JP6028891B2 - バックライト装置および液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、導光板を介して、発光ダイオードチップにより液晶パネルを背面側から照明するバックライト装置および液晶表示装置に関するものである。

従来、この種のバックライト装置（バックライト）として、光源に発光ダイオード（ＬＥＤ）を用い、照明光を液晶パネルに重ねて設けた導光板の端面から入射するサイドライト型のものが知られている（特許文献１参照）。
このバックライトは、ＬＥＤからの光を端面から入射して上表面から出射する導光板と、導光板の上表面に重ねて設けた拡散シート、下側プリズムシートおよび上側プリズムシートから成る光学シートと、導光板の下表面に重ねて設けた反射シートと、液晶パネルと共にこれらを収容する樹脂フレームと、を備えている。一方、ＬＥＤは、樹脂フレームに形成した開口部に装着されている。開口部には、スプリング機能を有する舌片状の一対の可動部が形成されており、ＬＥＤは、この一対の可動部により、開口部に装着され且つ背面側から導光板の端面（入射面）に押し付けられている。これにより、ＬＥＤと導光板とを密着させ、ＬＥＤからの光が導光板に効率良く入射するようにしている。

特開２０１０−２５０１２２号公報

このような従来のバックライト（バックライト装置）では、単体のＬＥＤを、可動部のばね性を利用して、樹脂フレームの開口部に直接装着するようにしている。よつて、ＬＥＤを組み込んだ後に、ＬＥＤのリードフレームとこれに付帯する回路とを別途接続する必要がある。このため、この回路を実装した基板を、バックライトとは別に設ける必要があるとともに、衝撃等によりＬＥＤが微動すると、リードフレームと接続配線との接続部分が物理的に断線するおそれがある。
かかる不具合を解決するものとして、ＬＥＤを基板に実装した状態で、基板を介してＬＥＤを導光板に押し付けることが考えられる。しかし、このようにすると、基板に加える押圧力の作用位置と、ＬＥＤと導光板との密着位置とが上下にオフセットした状態となる。このため、ＬＥＤおよび基板に回転モーメントが生じ、ＬＥＤと導光板との密着が均一に行われなくなることが想定される。

本発明は、チップ支持基板を介して発光ダイオードチップを導光板に押圧する構成であっても、発光ダイオードチップの発光面を導光板の入光面に均一に密接させることができるバックライト装置および液晶表示装置を提供することを課題としている。

本発明のバックライト装置は、液晶パネルの裏面に重合される導光板と、発光面を、導光板の入光面に突き当てて配置した発光ダイオードチップと、導光板に平行に配設され、発光ダイオードチップを表裏一方の面に実装したチップ支持基板と、液晶パネル、導光板、発光ダイオードチップおよびチップ支持基板を収容するホルダーフレームと、ホルダーフレームに設けられ、チップ支持基板を介して発光ダイオードチップを導光板に対し突当て方向に付勢する１以上の付勢手段と、を備え、各付勢手段は、ばね性を有する本体付勢部と、本体付勢部に設けられ、チップ支持基板が導光板と平行になるように、チップ支持基板の突当て方向の基端側を位置規制する基端側規制部と、を有していることを特徴とする。

付勢手段により、チップ支持基板を介して発光ダイオードチップを導光板に対し突当て方向に付勢すると、チップ支持基板に加える押圧力（付勢力）の作用位置と、発光ダイオードチップ（の発光面）と導光板（の入光面）との密接位置とが表裏方向にオフセットした状態となる。
上記の構成によれば、各付勢手段が、ばね性を有する本体付勢部と、チップ支持基板の突当て方向の基端側を位置規制する基端側規制部とを有しているため、この本体付勢部により発光ダイオードチップを導光板に弾力的に突き当てることができる。また、この基端側規制部により、上記のオフセットに基づいてチップ支持基板に生ずる回転モーメントに抗することができる。これにより、導光板に対し、チップ支持基板および発光ダイオードチップが表裏方向に傾くことがなく、発光ダイオードチップの発光面と導光板の入光面と、を均一に密接させることができる。したがって、耐衝撃性を向上させることができると共に、照明光の光損失を抑制し光の利用効率を向上させることができる。

この場合、ホルダーフレームに設けられ、チップ支持基板が導光板と平行になるように、チップ支持基板の突当て方向の先端側を位置規制する先端側規制部を、更に備えることが好ましい。

この構成によれば、チップ支持基板の先端側の位置規制により、発光ダイオードチップの発光面を導光板の入光面に位置決め状態で突き当てることができ、この点おいても、チップ支持基板および発光ダイオードチップの傾きが抑制され、発光ダイオードチップの発光面と導光板の入光面と、を均一に密接させることができる。また、上記の基端側規制部と併せて、チップ支持基板を安定に支持することができるため、別途、チップ支持基板を固定する手段を必要としない。

また、各付勢手段は、ホルダーフレームの内側に設けたばね片で構成され、基端側規制部は、ばね片の先端部に形成され、チップ支持基板の基端側に係合する「Ｕ」字状の切欠き部で構成されていることが好ましい。

この構成によれば、基端側規制部を簡単に形成することができると共に、付勢手段の構造を単純化することができる。

さらに、各付勢手段とホルダーフレームとは、一体に成形されていることが好ましい。

この構成によれば、付勢手段をホルダーフレームに簡単に作り込むことができると共に、部品点数を削減することができる。なお、付勢手段の形状や個数は任意である。

本発明の液晶表示装置は、上記したバックライト装置と、導光板に重合した状態で、ホルダーフレームに収容した液晶パネルと、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、耐衝撃性を有して、導光板に発光ダイオードチップを突き当てて設置することができるため、衝撃により、チップ支持基板に対する発光ダイオードチップのマウント部分の損傷や、チップ支持基板からの発光ダイオードチップの脱落を有効に防止することができる。また、光の利用効率向上により、液晶パネルの輝度低下を有効に防止することができる。

本発明の実施形態に係る液晶表示装置の外観斜視図である。 実施形態に係る液晶表示装置の分解斜視図である。 図１におけるＡ−Ａ線断面図である。 図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。 図１におけるＣ−Ｃ線断面図である。 ホルダーフレームに、反射シート、導光板および発光ダイオード基板をセットした状態の斜視図である。

以下、添付の図面を参照して、本発明の一実施形態に係るバックライト装置であるバックライトユニットおよびこれを備えた液晶表示装置について説明する。この液晶表示装置は、例えばテーププリンター等に搭載する小型のディスプレイとして用いられるものであり、ホルダーフレームにより一体化され、テーププリンター等の筐体に内側から組み込むようになっている。

図１は、液晶表示装置の外観斜視図、図２は液晶表示装置の分解斜視図、図３は液晶表示装置の断面図であり、これらの図に示すように、液晶表示装置１は、主体を為す液晶パネル２と、液晶パネル２を裏側から照明するバックライトユニット３（バックライト装置）と、を備えている。バックライトユニット３は、樹脂製箱状のホルダーフレーム４と、ホルダーフレーム４の底に敷設した反射シート５と、反射シート５上に重ねるように設けた導光板６と、導光板６上に重ねるように設けた拡散シート７と、導光板６の入光側に並べて配設した発光ダイオード基板８と、を有している。

液晶パネル２、拡散シート７、導光板６および反射シート５は、表側からこの順で重ねられ、この状態でホルダーフレーム４に収容され、且つホルダーフレーム４に掛止めにより固定されている。また、発光ダイオード基板８は、裏面にマウントした発光ダイオードチップ９を導光板６に、側方から突き当てるように配設されている。発光ダイオードチップ９を点灯し、側方から導光板６に入射した光を、反射シート５により液晶パネル２側に反射すると共に拡散シート７により光拡散することにより、液晶パネル２のバックライト照明が行われる。

液晶パネル２は、幅広と幅狭の２枚ガラス基板の間隙に液晶を封入したものであり、２枚ガラス基板の重なり部分となるパネル本体１１と、幅広のガラス基板の張り出し部分となる回路部１２とを有し、回路部１２にはＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）１３が接続されている。回路部１２には、パネル本体（ディスプレイ）１１の駆動回路が構成されており、ＦＰＣ１３から入力したデータ信号によりパネル本体１１を駆動する。
拡散シート７は、液晶パネル２の輝度向上や表示ムラを防止するものであり、液晶パネル２の裏面に重ねるように配設され、且つ液晶パネル２と同じ大きさに形成されている。この場合、拡散シート７は、表面を荒げたＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）フィルムや、表面にアクリルビーズをコートしたＰＥＴフィルム等で構成されている。

導光板６は、側方から入射した発光ダイオードチップ９の線光源を、パネル本体１１に対応する面光源に変換する機能を有し、パネル本体１１の直下において拡散シート７の裏面に重ねるように配設され、且つパネル本体１１と略同じ大きさに形成されている。導光板６の一方の短辺は、入光部を構成すべく山形に突出しており、その平坦な頂部に、発光ダイオードチップ９に対面する入光面１５が形成されている。導光板６は、例えばポリメタクリル酸メチルの板材に、チタンや沈降性硫酸バリウムのドットを成膜して、構成されている。
反射シート５は、光の利用効率を高めるべく、導光板６の裏面に重ねるように配設されており、導光板６より一回り大きく形成され、且つ導光板６と同様に一方の短辺が突出形成されている。反射シート５には、鏡面反射型と拡散反射型があるが、実施形態のものは、例えば界面多重反射型反射シート（拡散反射型）で構成されている。

発光ダイオード基板８は、回路基板１７（チップ支持基板）と、回路基板１７の裏面にマウントした発光ダイオードチップ９とを有している。回路基板１７には、発光ダイオードチップ９に対する過電流を防止する回路等が組み込まれており、ＦＦＣ（Flat Flexible Cable）を介して制御部に接続されている（いずれも図示省略）。発光ダイオードチップ９は、発光面１８を導光板６側に向くように半田付け等により、回路基板１７にマウント（実装）されており、発光面１８を導光板６の入光面１５に突き当てるようにして配設されている。すなわち、回路基板１７は、導光板６と平行に配設されており、発光ダイオードチップ９は、発光面１８を導光板６に接触させるようにして、回路基板１７の裏面に実装されている。そして、発光ダイオードチップ９の発光面１８は、導光板６の入光面１５に対応した長さを有する線光源を構成している。なお、発光ダイオードチップ９に代えて、発光ダイオードチップアレイを用いてもよい。

図２に示すように、ホルダーフレーム４は、樹脂成型品であり、液晶パネル２、拡散シート７、導光板６および反射シート５が重ねられた状態で着座する底板部２１と、底板部２１の縁部の４辺に突設された矩形の枠部２２とで一体に形成されている。

底板部２１は、パネル本体１１の直下に位置する薄板部３１と、回路部１２の直下に位置する厚板部３２と、発光ダイオード基板８の直下に位置する厚肉の基板支持部３３と、を有している。
また、枠部２２は、パネル本体１１側の長辺に位置する第１側枠部４１と、回路部１２側の長辺に位置する第２側枠部４２と、発光ダイオード基板８と反対側の短辺に位置する第３側枠部４３と、発光ダイオード基板８の短辺に位置する第４側枠部４４とを有している。
そして、基板支持部３３の端と第４側枠部４４との間は、無底の矩形開口３４となっており、この矩形開口３４に第４側枠部４４から突出するように、一対の付勢手段を構成するばね部４５が配設されている。なお、図４中の符号４６は、液晶表示装置１をテーププリンター等の筐体に取り付けるため掛止め突起である。

図２および図５に示すように、薄板部３１は、反射シート５と同一の形状を有しており、一方の端部が基板支持部３３側に食い込むように延びている。また、薄板部３１には、長方形の４つの抜き開口３５が形成されている。薄板部３１と厚板部３２との境界部分は段部３６となっており、薄板部３１には、反射シート５および導光板６が配設され、その上に薄板部３１および厚板部３２に亘って、拡散シート７および液晶パネル２が配設されている。

また、基板支持部３３は、中間に矩形の窪み部３３ａを有すると共に、導光板６の一方の短辺形状に合わせて、窪み部３３ａに連なる一対の斜面部３３ｂ，３３ｂを有している。一対の斜面部３３ｂ，３３ｂには、側方から導光板６の入光面１５側の一方の短辺が突き当てられ、また窪み部３３ａには、上方から発光ダイオードチップ９が挿入される。そして、この窪み部３３ａ内で、導光板６の入光面１５に発光ダイオードチップ９の発光面１８が突き当てられるようになっている（図３参照）。

図２および図５に示すように、第１側枠部４１は、長方形断面の第１枠部本体５１と、第１枠部本体５１の上部内面に内向きに突設した一対の第１フック部５２，５２と、第１枠部本体５１の下部内面に突設され、導光板６の端面を位置決めする位置決め庇部５３と、位置決め庇部５３の下側において、第１枠部本体５１の下端部内面（基部内面）に凹設した第１差込み部５４と、を有している。また、第１側枠部４１は、薄板部３１と基板支持部３３との境界部分に位置して、第１枠部本体５１の上端部内面から張り出すように設けた第１押え板部５５と、第１押え板部５５と基板支持部３３との端部同士を連結した仕切り板部５６と、を有している。なお、図５中の符号５７は、第１フック部５２および位置決め庇部５３を成型する際の、型抜き用のスリット開口であり、スリット開口５７と第１差込み部５４とは連通している。

一対の第１フック部５２，５２は、第１側枠部４１の延在方向に離間して配設されており、ホルダーフレーム４に収容した液晶パネル２（パネル本体１１）の端部を、掛け止めするようになっている（図１参照）。また、位置決め庇部５３には、拡散シート７および液晶パネル２の端部が載置されると共に、下面が反射シート５の上面を沿うように配置されている（図５参照）。

図２および図４に示すように、仕切り板部５６は、第１側枠部４１側において、液晶パネル２、拡散シート７のそれぞれの端部を位置決めすると共に、これらと発光ダイオード基板８とを仕切っている。詳細は後述するが、発光ダイオード基板８は、導光板６に向って付勢されており、この付勢による移動を許容すべく、仕切り板部５６と発光ダイオード基板８（回路基板１７）の端部とは、微小な間隙を存して対峙している。また、第１押え板部５５の下面には、発光ダイオード基板８の回路基板１７が内接しており、回路基板１７（発光ダイオード基板８）は、第１側枠部４１側において基板支持部３３と第１押え板部５５との間に、差し込まれるようにして配設されている（図４および図６参照）。

一方、図５に示すように、上述の段部３６の下端部内面には、第２差込み部６１が形成されている。第２差込み部６１は、段部３６の基部を薄板部３１の上面と面一に貫通し、且つ段部３６の延在方向に延びるスリットで構成されている。第２差込み部６１には、底板部２１（薄板部３１）に敷設した反射シート５の端部が差し込まれるようになっている。

図２および図５に示すように、第２側枠部４２は、第１側枠部４１と同様に、長方形断面の第２枠部本体６３と、第２枠部本体６３の上部内面に内向きに突設した一対の第２フック部６４，６４と、第２枠部本体６３の延在方向の中間位置に設けられ、ＦＰＣ１３の引出し開口を構成する凹部６５と、を有している。また、第２側枠部４２は、薄板部３１と基板支持部３３との境界部分から第４側枠部４４に至る部分が広幅部６６となっており、この広幅部６６には、第１側枠部４１の第１押え板部５５と同様の第２押え板部６７が内向きに突設されている。なお、図５中の符号６８は、各第２フック部６４を成型するときの型抜き用の開口部である。

第２側枠部４２の一対の第２フック部６４，６４は、第１側枠部４１の一対の第１フック部５２，５２に対応しており、ホルダーフレーム４に収容した液晶パネル２の回路部１２の端部を、掛け止めするようになっている（図１参照）。第１押え板部５５と同様に、第２押え板部６７の下面には、発光ダイオード基板８の回路基板１７が内接しており、回路基板１７（発光ダイオード基板８）は、第２側枠部４２側において基板支持部３３と第２押え板部６７との間に、差し込まれるようにして配設されている（図６参照）。
そして、詳細は後述するが、第１押え板部５５および第２押え板部６７と基板支持部３３との間に、発光ダイオード基板８が導光板６と平行になるように、その先端側を表裏方向において位置規制する先端側規制部が構成されている（図４および図６参照）。

第３側枠部４３は、長方形断面の第３枠部本体７１と、第３枠部本体７１の基部内面に形成した嵩上げ部７２を有している。嵩上げ部７２には、拡散シート７および液晶パネル２の端部が載置されるようになっている。このため、嵩上げ部７２の上面、厚板部３２の上面および位置決め庇部５３の上面は、面一に形成されている。

図２および図６に示すように、第４側枠部４４は、長方形断面の第４枠部本体７４と、第４枠部本体７４の内面に突設した上述のばね部４５とを有している。ばね部４５は、上記の矩形開口３４内に張り出すように設けられ、第４枠部本体７４と同一の高さを有する「ハ」字状の一対のばね片７５，７５（付勢手段）で構成されている。一対のばね片７５，７５は、先端側が相互に近づくように斜めに延在し、第４枠部本体７４と一体に成型されている。一対のばね片７５，７５の先端部は、発光ダイオード基板８の回路基板１７の端面に当接しており、発光ダイオード基板８を導光板６に向って付勢している。

各ばね片７５は、ばね性を有する本体ばね部７５ａ（本体付勢部）と、本体ばね部７５ａの先端部に形成された「Ｕ」字状の切欠き部７５ｂ（基端側規制部）と、を有している。切欠き部７５ｂは、回路基板１７の厚みより僅かに大きい幅を有しており、回路基板１７の基端部に係合するようになっている。すなわち、各ばね片７５は、切欠き部７５ｂの部分で回路基板１７に係合し、この回路基板１７を介して、発光ダイオードチップ９を導光板６に向かって付勢している。これにより、一対のばね片７５，７５のばね力により、導光板６の入光面１５に、回路基板１７を介して、発光ダイオードチップ９の発光面１８が突き当てられる。また、発光ダイオード基板８（回路基板１７）は、その基端側を表裏方向に位置規制され、導光板６に平行な姿勢が維持される。

なお、発光ダイオードチップ９は、回路基板１７の裏面側にマウントされているため、回路基板１７を介して、発光ダイオードチップ９を導光板６に押し付けると、回路基板１７の基端側が上方に持ち上げる回転モーメントが作用する。したがって、この回転モーメントに抗すべく、上記の切欠き部７５ｂを「Ｌ」字状（表側から押さえる）に形成してもよい。また、本実施形態では、ばね部４５を「ハ」字状の一対のばね片７５，７５で構成したが、ばね部４５の形態は任意である。例えば、逆「ハ」字状の一対のばね片であってもよいし、「へ」字状の単一のばね片であってもよい。さらに、第１枠部本体５１および第２枠部本体６３からそれぞれ斜めに延設された一対のばね片であってもよい。また、各ばね片７５の丈は、第４枠部本体７４の丈より短くてもよい。

このように構成された液晶表示装置１では、ホルダーフレーム４に対し、反射シート５、導光板６、拡散シート７および液晶パネル２をこの順で投入し、液晶パネル２の部分で、第１側枠部４１の第１フック部５２および第２側枠部４２の第２フック部６４に、スナップインで装着することで、液晶パネル２が組み付けられる。続いて、一対のばね片７５，７５を撓めておいて、発光ダイオード基板８を基板支持部３３に沿わせてスライドさせ、第１押え板部５５および第２押え板部６７に挟持させるようにする。最後に、切欠き部７５を回路基板１７に係合しつつ一対のばね片７５，７５を自由状態とし、発光ダイオード基板８を導光板６に対し付勢状態とする。これにより、導光板６の入光面１５に、発光ダイオードチップ９の発光面１８が突き当てられ、液晶表示装置１の組み立てが完了する。

なお、ホルダーフレーム４に対し、最初に発光ダイオード基板８をセットするようにしてもよい。すなわち、ホルダーフレーム４を上記第１側枠部４１の仕切り板部５６を設けない形態とし、先ず発光ダイオード基板８を薄板部３１側からスライド装着する。続いて、発光ダイオード基板８を介して、一対のばね片７５，７５を撓めておき、この状態で反射シート５、導光板６、拡散シート７および液晶パネル２をこの順でセットする。そして、最後に、発光ダイオード基板８を解放する。

以上のように、本実施形態によれば、第４側枠部４４に設けたばね部４５により、回路基板１７を介して発光ダイオードチップ９を、導光板６に対し突き当てるようにしている。このため、この突当て状態で、液晶表示装置１が衝撃を受けることがあっても、この衝撃をばね部４５の撓みにより吸収させることができる。これにより、発光ダイオードチップ９と導光板６との接合部分からの光漏れを防止することができると共に、この部分の耐衝撃性を向上させることができる。また、ホルダーフレーム４に対する、液晶パネル２、拡散シート７、導光板６、反射シート５および発光ダイオード基板８の組付けに、ねじや両面粘着テープ等を必要としないため、液晶表示装置１を簡単且つ迅速に組み立てることができる。

さらに、第１押え板部５５、第２押え板部６７および基板支持部３３により構成した先端側規制部と、ばね片７５の一対の切欠き部７５ｂにより構成した先端側規制部と、により発光ダイオード基板８を導光板６と平行になるように位置規制しているため、回転モーメントに抗して、導光板６の入光面１５に発光ダイオードチップ９の発光面１８を均一に密接させることができる。これにより、バックライトユニット３における光の利用効率を向上させることができる。

１ 液晶表示装置、２ 液晶パネル、３ バックライトユニット、４ ホルダーフレーム、５ 反射シート、６ 導光板、７ 拡散シート、８ 発光ダイオード基板、９ 発光ダイオードチップ、１５ 入光面、１７ 回路基板、１８ 発光面、２１ 底板部、２２ 枠部、３１ 薄板部、３２ 厚板部、３３ 基板支持部、４１ 第１側枠部、４２ 第２側枠部、４４ 第４側枠部、４５ ばね部、５５ 第１押え板部、６７ 第２押え板部、７４ 第４枠部本体、７５ ばね片、７５ａ 本体ばね部、７５ｂ 切欠き部

Claims (4)

1. 液晶パネルの裏面に重合される導光板と、
   発光面を、前記導光板の入光面に突き当てて配置した発光ダイオードチップと、
   前記導光板に平行に配設され、前記発光ダイオードチップを表裏一方の面に実装したチップ支持基板と、
   前記液晶パネル、前記導光板、前記発光ダイオードチップおよび前記チップ支持基板を収容するとともに、前記チップ支持基板が前記導光板と平行になるように、前記チップ支持基板の前記突当て方向の先端側を位置規制する先端側規制部と、前記チップ支持基板の直下に配設される基板支持部と、を有するホルダーフレームと、
   前記ホルダーフレームに設けられ、前記チップ支持基板を介して前記発光ダイオードチップを前記導光板に対し突当て方向に付勢する１以上の付勢手段と、を備え、
   前記基板支持部は、前記発光ダイオードチップが挿入される窪み部を有し、
   前記発光ダイオードチップは、前記窪み部内で前記入光面に突き当てられ、
   前記各付勢手段は、ばね性を有する本体付勢部と、
   前記本体付勢部に設けられ、前記チップ支持基板が前記導光板と平行になるように、前記チップ支持基板の前記突当て方向の基端側を位置規制する基端側規制部と、を有していることを特徴とするバックライト装置。
2. 前記各付勢手段は、前記ホルダーフレームの内側に設けたばね片で構成され、
   前記基端側規制部は、前記ばね片の先端部に形成され、前記チップ支持基板の前記基端側に係合する「Ｕ」字状の切欠き部で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
3. 前記各付勢手段と前記ホルダーフレームとは、一体に成形されていることを特徴とする請求項１ないし２のいずれかに記載のバックライト装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載のバックライト装置と、
   前記導光板に重合した状態で、前記ホルダーフレームに収容した液晶パネルと、を備えたことを特徴とする液晶表示装置。

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