JP2011023312A - バックライト構造体、液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
フレーム強度を確保した上で軽量化を実現できるバックライト構造体を提供する。
【解決手段】
複数の部材を締結してフレームを形成し、該フレームと拡散板とを接合する。また、前記フレームと前記拡散板とを少なくとも部分的に重ね合わせ、または、突合せて、電磁波を照射することにより、前記フレームと前記拡散板との接合を行うことを特徴とする。
【選択図】 図９

Description

本発明は、バックライト構造体およびこれを有する液晶表示装置に関するものである。より詳細には、大型画面を有するバックライト構造体および液晶表示装置に関するものである。

一般的に、液晶表示装置はバックライト装置と液晶パネルからなる。バックライト装置は板金製バックシャーシとフロントシャーシ、光反射板、光源支持部、光源、光拡散板、必要に応じて用いられる導光板やインバーター等の光源駆動回路を含むバックライト構造体から構成され、液晶表示装置は該バックライト構造体にさらに液晶パネルが配置、固定された構成となっている。

最近、液晶表示装置のサイズが段々大型化されるにつれて、バックライト構造体と液晶パネルを収納するフレームのサイズも大型化している。フレームは材質により異なる製造方法が適用されるが、一般的には射出成形により製造され、製造装置の大型化とともに、移送設備も大型化する。従って、射出器及びその他の設備をサイズに合うように大型化するとともに、フレームのサイズの大型化に伴う重量増加に対応した製造設備の強化が必要になり、製造費用が増加する。

上記課題を解決するために、特許文献１によれば、ランプおよび拡散板を収納するフレームは二つ以上の部材からなり、部材の締結により矩形フレーム形状で形成される。該液晶表示装置によれば、大型画面を具備するバックライト装置および液晶表示装置の製造工程の便宜性を増大させ、原価を減少させて生産性を向上させることができる。

また、特許文献２によれば、酸化チタンを含有してなるポリカーボネート系樹脂組成物からなる箱型形状の成形体であって、該成形体の内部側面部に、光源端末の固定部が一体に成形される。これにより、軽量にして組立て工数の少ない照明装置用ハウジングとすることができる。

さらに、特許文献３によれば、シートの周辺端部及び樹脂フレームの上面を覆うように遮光性テープを貼り付け、拡散シートと樹脂フレームを固定する。これにより、拡散シート周辺端部、すなわち液晶表示素子の表示領域の周辺端部に発生する輝線を防止できると共に、拡散シート及びシート類のずれを防止することができ、それらを樹脂フレームに確実に固定することができる。

さらに、特許文献４によれば、短辺部材と長辺部材からなる枠体に、拡散板支持部および液晶パネル支持部を備える。これにより、従来の液晶表示装置よりもコストが低く、額縁領域が狭い液晶表示装置を提供することができる。

さらに、特許文献５によれば、光学シートの固定部と樹脂フレームの凹部とを勘合し、光学シートに切り欠き部を設ける。これにより、落下衝撃などの大きな機械的ストレスが発生しても、光学シートの変形・破壊が表示部分にまで達しないことにより、光学シートの変形・破壊に起因する表示不良を無くし、良好な品位の画像表示が可能な信頼性の高い液晶表示装置を提供することができる。

特開２００４−５５５２４号公報 特開２００７−８７９１６号公報 特開２００１−９１９４５号公報 特開２００２−３１１４１７号公報 特開２００８−９３７４号公報

上記背景技術において、上記従来例１および従来例４に示される液晶表示装置によれば、２つ以上の部材の締結によりフレームを形成していることから、フレームとしての強度が低下し、ボトムシャーシによるフレーム強度の補強が必要になる等により、液晶表示装置の重量が重くなってしまうという課題がある。

また、従来例２、従来例３および従来例５に示される液晶表示装置によれば、フレームは、シート等を収納することができる成形体であるため、特に大型液晶装置製造時には、製造装置や移送設備の大型化とともに、フレームの重量増加に対応した設備強化が必要になるという課題がある。

上記課題を解決するために、本発明のバックライト構造体は、複数の部材を締結してフレームを形成し、該フレームと拡散板とを接合することで一体化した構造体を構成することを特徴とする。

それにより、フレーム部材の分割による強度低下を抑制し、フレーム強度を確保することができる。

また、本発明のバックライト構造体を液晶表示装置に用いることで、液晶表示装置の重量を軽くすることができる。

また、本発明のバックライト構造体は、前記フレームと前記拡散板とを少なくとも部分的に重ね合わせ、または、突合せて、電磁波を照射することにより、前記フレームと前記拡散板とを接合することが好ましい。

それにより、接合強度の確保に加え、製造タクト短縮を図ることができる。

本発明のバックライト構造体および液晶表示装置によれば、フレームと拡散板とを接合することによりフレーム強度を確保することができる。

また、フレームと拡散板との接合方法として、電磁波照射による溶着を採用することにより、接合強度の確保に加え、製造タクト短縮を図ることができる。

本発明による液晶表示装置の実施例を示した分解斜視図である。 本発明による液晶表示装置の実施例を示した概略断面図である。 本発明による上下バーと左右バーとの接合方法の一例を説明するための図である。 本発明による上下バーと左右バーとの接合方法の一例を説明するための図である。 本発明による上下バーと左右バーとの接合方法の一例を説明するための図である。 本発明による樹脂フレームと拡散板との接合方法の一例を説明するための図である。 本発明による樹脂フレームと拡散板との接合方法の一例を説明するための図である。 本発明による樹脂フレームと拡散板との接合方法の一例を説明するための図である。 本発明によるバックライト構造体の液晶表示装置への組み込みを説明するための概略斜視図である。 シミュレーションのための想定模式図である。 シミュレーション結果を示す図、表である。

以下、本発明の実施例を図に基づき説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

図１は、本発明による液晶表示装置の主要部品の分解斜視図である。また、図２は、図１で示した液晶表示装置を切断線Ａ−Ａ’に沿って切断した断面図である。

図１および図２に示すように、本発明の一実施形態による液晶表示装置は、前キャビネット１と、液晶パネルより構成されるディスプレーユニット１６と、バックライト装置であるバックライト構造体１７と、後キャビネット（図示せず）とからなる。

ディスプレーユニット１６は、パネル２とシールドテープ３と、回路基板（図示せず）とテープキャリアパッケージ（図示せず）とを含む。シールドテープ３はパネル２周辺部に貼り付けられ、バックライト構造体１７からのノイズを遮断する。

さらに、バックライト構造体１７は、スペーサー４と、光学シート５と、拡散板６と、左右バー７と、上下バー８と、導光板１０と、反射シート１１と、バックライトシャーシ１２と、ＬＥＤ基板９上に実装されたＬＥＤ（図示せず）とを含む部材から構成されている。この中で、左右バー７と上下バー８とを接合することにより樹脂フレーム１５が形成されており、さらに、樹脂フレーム１５と拡散板６とを接合することにより樹脂フレーム／拡散板構造体１３が形成されている。

ここでは、光源としてＬＥＤ（図示せず）を線状に配置した例を示している。ＬＥＤは光を発生して導光板１０に入射させる。光源としては、ＬＥＤ以外に、例えば、線状やＵ字状のＣＣＦＬ（冷陰極管）を用いてもよい。

スペーサー４は、パネル２と光学シート５との間に挿入され、両者の間の空間を確保する。拡散板６は、導光板１０から提供される光を拡散させ、均一な輝度分布を有する光として出射する。反射シート１１は、導光板１０の下部に出射した光を拡散板６側に反射させることにより、拡散板６に供給される光量を増加させる。光学シート５は、拡散板６から拡散された光の輝度特性を確保する。

また、上下バー８および左右バー７は、突合せ部を締結して樹脂フレーム１５を形成する部材であり、酸化チタンを含有するＰＣ（ポリカーボネート）系樹脂からなる。含有される酸化チタンは、ＰＣに高反射性を付与するために使用される。該酸化チタン粉末の含有量、粒子径については上記効果を効率良く発揮できるものであれば、特に制限はない。上下バー８および左右バー７は、導光板１０から出射した光を拡散板６側に反射させることにより、拡散板６に供給される光量を増加させる。

ここで、上下バー８および左右バー７は同一の材質とするのが望ましい。同一の材質とすることにより線膨張係数が同じとなり、実使用の環境下における伸び量が同じとなるため、上下バー８と左右バー７との接合部への応力負荷を削減させることができる。上下バー８および左右バー７をＰＣにより形成することにより、バックライト構造体の軽量化を図るとともに、良好な耐熱性、機械的特性を得ることができる。ここで、一般的なＰＣの引張り強さおよび曲げ強さはそれぞれ、６４ＭＰａおよび９３ＭＰａである。さらに、ＰＣは比重が１．２０程度であり、金属からなるフレームと比較して軽量とすることができる。

また、上下バー８は、ＬＥＤ基板９を設置するための凹凸部を有しており、ホルダーの役割をも担っている。

図１に示す実施形態における製造工程については、まず、上下バー８と左右バー７との突き合せ部を接合して、樹脂フレーム１５を形成する。その後、樹脂フレーム１５と拡散板６とを接合して一体の樹脂フレーム／拡散板構造体１３とした後に、バックライト構造体１７に組み込まれる。上下バー８と左右バー７との接合方法、および樹脂フレーム１５と拡散板６との接合方法についての詳細説明は後述する。

本発明によるバックライト構造体を用いた液晶表示装置によれば、樹脂フレームと拡散板とを接合して一体の樹脂フレーム／拡散板構造体としているため、バックライト構造体のフレーム強度を確保することができ、さらに、樹脂フレームを用いることにより軽量化を図ることができる。また、樹脂フレーム／拡散板構造体によりバックライト構造体のフレーム強度を確保することができるため、他の部材による強度補強が不要となり、バックライトシャーシの薄肉化もしくは削減が可能となり、該バックライト構造体を液晶表示装置に組み込むことによって、液晶表示装置の軽量化を図ることができる。

ここで、上下バー８と左右バー７との突合せ部を接合する方法の一例を説明する。

上下バー８と左右バー７との突合せ部を接合する方法としては、樹脂ボスによるかしめ構造により行う。図３（ａ）に示すように、上下バー８および左右バー７を勘合形状とし、上下バー８および左右バー７のいずれかに予め樹脂ボス１８を形成し、対応する部材に貫通穴１９を形成する。ここでは、上下バー８に貫通穴１９を形成し、左右バー７に樹脂ボス１８を形成する場合を示す。貫通穴１９に樹脂ボス１８を挿入した後、樹脂ボス１８頭部を変形させることにより、かしめ構造を形成する。樹脂ボス１８および貫通穴１９のサイズ、形状に関しては、必要強度、タクトにより任意に設定することができる。樹脂ボスかしめ構造による接合後の形状を図３（ｂ）に示す。樹脂ボス１８頭部の変形は、例えば、お椀状の先端を有するヒーターを樹脂ボス１８上に印加した状態で加熱することにより行う。本方法による接合において、例えば、多ヘッド型の装置、もしくは、複数の装置を同時に使用することにより、一括して接合することができ、製造タクトを向上させることができる。

また、上下バー８と左右バー７との突合せ部の接合する方法の別の一例としては、図４（ａ）に示すように、上下バー８および左右バー７の接着部のいずれかに接着剤２０を供給することにより接着する方法が挙げられる。接着剤２０は、例えば、ディスペンスにより、上下バー８上に供給される。接着剤の種類としては、例えば、２液常温硬化型のアクリル系接着剤を使用することができる。該接着剤を使用することにより、接合強度を確保することができる。また、該接着剤は混合比率がラフであっても接合強度を発現することから作業性も良好である。例えば、２液の割合が１：１での混合推奨の接着剤において、２：１程度の混合割合であってもほぼ同等の接着強度を確保することができる。接合後の形状を図４（ｂ）に示す。本接合方法によれば、複数個所を一括で接合でき、部材や装置を安価に構成できるなど、接合工程の簡便化を図ることができる。

また、上下バー８と左右バー７との突合せ部の接合する方法の別の一例としては、図５に示すように、電磁波照射による溶着を行うことができる。ここで、あらかじめ、上下バー８および左右バー７のいずれかの少なくとも一部に前記電磁波を吸収する吸収剤（図示せず）を塗布または、混ぜ込みにより供給しておく。ここでは、左右バー７に前記吸収剤を供給する場合を示す。前述のように、上下バー８と左右バー７からなる樹脂フレーム１５は高反射性を有するＰＣからなるため電磁波が反射するが、前記吸収剤の供給により、電磁波照射による溶着が可能となる。電磁波の容量にもよるが、例えば、２００ｍｍ／ｓのスピードでヘッドを移動させることにより、短タクトでの接合が可能となる。ここで、前記電磁波としては、例えば、レーザー光を用いることにより、効果的に溶着することができる。

上記いずれかの方法を用いて上下バーと左右バーとの突合せ部を接合して樹脂フレーム形成することにより、接合部の強度を確保することができる。ここで、例えば、ネジによる締結を採用する場合には接合部の強度は得られるものの、作業は未だ人によることが多く、熟練作業者を要するとともに生産性は上記の方法に比べて劣る。ここで、上記いずれかの接合方法を用いることにより、接合強度の確保と製造タクト向上を図ることができる。なお、接合方法の選定については、製造タクト、接合強度、コスト（装置、必要部材）等の要求仕様を鑑み、上記の中で選定するのが望ましい。また、前記要求仕様によっては、上記接合方法のうちのいずれかを組み合わせて用いても構わない。

また、上記いずれかの方法を用いて複数の部材を締結して樹脂フレームを形成することにより、大型液晶装置製造時においても製造装置および移送設備のサイズの増加を抑制することができる。さらに、接合前の分割した状態の複数の部材を生産工場まで搬送し、生産工場にて締結することが可能となる。これにより、特に、大型液晶パネル生産時には、部材の可搬性が向上する。

次に、前記方法を用いた複数の部材の締結により形成された樹脂フレームと拡散板とを接合する。ここで、拡散板をＰＳ（ポリスチレン）からなる部材とする。

樹脂フレームと拡散板との接合する方法としては、電磁波照射による溶着方法がある。図６に電磁波照射による溶着により上下バー８と左右バー７からなる樹脂フレーム１５と拡散板６とを接合する場合の一例を示す。あらかじめ樹脂フレーム１５の少なくとも一部に、電磁波を吸収する吸収剤（図示せず）を塗布または混ぜ込みにより供給しておく。前述のように、上下バー８と左右バー７からなる樹脂フレーム１５は高反射性を有するＰＣからなるため通常は電磁波を反射するが、前記吸収剤の供給により電磁波を吸収でき、溶着が可能となる。前記樹脂フレーム１５上に拡散板６を設置し、拡散板６の上方から電磁波を照射する。拡散板６をＰＳ（ポリスチレン）からなる部材とすることにより電磁波は拡散板６を透過し、樹脂フレーム１５に供給された該吸収剤により吸収されて拡散板６と樹脂フレーム１５とが溶着される。ここで、電磁波の容量にもよるが、例えば、２００ｍｍ／ｓのスピードでヘッドを移動させて電磁波照射することにより、短タクトでの接合が可能となる。ここで、電磁波としてレーザー光を用いることにより、より効果的に溶着することができる。

また、樹脂フレームと拡散板との別の接合方法の一例としては、図７に示すように、接着剤２０による接着が挙げられる。樹脂フレーム１５および拡散板６の接着面の少なくとも一方に接着剤２０を供給することにより両者を接着する。図７に示すように、接着剤２０は、例えば、ディスペンスにより、上下バー８に供給される。接着剤の種類としては、２液常温硬化型のアクリル系接着剤を使用することができる。該接着剤を使用することにより、接合部の強度を確保することができる。また、該接着剤は混合比率がラフであっても接合強度を発現することから作業性も良好である。例えば、２液の割合が１：１での混合推奨の接着剤において、２：１程度の混合割合であってもほぼ同等の接着強度を確保することができる。以上の通り、本接合方法によれば、複数個所を一括で接合でき、部材や装置を安価に構成できるなど、接合工程の簡便化を図ることができる。

さらに、樹脂フレームと拡散板との別の接合方法の一例として、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、樹脂かしめにより樹脂フレーム１５と拡散板６とを接合する方法が挙げられる。樹脂フレーム１５に予め樹脂ボス１８を形成しておく。拡散板６の樹脂フレーム１５に形成された樹脂ボス１８位置と対応する場所に貫通穴１９を形成し、樹脂フレームの樹脂ボス１８を該貫通穴１９に挿入した後、樹脂ボス１８頭部を変形させることにより、かしめ構造を形成する。樹脂ボス１８頭部の変形は、例えば、お椀状の先端を有するヒーターを樹脂ボス１８上に印加した状態で加熱することにより行う。本方法による接合において、例えば、多ヘッド型の装置、もしくは、複数の装置を同時に使用することにより、一括して接合することができ、製造タクトを向上させることができる。

樹脂フレームは、上記いずれかの方法により拡散板と接合され、図６〜図８に示すいずれかの方法により、樹脂フレーム１５と拡散板６を接合し、一体化した構造体とすることによりフレーム強度を向上させることができる。ここで、上記のように、樹脂フレーム１５および拡散板６の材質をそれぞれ、ＰＣおよびＰＳとすることにより、両者の線膨張係数は、ともに、６〜８／℃×１０−５程度であり同等となる。よって、実使用下の環境変化による熱膨張による接合部への応力負荷を削減することができる。

また、上記接合方法のうちのいずれかを組み合わせて用いても構わない。

樹脂フレーム１５と拡散板６とを接合して一体化した樹脂フレーム／拡散板構造体１３のバックライト構造体１７への組み込みを説明するための液晶表示装置の分解斜視図を図９に示す。図９に示すように、上下バー８および左右バー７からなる樹脂フレーム１５と拡散板６とを接合して一体化した樹脂フレーム／拡散板構造体１３は、バックライト構造体１７に組み込まれる。

つまり、前キャビネット１内にパネル２を設置した後、スペーサー４を挟んで光学シート５を設置する。次に、前記の方法により形成した樹脂フレーム／拡散板構造体１３を接合した構造体を設置する。ここで、樹脂フレーム１５および拡散板６を接合して一体の樹脂フレーム／拡散板構造体１３としているため、フレームとしての強度を向上させることができる。次に、導光板１０、反射シート１１、ＬＥＤ基板９、バックライトシャーシ１２を設置する。ここで、樹脂フレーム／拡散板構造体１３によりバックライト構造体１７のフレーム強度を確保することができるため、バックライトシャーシ１２の薄肉化もしくは削減が可能となる。

本発明によるバックライト構造体を用いた液晶表示装置によれば、樹脂フレームと拡散板とを接合して一体の樹脂フレーム／拡散板構造体としているため、バックライト構造体のフレーム強度を確保することができる。

ここで、本発明において樹脂フレーム／拡散板構造体を形成することによるフレーム強度をシミュレーションにより検証した。図１０にシミュレーションに使用したモデルの模式図を示す。ここで、樹脂フレーム１５のサイズは、大型液晶画面を想定し、１２００ｍｍ×７００ｍｍとした。樹脂フレーム１５はＰＣ（ポリカーボネート）とし、拡散板６はＰＳ（ポリスチレン）とした。また、シミュレーションをより効果的にするために、樹脂フレーム１５下の構造体として、バックライトシャーシの変わりにサブフレーム１４を配置した構造とした。

シミュレーションでは、樹脂フレーム１５と接合して樹脂フレーム／拡散板構造体１３を形成する場合と、樹脂フレーム１５と拡散板６とを接合しない場合について比較した。図１０に示すように、樹脂フレーム１５四隅のうち３箇所を固定し、残りの隅に下向きに１００Ｎの荷重を負荷した場合の最大変位量を算出した。

シミュレーション結果を図１１（ａ）、（ｂ）に示す。図１１（ａ）に、樹脂フレーム１５と拡散板６とを接合して樹脂フレーム／拡散板構造体１３を形成した場合の変位量を、図１１（ｂ）に、樹脂フレーム１５と拡散板６とを接合しない場合の変位量を、それぞれ示す。

本発明によるバックライト構造体においては、樹脂フレームと拡散板とを接合して樹脂フレーム／拡散板構造体を形成して一体化した構造体とすることにより、樹脂フレームと拡散板とを接合しない場合と比較して最大変位量を１／１０以下とすることができる。

よって、本発明によるバックライト構造体によれば、上記説明した通り、フレームと拡散板を接合してフレーム／拡散板構造体を形成することにより、フレーム強度を確保し、バックライト構造体の軽量化を図ることができる。

バックライト構造体および液晶表示装置に適用可能である。

１ 前キャビネット
２ パネル
３ シールドテープ
４ スペーサー
５ 光学シート
６ 拡散板
７ 左右バー
８ 上下バー
９ ＬＥＤ基板
１０ 導光板
１１ 反射シート
１２ バックライトシャーシ
１３ 樹脂フレーム／拡散板構造体
１４ サブフレーム
１５ 樹脂フレーム
１６ ディスプレーユニット
１７ バックライト構造体
１８ 樹脂ボス
１９ 貫通穴
２０ 接着剤

Claims (4)

1. 液晶パネルと、該液晶パネルの背面に設置したバックライト構造体とから構成される液晶表示装置において、
   前記バックライト構造体は、複数の部材を締結して矩形状に形成されたフレームと、前記フレームに接して配置される拡散板とを有し、
   前記フレームと前記拡散板とを接合することで一体化した構造体を構成することを特徴とするバックライト構造体。
2. 前記フレームと前記拡散板とを少なくとも部分的に重ね合わせ、または、突合せて、電磁波を照射することにより、
   前記フレームと前記拡散板とを接合すること特徴とする請求項１に記載のバックライト構造体。
3. 請求項１または請求項２のいずれかに記載のバックライト構造体を用いて形成した液晶表示装置。
4. 液晶パネルと、該液晶パネルの背面に設置したバックライト構造体とから構成される液晶表示装置において、
   前記バックライト構造体は、複数の部材を締結して矩形状に形成されたフレームと、前記フレームに接して配置される拡散板とを有し、
   前記フレームと前記拡散板とを接合することで一体化した構造体を構成することを特徴とするバックライト構造体の製造方法。