JP2010113982A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光ダイオードを光源として用いる液晶表示装置において、金属製の収納ケースに直接導光板を配置して、樹脂フレームを削減する。
【解決手段】液晶パネルに光を照射するバックライトを有する液晶表示装置において、バックライトに設けられた導光板を金属製の収納ケースに収納する。収納ケースの側面には、Ｌ字またはＵ字形状の保持部材がプレス加工により成型されており、導光板を撓ませてＬ字またはＵ字形状の保持部材に挿入する。
【選択図】図５

Description

本発明は、非自発光型の表示装置に係わり、特に導光板を備えたバックライトを有する液晶表示装置に関する。

近年、表示装置として液晶表示装置が多用されている。特に、液晶表示装置は、薄型、軽量、省電力であることから携帯用機器の表示部に用いられている。
しかしながら、液晶表示装置は自発光型でないために照明手段を必要とする。一般に、液晶表示装置で用いられる照明装置には、バックライトと呼ばれる面状照明装置が普及している。従来、バックライトの発光素子（光源とも呼ぶ）には冷陰極放電管が用いられているが、近年、ＬＥＤ（発光ダイオード）も発光素子として用いられている。
バックライトには板状の導光板が設けられている。導光板の材質は透光性の樹脂等であり、発光素子から導光板に入射した光は導光板中を伝播する。導光板には溝、突起または印刷物等の反射・散乱部材が設けられおり、この反射・散乱部材により導光板中を伝播する光は液晶表示装置側に向けて出射する。
従来、表示装置に用いられる導光板は、高反射材を添加した樹脂製のモールドに収納されていたが、金属ケース内に樹脂モールドを配置し、さらに、樹脂モールドに導光板を配置するという構造では、部品点数や作業工程数が増加するといった問題が生じていた。
特に、小型の液晶表示装置では、低価格化を図る要求が年々強くなっている。この流れの中で、小型の液晶表示装置用バックライトでは部品点数の削減が課題の一つである。そこで、従来広く知られている導光板を樹脂モールドで保持し、樹脂モールドを金属ケースに配置する構造から樹脂モールドを削減しようと試みた。しかしながら、樹脂モールドを削除する試みにおいて、導光板の固定方法に問題が生じた。
下記「特許文献１」には、金属板を成型した下側フレームの記載があり、下側フレームに導光板を配置する構成が記載されている。しかしながら、特許文献１には、樹脂からのなる枠体も併用されており、導光板の固定方法について開示あるものではない。

なお、本願発明に関連する先行技術文献としては以下のものがある。
特開平０８−２３４２０１号

携帯機器用の小型液晶表示装置では、部品点数を減らして、より原価低減及び作業工数の低減を図っている。従って、小型液晶表示装置に用いられるバックライトにおいても、部品点数を減らすため、樹脂モールドの削減を検討した。
しかしながら、樹脂モールドを除くと、導光板が金属ケースに直接配置されるため、従来の固定手段に代わる導光板の固定方法が必要となった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、液晶表示装置において、金属製の収納ケースに直接導光板を配置して、樹脂フレームを削減することが可能となる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
液晶表示装置は、表示パネルと、当該表示パネルに光を照射するバックライトと、前記バックライトに設けられた発光素子と、発光素子からの光が入射する導光板と、導光板を収納する金属製の収納ケースとを備える。収納ケースの側面の一部をＬ字またはＵ字形状に成型して保持部材とし、Ｌ字またはＵ字形状の保持部材で導光板を保持する。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明の液晶表示装置によれば、金属製の収納ケースであっても導光板を保持・固定することが可能となり、樹脂モールドの部品削減が可能である。また、樹脂モールドを削減したとしても、代わって追加となる部材を用いること無く、導光板を金属フレームに挿入、保持することが可能である。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図１は、本発明の実施例の液晶表示装置１００の概略構成を示す図である。液晶表示装置１００は液晶パネル１とバックライト１１０と制御回路８０とで構成される。制御回路８０からは液晶パネル１の表示に必要な信号及び、電源電圧が供給される。制御回路８０はフレキシブル基板７０に搭載されており、配線７１、端子７５を介して信号が液晶パネル１に伝達される。
バックライト１１０は、導光板１２０と、ＬＥＤ１５０と金属製の収納ケース１８０とから構成されている。バックライト１１０は液晶パネル１に光を照射する目的で設けられる。液晶パネル１ではバックライト１１０から照射された光の透過量または反射量を制御して表示を行う。なお、バックライト１１０は観察者に対して液晶パネル１の裏面側または前面側に重ねて設けられるが、図１では解り易くするために、液晶パネル１と並べて表示している。
導光板１２０は、ほぼ矩形の形状をしており、側面にはＬＥＤ１５０が設けられる。符号１６０は、複数のＬＥＤ１５０の間を電気的に接続するフレキシブル基板である。フレキシブル基板１６０と制御回路８０との間は配線１６１で電気的に接続されている。なお、導光板１２０とＬＥＤ１５０との周囲に形成される樹脂モールドは削除されている。そのため、導光板１２０を保持する目的で、保持部材１８１が収納ケース１８０の側面に形成されている。

液晶パネル１の画素部８には画素電極１２が設けられている。なお、液晶パネル１は多数の画素部８をマトリクス状に備えているが、図が煩雑になることを避けて、図１では画素部８を１つだけ図示している。マトリクス状に配置された画素部８は表示領域９を形成し、各画素部８が表示画像の画素の役割をはたし、表示領域９に画像を表示する。
図１においては、図中ｘ方向に延在しｙ方向に並設されるゲート信号線（走査線とも呼ぶ）２１と、ｙ方向に延在しｘ方向に並設されるドレイン信号線（映像信号線とも呼ぶ）２２とが設けられており、ゲート信号線２１とドレイン信号線２２とで囲まれる領域に画素部８が形成されている。
画素部８にはスイッチング素子１０が設けられている。ゲート信号線２１からは制御信号が供給され、スイッチング素子１０のオン・オフが制御される。スイッチング素子１０がオン状態となることで、ドレイン信号線２２を介して伝送された映像信号が画素電極１２に供給される。
ドレイン信号線２２は駆動回路５に接続されており、駆動回路５から映像信号が出力する。ゲート信号線２１は駆動回路６に接続されており、駆動回路６からは制御信号が出力する。なお、ゲート信号線２１、ドレイン信号線２２及び、駆動回路５及び駆動回路６とは同じＴＦＴ基板２上に形成されている。

図２は、図１に示すＬＥＤ１５０を説明するための概略図である。図２（ａ）は概略断面図、図２（ｂ）は光出射側正面図である。
ＬＥＤ１５０は発光部であるＬＥＤ（例えば、白色発光ダイオードなどの発光ダイオード）チップ１５１がチップ基板１５４に搭載された構造をしている。ＬＥＤチップ１５１はｐｎ接合を有し、ｐｎ接合に電圧を印加すると特定の波長の光が出射する。ｐｎ接合を形成するｐ型半導体層にはｐ電極（アノード）１５８と、ｎ型半導体層にはｎ電極（カソード）１５９とがそれぞれ設けられる。
ｐ電極１５８と、ｎ電極１５９にはワイヤ１５２が接続されている。ワイヤ１５２はＬＥＤ１５０を外部と接続するために設けられたチップ端子１５３と、ｐ電極１５８及びｎ電極１５９とを電気的に接続する。
ＬＥＤチップ１５１の出射面側には、蛍光発光部１５６が設けられる場合もある。蛍光発光部１５６はＬＥＤチップ１５１から発光する光の波長を変換する機能を有している。また符合１５５は反射部でＬＥＤチップ１５１から発光した光が前面に出射可能となっている。

図３は、図１に示す導光板１２０を説明するための概略図である。図３（ａ）は概略平面図、図３（ｂ）は概略側面図である。導光板１２０は図３（ａ）に示すように矩形をしており、図３（ｂ）に示すように上面１２１と下面１２２とを有している。導光板１２０はポリカーボネートやアクリル樹脂等の光を透過する材質からなり、板状で、厚さが１．０ｍｍから０．２ｍｍに形成されている。なお、図３（ｂ）では断面を矩形で記載したが、入射面１２５側から板厚が減少した楔型としても良い。
図３では導光板１２０とＬＥＤ１５０の位置関係を示している。導光板１２０の少なくとも一辺に設けられた入射面１２５の近傍に、複数のＬＥＤ１５０が設けられる。ＬＥＤ１５０はフレキシブル基板１６０の上に入射面１２５に沿って並べられている。
ＬＥＤ１５０から出光した光は、入射面１２５に入射するようになっている。また、導光板１２０の上面１２１と下面１２２とは入射面１２５に対して略直交しており、下面１２２には反射部としてＶ字型の溝１２６が設けられている。
前述したように、導光板１２０は透明な樹脂からできており、その屈折率は空気よりも大きいため、各面の法線方向に対して特定の角度（臨界角）より大きい角度で上面１２１、下面１２２に到達した光は全反射され、小さい角度で到達した光は導光板１２０の外部に出射する。
導光板１２０内部に入射した光の大部分は、導光板１２０の上面１２１と下面１２２に対して臨界角より大きな角度を有しており、全反射を繰り返して導光板１２０内部を進む。導光板１２０を進む光は、下面１２２に設けられた溝１２６で上面１２１側に向け反射され、上面１２１から出射される。なお、入射面１２５から上面１２１に向かって傾斜面１２９を設けることも可能である。傾斜面１２９は導光板１２０の厚さよりも、ＬＥＤ１５０の厚さが厚い場合に、上面１２１に向けて厚さを薄くすることが出来て有効である。

図４は、導光板１２０に形成された溝１２６で反射する光について説明する図である。図４（ａ）は溝１２６が内側に凸の場合を示し、図４（ｂ）は溝１２６が外側に凸の場合を示している。溝１２６は反射面（傾斜面とも呼ぶ）１２７を有し、反射面１２７は下面１２２に対して１度から３５度の角度を有している。反射面１２７で反射した光は導光板１２０の上面１２１に向けて反射する。反射面１２７で反射させることで、光の上面１２１に対する角度を、上面１２１から出光可能な角度とすることが可能である。すなわち、前述したように導光板１２０内では光は全反射を繰り返すが、反射面１２７により、光は出射可能な角度となり導光板１２０から出射する。
図４（ａ）に示すように、導光板１２０の上面１２１の上にはプリズムシート１１２と１１３とが設けられ、導光板１２０から出射した光の向きを制御している。なお、図４（ａ）ではプリズムシート１１２と１１３とは三角柱の稜線が交差するように配置されている。そのため、プリズムシート１１３は導光板１２０から出射した光の進行方向を横方向に屈折させ、内側（液晶パネル側）に向けることが可能である。また符号１１４は拡散板で、符号１１５は反射シートである。
次に、図４（ｂ）に非対称プリズムシートを１枚用いる場合を示す。反射面１２７で反射した光は、上面１２１の鉛直方向に対して鈍角となり、上面１２１から外側（図中右側）に広がるように出射している。導光板１２０の上には、非対称プリズムシート１１６が設けて、外側に向かう光を液晶パネル（図示せず）側に向かうように屈折させている。

図５は、本実施例の液晶表示装置において、導光板１２０を金属製の収納ケース１８０に収納する様子を示す図である。
図５に示すように、収納ケース１８０の側面１８２には保持部材１８１がプレス加工で形成されており、保持部材１８１に導光板１２０の突起部２２１を嵌合することで、収納ケース１８０に導光板１２０を保持する。収納ケース１８０の側面は第１の側面１８２と第２の側面１８４との間に平坦部１８３を有して階段状の形状である。矢印で示すように、第１の側面１８２に囲まれた収納部１８５に導光板１２０が収納される。
図６は、本実施例の液晶表示装置において、導光板１２０が収納された収納ケース１８０に液晶パネル１を収納する様子を示す図である。
図５、図６に示すように、収納ケース１８０の第１の側面１８２が形成する収納部の開口に対して、第２の側面１８４の形成する開口は大きく形成されており、液晶パネル１は導光板１２０の上に配置され、第２の側面１８４により取り囲まれるように収納される。
前述したように、導光板１２０は第１の側面１８２に周囲を取り囲む収納部に収納されているが、導光板１２０の上には、フレキシブル基板１６０に搭載されたＬＥＤ１５０が配置される。さらに、導光板１２０とフレキシブル基板１６０の上には光学シートが配置される。図６には光学シートとしてプリズムシート１１２と１１３を示している。さらに、プリズムシート１１２、１１３の上には液晶パネル１２０が配置される。
収納ケース１８０の側面には平坦部１８３が形成されており、プリズムシート１１２、１１３の端部は平坦部１８３で支えられている。同様に液晶パネル１の端部も平坦部１８３で支えることが可能である。

図７は、本実施例の液晶表示装置において、収納ケース１８０の平坦部１８３でプリズムシート１１２を保持する様子を示す図である。
図７に示すように、第１の側面１８２に対して、第２の側面１８４は外側に広がっており、第１の側面１８２と第２の側面１８４との間に、平坦部１８３が設けられている。平坦部１８３の一部に切り欠き１４０を形成し、切り欠き１４０にプリズムシート１１２の一部を挿入して、光学シートを固定することが可能である。
この時、収納ケース１８０に形成した切り欠き１４０から光が外部に漏れることを防止するため、切り欠き１４０の上には第１の遮光テープ１４１を設ける。なお、第１の遮光テープ１４１はプリズムシート１１２を収納ケース１８０に固定する機能も有する。
第１の遮光テープ１４１によって、切り欠き１４０からの光漏れを防ぐことが可能であるが、プリズムシート１１２が収納ケース１８０より外部に出ている場合には、プリズムシート１１２を介して光漏れが発生することを見出した。そのため、図７（ｂ）に示すように、切り欠き１４０の外側にはみ出たプリズムシート１１２に粘着テープ１４３で金属ブロック１４２を貼り付けている。また、図７（ｃ）に示すように、切り欠き１４０の外側にはみ出たプリズムシート１１２に遮光テープ１４４を貼り付けて、プリズムシート１１２を介する光漏れを防止している。

図８は、本実施例の液晶表示装置において、収納ケース１８０の保持部材１８１の一例を説明するための図である。図８（ａ）は、Ｕ字形状に側面１８２をプレス加工した保持部材１８１を示している。導光板１２０の端部にはテーパ１２４が形成され、このＵ字形状の保持部材１８１に挿入される。導光板１２０を挿入する際には、まず導光板１２０の他方の端を、Ｌ字形状の保持部材１８６に嵌合させ、導光板１２０を撓ませながらＵ字形状の保持部材１８１にテーパ１２４を形成した一方の端を挿入する。テーパ１２４が形成されていることで、導光板１２０を撓ませ挿入する作業が容易になる。
図８（ｂ）は、導光板１２０を収納ケース１８０に配置した後に、側面１８２の一部１８７を折り曲げて粘着テープ１８８で固定するものである。また、図８（ｃ）は収納ケース１８０の底面に粘着テープ１８８で導光板１２０を固定するものである。
図９は、本実施例の液晶表示装置において、収納ケース１８０の保持部材１８１の他の例を説明するための図である。
図９では、第１の側面１８２にＬ字形状の保持部材１８１をプレス加工で成型したものを示す。導光板１２０には突起部２２２が形成されており、突起部２２２はＬ字形状の保持部材１８１に挿入される。Ｌ字形状の保持部材１８１をプレス加工で形成するため生じる開口部１８９には光漏れを防ぐ目的で、遮光テープ１４５が貼り付けられている。
以上説明したように、本実施例では、Ｌ字形状の保持部材１８１をプレス加工で事前に形成しているために、樹脂モールドの代わりに部材を追加する必要がなく、また、導光板１２０を収納ケース１８０に配置した後、他の部品で押さえつける等の作業が追加されることもない。そのため、部品点数と作業工数の削減が可能である。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

本発明の実施例の液晶表示装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施例の液晶表示装置の発光ダイオードを説明するための概略図である。 本発明の実施例の液晶表示装置の導光板を説明するための概略図である。 本発明の実施例の液晶表示装置において、導光板に形成された溝で反射する光について説明する図である。 本発明の実施例の液晶表示装置において、導光板を金属製の収納ケースに収納する様子を示す図である。 本発明の実施例の液晶表示装置において、導光板が収納された収納ケースに液晶パネルを収納する様子を示す図である。 本発明の実施例の液晶表示装置において、収納ケースの平坦部で光学シートを保持する様子を示す図である。 本発明の実施例の液晶表示装置において、収納ケースの保持部材の一例を説明するための図である。 本発明の実施例の液晶表示装置において、収納ケースの保持部材の他の例を説明するための図である。

符号の説明

１ 液晶パネル
２ ＴＦＴ基板
５，６ 駆動回路
８ 画素部
９ 表示領域
１０ スイッチング素子
１２ 画素電極
２１ ゲート配線（走査信号線）
２２ 映像信号線
７０，１６０ フレキシブル基板
７１ 配線
７５ 端子
８０ 制御回路
１００ 液晶表示装置
１１０，１８０ バックライト
１１２，１１３ プリズムシート
１１４ 拡散板
１１５ 反射シート
１１６ 非対称プリズムシート
１２０ 導光板
１２１ 上面
１２２ 下面
１２４ テーパ
１２５ 入射面
１２６ 溝
１２７ 反射面
１２９ 傾斜面
１３０ 光線
１３２ 法線
１４０ 切り欠き
１４１，１４４ 遮光テープ
１４２ 金属ブロック
１４３，１８８ 粘着テープ
１５０ ＬＥＤ
１５１ ＬＥＤチップ
１５２ ワイヤ
１５３ チップ端子
１５４ チップ基板
１５５ 反射部
１５６ 蛍光発光部
１５８ ｐ電極
１５９ ｎ電極
１６１ 配線
２２１，２２２ 突起部
１８０ 収納ケース
１８１ 保持部材
１８２，１８４ 側面
１８３ 平坦部
１８５ 収納部
１８６ 保持部材
１８９ 開口部

Claims (7)

1. 液晶パネルと、
   前記液晶パネルに光を照射するバックライトとを有し、
   前記バックライトは、発光素子と、
   前記発光素子からの光が入射する導光板と、
   前記導光板を収納する収納ケースとを有し、
   前記導光板は、前記収納ケース側面のＬ字またはＵ字形状に成型された部材により保持されたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記発光素子は、ＬＥＤであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記導光板と前記液晶パネルとの間には、光学シートが配置されたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記導光板の側面には上面から下面に向けて広がるテーパが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 液晶パネルと、
   前記液晶パネルに光を照射する面状照明装置とを有し、
   前記面状照明装置は、複数の発光素子と、
   前記発光素子からの光を前記液晶パネルに照射する導光板と、
   前記導光板を収納する金属ケースと、
   前記導光板と前記液晶パネルとの間に形成された光学シートとを有し、
   前記金属ケースは、側面が階段状に形成され、前記導光板を収納する第１の収納部と、前記光学シートが配置され、前記第１の収納部よりも大きな開口を有する第２の収納部とを有することを特徴とする液晶表示装置。
6. 前記発光素子は、ＬＥＤであることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記金属ケースの側面には、側面をＬ字またはＵ字形状に成型した保持部材が形成されたことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。

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