JP2012194464A - 液晶表示装置のバックライトシャーシ - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示装置のバックライトを支持するバックライトシャーシをねじり剛性が高く衝撃に強い構成とする。
【解決手段】液晶表示装置を構成する液晶パネルの背面側に配設されたバックライトを支持する金属製のバックライトシャーシ９であって、底面部に溝の突出方向の異なるビード１２，１３を同数備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶表示装置のバックライトを支持するバックライトシャーシに関する。

液晶表示装置では、液晶パネルの背面にバックライトが配置されており、このバックライトが発する光を液晶パネルの画素毎に遮断したり、透過したりすることにより、画像を表示するようにしている。
近年、液晶テレビなどの液晶表示装置において大画面化が進み、標準的な液晶テレビである３２Ｖ型の表示部は約４００ｍｍ×約７００ｍｍであり、また一般に市販されている液晶テレビで最大の６５Ｖ型の表示部は約８００ｍｍ×約１４００ｍｍである。

大画面化に伴ってその重量も増加したため、搬送上の問題に加え、壁掛けなどのニーズから軽量化の要求が高まっている。
このような液晶表示装置は、たとえば、特許文献１に開示されている。この液晶表示装置では、液晶パネルとほぼ同じ面積の金属製の反射板として、バックライトシャーシが液晶パネルの背面に配置されている。

このバックライトシャーシは、液晶テレビの表示部とほぼ同じ面積を有しているため、大画面化に伴う重量増加の主たる原因のひとつであり、その軽量化は液晶表示装置の軽量化に直結する。加えて、バックライトシャーシの薄肉化によって、バックライトシャーシの材料費は減少し、製品の製造コストの低減にも繋がる。
小型の液晶テレビでは樹脂製のバックライトシャーシが使用されることもあるが、大画面化するとバックライトシャーシの剛性および強度を確保するために厚肉化が避けられず、さらなる重量増加につながる。また、３〜４ｍｍの厚さの樹脂製バックライトシャーシでは、バックライトや回路基板の発する熱が機器内部にこもり、画質の劣化などの機器の性能低下、信頼性低下につながる。

それゆえ、バックライトシャーシは鋼板、アルミニウム板等の金属板を加工して製造されるものが主流である。
金属製のバックライトシャーシを軽量化するために、薄肉化が進展しているが、その厚さを低減すればするほど、バックライトシャーシはゆがみやすくなり、組み立て、搬送などの製造工程においてバックライトシャーシの取り扱いが難しくなる。
また、バックライトシャーシの背面には、複数の回路基板が配置される。これら回路基板が直接バックライトシャーシに取り付けられる場合、回路基板の重量でバックライトシャーシが撓んだり、変形したりすることが懸念される。

特開２００２−９０７３６号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載された技術にあっては、転倒や落下などで液晶表示装置に大きな衝撃が加わったとき、バックライトシャーシが大きく撓むことによりバックライトや回路基板が破損したり、バックライトシャーシが永久変形したりしてしまい、故障に至るという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記未解決の課題に着目してなされたものであり、バックライトシャーシを薄肉化したときに、組み立て、搬送などの製造工程において取扱いを容易にし、直接バックライトシャーシに取り付けられた回路基板の重量によるたわみや変形を抑制するだけでなく、転倒や落下などで大きな衝撃が加わったときのバックライトシャーシの大きな撓みや永久変形も抑制し、大型化した液晶表示装置の軽量化の要求に応えることができる液晶表示装置のバックライトシャーシを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一の形態に係る液晶表示装置のバックライトシャーシは、液晶表示装置を構成する液晶パネルの背面側に配設されたバックライトを支持する金属製のバックライトシャーシであって、底面部に溝の突出方向の異なるビードを同数備えていることを特徴としている。
また、本発明の他の形態に係る液晶表示装置のバックライトシャーシは、前記ビードはプレス加工によって形成されていることを特徴としている。

また、本発明の他の形態に係る液晶表示装置のバックライトシャーシは、前記ビードのうち、近接する２本のビードの溝の突出方向が表裏逆方向となるように配置されていることを特徴としている。
また、本発明の他の形態に係る液晶表示装置のバックライトシャーシは、前記ビードのうち、近接する２本のビード間のピッチがビードの巾の２倍以上５倍以下であることを特徴としている。
また、本発明の他の形態に係る液晶表示装置のバックライトシャーシは、前記ビードの最大高さが板厚の１．５倍以上であることを特徴としている。

また、本発明の他の形態に係る液晶表示装置のバックライトシャーシは、厚さが１．０ｍｍ未満の鋼板で構成されていることを特徴としている。
また、本発明の他の形態に係る液晶表示装置のバックライトシャーシは、底面と側面とが交わる稜線部の断面が曲率半径１０ｍｍ以上の円弧状であることを特徴としている。
また、本発明の他の形態に係る液晶表示装置のバックライトシャーシは、前記稜線部の円弧状断面が、バックライトシャーシの底面外周に沿って連続して設けられていることを特徴としている。

本発明によれば、バックライトシャーシを薄肉化したときに、組み立て、搬送などの製造工程において取扱いを容易にし、直接バックライトシャーシに取り付けられた回路基板の重量による撓みや変形を抑制するだけでなく、転倒や落下などで大きな衝撃が加わったときのバックライトシャーシの大きなたわみや永久変形も抑制し、大型化した液晶表示装置の軽量化の要求に応えることができるバックライトシャーシを提供することができる。

本発明を適用し得る液晶表示装置を示す模式的な分解斜視図である。 本発明によるバックライトシャーシを示す正面図である。 図２のＡ−Ａ線上の断面図である。 エンボスの断面拡大図である。 溝の突出方向が一方向に揃ったビードを有する比較例を示す正面図である。 図５のＢ−Ｂ線上の断面図である。 ビードのない比較例を示す正面図である。 ねじり剛性評価条件を示す説明図である。 衝撃試験を行う場合のバックライトシャーシをアルミニウム製フレームに固定した状態を示す図であって、（ａ）は一部を拡大して示す正面図、（ｂ）は一部を拡大して示す断面図、（ｃ）は固定用爪の平面拡大図、（ｄ）は固定用爪の側面拡大図である。 本発明の他の実施形態を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は横断面図、（ｃ）は縦断面図である。 本発明の他の実施形態を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は横断面図、（ｃ）は縦断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明を適用し得る液晶テレビ、液晶モニタ等の液晶表示装置を示す模式的な分解斜視図である。
液晶表示装置１は、表面側からフロントカバー２、カラーフィルター３、液晶パネル４、拡散板５、偏光板６、例えばＣＣＦＬ（冷陰極管）で構成されるバックライト７、バックライト７の光を液晶パネル４側に反射する反射板８、バックライト７及び反射板８を支持するバックライトシャーシ９、バックライトシャーシ９の背面側に装着される回路基板１０、バックカバー１１を少なくとも備えている。

バックライトシャーシ９は、図２に示すように、板厚が例えば０．８ｍｍの電気亜鉛メッキ軟鋼板をプレス加工によって前面を開放した箱状に折り曲げて構成され、底面板部９ａと、この底面板部９ａの上下左右端部を前方側に折り曲げた側面板部９ｂ〜９ｅと、これら側面板部９ｂ〜９ｅの前方段部を外方に折り曲げたフランジ部９ｆ〜９ｉとで構成されている。

そして、底面板部９ａには、左右両側にそれぞれ左右方向に所定間隔を保って上下方向に延長する２つのビード１２，１３が近接して形成されている。これら近接するビード１２，１３は、溝の突出方向が表裏逆方向となるように平行に形成され、左右対称に配置されている。
各ビード１２は、図３に示すように、プレス加工によって突出形成された、底面板部９ａの前面から斜め内方に傾斜する傾斜側壁１２ａ及び１２ｂと、これら傾斜側壁１２ａ及び１２ｂの前面側端部間を連結する天面１２ｃとで凸状に構成されている。

また、各ビード１３は、図３に示すように、プレス加工によって突出形成された、底面板部９ａの前面から斜め内方に傾斜する傾斜側壁１３ａ及び１３ｂと、これら傾斜側壁１３ａ及び１３ｂの前面側端部間を連結する底面１３ｃとで凹状に構成されている。
転倒や落下などで大きな衝撃が加わったときのバックライトシャーシの大きなたわみや永久変形の原因を鋭意研究した結果、液晶パネルに対向するバックライトシャーシの底面部にかかる荷重の増加にともない、底面部に配置した溝状のビードの断面が変形することがわかった。さらに、ビード部に発生する応力が材料の降伏点を超えると塑性変形が始まり、さらに荷重が増加するとビードが座屈して、大きく変形することが判明した。ビードのないバックライトシャーシに同じ条件で試験したところ、低荷重域ではビードがある場合よりもたわみが大きいものの、さらに大きく荷重を増加させてもビードのような座屈する部位が底面部にないため、変形は小さく抑えられることが明らかとなった。

溝状ビードの開口部が拡がることにより開口部の巾ｗが増加するため、底面部の面積が見掛け上増加したことが、たわみが増加した原因と考えられる。
このような底面部の面積増加を防ぐ形状を鋭意研究し、本発明に至った。
溝の突出方向が表裏逆方向のビードを組み合わせることにより、荷重がかかった方向に対して一方は開口部の巾が拡がり、他方は開口部の巾が狭まることにより、２本のビードの開口部の巾の合計が見掛け上増加しない形状があることを見出した。

このような形状では、底面部の見掛け上の面積がほとんど変化しないため、大荷重をかけたときの底面部のたわみが、ビードのないバックライトシャーシとほぼ同等まで小さく抑えられる。
このような効果を得るため、本発明では底面部に溝の突出方向の異なるビードを同数備えている必要がある。溝の突出方向は、近接する２本のビードの溝の突出方向が表裏逆方向となるように配置するのが好ましい。

ただし、溝の突出方向が表裏逆方向である２本のビードが近すぎると、双方の開口部が同時に開き、底面部の見掛け上の面積が増加し、たわみが大幅に増加する可能性がある。
かかる２本のビード１２，１３間のピッチｄをビードの巾の２倍以上にすると、それらの開口部が同時に開かないので、２倍以上とするのが好ましい。また、２本のビード１２，１３間のピッチｄがビードの巾の５倍を超えると、２本のビードの開口部の拡がりと狭まりのバランスがくずれ、底面部の見掛け上の面積が増大するおそれがあるので、５倍以下が好ましい。
なお、さらに好ましくは、近接する２本のビード間のピッチをビードの巾の２倍以上、４倍以下とする。

また、ビード１２，１３の本数は、各々１本以上あればバックライトシャーシ９の剛性を確保する上で有効であるが、バックライトシャーシ９のサイズが大きくなる場合には各々２本以上設けるとさらに有効である。バックライトシャーシ９に取り付ける部品と干渉しない位置関係を考慮して、ビード１２，１３の配置を決定するのが好ましい。また、プレス時の金型が複雑になることから、多くしすぎると経済的に不利となる。このため、ビード１２，１３の総本数は４〜８本程度がより好ましい。

さらに、ビード１２，１３の最大高さｈは、底面板部９ａの剛性を確保する上で、板厚の１．５倍以上とするのが好ましい。また、プレス加工によって割れなく張り出し成形できるビード１２，１３の最大高さは、金属板の材質に依存する。例えば、板厚０．８ｍｍ以下の鋼板の場合は、高さ１５ｍｍ程度が上限であるが、ビード１２の巾や壁の角度および稜線の曲率半径およびプレス加工工程によって調整可能である。プレス加工後の面ゆがみを抑制するには１０ｍｍ以下がより好適である。

ビード１２，１３の巾ｗは、バックライトシャーシ９の剛性向上には１０ｍｍ以上に設定することが好ましい。バックライトシャーシ９のサイズが大きくなると、よりビード巾ｗが広い方が有効であるが、バックライトシャーシ９に取り付ける部品と干渉しない位置関係を考慮して、ビード１２，１３の配置を決定するのが好ましく、ビード巾は５０ｍｍ以下に設定することが好ましい。

ビード１２，１３の長さは、ビード１２，１３の長さ方向のバックライトシャーシ寸法の１／２以上に設定することが、バックライトシャーシ９の剛性を確保する上で好ましい。より好ましくは、ビード１２，１３の長さ方向のバックライトシャーシ寸法の８０％以上であるとよい。
また、図２に示す底面板部９ａのビード１３間の中央部に設けた６個の円錐台状のエンボス１４は、回路基板１０を取り付けるためのものであり、図４の拡大断面図で示すように、底面板部９ａから背面側に突出されたエンボス側面部１４ａと、このエンボス側面部１４ａの上面を閉塞する天面部１４ｂとで構成され、例えば底面板部９ａでの外径３０ｍｍ、天面部１４ｂの外径１０ｍｍ、高さ１０ｍｍとし、その天面部１４ｂの中央にねじ固定用の穴が形成されている。

さらに、図１０に示すように、一面が開口部を持つ金属製のバックライトシャーシ９で、底面板部９ａと側面板部９ｂ〜９ｅとが交わる稜線部の断面が曲率半径１０ｍｍ以上の円弧状となる曲面とすることにより、衝撃時の変位を抑制することができる。
前述した稜線部の断面の曲率半径Ｒを大きくしていくと、残留変形は小さくなる。これは、衝撃時に稜線部に集中しやすい応力が、曲率半径Ｒが大きくなることにより分散するためと推測される。

特に、図１１に示すように、側面板部９ｂ〜９ｅ間の四隅部は、底面外周に沿って円弧面で連続していることが、荷重による変形を抑えるためには望ましく、さらにフランジ部も外周に沿って連続している形状がさらに好ましい。
また、側面の先端から外側に拡げられたフランジ部は、その端部がさらに底面側に折り返されているとフランジ部の剛性が高くなり、直接取り付けられた回路基板等の重量によるたわみや変形を抑制するのに好適である。

本発明のバックライトシャーシ９は、金属板をプレス加工することにより、薄肉・軽量のバックライトシャーシを安価に効率よく製造することが可能になる。
特に、底面部の張出し成形と外周壁部の曲げ成形、あるいは底面部の張出し成形と外周壁部の絞り成形の組み合わせにより製造するのが、本発明のバックライトシャーシの形状を得るのにより好ましい。

金属板の材質は、成形加工上の問題が無ければ特に制限はされず、軟鋼板、高張力鋼板、ステンレス鋼板およびアルミニウム板、アルミニウム合金板を使用可能である。
さらに、腐食防止のためのメッキや必要に応じた表面処理、塗装がされていてもかまわない。たとえば、表面に純亜鉛や亜鉛合金の電気めっきあるいは溶融めっきを施した後、その表面に耐指紋、耐食、潤滑などの機能を付与する化成処理を施した鋼板が好適である。

また、板厚も必要に応じ任意に決定することが可能であるが、ＴＶ用のシャーシを軽量化するには、鋼板が用いられる場合は１．０ｍｍ未満が好ましい。より好ましくは、本発明の効果が顕著となる０．８ｍｍ以下が好適である。
また、アルミニウム板の場合は１．５ｍｍ未満が好ましい。

（実施例１）
３２インチ相当の液晶テレビのバックライトシャーシ（Ｗ７２０ｍｍ×Ｈ４００ｍｍ×Ｄ２５ｍｍ）をプレス加工により試作した。
金属板として板厚１．０、０．８ｍｍの２種類の電気亜鉛めっき軟鋼板を使用し、本発明の発明例１〜８および比較例９〜１３を張出し成形と曲げ成形により加工した。

得られたバックライトシャーシの形状は、発明例１〜８については図２に示す構成と同様であり、比較例９〜１１については図５に示すようにビード１２を有するが、ビード１２の溝の突出方向が一方向にそろって形成されたものであり（図６）、比較例１２及び１３については図７に示すようにビード１２および１３そのものを形成していない構成である。
板厚、ビードの巾、ビード最大高さ、近接するビード間のピッチを後述する表１に示す。
中央に配置した６個の円錐台状のエンボス１４は、回路基板を取り付けるためのもので、底面部の外径３０ｍｍ、天面部の外径１０ｍｍ、高さ１０ｍｍとし、その天面部中央にねじ固定用の穴を設けた。

これらのバックライトシャーシの剛性と耐衝撃性を以下の２種類の方法で評価した。
評価１）ねじり剛性測定
図８に示すように、バックライトシャーシ９の対角に位置する一対の角を固定支持し、対角に位置する残る一対の角を同時に２０ｍｍ引き上げたときの荷重を測定した。
板厚１．０ｍｍでビードがないバックライトシャーシ（比較例１３）で得られた荷重を１００として、相対比較した結果をねじり剛性とした。

評価２）衝撃試験
ＪＩＳ Ｃ６００６８−２−２７（１９９５年）に従って衝撃試験を実施した。
水平な定盤上にバックライトシャーシ９を背面が上側になるように置き、中心点の高さをレーザー変位計で１／１０ｍｍまで測定した。
各種電子部品をハンダ付けした２００ｍｍ×３００ｍｍ×１．６ｍｍｔの樹脂基板１０（総重量１０００ｇ）をバックライトシャーシ９の底面中央の６個のエンボス１４の天面部１４ｂにＭ３のねじで固定した。

この基板１０が取り付けられたバックライトシャーシ９を図９に示すようにアルミニウム製フレーム２１にねじ止めし、このアルミニウム製フレーム２１ごと、速度変化が正弦半波で背面方向から前面（シャーシ開口部）方向に作用時間１１ｍｓ、ピーク加速度５００ｍ／ｓ^２の衝撃を1回与えた。
その後、バックライトシャーシ９から基板１０を取り外して、衝撃を与える前と同様に水平な定盤上にバックライトシャーシ９を置いて、その中心点の高さをレーザー変位計で測定し、衝撃前後の高さの変化を変位量として求めた。
得られた結果を下記表１に併せて示す。

比較例１２と１３を比較して明らかなように、ビード１２がないまま薄肉化すると、バックライトシャーシ９のねじり剛性は厚みが薄くなるほど低下し、衝撃による変位量も厚みが薄くなるほど変位量が増加する。
薄肉化したバックライトシャーシ９に溝の突出方向を一方向に揃えてビード１２，１２を設けた場合には、比較例９〜１１に示すとおり、ねじり剛性はビードなしの比較例１２〜１３と同等以上であるものの、衝撃による変位量はかえって増加する結果となった。

これに対し、本発明の発明例１〜８では近接するビード１２，１３を溝の突出方向を逆方向として設けることにより、ねじり剛性は同等以上に維持しながら、衝撃による変位量も満足する特性が得られており、これらを両立することに成功している。
このことから、本発明によればバックライトシャーシ９の薄肉化を可能にし、大幅に軽量化できることが明らかである。

（実施例２）
実施例１より大きな４２インチ相当の液晶テレビのバックライトシャーシ（Ｗ９４０ｍｍ×Ｈ５３０ｍｍ×Ｄ２５ｍｍ）をプレス加工により試作した。

金属板として板厚１．０、０．７ｍｍの２種類の溶融亜鉛めっき軟鋼板を使用し、本発明の発明例１４〜１８および比較例１９〜２１を張出し成形と曲げ成形および絞り成形により加工した。
得られたバックライトシャーシ９の形状は、発明例１４〜１７については、バックライトシャーシ９の底面板部９ａと側面板部９ｂ〜９ｅとの稜線部に所定曲率半径Ｒ０．５ｍｍ、５．０ｍｍ、１０．０ｍｍ、２０．０ｍｍの円弧面３１を形成している。図１０に、曲率半径１０ｍｍの例を示す。

一方、発明例１８については、図１１に示すように、絞り加工によって、バックライトシャーシ９の底面板部９ａと側面板部９ｂ〜９ｅとの稜線部に曲率半径２０ｍｍの円弧面３１を形成するとともに、側面板部９ｂ〜９ｅの接合部となる４隅にも曲率半径２５ｍｍ程度の円弧面３２を形成している。
これに対して比較例１９についてはビード１２を設けるが溝の突出方向が一方向に揃っており、底面板部９ａと側面板部９ｂ〜９ｅとの稜線部に曲率半径０．５ｍｍの円弧部を設けたものである。

また、比較例２０及び２１についてはビード１２自体を形成しておらず、底面板部９ａと側面板部９ｂ〜９ｅとの稜線部に曲率半径０．５ｍｍの円弧部を設けた。
これら発明例１４〜１８及び比較例１９〜２１についても前述した実施例１と同様に図８に示すねじり剛性試験及び図９に示すアルミニウム製フレームを用いた衝撃試験を行った。その結果を表２に示す。

この表２から明らかなように、近接するビード１２，１３を溝の突出方向を表裏逆方向として設けることにより、ねじり剛性をほぼ同等に維持しながら、耐衝撃性を満足しており（発明例１４）、さらに稜線部曲面の曲率半径Ｒを１０ｍｍ以上にした発明例１６〜１７では、衝撃時の変位量がさらに低減されている。
稜線部の曲面をバックライトシャーシ９の四隅の角部まで円弧面で連続させた発明例１８では、衝撃時の変位量がさらに顕著に低減することに成功している。
以上の結果から、本発明によればバックライトシャーシの薄肉化を可能にし、大幅に軽量化できることが明らかである。

なお、上記実施形態においては、外側のビード１２を凸状に形成し、内側のビード１３を凹状に形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、外側のビード１２を凹状に形成し、内側のビード１３を凸状に形成するようにしてもよく、さらには、左右対称とすることなくビードを配置するようにしてよく、要は近接する２本のビードの溝の突出方向を異ならせばよいものである。

１…液晶表示装置、２…フロントカバー、３…カラーフィルター、４…液晶パネル、５…拡散板、６…偏光板、７…バックライト、８…反射板、９…バックライトシャーシ、９ａ…底面板部、９ｂ〜９ｅ…側面板部、９ｆ〜９ｉ…フランジ部、１０…回路基板、１１…バックカバー、１２…ビード、１２ａ，１２ｂ…傾斜側壁、１２ｃ…天面、１３…ビード、１３ａ，１３ｂ…傾斜側壁、１３ｃ…底面、１４…エンボス、１４ａ…エンボス側面部、１４ｂ…天面部、２１…アルミニウム製フレーム、３１，３２…円弧面

Claims (8)

1. 液晶表示装置を構成する液晶パネルの背面側に配設されたバックライトを支持する金属製のバックライトシャーシであって、
   底面部に溝の突出方向の異なるビードを同数備えていることを特徴とする液晶表示装置のバックライトシャーシ。
2. 前記ビードはプレス加工によって形成さ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のバックライトシャーシ。
3. 前記ビードのうち、近接する２本のビードの溝の突出方向が表裏逆方向となるように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置のバックライトシャーシ。
4. 前記ビードのうち、近接する２本のビード間のピッチがビードの巾の２倍以上５倍以下であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の液晶表示装置のバックライトシャーシ。
5. 前記ビードの最大高さが板厚の１．５倍以上であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の液晶表示装置のバックライトシャーシ。
6. 厚さが１．０ｍｍ未満の鋼板で構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の液晶表示装置のバックライトシャーシ。
7. 底面と側面とが交わる稜線部の断面が曲率半径１０ｍｍ以上の円弧状であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の液晶表示装置のバックライトシャーシ。
8. 前記稜線部の円弧状断面が、バックライトシャーシの底面外周に沿って連続して設けられていることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置のバックライトシャーシ。

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