JP2020119638A - バックライトユニット - Google Patents

Abstract

【課題】表示部分の背面を一様に照明するバックライトユニットの光源を簡易な搭載方法で設置でき、かつ、バックライトユニットを薄型化する技術を提供する。【解決手段】表示部分の背面に設けられ、表示部分を照明するバックライトユニット１は、表示部分の背面に設けられ、表示部分の方向に光を照射する発光素子２と、表示部分と発光素子２との間に表示部分に対向するように設けられ、発光素子２によって照射される光を照射方向の側方向に拡散させる拡散部材８と、発光素子２が実装される基板５と、発光素子２、拡散部材８及び基板５の少なくともいずれかを支持または保護し、拡散部材８に背面側から対向する底面部を有する枠体（ベゼル３、樹脂フレーム１１）と、を備える。枠体における底面部には、発光素子２が侵入可能な孔４が設けられる。基板５は、発光素子２が孔４に侵入した状態で固定されるように、枠体に外側から固定される。【選択図】図１

Description

本発明は、バックライトユニットに関する。

液晶を利用した表示装置において、液晶が設けられる部分の背面に設けられ、液晶が設けられる部分へ光を照射する、いわゆる直下型のバックライトユニットが開示されている（例えば特許文献１）。また、特許文献１に開示されるバックライトユニットとは異なる従来の直下型のバックライトユニットとして、バックライトユニットに含まれる拡散板と光源とが接触することを防止するため、拡散板を中空に浮かす支持体が必要となる構造がある。このような直下型のバックライトユニットの場合、バックライトユニットの厚みが増える要因を含む。また、バックライトユニットを携帯端末に搭載する場合、薄型化の需要がある。特許文献１では、液晶が設けられる部分の背面に設けられる回路基板に切り欠きを設け、切り欠き部分に光源を嵌めることによってバックライトユニットを薄型化している。

特開２０１２−２３４８２９号公報

特許文献１のようなバックライトユニットの場合、背面に設けられる光源が、表示部分に点光源として映る虞がある。そこで、光源と液晶が設けられる部分との間に拡散板を設け、光源からの光を拡散させることにより表示部分の背面を一様に照明することが考えられる。

しかしながら、上記のような構造の場合、光源、拡散板、そして液晶が設けられる部分が単に積み上がる構造となるため、バックライトユニットの全体の厚みは厚くなる。特許文献１では上述のように、回路基板に切り欠きを設け、光源を切り欠きに嵌め、バックライトユニットの薄型化を図ることが開示されている。しかしながら、このような構造の場合、光源の形状は限定され、また、光源の搭載方法が複雑となる。また、光源を回路基板に完全に埋め込むためには基板を厚くする必要が有り、基板の種類がガラスエポキシ樹脂により形成されるリジット基板に限定される。その結果、バックライトユニットの薄型化が困難なものとなることが考えられる。

すなわち、本発明者は、表示部分の背面を一様に照明するバックライトユニットの光源を簡易な搭載方法で設置してバックライトユニットを薄型化することは困難であることを見出した。

本発明は、一側面では、このような実情を鑑みてなされたものであり、その目的は、表示部分の背面を一様に照明するバックライトユニットの光源を簡易な搭載方法で設置でき、かつバックライトユニットを薄型化する技術を提供することである。

本発明は、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。

すなわち本発明の一側面に係るバックライトユニットは、表示部分の背面に設けられ、
前記表示部分を照明するバックライトユニットであって、前記表示部分の背面に設けられ、前記表示部分の方向に光を照射する発光素子と、前記表示部分と前記発光素子との間に前記表示部分に対向するように設けられ、前記発光素子によって照射される光を照射方向の側方向に拡散させる拡散部材と、前記発光素子が実装される基板と、前記発光素子、前記拡散部材及び前記基板の少なくともいずれかを支持または保護し、前記拡散部材に背面側から対向する底面部を有する枠体と、を備え、前記枠体における底面部には、前記発光素子が侵入可能な孔が設けられ、前記基板は、前記発光素子が前記孔に侵入した状態で固定されるように、前記枠体に外側から固定される、バックライトユニットである。

当該構成によれば、発光素子を枠体の孔に侵入させて基板を固定することにより、バックライトユニットの全体の厚みは抑制される。

また、当該構成によれば、枠体の外側の部分に接着部材が設けられる場合、基板の固定は、発光素子が実装された基板の面を筐体の外側から接着部材が設けられている部分へ加圧することにより可能となる。すなわち、発光素子は簡易に設置される。

また、当該構成によれば、基板は枠体の外側に設けられているため、基板上に実装される発光素子への信号の入力部分を枠体の外側に引き出すために枠体を切り欠くこと、または枠体に孔を開けることをせずに済む。すなわち、枠体の作成は容易となる。

また、当該構成によれば、基板が枠体の外側に位置するため、基板からの放熱を促進するための熱伝導率の高い放熱部材を基板に容易に貼り付けることができる。すなわち、基板からの放熱の促進は容易に行うことができ、熱による発光素子の出力の変動や性能の劣化等の悪影響の低減は容易に実現される。

上記一側面に係るバックライトユニットにおいて、前記基板が固定される前記枠体の部分は、金属により形成されてもよい。

当該構成によれば、基板が金属材料に固定されることになるため、基板が含む熱を、枠体へ移動させることを促進することができる。すなわち、当該構成によれば、全体の厚みを抑制しつつ、基板を放熱させ、熱による発光素子の出力の変動や性能の劣化等の悪影響の低減は容易に実現される。

上記一側面に係るバックライトユニットにおいて、前記基板における前記発光素子が実装される面の裏面に、前記基板よりも熱伝導率の高い放熱部材をさらに備えてもよい。

当該構成によれば、基板の放熱が促進される。よって、熱による発光素子の出力の変動や性能の劣化等の悪影響は低減される。

本発明によれば、表示部分の背面を一様に照明するバックライトユニットの光源を簡易な搭載方法で設置でき、かつバックライトユニットを薄型化する技術を提供することができる。

図１は、実施形態にかかるバックライトユニットの断面図の一例を示している。 図２は、従来のバックライトユニットの断面図の一例を示している。 図３は、実施形態に係るバックライトユニットをスマートウォッチへ適用した場合の概要の一例を示している。（Ａ）は、スマートウォッチの上面図の一例を示している。（Ｂ）は、スマートウォッチの背面図の一例を示している。（Ｃ）は、スマートウォッチの断面の一例として、（Ａ）におけるＡ―Ａ矢印断面図を示している。 図４は、従来のバックライトユニットをスマートウォッチへ適用した場合の概要の一例を示している。（Ａ）は、スマートウォッチの上面図の一例を示している。（Ｂ）は、スマートウォッチの背面図の一例を示している。（Ｃ）は、スマートウォッチの断面の一例として、（Ａ）におけるＡ―Ａ矢印断面図を示している。

以下、本発明の一側面に係る実施の形態（以下、「本実施形態」とも表記する）を、図面に基づいて説明する。ただし、以下で説明する本実施形態は、あらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。つまり、本発明の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。

§１ 構成例

図１は、本実施形態にかかるバックライトユニット１の断面図の一例を示している。バックライトユニット１は、例えばスマートウォッチ、ヘッドマウントディスプレイなどのＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）技術を利用した端末、スマートフォンなどの携帯端末、あるいは据え置き型表示装置の液晶表示部の背面に設置される。また、バックライトユニット１は、液晶表示部の背面側から液晶表示部に向けて照明光を出射するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）２を備える。すなわち、バックライトユニット１は、いわゆる直下型のバックライトユニットである。

また、バックライトユニット１は、表示部分を保護するベゼル３を備える。ベゼル３は、例えば金属材料によって形成される。また、ベゼル３は、底面にＬＥＤ２が侵入して配置される孔４を備える。ここで、ＬＥＤ２は、本発明の「発光素子」の一例である。また、バックライトユニット１は、ＬＥＤ２への配線や表示装置の表示のための素子などが実装されるフレキシブルプリント回路基板（以降、ＦＰＣという）５を備える。ＦＰＣ５は、ＬＥＤ２が実装される片面に金属による配線パターンが形成される。ここで、当該配線パターンは、片面に限らずＦＰＣ５の複数層に形成されてもよい。また、ＦＰＣ５の基材は、例えばフレキシブル性の高いフィルムによって形成される。

また、バックライトユニット１は、ＦＰＣ５のＬＥＤ２が実装される面をベゼル３の下面に接着させる両面テープ６を備える。また、バックライトユニット１は、ＦＰＣ５のＬＥＤ２が実装される面の裏面にグラファイトシート７を備えても良い。グラファイトシート７は、ＦＰＣ５の基材よりも熱伝導率が高く、ＦＰＣ５の放熱を促進させる。また、本構成例ではベゼル３も金属材料によって形成されるため、ＦＰＣ５の基材よりも熱伝導率が高い。すなわち、ＦＰＣ５に含まれる熱がベゼル３へも移動されてＦＰＣ５の放熱が促進される。ここで、グラファイトシート７は、本発明の「放熱部材」の一例である。

また、バックライトユニット１は、ＬＥＤ２と表示部分との間にＬＥＤ２から照射される光を拡散させる拡散板８を備える。拡散板８は、例えば乳白色のアクリル板、もしくはポリカーボネートなどによって形成される。また、拡散板８は、本発明の「拡散部材」の一例である。

また、バックライトユニット１は、拡散板８の上に重ねられる拡散シート９及びプリズムシート１０を備える。また、バックライトユニット１は、ユニット全体を側方向から囲む樹脂フレーム１１を備える。樹脂フレーム１１は、樹脂によって形成される。また、バックライトユニット１は、樹脂フレーム１１の上面とプリズムシート１０との間に遮光両
面テープ１２を備える。遮光両面テープ１２は、液晶パネルを貼り付け固定するものであり、またＬＥＤ２から照射された光が拡散板８を通過せずに系外へ漏れることを遮る。また、バックライトユニット１は、拡散板８の下面に配置される反射シート１３を備える。反射シート１３は、拡散板８の下面から背面側に出射した光を反射して拡散板８の方向へ戻す。ここで、ベゼル３及び樹脂フレーム１１は、本発明の「枠体」の一例である。

図２は、従来のバックライトユニット３１の断面図の一例を示している。バックライトユニット３１はＬＥＤ２が侵入して配置される孔４を有していないベゼル３３を備える。また、バックライトユニット３１は、拡散板８を支持する支持体１４を備える。また、バックライトユニット３１は、ＦＰＣ５がベゼル３３の内部に設けられる。

このような従来のバックライトユニット３１の構造は、ベゼル３３、ＦＰＣ５、ＬＥＤ２、及び拡散板８が単純に積み上がる構造である。よって、バックライトユニット１と比較して厚みが増すような構造である。また、バックライトユニット１と比較して、拡散板８を支持する支持体１４を備える必要がある。そして、拡散板８は通常押し出し成型品であるため、支持体１４と一体化した異形状とすることが困難である。また、ＦＰＣ５をベゼル３３の底面に固定する場合、ＬＥＤ２が実装されないＦＰＣ５の非実装面をベゼル３３に貼り付けて固定することになる。換言すれば、ＬＥＤ２が実装されるＦＰＣ５の実装面をベゼル３３の底面側へ均一に加圧する必要がある。よって、ＦＰＣ５の固定が簡易ではない。また、従来のバックライトユニット３１の場合、ＦＰＣ５の熱を効率的に放熱させるためには、ＬＥＤ２が実装されないＦＰＣ５の非実装面であってベゼル３３に固定される面に金属による配線を形成することが考えられる。すなわち、バックライトユニット３１の場合、ＦＰＣ５を効率的に放熱させようとすると、ＦＰＣ５の両面に配線パターンを形成しなければならず、バックライトユニット３１の全体の厚みが増える虞がある。

図３は、本実施形態にかかるバックライトユニット１Ａをスマートウォッチ５０へ適用した場合の概要の一例を示している。図３（Ａ）は、スマートウォッチ５０の上面図の一例を示している。図３（Ｂ）は、スマートウォッチ５０の背面図の一例を示している。図３（Ｃ）は、スマートウォッチ５０の断面の一例として、図３（Ａ）におけるＡ―Ａ矢印断面図を示している。

図３に示されるように、スマートウォッチ５０の外形は、円盤状となっている。ここで、スマートウォッチ５０の外形は、円盤状に限定されず、多角形でも良い。そして、ＬＥＤ２が実装されるＦＰＣ５は、スマートウォッチの外形に合わせて円盤状に形成される。そして、ＦＰＣ５は、外部のコネクタに接続可能な端子１５、または外部の端子にはんだ付けなどで接続可能な端子１５を備える。また、ＦＰＣ５は、樹脂フレーム１１の背面部分に貼りつけて固定される。また、スマートウォッチ５０では、ベゼル３の代わりに樹脂フレーム１１に孔４が設けられる。そして、孔４にＬＥＤ２が侵入した状態でＦＰＣ５は樹脂フレーム１１に固定される。

一方、図４は、従来のバックライトユニット３１Ａをスマートウォッチ６０へ設置した場合の概要の一例を示している。図４（Ａ）は、スマートウォッチ６０の上面図の一例を示している。図４（Ｂ）は、スマートウォッチ６０の背面図の一例を示している。図４（Ｃ）は、スマートウォッチ６０の断面の一例として、図４（Ａ）におけるＡ―Ａ矢印断面図を示している。

バックライトユニット３１Ａは、ＬＥＤ３２が導光板３８の側方向に設けられる、いわゆるエッジ型のバックライトユニットである。具体的には、バックライトユニット３１Ａは、表示部分の背面に導光板３８を備え、導光板３８の側方向にＬＥＤ３２が設けられる。また、バックライトユニット３１Ａは、樹脂により形成されるフレーム４１を備え、Ｌ
ＥＤ３２は、フレーム４１の内部に収容される。また、バックライトユニット３１Ａは、コネクタ４５を有するＦＰＣ３５、及び遮光両面テープ４２を備え、フレーム４１の上面にＦＰＣ３５が固定される。また、ＦＰＣ３５の上面には遮光両面テープ４２が貼られる。また、バックライトユニット３１Ａは、導光板３８の下面に固定される反射シート４３を備える。反射シート４３は、導光板３８の下面から出射された光を導光板３８の方向へ反射させて戻す。また、バックライトユニット３１Ａは、ＦＰＣ３５のＬＥＤ３２が実装される面をフレーム４１の上面に接着させる両面テープ４６を備える。

［作用・効果］
上記のようなバックライトユニット１、１Ａによれば、図１、図３等に示されるように、ＬＥＤ２が実装されるＦＰＣ５をベゼル３あるいは樹脂フレーム１１の孔４に侵入する状態で固定する構造である。よって、図２あるいは図４に示されるような従来のバックライトユニット３１、３１Ａのようにベゼル３３あるいはフレーム４１の内部において部品を積み上げる構造と比較して、バックライトユニット１、１Ａの全体の厚みの増大は抑制され、薄型化は実現される。

また、上記のようなバックライトユニット１、１Ａによれば、ＦＰＣ５は、ＬＥＤ２が実装された実装面をベゼル３、あるいは樹脂フレーム１１の外側から両面テープ６が貼られている部分へ加圧することにより固定される。すなわち、ＬＥＤ２及びＦＰＣ５がベゼル３、あるいは樹脂フレーム１１の内部に設けられる構造と比較して、ＬＥＤ２及びＦＰＣ５は簡易にベゼル３、あるいは樹脂フレーム１１へ固定される。

また、上記のようなバックライトユニット１Ａによれば、ＦＰＣ５は、樹脂フレーム１１の外側に設けられている。よって、ＦＰＣ５の端子１５を樹脂フレーム１１の外部に引き出すために樹脂フレーム１１を切り欠くこと、または孔を開けることをせずに済む。すなわち、樹脂フレーム１１の作成やバックライトユニットの組立は容易となる。

また、上記のようなバックライトユニット１によれば、ＦＰＣ５が固定されるベゼル３は、金属により形成されている。また、ベゼル３に固定されるＦＰＣ５の面には、金属により形成される配線パターンが設けられている。よって、熱伝導率の高い金属同士が近接することとなり、ＦＰＣ５に含まれる熱が、ＦＰＣ５の片面に形成される配線を介して、ベゼル３へ移動することは促進される。また、ベゼル３は、ＦＰＣ５の基材よりも熱伝導率の高い金属により形成されるため、ベゼル３へ移動された熱の放熱が促進される。すなわち、上記のようなバックライトユニット１によれば、全体の厚みを抑制しつつ、ＦＰＣ５を効率的に放熱させることができる。よって、熱によるＬＥＤ２の出力の変動や性能の劣化等の悪影響の低減は容易に実現される。

また、上記のようなバックライトユニット１によれば、ＬＥＤ２が実装されるＦＰＣ５の面の裏面にＦＰＣ５の基材よりも熱伝導率の高いグラファイトシート７が貼り付けられている。よってＦＰＣ５の放熱がさらに促進され、熱によるＬＥＤ２の出力の変動や性能の劣化等の悪影響は低減される。

また、上記のようなバックライトユニット１、１Ａによれば、ＦＰＣ５の裏面が外部に露出している。よって、グラファイトシート７を容易にＦＰＣ５の裏面に貼り付けることができる。すなわち、ＦＰＣ５からの放熱の促進は容易に行うことができ、熱によるＬＥＤ２の出力の変動や性能の劣化等の悪影響の低減は容易に実現される。

また、上記のようなバックライトユニット１、１Ａによれば、ＬＥＤ２を複数個設け、複数のＬＥＤ２の点灯を独立して制御することができる。よって、コントラスト比の低下は抑制される。また、上記のようなバックライトユニット１、１Ａによれば、表示装置の
画面内において部分ごとに映る色を変えることができる。よって、表示の自由度は向上する。

また、上記のバックライトユニット１Ａの樹脂フレーム１１は樹脂により形成されている。よって、軽量化が実現される。

＜その他変形例＞
上記のようなバックライトユニット１は、拡散板８の代わりに導光板を備えてもよい。

以上で開示した実施形態や変形例はそれぞれ組み合わせる事ができる。

なお、以下には本発明の構成要件と実施例の構成とを対比可能とするために、本発明の構成要件を図面の符号付きで記載しておく。
＜付記１＞
表示部分の背面に設けられ、前記表示部分を照明するバックライトユニット（１、１Ａ）であって、
前記表示部分の背面に設けられ、前記表示部分の方向に光を照射する発光素子（２）と、
前記表示部分と前記発光素子（２）との間に前記表示部分に対向するように設けられ、前記発光素子（２）によって照射される光を照射方向の側方向に拡散させる拡散部材（８）と、
前記発光素子（２）が実装される基板（５）と、
前記発光素子（２）、前記拡散部材（８）及び前記基板（５）の少なくともいずれかを支持または保護し、前記拡散部材（８）に背面側から対向する底面部を有する枠体（３、１１）と、を備え、
前記枠体（３、１１）における底面部には、前記発光素子（２）が侵入可能な孔（４）が設けられ、
前記基板（５）は、前記発光素子（２）が前記孔（４）に侵入した状態で固定されるように、前記枠体（３、１１）に外側から固定される、
バックライトユニット（１、１Ａ）。
＜付記２＞
前記基板（５）が固定される前記枠体（３）の部分は、金属により形成される、
付記１に記載のバックライトユニット（１）。
＜付記３＞
前記基板（５）における前記発光素子（２）が実装される面の裏面に、前記基板（５）よりも熱伝導率の高い放熱部材（７）をさらに備える、
付記１又は２に記載のバックライトユニット（１、１Ａ）。

１ ：バックライトユニット
１Ａ ：バックライトユニット
２ ：ＬＥＤ
３ ：ベゼル
４ ：孔
５ ：ＦＰＣ
６ ：両面テープ
７ ：グラファイトシート
８ ：拡散板
９ ：拡散シート
１０ ：プリズムシート
１１ ：樹脂フレーム
１２ ：遮光両面テープ
１３ ：反射シート
１４ ：支持体
１５ ：端子
３１ ：バックライトユニット
３１Ａ ：バックライトユニット
３２ ：ＬＥＤ
３３ ：ベゼル
３５ ：ＦＰＣ
３８ ：導光板
４１ ：フレーム
４２ ：遮光両面テープ
４３ ：反射シート
４５ ：コネクタ
４６ ：両面テープ
５０ ：スマートウォッチ
６０ ：スマートウォッチ

Claims (3)

1. 表示部分の背面に設けられ、前記表示部分を照明するバックライトユニットであって、
   前記表示部分の背面に設けられ、前記表示部分の方向に光を照射する発光素子と、
   前記表示部分と前記発光素子との間に前記表示部分に対向するように設けられ、前記発光素子によって照射される光を照射方向の側方向に拡散させる拡散部材と、
   前記発光素子が実装される基板と、
   前記発光素子、前記拡散部材及び前記基板の少なくともいずれかを支持または保護し、前記拡散部材に背面側から対向する底面部を有する枠体と、を備え、
   前記枠体における底面部には、前記発光素子が侵入可能な孔が設けられ、
   前記基板は、前記発光素子が前記孔に侵入した状態で固定されるように、前記枠体に外側から固定される、
   バックライトユニット。
2. 前記基板が固定される前記枠体の部分は、金属により形成される、
   請求項１に記載のバックライトユニット。
3. 前記基板における前記発光素子が実装される面の裏面に、前記基板よりも熱伝導率の高い放熱部材をさらに備える、
   請求項１又は２に記載のバックライトユニット。

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