JP2010182510A - バックライトユニット及びこれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 狭額縁化しながらフレキシブル基板の引き回しを可能とする。
【解決手段】 導光板４と、フレキシブル基板３上に設置され導光板４の端部に向けて光を出射する光源（発光ダイオード２）とを有し、光源から出射された光が導光板４の光出射面から平面光として出射されるバックライトユニットである。導光板４の発光ダイオード２と対向する第１の辺（長辺４Ａ）とは直交する第２の辺（短辺４Ｂ）に沿って発光ダイオード２と接続される接続用フレキシブル基板１０が引き出され、導光板４の短辺４Ｂにおいて、導光板４の側面の少なくとも接続用フレキシブル基板１０と対向する部分が、第１の辺（長辺４Ａ）と直交する方向に対して斜めに傾斜する傾斜面４ｂとされている。
【選択図】 図７

Description

本発明は、面光源機能を有するバックライトユニットに関するものであり、特に、発光部（光源）から引き出されるフレキシブル基板の引き回しのための改良に関する。さらに、本発明は、前記バックライトユニットを組み込んだ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、液晶表示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、面光源装置として用いられる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、液晶表示パネルに対向する導光板のエッジ（端部）に向けて光を出射する点光源（ＬＥＤ等）や管状光源（蛍光管等）等の発光部を配置する方式である。また、直下方式は、蛍光管等の直管状の光源を液晶表示パネルの裏面に複数配置し、液晶表示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。

エッジライト方式のバックライトユニットでは、導光板や発光部をフレームで保持する必要があり、例えばフレームとバックカバーの間に導光板を挟み込む構造や、フレームに導光板を両面テープで貼り付ける構造等が提案されている。これらの中で、前者においては両面テープ等の余分な部材が不要であり、組み立ても容易であることから、好ましい構造と言える。

導光板のフレームへの組み込みに際しては、位置決め等を行う必要があり、例えば特許文献１には、導光板の側縁部に第１凹状溝及び第２凹状溝を形成し、第１凹状溝を導光板の位置決め固定部として使用するとともに、第２凹状溝をハウジングに組み込む際に固定するネジ等が挿通される溝として使用する構造が開示されている。特許文献１記載の液晶表示装置では、第１凹状溝や第２凹状溝において、底壁面から壁面開口に向かう側壁面を傾斜面に形成し、凹状溝内の側壁面が輝いて見えることがないようにしている。

特開２００５−３１５９５７号公報

ところで、例えば液晶表示装置では狭額縁化が進められており、前述のバックライトユニットにおいて、光源（ＬＥＤ等）等が実装された基板から配線基板（フレキシブル基板）を引き出す場合、導光板形状を工夫する等して、フレキシブル基板の引き回しのための空間を確保する必要がある。また、この時、導光板の形状変更により輝線等が観察されることは好ましくなく、例えば導光板形状を直角な角を有する形状とすることは好ましくない。具体的には、導光板にフレキシブル基板の引き回し部（配線基板）から逃げるために導光板の側面の一部を溝状に切り欠き、一段落とした形状とすると、導光板に直角な角部が形成されることになり、輝線が発生したり、角部に応力が集中して機械的試験等において導光板が破損する等の問題が生ずるおそれもある。

本発明は、このような問題を解消することを目的に提案されたものであり、狭額縁化しながらフレキシブル基板の引き回しを可能とし、しかも輝線の発生が無く、破損のおそれも無いバックライトユニット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。

前述の課題を解決するために、本発明に係るバックライトユニットは、四角平板状の導光板と、フレキシブル基板上に設置され前記導光板の側面に向けて光を出射する光源とを有し、前記光源から出射された光が導光板の光出射面から平面光として出射されるバックライトユニットであって、前記導光板の光源と対向する第１の辺とは略直交する一方の第２の辺に沿って前記光源と接続される接続用フレキシブル基板が引き出され、前記導光板の第２の辺において、導光板の側面の少なくとも前記接続用フレキシブル基板と対向する部分が、第１の辺と直交する方向に対して斜めに傾斜する傾斜面とさ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、前述のバックライトユニットを備えることを特徴とする。

本発明のバックライトユニットにおいては、導光板の側面に傾斜面を形成することによって、狭額縁化を実現しながら、接続用フレキシブル基板の引き回しを可能としている。また、前記傾斜面の傾斜角度は僅かなもので良く、当該傾斜面を形成することにより導光板の側面に形成される緩やかな角部は、直角に比べて遥に大きく１８０°に近いものであるので、輝線が発生し難くなる。また、緩やかな角部に応力が集中することもなく、機械的試験等において導光板が破損することもない。

本発明によれば、導光板の側面を傾斜面とすることにより形成される空間を利用することで、狭額縁化しながらフレキシブル基板の引き回しが可能である。また、導光板形状において、直角な角部を形成する必要がないので、輝線等が観察され難くなり、画面品位を向上することが可能である。さらに、導光板に直角な角部が無いことから、機械的強度を向上することも可能である。

本発明を適用したバックライトユニットの分解斜視図である。 本発明を適用したバックライトユニットの概略平面図である。 フレキシブル基板の逃げ溝を形成した導光板の一例を模式的に示す要部概略平面図である。 （ａ）は実施形態における導光板の形状の一例を模式的に示す要部概略平面図であり、（ｂ）は導光板の形状の他の例を模式的に示す要部概略平面図である。 フレキシブル基板引き回し部分の要部概略平面図である。 図５ｘ−ｘ線における要部概略断面図である。 導光板に形成された傾斜面とフレキシブル基板の寸法関係を模式的に示す要部概略平面図である。 液晶表示装置の一例を示す分解斜視図である。

以下、本発明に係るバックライトユニット及び液晶表示装置について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明を適用したバックライトユニット１の基本構成を分解して示すものであり、図２は、その組み立て状態を示す概略平面図である。本実施形態のバックライトユニット１は、図１に示すように、光源である発光ダイオード（ＬＥＤ）２が実装されたフレキシブル基板３と四角形状で平板状の導光板４、反射シート５、光学シート６、さらには白色のプラスチック支持体９及びこのプラスチック支持体９の凹部９１に嵌合される弾性部材であるゴムブッシュ８を備えており、これらが例えば金属製の薄箱状のバックケース７に収容されている。そして、光源である発光ダイオード２から出射された光が、前記導光板４によって平面光に変換され、その光出射面（上面）から平面光として出射される。

また、前記導光板４は、図２に示すように、バックケース７の一方の短辺側に発光ダイオード２方向に突出する突片４１を形成し、他方の短辺側にこの辺と直交する方向に突出する突片４２を設けている。そして、他方の短辺側に配置されたプラスチック支持体９に保持された状態であって、その中心位置よりも発光ダイオード２側から離れた中間部分に設置されたゴムブッシュ８によって導光板４全体、強いて言えば導光板４の非発光ダイオード２側の上半分が反対側の一方の短辺側に押し付けられており、これによって導光板４がバックケース７内において安定に支持された状態となっている。本実施形態においては、導光板４が回転方向に位置ズレ（いわゆるθズレ）を起こすことで発光ダイオード２が実装されたフレキシブル基板３に突き当たることのないように、前記ゴムブッシュ８で導光板４を狭額縁側（図中矢印方向）へ押し付けるとともに、導光板４の突片４１をフレキシブル基板３面に当接させ、さらに導光板４の突片４２をプラスチック支持体９に設けた凹部９２に嵌合させることによって、その位置を規制している。

光源である発光ダイオード２は、前記導光板４の少なくとも長辺の一辺に沿って設けられており、本実施形態の場合、発光ダイオード２が実装されたフレキシブル基板３が導光板４の長辺４Ａ（第１の辺）側に設置されている。導光板４の下面には発光ダイオード２及びプラスチック支持体９との対向部分を除いた側縁に直立する側板５ａを有する反射シート５が配されるとともに、上面には光学シート６が配され、発光ダイオード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の長辺４Ａ側の端面から入光し、導光板４を通過した後、光学シート６を透過して例えば液晶表示パネルに照射される。したがって、本実施形態のバックライトユニット１は、エッジライト方式の照明ユニットということになる。

前記発光ダイオード２が実装されたフレキシブル基板３においては、これを外部回路と接続する必要があり、引き出し配線基板である接続用フレキシブル基板１０が前記フレキシブル基板３を延長する形で形成されており、これを引き回すことで電源回路等の外部回路と発光ダイオード２との電気的接続を図っている。

この接続用フレキシブル基板１０の引き回しに際しては、引き出し位置を適正に設計し、また、引き出しスペースを確保することが必要である。特に、例えば液晶表示装置の狭額縁化に対応したバックライトユニット１では、導光板４の周囲のスペースが僅かであり、接続用フレキシブル基板１０の引き回しが難しい。

先ず、接続用フレキシブル基板１０の引き出し位置であるが、発光ダイオード２が実装されたフレキシブル基板３の背面側のバックケース７を切り欠き、ここから接続用フレキシブル基板１０を引き出すことが考えられる。ただし、この場合、バックケース７の一部を切り欠く必要があり、バックケース７の発光ダイオード２が配列される辺を切り欠くと、光漏れや外部光の侵入等が発生するおそれがあり、輝度ムラが発生する等、光源品位を低下するおそれがある。

このため、本実施形態のバックライトユニット１では、光源である発光ダイオード２が配列される辺（第１の辺）（前記長辺４Ａ）とは直交する辺（第２の辺）、すなわち導光板４の短辺４Ｂに沿って接続用フレキシブル基板１０を引き出す形としている。導光板４の短辺４Ｂに沿って接続用フレキシブル基板１０を引き回すようにすれば、発光ダイオード２の背面に位置するフレーム７を切り欠く必要がなく、例えば輝度ムラ等が発生することはない。

なお、導光板４の短辺４Ｂに沿って引き出された接続用フレキシブル基板１０は、バックケース７の短辺の側壁の一部を切り欠いた切り欠き部７ａからバックケース７外へと引き出され、さらにバックケース７の底面側へ折り返されている。

ここで、狭額縁化されたバックライトユニット１では、導光板４とバックケース７の間の隙間が小さく、円滑な引き回しの妨げとなっている。これを解消するためには、例えば図３に示すように、導光板４の側面を一部切り欠いて、接続用フレキシブル基板１０の引き回しスペースを確保するための逃げ溝４ａを形成することが考えられる。しかしながら、導光板４に矩形の逃げ溝４ａを形成した場合、角部に輝線が発生したり、角部に応力が集中してクラック（破損）が生じ易い等の問題がある。

そこで、本実施形態においては、図４（ａ）に示すように、接続用フレキシブル基板１０と対向する部分において、導光板４の一方の短辺４Ｂ側の側面の一部を、第１の辺４Aと直交する方向に対して斜めに傾斜する傾斜面４ｂとし、接続用フレキシブル基板１０の引き回しを可能にしている。あるいは、図４（ｂ）に示すように、傾斜面４ｂと平面４ｃが連続する形とすることも可能である。この場合、短辺４Bから形成される傾斜面４ｂとの接線部分、あるいはこの傾斜面４ｂと連接される平面４ｃとの接線部分を夫々湾曲させて形成すれば、より輝線の発生を抑制することが可能となる。なお、図４では、導光板４に形成される突片４１の図示は省略している。

導光板４の短辺４Ｂ側を傾斜面４ｂとすることで形成される空間が、接続用フレキシブル基板１０を引き回す際の逃げとなり、狭額縁化した場合にも、輝線の発生を抑制しつつ接続用フレキシブル基板１０を円滑に引き回すことが可能になる。

図５は、接続用フレキシブル基板１０の引き回し部分の要部概略平面図であり、図６は、その要部概略断面図である。なお、図６は、フロントケース１１によって覆われた状態の断面図である。

これら図５や図６に示す通り、導光板４の短辺４Ｂ側を傾斜面４ｂとすることで、接続用フレキシブル基板１０の引き回し位置において、導光板４とバックケース７の間の隙間（空間）が拡大されている。この空間が接続用フレキシブル基板１０の厚みに対する逃げとなり、狭額縁化された場合にも、接続用フレキシブル基板１０の引き回しスペースが確保される。この隙間は、反射シート５に形成される側板５ａを傾斜面４ｂに沿うように予め傾斜するように整形しておくことで容易に形成可能である。あるいは、側板５ａを整形することなくバックケース７の側面と平行に形成しておいて、接続用フレキシブル基板１０をバックケース７の側面と側板５ａ間に圧入させることで、側板５ａを傾斜面４ｂ方向に弾性変形させて配置するように構成することも可能である。また、導光板４に傾斜面４ｂを形成し、いわゆるテーパ形状とすることで、直角な角部が形成されることにより発生する輝線が大幅に低減され、導光板４の機械的強度も改善される。

前記導光板４に傾斜面４ｂを形成するに際しては、その角度をできるだけ小さくすることが好ましい。図７に、導光板４に形成された傾斜面４ｂと接続用フレキシブル基板１０の寸法関係を模式的に示すが、傾斜面４ｂの平坦面４ｄに対する角度βを極力小さくし、換言すれば、図７中の角度αを極力大きくして１８０°にできるだけ近い値とすることで、輝線の発生を抑えることができ、機械的強度を向上することができる。

また、前記角度αは、例えば本実施形態のバックライトユニット１を液晶表示装置に組み込んだ際に、有効表示エリア（バックライトユニット１の有効発光エリア）によって規制される。導光板４の傾斜面４ｂの長辺４Ａにおける終端部Ｓが、図６に示す有効発光エリアの線Ｙよりも内側（有効表示エリア内）に入り込むと、輝度ムラ等の原因となるおそれがある。したがって、前記終端部Ｓが有効発光エリア内に入り込まないように、傾斜面４ｂの傾斜角度を設計する必要がある。この傾斜面４ｂの形成は、具体的には導光板４の短辺４Bと長辺４Ａとの角部に接続用フレキシブル基板１０を位置させた際に、接続用フレキシブル基板１０の非発光ダイオード２側の端部が傾斜面４ｂに接しないように平坦面４ｄから長辺４Ａ側に最短で直線を引いた際の傾斜角度αまたはβに設定することによりなされる。この際、傾斜角度αまたはβが大きくなり過ぎる場合には、図４（ｂ）で説明した手法を採ることも可能である。

さらに、前記傾斜面４ｂの寸法（長さＬ１）は、例えば前記接続用フレキシブル基板１０の長さＬ２や、ゴムブッシュ８の設置位置（ゴムブッシュ８によってバックケース７の側縁側に押圧される平坦面４ｄの長さ）等を考慮して設定する必要がある。当然のことながら、傾斜面４ｂの長さＬ１は、接続用フレキシブル基板１０の長さＬ２よりも大とすることが好ましい。また、導光板４の短辺４Ｂにおいて、ゴムブッシュ８の当接位置と対向する位置においては、導光板４の側面が平坦面であることが好ましい。したがって、前記傾斜面４ｂの開始端が、前記ゴムブッシュ８の当接位置と対向する位置よりも長辺４Ａ側に位置するように、傾斜面４ｂの長さを設定することが好ましい。

具体的な設計としては、例えば接続用フレキシブル基板１０の厚さが０．２ｍｍである場合に、傾斜面４ｂの傾斜角度βを１．２°（角度α＝１７８．８°）とし、傾斜面４ｂの形成による導光板４の後退寸法ｔを０．３ｍｍとすることで、輝線の発生等を生ずることなく、接続用フレキシブル基板１０を引き回すことが可能となった。

以上の構成を有するバックライトユニット１は、液晶表示装置において、面光源装置として組み込まれる。そこで次に、前述のバックライトユニット１を組み込んだ液晶表示装置について説明する。

図８は、面光源装置であるバックライトユニット１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８に示すように、液晶表示パネル２１と前述のバックライトユニット１とを備え、これらを金属材料や樹脂材料等で形成された外筐２２（フロントケースは図示省略）で保持するようにしている。

液晶表示パネル２１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、それぞれ偏光板が偏光軸を互いに直交させて貼り合わされている。

液晶表示パネル２１の額縁領域には、薄膜トランジスタ等の駆動トランジスタを備え駆動信号を供給する駆動回路部が形成されており、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、前記液晶表示パネル２１は多数の画素が配列された表示領域を有する。

前記バックライトユニット１は、前記液晶表示パネル２１の光源として組み込まれるものであり、発光ダイオード２から出射された光は、導光板４へ導かれ、導光板４を通過した後、平面光として液晶表示パネル２１の有効表示エリアに照射される。液晶表示パネル２１では照射された光が透過もしくは遮断され、文字や映像等の画像が所定の明るさで表示される。このバックライトユニット１の有効発光エリアは液晶表示パネル２１の有効表示エリアと同じ大きさ、もしくは有効表示エリアよりも広く形成される。

以上のように、前述の実施形態においては、導光板４の側面に傾斜面４ｂを形成することにより形成される空間を利用することで、狭額縁化しながら接続用フレキシブル基板１０を円滑に引き回すことが可能である。また、導光板４の形状において、直角な角部を形成する必要がないので、輝線等が観察され難くなり、画面品位を向上することが可能である。さらに、導光板４に角部が無いことから、機械的強度を向上させ、クラックの発生等を抑えることも可能である。

１ バックライトユニット、２ 発光ダイオード、３ フレキシブル配線基板、４ 導光板、４ｂ 傾斜面、４ｄ 平坦面、５ 反射シート、６ 光学シート、７ バックケース、８ ゴムブッシュ（弾性部材）、９ プラスチック支持体、１０ 接続用フレキシブル基板、２１ 液晶表示パネル、２２ 外筺

Claims (4)

1. 四角平板状の導光板と、フレキシブル基板上に設置され前記導光板の側面に向けて光を出射する光源とを有し、前記光源から出射された光が導光板の光出射面から平面光として出射されるバックライトユニットであって、
   前記導光板の光源と対向する第１の辺とは略直交する一方の第２の辺に沿って前記光源と接続される接続用フレキシブル基板が引き出され、
   前記導光板の第２の辺において、導光板の側面の少なくとも前記接続用フレキシブル基板と対向する部分が、第１の辺と直交する方向に対して斜めに傾斜する傾斜面とされていることを特徴とするバックライトユニット。
2. 前記導光板は、外周を支持するフレーム内に収容され、前記傾斜面が形成された第２の辺とは反対側の第３の辺において、その中心よりも前記第１の辺とは反対側の位置で弾性部材により前記第２の辺側に付勢するように押圧支持されていることを特徴とする請求項１記載のバックライトユニット。
3. 前記導光板の第２の辺に対応する側面には、少なくとも前記弾性部材と対向する位置において前記傾斜面に連接する平坦面とされていることを特徴とする請求項２記載のバックライトユニット。
4. 請求項１から３のいずれか１項記載のバックライトユニットを備え、当該バックライトユニット上に液晶表示パネルが載置され、前記導光板の第２の辺に形成される傾斜面の第１の辺側の終端位置が、前記液晶表示パネルの表示エリア外となるようにされていることを特徴とする液晶表示装置。

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