JP2018181630A - バックライト - Google Patents

Abstract

【課題】薄型化を推し進めても、組み立てが容易であり、且つ、ＬＥＤとライティングカーテンとの位置ずれが起きにくい直下型のバックライトを提供する。【解決手段】バックライト１０は、樹脂フレーム１２の内側上部に斜面３１が設けられるとともに、ライティングカーテンが印刷された拡散板１４の下面周辺部に斜面２２を含む段差部２１が設けられている。バックライト１０を組み立てるとき、樹脂フレーム１２の斜面３１に段差部２１の斜面２２を嵌め込む。【選択図】図５

Description

本発明は、平面的に配列したＬＥＤ群を備え、液晶パネルなど透過型の表示装置を背面から照明する直下型のバックライトに関する。

液晶表示装置は、画面に表示された画像を直視するため、通常、液晶パネルの背面から拡散光を照射するバックライトを備えている。このバックライトは、液晶パネルの下部に光源が配置された直下型バックライトと、液晶パネルの下部に導光板が配置されたサイドエッジ型バックライトに大別される。直下型バックライトは、光源を拡散板で覆い、拡散板から均一な拡散光を液晶パネルに向け放射する。サイドエッジ型バックライトは、光源を導光板の側面に配置し、導光板の側面から入射した光を、液晶パネルと対向する主面から放射する。

最近は、大面積化しやすい直下型バックライトが液晶テレビなど大型の液晶パネルを使用する機器に、薄型化しやすいサイドエッジ型バックライトが携帯電話機など中小型液パネルを使用する機器に採用されることが多い。このようなか、現在、中小型液晶パネルを使用するカーナビゲーションシステムにおいて、画質向上を目的として、直下型バックライトが得意とする部分点灯制御（以下「ローカルディミング」ともいう）が注目されるようになった。

ところが、カーナビゲーションシステムなど中小型液晶パネルを備える機器に直下型バックライトを適用しようとすると、薄型化により光源の直上部に輝度の高い領域が現れてしまう。薄型化に伴うこの現象は古くから知られており、直下型バックライトでは、輝度の高くなる領域にライティングカーテンを配し、放射光の均一化を図ってきた（例えば、特許文献１の図１）。

特開平４−１６６８１３号公報（図１）

特許文献１にも記載されているように、直下型バックライトでは、ライティングカーテンと光源との位置合わせが継続的な課題となっていた。とくに光源としてＬＥＤを採用すると、ライティングカーテンと光源との位置合わせに対する困難さが増す。すなわち、ＬＥＤは直上方向に強い指向性を持つとともに、発光面積が小さいため、ライティングカーテンからの位置ずれに敏感になる。この結果、放射強度のムラ（以下「輝度ムラ」という）を生じやすくなる。さらに薄型化を推し進めると、輝度ムラがいっそう目立つようになる。

そこで本発明は、上記課題を鑑みて、薄型化を推し進めても、組み立てが容易であり、且つ、ＬＥＤとライティングカーテンとの位置ずれが起きにくい直下型のバックライトを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明のバックライトは、実装基板と、前記実装基板の周辺部に配置された樹脂フレームと、前記実装基板上に配置されたＬＥＤと、前記樹脂フレーム
に支えられ前記ＬＥＤを覆う第１の拡散板とを備えたバックライトにおいて、前記樹脂フレームは、内側上部に斜面を備え、前記第１の拡散板は、ライティングカーテンが印刷されるとともに、下面周辺部に段差部を備え、前記段差部は、斜面を含み、前記段差部に含まれる斜面が前記樹脂フレームに備えられた斜面に嵌まり込むことを特徴とする。

本発明のバックライトでは、組み立てる前に実装基板上にＬＥＤ及び樹脂フレームを高い精度で配置しておく。これと並行して第１の拡散板には高い精度でライティングカーテンを印刷しておく。その後、バックライトを組み立てるとき、樹脂フレームの斜面に沿って拡散板を落とし込む。この結果、樹脂フレームの斜面と拡散板の斜面が嵌まり込み、樹脂フレームに拡散板が固定される。

前記第１の拡散板に、空気層を介して第２の拡散板を積層しても良い。

前記ライティングカーテンは、グラデーションパターンであっても良い。

前記ＬＥＤは、上面と４つの側面から光を放射する５面発光型であっても良い。

前記樹脂フレームに備えられた前記斜面は、断面端部が面取りされていると良い。

以上のように本発明のバックライトは、組み立て時に拡散板を樹脂フレームに落とし込むだけで高い位置精度が確保できる。この結果、本発明のバックライトは、薄型化を推し進めても、組み立てが容易でありながらＬＥＤとライティングカーテンとの位置ずれが起きにくくなる。

本発明の実施形態として示すバックライトの分解斜視図である。 図１で示すバックライトに含まれる拡散板の平面図である。 図１で示すバックライトに含まれる実装基板の平面図である。 図１で示すバックライトの断面図である。 図４で示す断面図の一部分の拡大図である。

以下、図１〜５を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、（）に特許請求の範囲で示す発明特定事項を記載する。

図１は、本発明の実施形態として示すバックライト１０の分解斜視図である。図１に示すようにバックライト１０では、実装基板１１上に、反射シート１７、樹脂フレーム１２、拡散板１４（第１の拡散板）、拡散板１６（第２の拡散板）、プリズムシート１８、反射型偏光板１９が積層している。

実装基板１１は、厚さが１ｍｍで、表面を絶縁処理した金属、セラミック、熱伝導性の良い樹脂などを基材とする。実装基板１１の上面には、ＬＥＤ１３がマトリクス状に配列して実装されている。反射シート１７は、厚さが０．１８８ｍｍで白色の樹脂からなり、ＬＥＤ１３に対応する位置に穴１７１が開いている。反射シート１７を実装基板１１に積層すると、穴１７１を通ってＬＥＤ１３の上部が反射シート１７から突き出す。

樹脂フレーム１２は、厚さが５．５ｍｍで白色の樹脂からなり、枠状である。樹脂フレーム１２の内側には斜面３１が形成されている。拡散板１４は、厚さが２ｍｍの半透明の樹脂からなる。拡散板１４は、周辺部に斜面を備えた段差部２１（図２参照）が形成され
ているとともに、下面にライティングカーテン１５が印刷されている。

拡散板１６は、厚さが１ｍｍで半透明の樹脂からなり、空気層を介して拡散板１４に積層する。プリズムシート１８は、厚さが０．１５５ｍｍで透明な樹脂からなり、上面に形成された微小プリズム群により配光分布を調整している。反射型偏光板１９は、厚さが０．３９０ｍｍで、樹脂からなる多層膜構造をとる。反射型偏光板１９は、一方の偏光を透過し、他方の偏光を反射することにより、光リサイクルを行う。

図２は、バックライト１０（図１参照）に含まれる拡散板１４の平面図である。図２に示すように、拡散板１４は、略長方形の平板である。前述したように拡散板１４の周辺部下面側には段差部２１が形成されている。図中、太い点線（２２）は、段差部２１の内側の境界を示すとともに、段差部２１に含まれる斜面２２（図４参照）を示している。すなわち、斜面２２は段差部２１の境界部に設けられ、平面視したとき狭い帯状の枠となる。

拡散板１４の下面には、マトリクス状に配列し、楕円形のライティングカーテン１５が印刷されている。ライティングカーテン１５は、白色の遮光部材からなり、中心部から周辺部に向かってグラデーションがかかっている。すなわち、ライティングカーテン１５は、中心部及び周辺部に透過光を確保するため遮光部材に隙間を設けており、中心部に比べ周辺部の方の隙間が大きくなっている（図５参照）。なお、拡散板１４を実装基板１１に積層したとき（図1参照）、ライティングカーテン１５の各中心部の直下にＬＥＤ１３が配置される。

図３は、実装基板１１の平面図である。図３に示すように実装基板１１には、樹脂フレーム１２が取り付けられているとともにＬＥＤ１３が実装されている。枠状の樹脂フレーム１２は、それぞれの辺３３に平坦部３２と斜面３１を備えている。また、ＬＥＤ１３は、実装基板１１上でマトリクス状に配列している。ＬＥＤ１３は、上下面に電極を備えたサブマウント基板にＬＥＤダイを実装し、そのＬＥＤダイを蛍光樹脂で封止したパッケージ品である。ＬＥＤ１３の電極は、実装基板１１の配線（図示せず）と半田で接続される。実装基板１１上には、ＬＥＤ１３を個別又はグループで点灯制御しローカルディミングを行うための配線が形成されている。

図４は、図２のＡＡ´線に沿うようにして描いたバックライト１０の断面図であり、図５は、図４において破線で囲んだ領域Ｂを拡大した拡大図である。なお。図５では、各部材の形状及び各部材間の関係を明確にするため、各部材間に隙間を設けるようにして描いている。実際には、実装基板１１、反射シート１７及び樹脂フレーム１２は、相互に接着している。拡散板１４、１６、プリズムシート１８及び反射型偏光板１９は、重ねられているだけで接着していない。バックライト１０は、図示していないケースに収納され、拡散板１４、１６、プリズムシート１８及び反射型偏光板１９が支持固定される。また、拡散板１４、１６、プリズムシート１８及び反射型偏光板１９は、光学的な密着を起こさないように空気層を介して積層している。

図４、５に示すように、実装基板１１上には、反射シート１７が積層されるとともに、複数のＬＥＤ１3が実装されている。反射シート１７の穴１７１からＬＥＤ１３が突き出ている。また実装基板１１の左右の端部に樹脂フレーム１２が取り付けられている。樹脂フレーム１２は、平坦部３２と斜面３１を備えている。拡散板１４は、ＬＥＤ１３直上の下面にライティングカーテン１５が印刷されているとともに、下面の左右の端部に段差部２１が形成されている。段差部２１の内側の端部には斜面２２が存在する。段差部２１の斜面２２は、樹脂フレーム１２の斜面３１に接している。拡散板１４上には、拡散板１６、プリズムシート１８、反射型偏光板１９が積層している。

バックライト１０では、バックライト１０を組み立てる前に、実装基板１１上にＬＥＤ１３及び樹脂フレーム１２を高い精度で配置しておく。すなわち工程の初期的段階において製造上の精度を高くしておく。同様に、拡散板１４にも高い精度でライティングカーテン１５を印刷しておく。バックライト１０を組み立てるときには、樹脂フレーム１２の斜面３１に沿って拡散板１４を落とし込む。つまり工程の最終段階では、高精度の位置合わせは行わない。

このとき樹脂フレーム１２の斜面３１に拡散板１４の斜面２２が嵌まり込み、樹脂フレーム１２に拡散板１４が固定される。すなわち、バックライト１０は、組み立て工程の最終段階において、いわゆるセルフアライメントが働き、拡散板１４を樹脂フレーム１２に落とし込むだけで高い位置精度が確保できる。この結果、バックライト１０は、薄型化を推し進めても、組み立てが容易であり、且つ、ＬＥＤ１３とライティングカーテン１５との位置ずれが起きにくくなる。

なお、部材間の位置合わせのため、突起と穴を用いることがある。すなわち、斜面２２、３１及び段差部２１を設ける代わりに、樹脂フレーム１２に突起を設け、拡散板１４に穴をあけ、突起と穴を嵌め込むことで位置合わせすることも考えられる。しかしながら、このように突起と穴を使用する位置合わせ方法では、樹脂フレーム１２の辺３３の幅を広くせざるを得ないのと、拡散板１４の穴による輝度ムラが懸念される。これに対し斜面２２、３１及び段差部２１を備えたバックライト１０は、これらの弊害がないうえ、斜面２２付近まで発光領域として利用できるため狭額縁化に有効となる。

また、バックライト１０は、平面的な外形が長方形であった。本発明のバックライトは、平面的な外形が長方形である場合に限られず、円形など曲線的な辺を含むものであっても良い。さらに拡散板が平板状でなく湾曲していても良い。

バックライト１０では、拡散板１４上に空気層を介して拡散板１６が積層していた。拡散板１４が光を拡散する能力（以下「拡散性」という）が高ければ、拡散板１６を省くことができる。しかしながら拡散板１４の拡散性を高くすると透過率が低下しやすい。そこで拡散板１４の拡散性を制限しておき、空気層を介して拡散板１６を積層することにより高い拡散性及び透過率を確保できる。

バックライト１０では、ライティングカーテン１５がグラデーションを備えていた。ライティングカーテン１５は、グラデーションパターンに限られず、一定の透過率を有するベタパターンであっても良い。この場合、拡散板１４、１６の拡散性を高くし、ライティングカーテン１５の影が視認できないようにすれば良い。しかしながらライティングカーテン１５にグラデーションを設けると、拡散板１４、１６の拡散性を低く設定でき、透過率の劣化を抑えられる。

前述のようにＬＥＤ１３は、ＬＥＤダイを蛍光樹脂で被覆しただけのパッケージであった。このためＬＥＤ１３は、パッケージの上面だけでなく４つの側面からも光が放射する（以下「５面発光型」という）。ＬＥＤ１３としては、パッケージの側面を反射部材で取り囲み、パッケージの上方だけに光を放射させても良い。この場合、拡散板１４、１６の拡散性を高くしたり、ＬＥＤ１３の面密度を高くしたりすれば良い。一方、５面発光型のＬＥＤ１３は、上面と側面から光を放射するため、直上部の光が弱くなる上、光が平面的に広がりやすくなる。この結果、５面発光型のＬＥＤ１３を採用すると、拡散板１４、１６の拡散性を弱くしたり、ＬＥＤ１３の個数を低減させたりすることができる。

図５では、樹脂フレーム１２に設けられた斜面３１の断面の両端部及び段差部２１に含まれる斜面２２の断面の両端部が角張って描かれていた。すなわち、これらの部分（断面
端部）は、金型成型でできる自然な丸みが存在するだけである。これに対し、これらの部分にもっと大きな丸みを設ける（面取りする）と、樹脂フレーム１２に拡散板１４を落とし込む際の抵抗が減り、よりいっそう組み立て易くなる。

１０…バックライト、
１１…実装基板、
１２…樹脂フレーム、
１３…ＬＥＤ、
１４…拡散板（第１の拡散板）、
１５…ライティングカーテン、
１６…拡散板（第２の拡散板）、
１７…反射シート、
１８…プリズムシート、
１９…反射型偏光板、
２１…段差部、
２２…斜面、
３１…斜面、
３２…平坦部、
３３…辺、
１７１…穴。

Claims (5)

1. 実装基板と、前記実装基板の周辺部に配置された樹脂フレームと、前記実装基板上に配置されたＬＥＤと、前記樹脂フレームに支えられ前記ＬＥＤを覆う第１の拡散板とを備えたバックライトにおいて、
   前記樹脂フレームは、内側上部に斜面を備え、
   前記第１の拡散板は、ライティングカーテンが印刷されるとともに、下面周辺部に段差部を備え、
   前記段差部は、斜面を含み、
   前記段差部に含まれる斜面が前記樹脂フレームに備えられた斜面に嵌まり込むことを特徴とするバックライト。
2. 前記第１の拡散板に、空気層を介して第２の拡散板を積層することを特徴とする請求項１に記載のバックライト。
3. 前記ライティングカーテンは、グラデーションパターンであることを特徴とする請求項１又は２に記載のバックライト。
4. 前記ＬＥＤは、上面と４つの側面から光を放射する５面発光型であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のバックライト。
5. 前記樹脂フレームに備えられた前記斜面は、断面端部が面取りされていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のバックライト。