JP3981677B2 - バックライト組立フレーム - Google Patents

Description

本発明は、例えば反射板や導光板及び光学フィルム等からなるバックライトモジュールのような積層シート状部材の組立に適する組立フレーム構造に係る。

液晶表示器（liquid crystal display, LCD）は、液晶表示モジュール（liquid crystal module, LCM）とバックライトモジュール（back light module）からなる。液晶自体は発光しないので、液晶表示モジュールは、バックライトモジュールにより光源を提供されることで、表示を行なう。液晶表示器のバックライトモジュールは主に発光源（例えば冷陰極蛍光灯（cold cathode fluorescent lamp, CCFL））と金属カバーと反射板（reflector）と導光板（light guide panel、LGP）と複数の光学フィルム（例えば拡散板（diffuser））とプラスチックフレームと金属フレーム等部材からなる。

バックライトモジュールの導光板は、射出成形法でポリメチルメタクリレート（polymethyl methacrylate, PMMA）材を滑らかな表面を有する方形板（該方形板は、一端が肉厚端、他の端が肉薄端であり、かつ、該肉厚端から該肉薄端にかけて厚みが段々と薄くなるように形成する。）に成形した上、反射率が高く光吸収がない材料で該板の底面にシルクスクリーン（silk-screening）印刷法で光散乱用斑点（diffusion spots）を形成してなる。導光板の肉厚端は発光源に応じて取り付ける。発光源からの光は反射により導光板の肉薄端へ伝導する。光は光散乱用斑点に衝突すると、反射光が各角度において拡散する。それで反射条件を満たさない光が導光板の正面から射出する。光散乱用斑点の密度及びサイズを調整することにより、均一的に発光する導光板が得られる。

前記の通り、導光板は発光源の光散乱方向をガイドし液晶表示モジュールの明度を向上させかつ液晶表示モジュールの明度の均一性を確保する役割を有する。このため、導光板の質はバックライトモジュールに大きな影響を与える。

従来より、製造プロセス及び材質の向上に連れて導光板の歩留が所定のレベルに達している。このため、適宜の組立ができれば、バックライトモジュールにより液晶表示モジュールに均一な光源を提供することができる。

バックライトモジュールの構造において、金属カバーがプラスチックフレームの一方のサイドに、発光源が金属カバー内に設けられる。反射板、導光板及び光学フィルムは何れプラスチックフレームより小さい。順に、反射板がプラスチックフレームの底部に置かれ、導光板の肉厚端が金属カバーに嵌入され、複数の光学フィルムが導光板に積層される。プラスチックフレームは導光板のX軸及びY軸方向における移動を制限する。また、プラスチックフレームであって金属カバーの隅に対応する位置にラッチ体が形成される。該ラッチ体により導光板の縁部が係止され、導光板のZ軸方向における移動が制限されるため、導光板はプラスチックフレーム内に係止される。この上、プラスチックフレームを金属フレームに嵌入すると、バックライトモジュールが構成される。

前記のような構成のバックライトモジュールを組み立てる際、二つの問題点がある。一つは、導光板の肉厚端と発光源との距離に関する問題である。即ち、導光板と発光源との間で発光源からの光線が導光板に入射するための所定距離を維持する必要がある。もう一つは、導光板の肉厚端と金属カバーとの組立関係の問題である。即ち、導光板の肉厚端をしっかりと金属カバー内に嵌入させ、発光源からの光線が両者の接合部から漏れることを避ける必要がある。

前記二つの問題は、理論的見地から、部材同士の寸法関係、例えば、導光板とプラスチックフレームの寸法関係や、金属カバーに導光板を嵌入する位置の寸法関係、及びラッチ体と導光板の係合関係を精密に調整することにより、解消される。しかし、実際はそう簡単に解消されない。

前記寸法関係は、例えば、導光板の材質の特性や液晶表示器の使用状態又は環境条件により変わることがある。使用状態や環境条件によりバックライトモジュールが破損されることを避けるために、メーカではバックライトモジュールについて使用状態テスト及び環境条件信頼性テストを行なうのは一般的である。このようなテストから、バックライトモジュールへの使用状態又は高温・高湿度の環境条件による影響が克服できるか否かが分かる。

例えば、PMMA材質の導光板は、水分を吸収して膨張変形することがある。普通、PMMA材の膨張係数が約３‰である。導光板が水分を吸収して膨張変形するという問題を解決するために、通常、予め導光板とプラスチックフレームとの間で所定の隙間（gap）を設ける。これにより、高湿度の環境条件における導光板の膨張を吸収するスペースが形成され、導光板が吸水膨張で湾曲することが避けられる。

しかしながら、前記隙間を設けることは設計上難しい問題点がある。例えば、該隙間を大きくする場合、プラスチックフレームの環境条件による影響を防止する能力が増強するが、使用状態に抗する能力が低くなる。一方、該隙間を縮小する場合、プラスチックフレームの使用状態に抗する能力が増強するが、環境条件による影響に抗する能力が低くなる。例えば、液晶表示器をノートパソコンに適用する場合、ノートパソコンを持ち歩いたりノートパソコンの表示器を使用の際開けたり使用後閉めたりすることがよくあるため、バックライトモジュールの導光板の肉厚端が表示器の振動により金属カバーから脱落することを防止するという視点から、前記隙間が小さいほど良い。しかし、該隙間が小さ過ぎると、ノートパソコンは高湿度の地域で使用する際、耐えられる導光板の膨張変形量が小さくなるため、導光板が変形湾曲し、表示効果が著しく劣化する。

バックライトモジュールのプラスチックフレームと導光板との隙間は、寸法関係のバランスを考えると、できるだけ使用状態による値と環境条件による値との中間値にするしかない。従って、実際の使用状態や環境条件において導光板が脱落したり変形したりする問題は解消されていない。
無

前記問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、導光板は金属カバーから脱落することがなく、発光源は完全に導光板に入射することができ、高湿度の環境条件における導光板の膨張変形量を吸収することができ、導光板の変形湾曲により表示効果が劣化することがないバックライトモジュール組立フレーム構造を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明のバックライトモジュール組立フレーム構造は、ほぼ四角形の枠体からなる。枠体の四方サイドに所定の高さを有する枠部材が形成される。枠部材の第１のサイドに複数のラッチ体（水平方向において伸縮できる弾性を持つ）がある。枠部材のクラッチ体に隣接する第２及び３のサイドの上部に複数のフラップ（ｆｌａｐ）がある。ラッチ体は、組立フレームと導光板との間での隙間を縮小し導光板の固定を確保するように構成される。導光板は環境条件要因の影響で変形する場合、弾性のあるラッチ体は導光板の変形量を吸収し、フラップは両サイドから導光板の上部を押圧し両サイドにて導光板を係止する効果を提供するため、導光板が変形湾曲又は離脱することがなく表示効果が確保される。

本発明のバックライトモジュール組立フレーム構造によれば、導光板と組立フレームとの間での寸法比例に関する問題が解消され、導光板と組立フレームとの間での固定関係が維持され、しかも、組立フレームはある程度で導光板の変形量を吸収することができる。即ち、使用状態や環境条件等外部要因は想定されるようになった。バックライトモジュールについて使用状態信頼性テスト及び環境条件信頼性テストを行った結果（歩留）が向上する。このようなバックライトモジュールをノートパソコンの液晶表示器に適用すると、製品の過酷な使用状態や環境条件に対しての耐性、即ち、製品の品質が向上する。

本発明による組立フレーム構造は、バックライトモジュールに適し、例えば反射板や導光板及び光学フィルム等からなる積層シート状部材が組立に用いられる。

図１は、本発明に係るバックライトモジュールの構成を示す展開図である。

図１において、バックライトモジュール１０は発光源１１と、金属カバー１２と、反射板１３と、導光板１４と、複数の光学フィルム１５、１６、１７と、組立フレーム１８及び金属フレーム（図示していない）等部材からなる。

組立フレーム１８はプラスチックで四角形の枠体に一体射出成形されている（その構成の詳細は後述する）。金属カバー１２は組立フレーム１８の一方のサイドに設けられる。発光源１１は金属カバー１２内に設けられる。

反射板１３と導光板１４と及び光学フィルム１５、１６、１７の夫々のサイズは組立フレーム１８よりやや小さい。

先ず反射板１３を組立フレーム１８の底部に取り付け、次に一端が金属カバー１２に嵌入した導光板１４を反射板１３に設け、そして順に光学フィルム１５、１６、１７を導光板１４に積層し、最後に金属フレームを組立フレーム１８外周を囲むように取り付けると、バックライトモジュール１０の組立フレーム構造が形成される。

バックライトモジュール１０の導光板１４はＰＭＭＡで楔形に形成してなる板体である。導光板１４の一方の肉厚端は発光源１１からの光線を受光するためのものである。発光源１１からの光線は該肉厚端を介してバラツキのないように導光板１４を伝導する。これにより、液晶表示モジュール（図示していない）にバラツキのない光源を提供することができ、良い表示効果が得られる。

なお、発光源１１からの光線が導光板１４により正確に受光されるために、導光板１４と組立フレーム１８との間に良い配置関係が成されることを必要とする。

また、ＰＭＭＡで造られる導光板１４は、水分を吸収すると約３‰の膨張変形量が生じる。従って、高温や高湿度の環境条件においても通常の表示品質が維持されるために、導光板１４と組立フレーム１８との配置関係の確保だけでなく、組立フレーム１８は導光板１４の環境条件による膨張変形量を吸収する能力を有しなければならない。

図２は本発明に係る組立フレーム１８の構成を示す斜視図である。

図２において、組立フレーム１８は、少なくとも、四方サイドにある枠部材１８１と該枠部材１８１の底部より内部へ延伸する支持部材１８２とからなる。枠部材１８１が所定の高さを有するため、反射板１３、導光板１４及び光学フィルム１５、１６、１７を組立フレーム１８に収納することができる。

後述する組立の位置及び関係に関する説明上の便宜のために、図２に示すように、枠部材１８１は枠部材１８１ａ、１８１ｂ、１８１ｃ及び１８１ｄ、支持部材１８２は支持部材１８２ｂ、１８２ｃ及び１８２ｄと区画する。

金属カバー１２は枠部材１８１ａに設けられる。具体的に、金属カバー１２は、Ｕ字状となり、横方向において枠部材１８１ａに固設される。また、金属カバー１２の内部に発光源１１が収容される。また、金属カバー１２は、その底部が上部より広いため、該底部を枠部材１８１ａの底部の支持位置として良い。このため、反射板１３、導光板１４及び光学フィルム１５、１６及び１７を金属カバー１２の底部と支持部材１８２ｂ、１８２ｃ及び１８２ｄに載置することができる。

導光板１４の肉厚端が金属カバー１２に完全に嵌入するため、発光源１１からの光線が全て導光板１４に入射する。一方、光線を正確に導光板１４に入射させるために、導光板１４の肉厚端と発光源１１との間に所定の隙間（図４を参照）を設ける必要がある。このため、導光板１４の肉厚端の両側の前縁部に係止槽（又は係止凹部）１４１を、該係止槽１４１の後方に係止突起１４２を設ける（図１を参照）と共に、枠部材１８１ｂ及び１８１ｄに対応する係止突起１８１１ｂ及び係止槽１８１２ｂ（枠部材１８１ｄに対応）を設ける。導光板１４の肉厚端が金属カバー１２に嵌入するが、係止槽１４１と係止突起１４２が夫々係止突起１８１１ｂと係止槽１１８２ｂと係合することにより、導光板１４の肉厚端と発光源１１との間で隙間が維持され、導光板１４が発光源１１に向けて移動し発光源１１と接触することが避けられる。

また、枠部材１８１ｂ及び１８１ｄに夫々位置決めピン１８１３ｂ、１８１４ｂ及び１８１５ｄを設ける。位置決めピン１８１３ｂ、１８１４ｂ及び１８１５ｄに対応した位置に、光学フィルム１７（光学フィルム１５、１６も同様）の側縁部に位置決めピン又は突起１７１、１７２及び１７３を設ける（図１を参照）。光学フィルム１５、１６及び１７の位置決めピン１７１、１７２及び１７３が夫々位置決め孔１８１３ｂ、１８１４ｂ及び１８１５ｄに嵌合することにより、光学フィルム１５、１６及び１７が組立フレーム１８に固設される。

導光板１４は組立フレーム１８よりやや小さく枠部材１８１に収納されるため、枠部材１８１により導光板１４のX軸及びY軸方向における移動が制限される。また、導光板１４の肉厚端が金属カバー１２に嵌入するため、導光板１４の肉厚端のZ軸方向における移動も制限される。また、枠部材１８１ｃにラッチ体１８１１ｃ（図３を参照）を植設すると共に、ラッチ体１８１１ｃに水平方向における所定の弾性を持たせるために、枠部材１８１ｃであってラッチ体１８１１ｃの下方にエッチングスペース１８１２ｃを形成する。このため、導光板１４の肉薄端のZ軸方向における移動がラッチ体１８１１ｃにより制限される。このように、導光板１４は組立フレーム１８内に固設される。

更に、図４に示すように、反射板１３と導光板１４は、組立フレーム１８に取り付けられ、X軸及びY軸方向（前後左右）における移動を１８１ｄにより制限される。また、導光板１４の肉厚端が金属カバー１２に嵌入、導光板１４の肉薄端がラッチ体１８１１ｃの下に挿入するため、導光板１４は、そのZ軸方向における移動を金属カバー１２及びラッチ体１８１１ｃにより制限され、組立フレーム１８に固設される。

環境条件の影響による導光板１４の変形量を吸収し、導光板１４が高温や高湿度の環境条件において変形してZ軸方向において湾曲することを防ぐために、導光板１４の肉薄端と枠部材１８１ｃとの間で隙間ｄを保有する必要がある。本発明では、ラッチ体１８１１ｃは水平方向において伸縮する弾性を有するため、該隙間ｄは極めて狭く形成して良い。導光板１４の変形が生じる場合、ラッチ体１８１１ｃは導光板１４の押圧によりやや外部へ延伸するため、導光板１４がZ軸方向において湾曲することがない。また、導光板１４がラッチ体１８１１ｃにより係止されるため、隙間ｄは極めて小さくすることができるし、導光板１４のY軸における移動量が小さくなり導光板１４の肉厚端が金属カバー１２から離脱することがなくなる。よって、良好な光伝導関係が維持される。

また、図５に示すように、ラッチ体１８１１ｃに内部へ延伸する当接体１８１３ｃを設けても良い。当接体１８１３ｃは隙間がなく直接に導光板１４の肉薄端に当接するため、導光板１４の肉厚端と金属カバー１２との固定関係は確保される。

また、前記のように、導光板１４の肉厚端と金属カバー１２との固定関係を確保する必要がある。導光板１４が金属カバー１２より離脱すると、発光源１１の光線から強烈な光線成分が生じ、表示品質が劣化する。

導光板１４の肉厚端と金属カバー１２との固定関係を確保するために、図６Aに示すように、直接に係止槽１８１２ｂの上方にフラップ１９を植設する。該フラップ１９により、導光板１４の係止突起１４２が係止される。このため、導光板１４のZ軸方向における移動はフラップ１９と係止突起１４２との両者により係止される。従って、導光板１４の肉厚端と金属カバー１２との固定関係は一層確保される。なお、図６Bに示すように、フラップ１９は連接部材２０を介して枠部材１８１ｂに固設しても良い。

本発明は前記実施例の如く提示されているが、これは本発明を限定するものではなく、当業者は本発明の要旨と範囲内において変形と修正をすることができる。

本発明に係るバックライトモジュールの構成を示す展開図である。 本発明に係る組立フレームの構造を示す斜視図である。 本発明に係るラッチ体を示す斜視図である。 本発明に係る組立フレームと導光板との組立関係を示す断面図である。 本発明に係るラッチ体の他の例を示す断面図である。 本発明に係るフラップの構成を示す斜視図である。 本発明に係るフラップの構成の他の例を示す斜視図である。

符号の説明

１０ バックライトモジュール
１１ 発光源
１２ 金属カバー
１３ 反射板
１４ 導光板
１５，１６，１７ 光学フィルム
１８ 組立フレーム
１９ フラップ
２０ 連接部材

Claims (3)

1. 反射板、肉厚端から肉薄端にかけて厚みが段々と薄くなる導光板、複数の光学フィルム及びカバーを組立・固定するためのバックライトモジュールの組立フレーム構造であって、
   前記カバーは組立フレームの一方のサイドに設け、前記反射板と前記導光板及び前記光学フィルムは順に前記組立フレームに取り付け、
   前記組立フレームは、少なくとも、
   所定の高さを有し前記反射板、前記導光板及び前記光学フィルムを収納する枠部材と、
   前記枠部材の底部より内部へ延伸し前記反射板、前記導光板及び前記光学フィルムを載置する複数の支持部材と、
   前記カバーと対向する組立フレームの他方のサイドに取り付け、水平方向において伸縮する弾性を有し、前記導光板の上方に設け該導光板を係止する複数の先端に向かって傾斜して薄く形成されたラッチ体とからなり、該ラッチ体の下方に該ラッチ体に弾性を持たせるエッチングスペースが形成されており、前記導光板の肉厚端の両側の前縁部に複数の係止槽を有すると共にこれらの係止槽の後方に複数の係止突起を有し、また前記枠部材には、前記導光板に有する係止槽及び係止突起と対応した位置にそれぞれ係止突起及び係止槽を有することを特徴とするバックライトモジュールの組立フレーム構造。
2. 反射板、肉厚端から肉薄端にかけて厚みが段々と薄くなる導光板、複数の光学フィルム及びカバーを組立・固定するためのバックライトモジュールの組立フレーム構造であって、
   前記カバーは組立フレームの一方のサイドに設け、前記反射板と前記導光板及び前記光学フィルムは順に前記組立フレームに取り付け、
   前記組立フレームは、少なくとも、
   所定の高さを有し前記反射板、前記導光板及び前記光学フィルムを収納する枠部材と、
   前記枠部材の底部より内部へ延伸し前記反射板、前記導光板及び前記光学フィルムを載置する複数の支持部材と、
   前記カバーと対向する組立フレームの他方のサイドに取り付け、水平方向において伸縮する弾性を有し、前記導光板の上方に設け該導光板を係止する複数の先端に向かって傾斜して薄く形成されたラッチ体と、
   前記枠部材の前記カバーに隣接する両サイドの上部に植設し、前記導光板の上部を係止し、前記導光板を制限する複数のフラップとからなり、前記ラッチ体の下方に該ラッチ体に弾性を持たせるエッチングスペースが形成されており、前記導光板の肉厚端の両側の前縁部に複数の係止槽を有すると共にこれらの係止槽の後方に係止突起を有し、また前記枠部材には、前記導光板に有する係止槽及び係止突起と対応した位置にそれぞれ係止突起及び係止槽を有することを特徴とするバックライトモジュールの組立フレーム構造。
3. 前記枠部材に複数の係止槽があり、前記導光板にこれらの係止槽と対応する係止突起があり、前記フラップが前記係止槽の上に設けられることを特徴とする請求項２に記載のバックライトモジュールの組立フレーム構造。