JP2007128820A - バックライト及びそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】携帯型のパソコン等においては薄型化及び小型化の要求が強く、薄型化の観点から光源としてＬＥＤが採用されつつあるが、その場合においてもＬＥＤからの導光板への入光効率が低下していたが、この入光効率を向上させて輝度の増加と薄型化を可能としたバックライト及び液晶表示装置を提供する。
【解決手段】バックライト１３の光源としてＬＥＤ１２を使用し、このＬＥＤ１２を搭載した回路基板２８を、反射シート２５に設けた薄肉部３５に位置させて、ＬＥＤ１２と導光板２４の側面とを対峙させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、光源に発光ダイオードを使用したバックライト及びそれを用いた液晶表示装置に係り、薄型化に対応しつつ表示装置の外形も小型化することを可能としたバックライト及び液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、消費電力が少なく、また軽量で薄型・小型化に適しており、パーソナルコンピュータやテレビジョン受像機、携帯端末及びナビゲーションシステム等の各種モニターとして広く活用されている。このような液晶表示装置においては、反射型の液晶表示装置と透過型の液晶表示装置が存在するが、明るさの点において透過型の液晶表示装置が多用されている。この透過型の液晶表示装置では、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として使用したバックライトが使用されている。このバックライトは、ＬＥＤを装着した回路基板を液晶パネル側となるように配置し、ＬＥＤを導光板の一側と対向させるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。

このような構成のバックライトにおいては、回路基板が導光板の上側に位置するので、ＬＥＤの熱が篭もり易く十分な放熱ができないという問題点がある。

この配置とは反対に、ＬＥＤを搭載した回路基板を導光板の下側に配置した構成も採用されている（例えば、特許文献２参照）。

このように回路基板を導光板の裏面側に配設された反射シートの裏面側に配置した場合には、液晶表示装置を組込むパーソナルコンピュータ等の筐体に放熱させることが容易となる有利な点がある。

しかしながら、表示画面サイズが大きなパーソナルコンピュータ等に適用する際に、反射シートが薄いと導光板との間に剥離が生じてしまうため、変形強度を大きくした厚手の反射シートを採用すると、導光板の厚さ方向の中心軸とＬＥＤ光源の光軸とにズレが生じるという問題が発生する。
特開２００５−１３４５６６号公報（図１） 特開２００５−１１５３３５号公報（図２、図４）

このように、光源としてＬＥＤを採用し、ＬＥＤを搭載した回路基板を放熱の面から反射シートの下側に配置させると、ＬＥＤ光源の光軸と導光板の厚さ方向の中心軸との間にズレが発生し、導光板の入光効率が低下し、液晶表示装置として画面輝度が低下するという問題が発生していた。

また、反射シートの裏面側に回路基板を配置するので、バックライト自体としての厚さも増大するという問題もある。

本発明では、薄型化を達成させつつも、ＬＥＤ光源からの導光板への入光効率を向上させたバックライト及び液晶表示装置を提供することにある。

本発明に係るバックライトは、回路基板上に一列に並設された複数の発光ダイオードと、この発光ダイオードに一側面を対向させて配置された導光板と、この導光板の裏面側に配置された反射シートとを含むバックライトにおいて、反射シートを異なる厚さを有するように構成した。

また、本発明に係る液晶表示装置は、ガラス基板上に複数の画素電極を配設したアレイ基板と、このアレイ基板に対向するように共通電極を配設した対向基板と、これら基板間に封入された液晶部材とを有する液晶パネルと、液晶パネルを照射するために液晶パネルの裏面側に配設された導光板と、この導光板の少なくとも一側面に対向して配設され回路基板上に一列に並設された複数の発光ダイオードと、導光板の裏面側に配置された反射シートとを有するバックライトとを備える液晶表示装置において、反射シートに発光ダイオード側の端面方向の厚さを薄くした薄肉部を形成するように構成した。

本発明によれば、反射シートを異なる厚さを有するように形成し、このうちの厚さの薄くなった部分にＬＥＤを搭載した回路基板を配置させることにより、バックライトの厚さを減少させて薄型化に対応させ、また、導光板の厚さ方向の中心軸とＬＥＤ光源の光軸とのズレを極力小さくすることにより、ＬＥＤから導光板への入光効率を向上させ画面輝度の増加を可能としたバックライト及び液晶表示装置を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

本発明に係る液晶表示装置は、その概要を図１に示すように、液晶パネル１１と、光源として複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）１２を有するバックライト１３から構成されている。

この液晶パネル１１は、夫々矩形状のアレイ基板１４と対向基板１５とを有し、このアレイ基板１４の表示領域の外側を囲むようにアレイ基板１４上に印刷されたシール材１６を介して張合わされることにより、５μｍ程度以下の隙間を置いて対向配置され、この空隙部に液晶部材１５を封入している。

このアレイ基板１４は、矩形状のガラス基板１７を有し、このガラス基板１７上には、いずれも図示を省略しているが、多数本の信号線と走査線とが互いに直交して配列されており、更に複数本の補助容量線が走査線と略平行に配列されている。このガラス基板１７の内面上には更に保護膜や配向膜（図示せず）等が積層され、外面側には偏光板（図示せず）が貼付けられてアレイ基板１４を構成している。

一方、このアレイ基板１４と対向する対向基板１５は、アレイ基板１４を構成しているガラス基板１７よりも実際には小さな寸法に形成された矩形状のガラス基板１８を備え、このガラス基板１８内面上には、図示を省略しているが、カラー液晶表示装置の場合には、ブラックマトリクス、カラーフィルタを有し、更にＩＴＯからなる対向電極や配向膜が積層形成されており、ガラス基板１８の外面側には偏光板（図示せず）が貼付けられて対向基板１５を構成している。

上記アレイ基板１４のガラス基板１７に設けた各信号線と走査線との交差部近傍には、スイッチング素子としてのＴＦＴ（図示せず）が夫々形成されており、各ＴＦＴのゲート電極が走査線に、ソース電極が信号線に夫々接続され、各ＴＦＴのドレイン電極はＩＴＯからなる画素電極（図示せず）に接続されており、また各補助容量線とこれに対向する画素電極との間で補助容量が形成されている。

これら信号線と走査線に夫々映像信号及び走査信号を供給し、更に補助容量線に基準電圧等を供給する駆動回路は、アレイ基板１４の一方の長辺に沿って離間配置された多層積層構造の印刷基板１９に搭載されている。この印刷基板１９と液晶パネル１１とは、ソースドライバ２０をＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）実装された３個の可撓性印刷配線板２１にて接続されている。これは液晶パネル１１の駆動を多選択駆動化することによって配線数を低減させているもので、３個までの個数であれば印刷基板１９上の可撓性印刷配線板２１間に部品実装領域を形成し得ることが判明した。

この多層積層構造の印刷基板１９は、６〜８層にて幅約１０ｍｍに形成されており、多層数を増やせば印刷基板１９の幅をより狭くすることが可能で、反対に層数を減らせば印刷基板１９の幅を大きくすることが可能であり、製品仕様に応じて設定することができる。

この可撓性印刷配線板２１が存在しない印刷基板１９の表面上には、システムＬＳＩや各種半導体、チップ抵抗、チップコンデンサ及びコネクタ等の電気部品２２が配置されている。

この３個の可撓性印刷配線板２１が設けられた液晶パネル１１の一側で、可撓性印刷配線板２１外側２個の側縁部分から残余の３側面には、合成樹脂やゴム材等の可撓性弾性材からなる枠体２３が嵌合されて側面を保持し、液晶パネル１１の端面を保護している。

このように構成された液晶パネル１１に対向して、液晶パネル１１の裏面側にはバックライト１３が配置されている。このバックライト１３は複数のＬＥＤ１２と、このＬＥＤ１２を一端側面に配置した板厚１ｍｍ以下に設定された導光板２４を備えている。このＬＥＤ１２で発光した光は、導光板２４内面にて反射させて導光板２４内を伝播させ、これらの光を導光板２４によって液晶パネル１１方向に導出している。そのためにこの導光板２４は効率良く光を液晶パネル１１側に導出するために、導光板２４底面あるいは導出面に鋸歯状の反射面を設けたり、プリズム状の反射面を形成したり、あるいはこれらを組合せて使用することにより、光の伝播効率の改善を図っている。

また、導光板２４の底面外側面には、白色紙や合成樹脂の表面にアルミニウムや銀等を蒸着させ、あるいはそれらのシートを貼着する等して鏡面仕上げされ比較的撓みが少なくなるように、例えば２３０μｍ程度のやや厚手の材料からなる反射シート２５が配設されている。光量が十分確保されているのであれば、内面を白色にした反射シート２５の使用も可能である。

一方、導光板２４の出射面側には、拡散シートやプリズムシート等の光学シート２６が配設されており、これらＬＥＤ１２、導光板２４、光学シート２６及び反射シート２５は、ステンレス等の金属製の枠状のバックケース２７内に収納される。この光源となるＬＥＤ１２は可撓性印刷配線板からなる回路基板２８上に搭載され、これらによってバックライト１３が構成されている。

このように構成されたバックライト１３と液晶パネル１１とは、バックライト１３のバックケース２７上に液晶パネル１１を重畳配置して位置決めされる。その後に、この重ねられた液晶パネル１１とバックライト１３の３側面部分を粘着テープ２９にて貼着することにより、液晶パネル１１とバックライト１３とを一体化して液晶表示装置を構成している。

この液晶表示装置は、図２に示すように、多層積層印刷基板１９を可撓性印刷配線板２１によって巻き込み包み込むように折り曲げ保持することによって、液晶パネル１１やバックライト１３の一側に、その幅方向が液晶パネル１１やバックライト１３の平面方向と平行になるように保持される。この印刷基板１９は多層積層印刷基板１９から構成されているので、単板構成の配線基板に比較して厚さ方向の板厚は厚くなるが、その分だけ幅方向の長さを短くすることが可能となるので、額縁部分の大きさを小さくすることができる。

しかも印刷基板１９の幅方向の長さを短くしたとしても、印刷基板１９と液晶パネル１１を接続する可撓性印刷配線板２１を３個で構成することが可能となっており、印刷基板１９の可撓性印刷配線板２１が存在していない中間の空間部分に、駆動回路を構成するシステムＬＳＩや各種半導体及び抵抗、コンデンサ類の電気部品２２を配置させることが可能となっている。

従って、印刷基板１９の幅を１０ｍｍまで狭くしても可撓性印刷配線板２１の使用個数を３個以下となるように設定することと相俟って、印刷基板１９面上には、なお且つ十分な部品配置スペースを確保することができ、薄型化及び小型化を推進することが可能となる。

この液晶パネル１１とＬＥＤ１２を使用したバックライト１３との関係を、図３を参照してより詳細に説明する。なお、上記説明でしたのと同じ構成要素には同じ符号を付すことで、その詳細な説明は省略する。

即ち、図３は液晶パネル１１とバックライト１３の当該部分の一部切欠断面図であって、両面に偏光板３０，３１を備えた液晶パネル１１は、導光板２４の一端を係止させたバックケース２７の側面と粘着テープ３４等によって固定されている。このバックケース２７は、ＬＥＤ１２を配置する端面内側を断面コ字状に形成されているもので、このコ字状の中に導光板２４の一端が挿入されている。この導光板２４には液晶パネル１１側に光学シート２６を、反対面側には厚さを異ならせて薄肉部３５を形成した反射シート２５が配置されている。この薄肉部３５を形成するには、反射シート２５の薄肉部３５を形成する箇所にプレス加工を施すことにより部分的に肉厚を薄くしたり、反射シート２５を多層に形成しておき、薄肉部３５部分のみを単層構成にする等の方法が採り得る。

また、導光板２４の一端とバックケース２７側面間の空隙部分には、可撓性印刷配線板からなる回路基板２８面上に配線パターンによって接続固定された複数のＬＥＤ１２が一列状に配置されている。

即ち、このＬＥＤ１２を使用した光源は、図４に示すように、複数のＬＥＤ１２がテープ状に形成された回路基板２８の一面上に横一列に放出面４０が導光板２４側と対向するように並設されている。

このＬＥＤ１２は、図５に示すように、点灯制御駆動回路４１に複数のＬＥＤ１２を直列に接続したＬＥＤ回路４２を、例えば２列等の複数列となるように接続し、このＬＥＤ回路４２に接続された抵抗４３でＬＥＤ回路４２に流れる電流を調整するとともに、一方の抵抗４３から電流変動を検出し、この検出電圧を点灯制御駆動回路４１にフィードバックさせることで、一定の電流が流れるように制御している。

このＬＥＤ回路４２を駆動するには直流駆動、あるいはパルス電圧駆動等の駆動方法を採用することが可能で、各ＬＥＤ１２は回路基板２８に形成した回路パターンと接続することによって駆動される。この際に、輝度の向上や輝度のバラツキを少なくするために、隣接するＬＥＤ１２を交互に他のＬＥＤ回路４２のＬＥＤ１２が配置されるように接続することも可能で、この場合には、回路基板２８に夫々のＬＥＤ回路４２を駆動する配線パターンを形成しておき、これにＬＥＤ１２を交互に接続することで達成される。

この回路基板２８は反射シート２５の薄肉部３５部分に位置するように配設される。即ち、反射シート２５はＬＥＤ１２側の端面部分のみを肉厚を薄くすることにより薄肉部３５を形成し、残余の部分は厚肉状に形成されている。

従って、薄肉部３５は段差があるので、平坦な面を導光板２４側に位置させ、段差が存在する側の面に回路基板２８を位置させているものである。このようにして、このＬＥＤ１２の光源としての光軸が導光板２４の端面厚さ方向の中心軸部分と一致するように粘着テープ３６で回路基板２８とバックケース２７底面とを固定している。

このＬＥＤ１２の光軸と導光板２４の厚さ方向の中心軸とを一致させる方法につき、図６及び図７を参照して説明する。

図６は導光板２４に添接される反射シート２５として全体の厚さが同じ一定厚の場合を比較例として示している。

いま、導光板２４の厚さをａとすると、その厚さ方向の中心軸Ａはａ／２の位置にある。また反射シート２５の厚さをｂとする。一方、ＬＥＤ１２の高さをｃとし、その光軸Ｂがｃ／２の位置にあるとすると、中心軸Ａと光軸Ｂとのズレ量はＡ−Ｂとなる。

例えば、ａ＝６５０μｍ、ｂ＝２３０μｍ、ｃ＝６００μｍとすると、そのズレは、
Ａ−Ｂ＝３２５−３００＝２５μｍ
のズレとなる。

しかしながら、ＬＥＤ１２を搭載している回路基板２８は、反射シート２５の下側に位置するので、この反射シート２５の厚さ分のｂ＝２３０μｍが誤差となってくる。

従って、ＬＥＤ１２の光軸Ｂからみた仮想の中心線Ａ´は、
Ａ´＝（６５０＋２３０）／２＝４４０μｍ
の位置に存在することとなり、
Ａ´−Ｂ＝４４０−３００＝１４０μｍ
のズレが発生していることとなる。

これに対して、図７に示すように、反射シート２５に薄肉部３５を形成し、この薄肉部３５に回路基板２８を配置した場合について考察すると、この薄肉部３５の厚さをｄとし、ｄ＝３０μｍに設定する。この場合には、上記と同様に、ａ＝６５０μｍ、ｂ＝２３０μｍ、ｃ＝６００μｍ、ｄ＝３０μｍとなるので、ＬＥＤ１２の光軸Ｂからみた導光板２４の仮想の中心軸Ａ´は、
Ａ´＝（６５０＋３０）／２＝３４０μｍ
となる。

従って、仮想の中心軸Ａ´と光軸Ｂとのズレ量は、
Ａ´−Ｂ＝３４０−３００＝４０μｍ
となって、実際の中心軸Ａと光軸Ｂとのズレ量を大幅に改善することが可能となる。

その結果、ＬＥＤ１２からの導光板２４に対する入光効率を大幅に向上させることが可能となり、液晶表示装置の画面表示輝度の低下を抑制でき、しかもバックライトとしての厚さも薄くすることが可能となる。

このバックケース２７は、ＬＥＤ１２を配置した一側のみが底板側も含めて幅広のコ字状に形成されているが、その他の辺に相当する部分は、単にＬ字状に形成されているのみで、反射シート２５が係止できる程度の幅でしかない。このため、バックケース２７には底板に相当する部材としてはＬ字状の枠体が存在しているのみなので、金属製のバックケース２７としての重量を大幅に軽減させることが可能であり、携帯型製品には好適な仕様となる。

なお、液晶パネル１１の前面側の非表示部分はフロントケース３７で覆われ、このフロントケース３７はバックケース２７と嵌合固定される。また、液晶表示装置全体は、粘着テープ３８によってパーソナルコンピュータ等の筐体３９に固定されている。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されることなく、モノクロタイプの液晶表示装置にも適用することが可能であり、また、バックケースは枠状の形態のものとして説明したが、枠体の中央を通るように十字あるいは×字状に補強桟を渡して機械的強度を向上させた構成としたり、有底の箱状のものを使用することも可能である。

更に、可撓性印刷配線板を含んで液晶パネルと印刷基板との間の表面上を透明シート等で覆えば、この可撓性印刷配線板や印刷基板の配線部分に塵埃や水分を付着浸透させ難くさせることが可能で、商品品質の向上を図ることができる。また、商品形態によってはＬＥＤを導光板の複数の辺に配置することも可能である。

本発明に係るバックライト及び液晶表示装置の概要を示す分解斜視図。 同じく液晶表示装置の正面図。 同じくバックライトと液晶表示装置の要部を示す一部切欠断面図。 同じくＬＥＤ光源を示す斜視図。 同じくＬＥＤ回路を示す回路図。 導光板とＬＥＤとの関係を説明するための比較例の説明図。 本発明の導光板とＬＥＤとの関係を説明するための説明図。

符号の説明

１１…液晶パネル
１２…発光ダイオード（ＬＥＤ）
１３…バックライト
１４…アレイ基板
１５…対向基板
２４…導光板
２５…反射シート
２８…回路基板
３５…薄肉部

Claims (5)

1. 回路基板上に一列に並設された複数の発光ダイオードと、この発光ダイオードに一側面を対向させて配置された導光板と、この導光板の裏面側に配置された反射シートとを含むバックライトにおいて、
   前記反射シートは異なる厚さを有することを特徴とするバックライト。
2. 前記反射シートに前記発光ダイオード側の端面方向の厚さを薄くした薄肉部を形成したことを特徴とする請求項１記載のバックライト。
3. 前記反射シートの薄肉部が外側となるように配置し、この薄肉部に前記回路基板を配設したことを特徴とする請求項２記載のバックライト。
4. ガラス基板上に複数の画素電極を配設したアレイ基板と、このアレイ基板に対向するように共通電極を配設した対向基板と、これら基板間に封入された液晶部材とを有する液晶パネルと、
   前記液晶パネルを照射するために前記液晶パネルの裏面側に配設された導光板と、この導光板の少なくとも一側面に対向して配設され回路基板上に一列に並設された複数の発光ダイオードと、前記導光板の裏面側に配置された反射シートとを有するバックライトとを備える液晶表示装置において、
   前記反射シートに前記発光ダイオード側の端面方向の厚さを薄くした薄肉部を形成したことを特徴とする液晶表示装置。
5. 前記反射シートの薄肉部が外側となるように配置し、この薄肉部に前記回路基板を配設したことを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置。

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