JP6462337B2

JP6462337B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP6462337B2
Application number: JP2014239264A
Authority: JP
Inventors: 元康蔭山
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2014-11-26
Filing date: 2014-11-26
Publication date: 2019-01-30
Anticipated expiration: 2034-11-26
Also published as: JP2016099613A

Description

本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子を有するフレキシブルプリント配線基板（Flexible Printed Circuits ：ＦＰＣ）等から成る配線基板を備えたバックライト装置を含む液晶表示装置（Liquid Crystal Display ：ＬＣＤ）に関する。

従来のＬＣＤの基本構成の断面図を図４に示す。図６に示すように、上側が外部に開放された開口となっているアルミニウム（Ａｌ），亜鉛（Ｚｎ）メッキ鋼材等から成る容器３１の底面に導光板３２が載置され、導光板３２上に、レンズ状突起あるいはビーズ状突起を多数有するレンズ（ビーズ）拡散シート、及び反射型偏光性フィルム（Dual Brightness Enhancement Film）等から成る光再利用シートとしての光学シート３３が載置されており、光学シート３３上に間隔をあけて液晶表示パネル３６が設置されている。容器３１の側壁の内側面に第１の枠状体３７が接着、ネジ止め等の手段によって設けられており、第１の枠状体３７の上端に平面視で容器３１の内側に伸びるように形成された鍔部が、光学シート３３の上面の周縁部と液晶表示パネル３６の下面の周縁部との間に介在している。また、容器３１の側壁の外側面に、第２の枠状体３８が接着、ネジ止め等の手段によって設けられており、第２の枠状体３８の上端に平面視で容器３１の内側に伸びるように形成された鍔部が、液晶表示パネル３６の上面の周縁部に当接している。

なお、光学シート３３の上面の周縁部、液晶表示パネル３６の下面の周縁部、液晶表示パネル３６の上面の周縁部は、高透明性接着剤転写テープ（Optically Clear Adhesive Tape ：ＯＣＡ）、両面テープ等によって、第１の枠状体３７の上端の鍔部、第２の枠状体３８の上端の鍔部に接着されている。また、第１の枠状体３７及び第２の枠状体３８は、容器３１と同様の材料から成る。さらに、導光板３２は、位相差板、直線偏光板等を備えている場合があり、液晶表示パネル３６は位相差板、直線偏光板、タッチパネル等を備えている場合がある。

また、容器３１の底面の端部には、長板状のＦＰＣ等から成る配線基板３４が載置されており、配線基板３４上には導光板３２に光を入射させるためのＬＥＤ等から成る発光素子３５が搭載されている。図７は、配線基板３４の平面図である。図７に示すように、配線基板３４の上面の一端部に入力端子４０及び出力端子４２が形成されており、入力端子４０から配線基板３４の上面の他端部に伸びる入力配線パターン４１が形成され、出力端子４２から出力側の端に位置する発光素子３５側に伸びる出力配線パターン４３が形成されている。入力配線パターン４１における配線基板３４の上面の他端部の部位と、出力配線パターン４３における出力側の端に位置する発光素子３５側の部位との間に、互いに所定の間隔をあけて、隣接する発光素子３５同士を直列的に導電接続する導電接続パターン４４が形成されている。これにより、複数の発光素子３５が直列的に接続される。導電接続パターン４４は、発光素子３５の入力端子及び出力端子にそれぞれ接続される接続部４５を有する。発光素子３５は、それから発した光５０を導光板３２の光入射側面等に入射する。

上記導光板３２及び光学シート３３によってバックライト本体部が構成され、バックライト本体部と発光素子３５を有する配線基板３４によってバックライト装置が構成される。また、他の従来例として、発光ダイオードが実装されたプリント配線基板を備えた車両用表示器の照明装置であって、プリント配線基板には金属板をベースとした金属系配線板が採用され、プリント配線基板は、導光板のサイドエッジに対向する部分から導光板の裏面に対向する部分にかけて延びるように、折り曲げられている照明装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００４−２７９２６２号公報

しかしながら、図６及び図７に示す従来のＬＣＤは、発光素子３５の駆動時に発生する熱によって第１の枠状体３７等の各構成部材が熱膨張して余計な応力が生じるために、液晶表示パネル３６の表示品質が劣化してコントラスト低下、白抜け等が発生するという問題点があった。特に、高輝度のバックライト装置を用いる場合に上記問題点が顕著に発現しやすくなっていた。また、温度によって輝度等の発光特性が変化しやすいＬＥＤ等から成る発光素子３５は、発光素子３５の駆動時に発生する熱によって発光特性が変動するという問題点があった。さらに、発光素子３５が高温環境に継続的に晒されると、発光素子３５の寿命が短縮化するという問題点があった。

また、特許文献１には、放熱性が向上する構成については開示されているが、発光素子の入力電圧及び出力電圧の安定性等の電気的特性を向上させる構成については何等開示されていない。

従って、本発明は上記従来の問題点を解消するために完成されたものであり、その目的は、バックライト装置の放熱性を向上させることによって、液晶表示パネルの表示品質の劣化を抑えるとともに、発光素子の発光特性、電気的特性を向上させることである。また、発光素子を長寿命化させることである。

本発明の液晶表示装置は、容器と、その容器の底面に対応するように載置された配線基板と、前記配線基板上に設けられた導光板と、前記導光板上に設けられた液晶表示パネルと、を備えている液晶表示装置であって、前記配線基板は、前記導光板の光入射側面に対向するように配置される発光素子を搭載する基板端部と、前記導光板の前記容器の底面側の面に対向する基板本体部と、を有しており、前記基板本体部は、前記発光素子に電気的に接続された導体層を有しており、前記導体層は前記導光板の前記容器の底面側の面の面積の８０％以上の面積を有している構成である。

本発明の液晶表示装置は、好ましくは、前記配線基板はその平面視形状が前記容器の底面と相似形状である。

また本発明の液晶表示装置は、好ましくは、前記基板端部は、複数の前記発光素子が搭載されており、前記基板本体部は、複数の前記発光素子のそれぞれに電気的に接続されているとともに互いに電気的に独立している前記導体層を有している。

また本発明の液晶表示装置は、好ましくは、前記配線基板は、フレキシブルプリント配線基板である。

また本発明の液晶表示装置は、好ましくは、前記配線基板は、前記容器の底面に熱伝導性粘着シートによって接着されている。

本発明の液晶表示装置は、容器と、その容器の底面に載置された配線基板と、配線基板上に設けられた導光板と、導光板上に設けられた液晶表示パネルと、を備えている液晶表示装置であって、配線基板は、導光板の光入射側面に対向するように配置される発光素子を搭載する基板端部と、導光板の容器の底面側の面に対向する基板本体部と、を有しており、基板本体部は、発光素子に電気的に接続された広面積の導体層を有していることから、広面積の導体層によってバックライト装置の放熱性を向上させることができる。その結果、液晶表示パネルの表示品質の劣化を抑えるとともに、熱によって輝度が変動する傾向があるＬＥＤ等の発光素子の発光特性が安定化する。また、広面積の導体層が発光素子に電気的に接続されているために、広面積の導体層の電位が安定化し、発光素子の入力電圧及び出力電圧が安定化する。従って、発光素子の電気的特性が向上する。また、発光素子の温度を低下させて発光素子を長寿命化させることができる。

本発明の液晶表示装置は、導体層は、導光板の容器の底面側の面の面積の８０％以上の面積を有していることから、バックライト装置の放熱性をより向上させることができ、上記本発明の効果がより向上する。

また本発明の液晶表示装置は、好ましくは、基板端部は、複数の発光素子が搭載されており、基板本体部は、複数の発光素子のそれぞれに電気的に接続されているとともに互いに電気的に独立している導体層を有していることから、各発光素子の放熱性が均一化するとともに、各発光素子の入力電圧及び出力電圧が安定化する。従って、発光素子の電気的特性が向上する。

また本発明の液晶表示装置は、好ましくは、配線基板は、フレキシブルプリント配線基板であることから、容器内への収納、容器の外部への入出力端子部の引き出し等の点で、形状、配置の適合性、作業性が向上する。また、液晶表示装置の薄型化、軽量化に有利である。

また本発明の液晶表示装置は、好ましくは、配線基板は、容器の底面に熱伝導性粘着シートによって接着されていることから、バックライト装置の放熱性がより向上する。

図１は、本発明の液晶表示装置について実施の形態の１例を示す図であり、本発明による配線基板を有する液晶表示装置の断面図である。図２は、図１の本発明の液晶表示装置に備えつけられる、発光素子を備えた配線基板の導光板側の面の平面図である。図３は、本発明の液晶表示装置について実施の形態の他例を示す図であり、配線基板の導光板側の面の平面図である。図４は、本発明の液晶表示装置について実施の形態の他例を示す図であり、配線基板の導光板側の面の平面図である。図５は、本発明の液晶表示装置について実施の形態の他例を示す図であり、配線基板の導光板側の面の平面図である。図６は、従来の液晶表示装置の基本構成の断面図である。図７は、図６の液晶表示装置に含まれる配線基板の平面図である。

以下、本発明のＬＣＤの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。但し、以下で参照する各図は、本発明のＬＣＤの実施の形態における構成部材のうち、本発明のＬＣＤを説明するための主要部を示している。従って、本発明に係るＬＣＤは、図に示されていない回路基板、配線導体、制御ＩＣ，ＬＳＩ等の周知の構成部材を備えていてもよい。

図１、図２は、本発明のＬＣＤについて実施の形態を示すものであり、図１はＬＣＤの断面図である。図２は、図１のＬＣＤに備えつけられる、発光素子を備えた配線基板の導光板側の面の平面図である。これらの図に示すように、本発明のＬＣＤは、容器１と、その容器１の底面に載置された配線基板２と、配線基板２上に設けられた導光板５と、導光板５上に設けられた液晶表示パネル９と、を備えているＬＣＤであって、配線基板２は、導光板５の光入射側面に対向するように配置される発光素子４を搭載する基板端部２ｂと、導光板５の容器１の底面側の面に対向する基板本体部２ａと、を有しており、基板本体部２ａは、発光素子４に電気的に接続された広面積の導体層２１を有している構成である。この構成により、広面積の導体層２１によってバックライト装置の放熱性を向上させることができる。その結果、液晶表示パネル９の表示品質の劣化を抑えるとともに、熱によって輝度が変動する傾向があるＬＥＤ等の発光素子４の発光特性が安定化する。また、広面積の導体層２１が発光素子４に電気的に接続されているために、広面積の導体層２１の電位が安定化し、発光素子４の入力電圧及び出力電圧が安定化する。従って、発光素子４の電気的特性が向上する。また、発光素子４の温度を低下させて発光素子４を長寿命化させることができる。

本発明のＬＣＤにおける配線基板２は、好ましくは、平面視で容器１の底面と同程度の大きさ、形状を有している。即ち、配線基板２は、その平面視形状が容器１の底面と略相似状であり、容器１の底面の面積の９０％程度以上の面積を有することが良い。これにより、バックライト装置の放熱性が向上し、良好に保持される。

そして、導体層２１は、導光板５の容器１の底面側の面の面積の８０％以上の面積を有していることが好ましい。この場合、バックライト装置の放熱性をより向上させることができ、上記の本発明の効果がより向上する。

また、本発明のＬＣＤは以下のような構成を有する。上側が外部に開放された開口となっている容器１の底面に配線基板２、導光板５が載置され、導光板５上に、レンズ状突起あるいはビーズ状突起を多数有するレンズ（ビーズ）拡散シート、及び反射型偏光性フィルム（Dual Brightness Enhancement Film）等から成る光再利用シートとしての光学シート６が載置されており、光学シート６上に間隔をあけて液晶表示パネル９が設置されている。容器１の側壁の内側面に第１の枠状体７が接着、ネジ止め、突起及び開口による係止等の手段によって設けられており、第１の枠状体７の上端に平面視で容器１の内側に伸びるように形成された鍔部が、光学シート６の上面の周縁部と液晶表示パネル９の下面の周縁部との間に介在している。また、容器１の側壁の外側面に、第２の枠状体８が接着、ネジ止め、突起及び開口による係止等の手段によって設けられており、第２の枠状体８の上端に平面視で容器１の内側に伸びるように形成された鍔部が、液晶表示パネル９の上面の周縁部に当接している。

なお、光学シート６の上面の周縁部、液晶表示パネル９の下面の周縁部、液晶表示パネル９の上面の周縁部は、高透明性接着剤転写テープ（Optically Clear Adhesive Tape ：ＯＣＡ）、両面テープ等によって、第１の枠状体７の上端の鍔部、第２の枠状体８の上端の鍔部に接着されている。

容器１、第１の枠状体７及び第２の枠状体８は、アルミニウム（Ａｌ），銅（Ｃｕ）等の金属、亜鉛（Ｚｎ）メッキ鋼材、ステンレススチール，真鍮（Ｃｕ−Ｚｎ合金）等の合金から成る。また、バックライト装置の撓み等の変形をある程度吸収するような若干の柔軟性を有する材料として、プラスチック等を用いてもよい。さらに、他の材料として、金属粒子，合金粒子，ガラス粒子，セラミック粒子，繊維等を混入させた強化プラスチック（ハイブリッドプラスチック）等を用いてもよい。容器１、第１の枠状体７及び第２の枠状体８の厚みは、それぞれ0.05ｍｍ〜0.3ｍｍ程度である。

また、導光板５は、位相差板、直線偏光板等を備えていてもよく、液晶表示パネル９は位相差板、直線偏光板、タッチパネル等を備えていてもよい。

また、容器１の底面には、長方形等の平面視形状のＦＰＣ等から成る配線基板２が載置されており、配線基板２の基板端部２ｂには導光板５の光入射側面に光を入射させるためのＬＥＤ等から成る発光素子４が搭載されている。図２に示すように、配線基板２は、導体層２１を有する基板本体部２ａと、基板本体部２ａの端部にあって発光素子４を備えた基板端部２ｂと、を有している。基板本体部２ａの端部上に基板端部２ｂが接着等されて設置されている場合、導光板５に対する発光素子４の配置の高さを基板端部２ｂによって調整、適合することができ、好ましい。また、基板本体部２ａの形状が簡略化されるのでその製造が容易となり、製造コストの低減に資するものとなる。勿論、基板本体部２ａ及び基板端部２ｂは１枚の基板から成っていてもよい。また配線基板２は、フレキシブルプリント配線基板であることが好ましい。この場合、容器１内への配線基板２の収納、容器１の外部への入出力端子１０，１２部の引き出し等の点で、配線基板２の形状、配置の適合性、作業性が向上する。また、ＬＣＤの薄型化、軽量化に有利である。

基板端部２ｂの上面の一端部に入力端子１０及び出力端子１２が形成されており、入力端子１０から基板端部２ｂの上面（導光板５側の面）の他端部に伸びる入力配線パターン１１が形成され、出力端子１２から出力側の端に位置する発光素子４側に伸びる出力配線パターン１３が形成されている。入力配線パターン１１における基板端部２ｂの上面の他端部の部位と、出力配線パターン１３における出力側の端に位置する発光素子４側の部位との間に、互いに所定の間隔をあけて、隣接する発光素子４同士を直列的に導電接続する導電接続パターン１４が形成されている。これにより、複数の発光素子４が直列的に接続される。導電接続パターン１４は、発光素子４の入力端子及び出力端子にそれぞれ接続される接続部１５を有するとともに、導体層２１に電気的に接続されるスルーホール等の貫通導体１６を有する。複数の導電接続パターン１４は、好ましくは、それぞれが電気的に独立に形成されており、同様にして複数の導体層２１は、それぞれが電気的に独立に形成されている。そして、各導電接続パターン１４は、それに対応する一つの導体層２１に電気的に接続される。この場合、各発光素子４の放熱性が均一化するとともに、各発光素子４の入力電圧及び出力電圧が安定化する。従って、発光素子４の電気的特性が向上する。発光素子４は、それから発した光２０を導光板５に入射する。

上記導光板５及び光学シート６によってバックライト本体部が構成され、バックライト本体部と発光素子４を有する配線基板２によってバックライト装置が構成される。また、基板端部２ｂにおいて、平面視で基板本体部２ａから突出した部位、即ち入力端子１０及び出力端子１２を含む部位は、容器１の外部に引き出されて、外部の発光素子４の駆動回路、電源回路等に接続される。

基板本体部２ａの下面に形成された導体層２１は、アルミニウム（Ａｌ），銅（Ｃｕ）等の金属、亜鉛（Ｚｎ）メッキ鋼材、ステンレススチール，真鍮（Ｃｕ−Ｚｎ合金）等の合金から成り、基板本体部２ａの下面に層状に形成されていてもよく、または基板本体部２ａと別個の板状に形成されていて、基板本体部２ａの下面に接着材、両面接着テープ等によって接合されて一体化されていてもよい。このように、導体層２１は導体板から成ることが好ましい。この場合、導体層２１が金属結晶体等の元素が稠密に配列された構造体となるために、導体層２１の熱伝導性が向上し、バックライト装置の放熱性がより向上する。

また導体層２１について、直列的に接続された複数の発光素子４のうち両端に位置する発光素子４に対応する導体層２１が、最も広面積に形成されていることが好ましい。それは、両端に位置する発光素子４は、図２に示すように、１つの導電接続パターン１４においてのみ導体層２１に電気的に接続されているために、放熱性が低下しやすいからである。

また図３に示すように、配線基板６２は、基板端部62bにおいて、入力配線パターン１１の入力側端に位置する発光素子４側の端部電極11aにコンタクトホール等から成る貫通導体１６が形成されており、入力配線パターン１３の出力側端に位置する発光素子４側の端部電極13aにコンタクトホール等から成る貫通導体１６が形成されていることが好ましい。この場合、両端に位置する発光素子４はそれぞれ、その両側に発光素子４に電気的に接続された導体層２１がある構成となる。両端に位置する発光素子４の放熱性が均一化するとともに、各発光素子４の入力電圧及び出力電圧が安定化する。従って、発光素子４の電気的特性が向上する。

また図４に示すように、配線基板７２は、基板本体部72aにおいて、導光板５側の面（上面）に導体層21bが形成されていてもよい。この場合、導電接続パターン１４と導体層21bとの電気的な接続部である貫通導体１６の長さが短縮化されるので、放熱性、接続性が向上する。また図５に示すように、配線基板８２は、一枚の基板から成り、基板本体部82aの導光板５側の面（上面）に導体層21cが形成されていてもよい。この場合、導電接続パターン１４と導体層21cとが直接的に電気的に接続されるので、放熱性、接続性がより向上する。

また図２〜図５の構成において、入力配線パターン１１及び出力配線パターン１３は、基板端部２ｂ，62b,72b,82bの発光素子４の搭載面である上面に形成されているが、基板端部２ｂ，62b,72b,82bの別層に形成されていてもよい。例えば、基板端部２ｂ，62b,72b,82bの内層に入力配線パターン１１及び出力配線パターン１３が形成されていてもよく、その場合、入力配線パターン１１及び出力配線パターン１３は、電磁妨害（Electro-Magnetic Interference ：ＥＭＩ）等の外部からの電磁的影響を受けにくくなる。

なお、本発明のＬＣＤは、上記実施の形態に限定されるものではなく、適宜の設計的な変更、改良を含んでいてもよい。例えば、発光素子４は、ＬＥＤに限らず、有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子、無機ＥＬ素子、プラズマ発光素子等から成っていてもよい。

本発明のＬＣＤの実施例を以下に示す。図２に示す本発明の３．５インチ型のＬＣＤの配線基板２の発光素子４として、順方向電圧が２Ｖ〜３Ｖ程度のＬＥＤを用い、そのＬＥＤを８個直列的に接続し、発光素子４の１個当りの輝度が１．５９カンデラであるように制御し発光素子４を駆動した。そして、両端のＬＥＤに接続される銅から成る導体層２１として、縦６０ｍｍ、横１５ｍｍの四角形状のもの、他のＬＥＤに接続される銅から成る導体層２１として、縦６０ｍｍ、横５ｍｍの四角形状のものを形成した。これらの導体層２１の面積は、導光板５の容器１の底面側の面の面積の８５％とした。これに対して、図７に示す従来の３．５インチ型のＬＣＤの配線基板３４として、導体層２１を有する基板本体部がないものを作製し、ＬＥＤの部分の構成は上記本発明の配線基板２と同様とした。これらのＬＣＤを駆動し、ＬＥＤの温度を測定したところ、本発明のＬＣＤは８０．１℃であり、従来のＬＣＤは８４．９℃であった。本発明のＬＣＤはＬＥＤの温度が従来のＬＣＤよりも５℃程度低下し、ＬＥＤの寿命が１０％程度長寿命化した。

本発明のＬＣＤは各種の電子機器に適用できる。その電子機器としては、自動車経路誘導システム（カーナビゲーションシステム）、船舶経路誘導システム、航空機経路誘導システム、スマートフォン端末、携帯電話、タブレット端末、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、電子手帳、電子書籍、電子辞書、パーソナルコンピュータ、複写機、ゲーム機器の端末装置、テレビジョン、商品表示タグ、価格表示タグ、産業用のプログラマブル表示装置、カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー、ファクシミリ、プリンター、現金自動預け入れ払い機（ＡＴＭ）、自動販売機、ヘッドアップディスプレイ装置、プロジェクタ装置、デジタル表示式腕時計などがある。

１容器
２，６２，７２，８２配線基板
２ａ，６２ａ，７２ａ，８２ａ基板本体部
２ｂ，６２ｂ，７２ｂ，８２ｂ基板端部
４発光素子
５導光板
６光学シート
７第１の枠状体
８第２の枠状体
９液晶表示パネル
２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ導体層

Claims

容器と、その容器の底面に対応するように載置された配線基板と、前記配線基板上に設けられた導光板と、前記導光板上に設けられた液晶表示パネルと、を備えている液晶表示装置であって、前記配線基板は、前記導光板の光入射側面に対向するように配置される発光素子を搭載する基板端部と、前記導光板の前記容器の底面側の面に対向する基板本体部と、を有しており、前記基板本体部は、前記発光素子に電気的に接続された導体層を有しており、前記導体層は前記導光板の前記容器の底面側の面の面積の８０％以上の面積を有している液晶表示装置。
前記配線基板はその平面視形状が前記容器の底面と相似形状である請求項１に記載の液晶表示装置。
前記基板端部は、複数の前記発光素子が搭載されており、前記基板本体部は、複数の前記発光素子のそれぞれに電気的に接続されているとともに互いに電気的に独立している導体層を有している請求項１または２に記載の液晶表示装置。
前記配線基板は、フレキシブルプリント配線基板である請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の液晶表示装置。
前記配線基板は、前記容器の底面に熱伝導性粘着シートによって接合されている請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の液晶表示装置。