ｄを通り、両面テープ６８の実装部６８ａと第２の延在部６８ｃにまたがって貼り付けられる。このように、下ケース６１の底部６１ａにＬＥＤ１７１を貼り付けた場合でも、ＬＥＤ１７１貼りつけ用の両面テープを利用して、ＬＥＤ１７１と導光板６３の入射面との距離の精度を高め、且つ、安価で作業性を向上させることができ、また、下ケース６１のかえりによるフレキシブルプリント基板の損傷を防止することができる。

また、上述のバックライトユニットは導光板の入射面と下ケースの側壁との離間距離を導光板より延在して導光板を貼り付けたが、逆に、下ケースから延在し、下ケースの延在部の段差面に沿って両面テープを貼り付けても良い。

また、上述のＬＥＤ用フレキシブルプリント基板と導光板はバックライトユニットの外観となる下ケースに貼り付けたが、外観ではない内部のフレームにＬＥＤ用フレキシブルプリント基板と導光板を貼り付けても良い。さらに、フレームの材質は熱伝導性が高い金属が好ましいが、金属以外の材質でも本願発明を適用することができる。

また、上述の光源はＬＥＤであったが、本願発明は、蛍光放電管についても適用することができる。

また、上述の導光板は両面テープで保持されたが、他の方法で保持することもできる。図１１、図１２にネジで導光板を下ケースの側壁に螺着する例を示し、図１３にネジで導光板を下ケースの底部に螺着する例を示す。

図１１、図１２において、ＬＥＤ７７１が実装されたフレキシブルプリント基板７７が下ケース７１の側壁７１ｂに両面テープ７８で貼り付けられる。導光板７３の入射面となる側面７３ｂの両端から第１、第２の延在部７３ｆ、７３ｇが延在する。第１、第２の延在部７３ｆ、７３ｇにはネジ９０が螺入するためのネジ下孔７３ｉ、７３ｊが設けられる。フレキシブルプリント基板７７の延在部７７ｂ側となる導光板７３の第２の延在部７３ｇはフレキシブルプリント基板７７と両面テープ７８を挟んでネジ９０により下ケース７１の側壁７１ｂに螺着される。フレキシブルプリント基板７７の挟まれる部分は断線防止のためにリード線が無いように設計される。導光板７３の第２の延在部７３ｆはフレキシブルプリント基板７７と両面テープ７８を挟むことなく、直にネジ９０により下ケース７１に螺着される。このようにネジ９０で螺着すれば、保持力が向上する。

図１３において、ＬＥＤ８７１が実装されたフレキシブルプリント基板８７が下ケース８１の底部８１ａに両面テープ８８で貼り付けられる。導光板８３の入射面となる側面８３ｂの両端から第１、第２の延在部８３ｆ、８３ｇが延在する。第１、第２の延在部８３ｆ、８３ｇにはネジ９０が螺入するためのネジ下孔８３ｉ、８３ｊが設けられる。導光板８３の第２の延在部８３ｇはフレキシブルプリント基板８７と両面テープ８８を挟んでネジ９０により下ケース８１の側壁８１ｂに螺着される。フレキシブルプリント基板８７の挟まれる部分は断線防止のためにリード線が無いように設計される。導光板８３の第２の延在部８３ｆはフレキシブルプリント基板８７と両面テープ８８を挟むことなく、直にネジ９０により下ケース８１に螺着される。このようにネジ９０で螺着すれば、保持力が向上する。また、底部に螺着する場合はネジが目立たないという利点や、底部にコントロール基板を取り付ける場合は、更に、外観寸法が増加しないという利点もある。

本発明の一実施形態に係るバックライトユニットの要部の平面図である。 要部の正面図である。 要部の右側面である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 図１のＣ−Ｃ断面図である。 図１のＤ−Ｄ断面図である。 両面テープの貼り付け状態を示す斜視図である。 導光板を示す斜視図である。 他の実施例を示す斜視図である。 他の実施例を示す斜視図である。 他の実施例を示す斜視図である。 他の実施例を示す斜視図である。

符号の説明

１ 液晶表示装置
１１ 下ケース
１１ｂ 側壁（下ケース、入射面側）
１２ 反射シート
１３ 導光板
１３ｆ 第１の延在部（導光板）
１３ｇ 第１の延在部（導光板）
１４ レンズシート（Ｘ方向）
１５ レンズシート（Ｙ方向）
１６ 拡散シート
１７ フレキシブルプリント基板
１７ｄ 切欠き
１７１ ＬＥＤ
１８ 第１の両面テープ
１８ｂ 第１の延在部（両面テープ）
１８ｃ 第２の延在部（両面テープ）
１９ 枠体
２０ 第２の両面テープ
５０ 液晶パネル
５１ 上ケース
９０ ネジ

Claims (7)

1. 光源と、該光源が実装されるプリント基板と、該プリント基板が保持されるフレームと、前記光源の光が入射される側面と入射された光が出射する上面を有する導光板と、を有するバックライトユニットにおいて、
   前記導光板の入射面側から前記プリント基板方向に延在する延在部を設け、該延在部が前記フレームに保持されることを特徴とするバックライトユニット。
2. 前記プリント基板と前記導光板は共に両面テープで前記フレームに保持されることを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
3. 前記導光板はネジで前記フレームに螺着されることを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
4. 前記プリント基板は前記導光板とネジで共締めされることを特徴とする請求項３に記載のバックライトユニット。
5. 前記フレームは上方が開口した箱形であり、前記プリント基板と前記導光板は前記フレームの同一側壁に保持されることを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
6. 前記フレームは上方が開口した箱形であり、前記プリント基板と前記導光板は共に前記フレームの底部に保持されることを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
7. 液晶パネルを有し、請求項１〜６に記載のバックライトユニットを用いて前記液晶パネルに光を照射することを特徴とする液晶表示装置。

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