JP6975904B2 - 画像表示装置 - Google Patents

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Description

本開示は、液晶セル等の表示パネルと、前記表示パネルを背方から照らす光源を備えるＬＥＤシートなどの部品実装基板とを備える画像表示装置に関する。
特許文献１には、液晶パネルと、背面側に配置されるベースプレートと、ベースプレートに取り付けられたＬＥＤシートとを備える画像表示装置が開示されている。
特開２００６−１７９４９４号公報
本開示は、光源が実装されたＬＥＤシートなどの部品実装基板の取り付け位置にバラツキがあっても当該バラツキを許容する画像表示装置を提供する。
本開示における画像表示装置は、画像を表示する表示パネルと、前記表示パネルの背面側に前記表示パネルに対向状に配置される板状の基礎部材と、前記基礎部材の前記表示パネル側に取り付けられ、前記表示パネルを背面側から照らす光源である部品が実装された部品実装基板とを備える画像表示装置であって、複数の前記部品実装基板に供給される電力を中継する配線が施された可撓性を有する中継シートを備える。
本開示における画像表示装置によれば、基礎部材に取り付けられた部品実装基板の位置にバラツキが発生した場合でも中継シートによりバラツキを吸収して電力を供給することができる。
実施の形態に係る画像表示装置の外観を示す斜視図である。 実施の形態に係る液晶モジュールを分解して後方から示す斜視図である。 実施の形態に係る液晶モジュールを分解して前方から示す斜視図である。 実施の形態に係るＬＥＤシートおよび中継シートが貼り付けられた状態の下フレームを示す平面図である。 実施の形態に係る下フレームの中央部分を示す平面図である。 実施の形態に係る下フレームの中央部分を図５よりも広範囲に示す平面図である。 実施の形態に係る下フレームの中央部分を示す斜視図である。 実施の形態に係る下フレームの中央部分を図７よりも広範囲に示す斜視図である。 実施の形態に係るＬＥＤシートと中継シートとの接続部を下フレームと共に示す断面図である。 実施の形態に係る２つの中継シートの付き合わせ部を下フレームと共に示す断面図である。 接着層の別態様を示す平面図である。 従来の部品実装基板と中継基板との関係を模式的に示す図である。 従来の部品実装基板とハーネスとの関係を模式的に示す図である。
本願発明者は、従来の画像表示装置に用いられているＬＥＤシートどうしの接続に関し、以下の問題が生じることを見出した。従来の液晶テレビ等の画像表示装置においても、液晶パネルの背面には剛性の高い下フレームと称されるような基礎部材が配置され、この基礎部材にバックライト用の光源が実装されたＬＥＤシートが取り付けられている。従来、図１２に示すように、硬質な部品実装基板を硬質な中継基板により接続すると、組立が困難であり、組立後の部品実装基板のバラツキを吸収できず、光源であるＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）の位置がずれてしまったり、部品実装基板と中継基板との接続部分に応力が集中してしまったりなどの問題が生じていた。また、図１３に示すように、硬質な部品実装基板をハーネスで接続すると、部品点数が多くなり、部品実装基板とハーネスとの接続部分であるコネクタの高さが高くなるため、画像表示装置の薄型化の妨げになっていた。また、いずれの場合も、部品実装基板自体の厚さが厚くなり、コネクタなどが反射シート押し上げて、輝度ムラの原因となっていた。
上記見出した課題に対し、本願発明者は、可撓性を備えた配線基板、いわゆるＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ）を、ＬＥＤシートを中継する中継基板として用いることで、組立バラツキを吸収できることを見出すに至った。さらに、中継基板にスリットを設けることで、中継基板のフレキシブル性が向上し、ＬＥＤシートとの間の金属ピンコネクタによる結線の作業性が向上することを見出すに至った。また、ＬＥＤシートと中継基板との接続部分に対応する箇所の基礎部材に凹みを設け、背の低い金属製のコネクタを用いてＬＥＤシートと中継基板とを接続することで、コネクタにより反射シートを押し上げで反射シートが盛り上がることを防ぎ、フラットに保つものとした。さらに中継基板を中継に必要な最小限の寸法よりも０．３〜１．０ｍｍ長めの設定とすることで、バラツキに対する尤度を向上させることに至った。
画像表示装置を以上の構成にすることにより、以下の効果が得られることを確認した。ＬＥＤシートと中継基板との接続部分への応力集中を緩和することがで、画像表示装置の信頼性および品質向上させることができる。中継基板にスリットを設けることでフレキシブル性が向上し、ＬＥＤシートの取り付け位置のバラツキに対する尤度が向上する。反射シートの盛り上がりを防ぎ、フラットに保つことで、光のムラを防ぎ表示品位を向上させることができる。
また、ＬＥＤシートを下フレームと称される基礎部材に貼り付けるための接着層の１つである両面テープの幅をＬＥＤシートの幅よりも広くしてＬＥＤシートからはみ出るように配置し、当該両面テープでＬＥＤシートと反射シートとを同時に貼り付ける構成とした。さらに、ＬＥＤシートに穴を設けて両面テープを露出されることで、ＬＥＤの近傍においても反射シートを貼り付ける構成とした。これにより、反射シートを、ＬＥＤ近傍で貼付できるので、光学性能の向上、光のバラツキを抑制することが可能となり、部品点数削減による、コスト低減が可能となる。
上記知見に基づく本開示の１つである画像表示装置は、画像を表示する表示パネルと、前記表示パネルの背面側に前記表示パネルに対向状に配置される板状の下フレームと称される基礎部材と、前記基礎部材の前記表示パネル側に取り付けられ、前記表示パネルを背面側から照らす光源である部品が実装されたＬＥＤシートなどの部品実装基板と、複数の前記部品実装基板に供給される電力を中継する配線が施された可撓性を有する中継基板とを備える。
また、前記中継基板は、可撓性を向上させる第一スリットを備えてもよく、さらに、前記中継基板は、前記第一スリットに交差する第二スリットを備えてもよい。
また、前記中継基板は、前記第一スリットに近い端縁部から前記第一スリットに交差する方向に突出し、前記部品実装基板と接続される金属製のピンを備えてもよい。
また、前記基礎部材は、前記部品実装基板と前記中継基板との接続部に対応する箇所に、前記表示パネルから遠ざかる方向に陥没する陥凹部を備えてもよい。
また、少なくとも前記部品実装基板の前記部品が実装される位置において、前記部品実装基板からはみ出る長さを有し、前記部品実装基板と共に反射シートを前記基礎部材に貼り付ける接着層を備えてもよい。
（実施の形態）
以下、適宜図面を参照しながら実施の形態を説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、本願発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
また、以下の実施の形態において、説明の便宜上、上下方向をＹ軸方向と一致させ、前後方向をＺ軸方向と一致させ、左右方向をＸ軸方向と一致させている。これは、本開示に係る画像表示装置１０の製造時または使用時における姿勢を限定するものではない。また、以下の説明において、例えば、Ｘ軸プラス側とは、Ｘ軸の矢印方向側を示し、Ｘ軸マイナス側とは、Ｘ軸プラス側とは反対側を示す。Ｙ軸方向及びＺ軸方向についても同様である。
図１は、実施の形態に係る画像表示装置の外観を示す斜視図である。
同図に示すように、本実施の形態に係る画像表示装置１０は、液晶テレビであって、表示パネル１０２と、ベゼル１２０と、バックカバー１０３と、スタンド２００とを備えている。
表示パネル１０２は、本実施の形態では、いわゆる液晶セルであり、複数のガラス板の間に液晶が封入された素子である。表示パネル１０２は、画像表示装置１０に入力された映像信号に基づいて制御され、映像を表示する。
ベゼル１２０、および、バックカバー１０３は、表示パネル１０２などを収容する画像表示装置１０の外殻を形成する構造部材である。ベゼル１２０は、表示パネル１０２等の要素の外周部分を保護し、かつ、ベゼル（額縁）を形成する。本実施の形態では、ベゼル１２０、および、バックカバー１０３の素材として、例えばポリカーボネート（ＰＣ）等の樹脂が採用されている。
図２は、実施の形態に係る液晶モジュールを分解して後方から示す斜視図である。
図３は、実施の形態に係る液晶モジュールを分解して前方から示す斜視図である。
ベゼル１２０は、表示パネル１０２から下フレーム１４０までの複数の部品を収容している。本実施の形態の場合、ベゼル１２０、バックカバー１０３、および、表示パネル１０２で囲われた空間には、モールドフレーム１３０と、２〜３枚の光学シートを含む光学シートユニット１０５と、拡散板１０６と、輝度均一板１０７と、反射シート１０８と、ＬＥＤシートなどのＬＥＤシート１０９と、中継シート１１０と、下フレームなどと称される下フレーム１４０と、サポートピン１８１とが配置されている。
モールドフレーム１３０は、表示パネル１０２を支持し、かつ、光学シートユニット１０５からＬＥＤシート１０９および中継シート１１０までの複数の部品（いわゆるバックライト）を下フレーム１４０と共に挟持する。
光学シートユニット１０５は、２〜３種類の光学特性の異なるシートを重ねることで構成されている。光学シートユニット１０５は、例えば、縦方向のプリズムシート、横方向のプリズムシート、および、拡散シートなどを含む。
拡散板１０６は、後述のＬＥＤシート１０９上に配置された複数の光源である部品からの光を拡散する。
輝度均一板１０７は、ＬＥＤシート１０９上に配置された複数の部品からの光を均一化する。輝度均一板１０７は、径の大きさの異なる複数の孔が形成された部材である。具体的には輝度均一板１０７において、複数の部品それぞれの直上には極めて小さい径の孔が形成され、光源である部品からの距離が離れるにしたがって、径が大きな孔が形成されている。輝度均一板１０７は、上記の構成により、各光源である部品からの光の配向特性をなだらかにする。
拡散板１０６は、輝度均一板１０７によって配向特性がなだらかにされた各部品からの光を、さらに拡散する部材である。拡散板１０６を透過した光は、輝度ムラの少ない光となって出射することになる。
反射シート１０８には、ＬＥＤシート１０９に配置された複数の光源である部品に対応する部分に穴が設けられている。
下フレームなどと称される下フレーム１４０は、薄い板金で形成され、ＬＥＤシート１０９および中継シート１１０が貼り付けられる部材であり、下フレームなどと称される部材である。具体的には、下フレーム１４０に、ＬＥＤシート１０９および中継シート１１０が取り付けられた後に、反射シート１０８の複数の孔のそれぞれから光源である部品が露出するように、下フレーム１４０に反射シート１０８が貼付される。各部品からの光は、反射シート１０８によって反射され、Ｚ軸プラス側へ出射する。
複数のサポートピン１８１のそれぞれは、反射シート１０８の上から、下フレーム１４０と共に反射シート１０８を挟持するように取り付けられる。サポートピン１８１は、輝度均一板１０７に設けられた穴に挿入される先端部と、輝度均一板１０７を支持するフランジ部を有する。
輝度均一板１０７には、サポートピン１８１の先端部が挿入される孔が複数設けられており、各孔にサポートピン１８１の先端部が挿入され、これらサポートピン１８１のフランジ部で輝度均一板１０７に支持された状態で、下フレーム１４０に取り付けられる。
拡散板１０６は、サポートピン１８１の頂点部（先端部の先）で支持されると共に、拡散板１０６の周縁部が下フレーム１４０によって支持される。
画像表示装置１０を設置したときの上部となる、下フレーム１４０の１辺には、光学シートユニット１０５を吊り下げる切り起こしが形成されている。光学シートユニット１０５は、上記切り起こしに引っ掛けるための矩形の穴を有するタブが設けられている。
図４は、実施の形態に係るＬＥＤシートおよび中継シートが貼り付けられた状態の下フレームを示す平面図である。
図５は、実施の形態に係る下フレームの中央部分を示す平面図である。図６は、実施の形態に係る下フレームの中央部分を図５よりも広範囲に示す平面図である。図７は、実施の形態に係る下フレームの中央部分を示す斜視図である。図８は、実施の形態に係る下フレームの中央部分を図７よりも広範囲に示す斜視図である。
ＬＥＤシート１０９は、下フレーム１４０の表示パネル１０２側に取り付けられ、表示パネル１０２を背面側から照らす光源であるＬＥＤ１９１が表面実装された長尺板状の可撓性を有するＬＥＤシートと称される部材である。ＬＥＤシート１０９は、ベースフィルムと、ベースフィルムの一面にパターンが形成された導体層とを備えている。本実施の形態の場合、ＬＥＤシート１０９は、中継シート１１０と電気的に接続するための金属製の第一金属ピン２１０を備え、第一金属ピン２１０は導体層に接続されている。
本実施の形態の場合、ＬＥＤシート１０９は、下フレーム１４０に対し、貼り直し可能な両面テープなどの接着層１９２により取り付けられており、液晶モジュール１００の製造時などにおいて、下フレーム１４０に貼り付けたＬＥＤシート１０９の位置がずれている場合、下フレーム１４０からＬＥＤシート１０９を一旦剥がして再度貼り直しすることができるものとなっている。
ベースフィルムは、長尺板状の可撓性を有する樹脂製のフィルムであり、絶縁性を備えている。ベースフィルムは、いわゆるフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）の導体層が印刷される基礎となる部材である。
導体層は、ベースフィルムの主面に膜状に取り付けられる導電性の層である。導体層を構成する材料は、導電性であれば特に限定されるものでは無いが、本実施の形態の場合はパターンが一直線（矩形）になっている銅箔が導体層として採用されている。
本実施の形態の場合、接着層１９２は、少なくともＬＥＤシート１０９のＬＥＤ１９１が実装される位置において、ＬＥＤシート１０９の短手方向（図中Ｘ軸方向）の幅の両側からはみ出る長さを有し、ＬＥＤシート１０９と共に反射シート１０８を下フレーム１４０に貼り付けている。なお、ＬＥＤシート１０９の長手方向の端部に位置する接着層１９２は、短手方向ばかりでなく長手方向（図中軸方向）にもはみ出している。
ＬＥＤ１９１は、ＬＥＤシート１０９に実装される部品であれば、特に限定されるものでは無い。本実施の形態の場合、ＬＥＤシート１０９は、液晶モジュール１００のバックライトとして機能するものであるため、ＬＥＤ１９１は、白色光を発するＬＥＤ光源である。
中継シート１１０は、複数のＬＥＤシート１０９に供給される電力を電源基板（図示せず）との間で中継する配線が施された可撓性を有する部品である。本実施の形態の場合、中継シート１１０は、ＬＥＤシート１０９と同様、ベースフィルムと、ベースフィルムの一面にＬＥＤシート１０９に電力を供給するための配線用のパターンが形成された導体層とを備えている。中継シート１１０の形状は、矩形の帯状であり、長辺の部分にはＬＥＤシート１０９の第一金属ピン２１０と接続される一対の第二金属ピン１１９を備えている。一対の第二金属ピン１１９が取り付けられている中継シート１１０の部分は、矩形に切り欠かれている。１枚の中継シート１１０の２つの長辺部分には、第二金属ピン１１９の対が３箇所それぞれ設けられている。また、各長編部分に設けられる第二金属ピン１１９の対は、一組ずつ短手方向に並んで配置されている。
本実施の形態の場合、液晶モジュール１００は、２種類の中継シート１１０を一対ずつ備えている。中継シート１１０の一つは、長手方向の一端部に電源基板から延びるハーネスと接続するためのコネクタ部材１１７が取り付けられ、他端部には他の中継シート１１０と接続する為の第三金属ピン１１８（図６参照）が取り付けられている。中継シート１１０の他の一つは、第三金属ピン１１８と接続する第四金属ピン１１６が長手方向の一端部に取り付けられている。
短手方向に並ぶ第二金属ピン１１９の間において、中継シート１１０は、長手方向に延在する第一スリット１１１を備えている。また、中継シート１１０は、第一スリット１１１の長手方向の両端部には第一スリット１１１に直交する方向に延在するする第二スリット１１２をそれぞれ備えている。さらに中継シート１１０は、複数の第一スリット１１１の間に、サポートピン１８１が挿通される第三スリット１１３を備えている。中継シート１１０は、第一スリット１１１と２つの第二スリット１１２によりＨ字形状で厚さ方向に貫通したスリットを備えており、中継シート１１０の可撓性を機械構造によっても向上させている。第二金属ピン１１９の近傍に第一スリット１１１を配置し、第二金属ピン１１９を挟むような位置に第二スリット１１２を配置することで、下フレーム１４０に取り付けられたＬＥＤシート１０９の位置がずれているような場合でも、中継シート１１０が柔軟に対応することができる。つまり、隣接する２つのＬＥＤシート１０９の間隔がバラツキにより大きくなってしまった場合でも、中継シート１１０の柔軟性により吸収することができ、また、隣接する２つのＬＥＤシート１０９の間隔が、バラツキにより小さくなってしまった場合は、中継シート１１０に余分なたわみが生じるが、このたわみは下フレーム１４０の陥凹部１４９により吸収することができる。また、中継シート１１０の柔軟性により、第一金属ピン２１０と第二金属ピン１１９とを容易に接続することができ、接続作業の効率を向上させることができる。
また、第三スリット１１３により、サポートピン１８１を下フレーム１４０に取り付ける際に、中継シート１１０が邪魔になることがないので、サポートピン１８１を取り付ける際の作業効率が向上する。
図９は、ＬＥＤシートと中継シートとの接続部を下フレームと共に示す断面図である。図１０は、２つの中継シートの付き合わせ部を下フレームと共に示す断面図である。
ＬＥＤシート１０９と中継シート１１０との接続部に対応する箇所において、下フレーム１４０には、表示パネル１０２から遠ざかる方向（図中Ｚ軸負の向き）に陥没する陥凹部１４９が設けられている。本実施の形態の場合、２つの中継シート１１０が所定間隔の付き合わせ状態で配置されている部分にも陥凹部１４９が設けられている。なお、中継シート１１０どうしの接続部分、つまり、第三金属ピン１１８と第四金属ピン１１６との接続部分にも、陥凹部１４９が設けられている。
このように、中継シート１１０の表面から突出する金属ピンやコネクタが存在する箇所に陥凹部１４９を設けることで、金属ピンやコネクタが陥凹部１４９内に収容されるように中継シート１１０やＬＥＤシート１０９が撓むため、中継シート１１０およびＬＥＤシート１０９の上に貼り付けられる反射シート１０８を押し上げてしまうことを回避でき、真っ直ぐに貼り付けることが可能となる。従って、光の反射ムラを抑制し、画像表示装置１０の品質を向上させることが可能となる。
なお、本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本願発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本願発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本願発明に含まれる。
例えば、図１１に示すように、隣り合うＬＥＤシート１０９と垂直方向に、横断するように接着層１９２である両面テープを貼り付けてもかまわない。これにより、複数の複数のＬＥＤシート１０９と反射シート１０８を同時に貼付でき、更なる部品点数削減が可能になる。
また、本実施の形態において、画像表示装置１０は、画像表示装置１０において静止画および動画を表示する装置として備えられるとした。しかしながら、画像表示装置１０の構成が、例えば、パーソナルコンピュータ用のモニタディスプレイ、または、タブレット端末もしくはスマートフォン等の携帯端末等に適用されてもよい。
また、下フレーム１４０に設けた陥凹部１４９に接着層１９２を設け、陥凹部１４９に沿わせてＬＥＤシート１０９を取り付けても構わない。
また、ＬＥＤシート１０９、および、中継シート１１０の少なくとも一方のＬＥＤ１９１が実装された表面には、ＬＥＤ１９１が放射する光を反射する反射層が形成されてもよい。
また、ＬＥＤシート１０９の不要な部分に貫通孔を設け、接着層１９２を露出させてもかまわない。これにより、さらに強固に反射シート１０８を貼付することが可能になる。
本開示は、例えば、テレビジョン受像機、モニタディスプレイ、デジタルサイネージ、タブレット端末、スマートフォン、または、テーブル型表示装置などに、適用可能である。
１０ 画像表示装置
１００ 液晶モジュール
１０２ 表示パネル（液晶セル）
１０３ バックカバー
１０５ 光学シートユニット
１０６ 拡散板
１０７ 輝度均一板
１０８ 反射シート
１０９ ＬＥＤシート
１１０ 中継シート
１１１ 第一スリット
１１２ 第二スリット
１１３ 第三スリット
１１６ 第四金属ピン
１１７ コネクタ部材
１１８ 第三金属ピン
１１９ 第二金属ピン
１２０ ベゼル
１３０ モールドフレーム
１４０ 下フレーム
１４９ 陥凹部
１８１ サポートピン
１９２ 接着層
２００ スタンド
２１０ 第一金属ピン

Claims (6)

  1. 画像を表示する表示パネルと、
    前記表示パネルの背面側に前記表示パネルに対向状に配置される板状の基礎部材と、
    前記基礎部材の前記表示パネル側に取り付けられ、前記表示パネルを背面側から照らす光源である部品が実装された部品実装基板と、
    複数の前記部品実装基板に供給される電力を中継する配線が施された可撓性を有する中継シートと、を備え、
    前記中継シートは、
    可撓性を向上させる第一スリットと、
    前記第一スリットに交差する第二スリットと、を備える
    画像表示装置。
  2. 画像を表示する表示パネルと、
    前記表示パネルの背面側に前記表示パネルに対向状に配置される板状の基礎部材と、
    前記基礎部材の前記表示パネル側に取り付けられ、前記表示パネルを背面側から照らす光源である部品が実装された部品実装基板と、
    複数の前記部品実装基板に供給される電力を中継する配線が施された可撓性を有する中継シートと、を備え、
    前記中継シートは、
    可撓性を向上させる第一スリットと、
    前記第一スリットに近い端縁部から前記第一スリットに交差する方向に突出し、前記部品実装基板と接続される金属製のピンと、を備える
    画像表示装置。
  3. 画像を表示する表示パネルと、
    前記表示パネルの背面側に前記表示パネルに対向状に配置される板状の基礎部材と、
    前記基礎部材の前記表示パネル側に取り付けられ、前記表示パネルを背面側から照らす光源である部品が実装された部品実装基板と、
    複数の前記部品実装基板に供給される電力を中継する配線が施された可撓性を有する中継シートと、を備え、
    前記基礎部材は、
    前記部品実装基板と前記中継シートとの接続部に対応する箇所に、前記表示パネルから遠ざかる方向に陥没する陥凹部を備える
    画像表示装置。
  4. 前記中継シートは、
    前記第一スリットに近い端縁部から前記第一スリットに交差する方向に突出し、前記部品実装基板と接続される金属製のピンを備える
    請求項１に記載の画像表示装置。
  5. 前記基礎部材は、
    前記部品実装基板と前記中継シートとの接続部に対応する箇所に、前記表示パネルから遠ざかる方向に陥没する陥凹部を備える
    請求項１または２に記載の画像表示装置。
  6. 少なくとも前記部品実装基板の前記部品が実装される位置において、前記部品実装基板からはみ出る長さを有し、前記部品実装基板と共に反射シートを前記基礎部材に貼り付ける接着層を備える
    請求項１から５のいずれか一項に記載の画像表示装置。
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