JPWO2010087052A1

JPWO2010087052A1 - 照明装置及び液晶表示装置

Info

Publication number: JPWO2010087052A1
Application number: JP2010548368A
Authority: JP
Inventors: 康司伊藤
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2009-02-02
Filing date: 2009-09-07
Publication date: 2012-07-26
Also published as: US20110255027A1; RU2011136482A; CN102245963A; EP2381160A4; WO2010087052A1; BRPI0924290A2; EP2381160A1

Abstract

補強板２ａは第１ビス穴９に螺入されたビス１３によりＢＬシャーシ１に締結され、第２ビス穴１０においては補強板２ａとＢＬシャーシ１、及び補強板２ａとビス１３との間に所定の隙間が確保される。これにより、補強板２ａは中央の貫通孔８ａにおいてのみＢＬシャーシ１に完全に固定され、両側の貫通孔８ｂ、８ｃにおいては水平方向及び厚み方向に所定量だけ移動可能に保持される。

Description

本発明は、例えば液晶表示装置に用いられる照明装置に関し、特に、異なる材質を組み合わせて構成される照明装置のフレーム構造に関する。

従来、液晶表示装置のバックライトに用いられる照明装置は、光源としてＬＥＤを用いた場合、ＬＥＤの光量が比較的小さいことからＰＤＡ（個人用携帯情報端末）や携帯電話機器等のような小型電子装置に用いられており、薄型テレビ等の大型電子装置の照明装置では、光量が比較的大きい冷陰極管が光源に用いられていた。しかし、近年の高輝度ＬＥＤの開発に伴い、大型電子装置の照明装置にもＬＥＤが光源に用いられ始めている。

また、光源や光学部材を保持するバックライトシャーシ（以下、ＢＬシャーシという）の材質としては、コストや性能面を考慮してＳＥＣＣ（亜鉛メッキ鋼板）等の鋼板が用いられており、ＢＬシャーシの剛性を高めるためにアルミ材等で形成された補強部材を固定する方法が一般的である。

ところで、薄型テレビの場合、ＢＬシャーシと導光板、光学シート、液晶パネル間の隙間が少ない為、駆動時の温度変化によるＢＬシャーシの反りが直接光学部材や液晶パネルに悪影響を与え、光学部材や液晶パネルの反り、液晶の白抜け等の表示不良を起こすという問題があった。

図１０は、従来のＢＬシャーシと補強部材の固定方法を示す断面図である。図１０に示すように、ＳＥＣＣ製のＢＬシャーシ１０１とアルミ製の補強フレーム１０２とをネジ１０３で締結して固定すると、ＳＥＣＣとアルミの熱膨張係数が異なるため、光源に用いられるＬＥＤからの発熱によりＢＬシャーシ１０１及び補強フレーム１０２の温度が上昇した場合、図１１に示すように、ＢＬシャーシ１０１と補強フレーム１０２の膨張量に差が生じて伸び量の大きい補強フレーム１０２に反りが発生し、その影響を受けてＢＬシャーシ１０１にも歪みが発生する。

そこで、熱膨張率の異なる２つの部材を用いるシャーシの温度上昇による歪みを防止する方法が提案されており、特許文献１には、パネルシャーシと筐体シャーシを接合する際に、ねじ山がないストレート部を設けた段付き固定用ねじを使用して各部材間に隙間を設けて保持することにより、各部材が隙間分だけ移動可能とした画像表示装置が開示されている。

特開２００６−３０８８２５号公報

特許文献１の方法によれば、画像表示装置の駆動時における発熱により各部材に熱膨張が生じても熱膨張の差を隙間で吸収可能となるため、シャーシの歪み及びそれに起因する表示パネルの変形を抑制できる。しかしながら、この方法ではシャーシの厚み方向にも隙間を設けているためパネルシャーシと筐体シャーシが完全に固定されておらず、外力によってシャーシにがたつきが発生する。

そのため、特許文献１の方法を用いてＢＬシャーシと補強フレームとを接合した場合、シャーシのがたつきはシャーシ内に保持される光学部材や液晶パネルのがたつきにも繋がるため、製品を運搬する際に内部の光学部材やパネルが振動して傷付き、表示不良が発生するおそれがあった。

本発明は上記問題点に鑑み、熱膨張率の異なるシャーシと補強部材とを確実に固定するとともに、熱膨張の差に起因するシャーシの歪みを効果的に抑制可能な照明装置及びそれを備えた液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、光源と、該光源からの光を所定の方向に導く光学部材とが配置される筐体と、該筐体に固定される前記筐体と異なる材質で形成された補強部材と、該補強部材と前記筐体とを一点で固定するとともに、他の一点以上で補強部材を前記筐体に対し所定量だけ摺動可能に保持する結合部材と、を備えた照明装置である。

上記構成によれば、材質の異なる筐体と補強部材とが一点で固定され、他の一点以上で補強部材が筐体に対し所定量だけ移動可能に保持されるため、筐体と補強部材とを一箇所で確実に固定するとともに、他の箇所では筐体に対する補強部材の摺動を許容することにより、熱膨張量の差を吸収して筐体及び補強部材の反りや歪みを効果的に抑制可能な照明装置となる。

また、本発明の一実施形態の照明装置は、前記結合部材がビスであり、前記補強部材には前記ビスが貫通する複数の貫通孔が形成され、前記筐体には前記貫通孔の一つに重なり前記ビスを用いて前記筐体と前記補強部材とを締結するための第１ビス穴と、他の前記貫通孔に重なり前記ビスを前記補強部材と所定の間隔を隔てて螺入するための第２ビス穴とが形成される。

上記実施形態によれば、筐体と補強部材との固定構造及び摺動可能な保持構造を、ビスを用いた簡易な構成で実現することができる。

また、本発明の一実施形態の照明装置は、前記ビスは、前記第１ビス穴または第２ビス穴に螺入される軸部と、該軸部の先端に一体形成された頭部とから成り、前記軸部の外径は前記貫通孔の内径よりも小さく、前記頭部の直径は前記貫通孔の内径よりも大きい。

上記実施形態によれば、第１ビス穴においては補強部材を確実に締結することができ、第２ビス穴においては補強部材の水平方向の摺動を可能にするとともに厚み方向の振動を抑制することができる。

また、本発明の一実施形態の照明装置は、前記筐体には前記第２ビス穴の開口縁から前記補強部材の固定面側に突出する筒状のボスが設けられており、該ボスの突出量は前記補強部材の厚みよりも大きく、前記ボスの外径は前記貫通孔の内径よりも小さい。

上記実施形態によれば、第２ビス穴において補強部材とビス、及び補強部材と筐体との間に確実に隙間を形成することができる。また、ボスの突出量で補強部材とビスとの隙間を調整できるため、第１ビス穴と第２ビス穴とで共通のビスを用いることができる。さらに、ボスと貫通孔との係合により補強部材の位置決めも容易となる。

また、本発明の一実施形態の照明装置は、前記第１ビス穴は、前記補強部材の略中央部を締結可能な位置に形成されている。

上記実施形態によれば、補強部材と筐体との締結箇所である第１ビス穴を中心として筐体或いは補強部材の膨張量を略均等にすることができる。

また、本発明の一実施形態の照明装置は、前記第２ビス穴は、前記第１ビス穴を中心として対称な位置に複数形成されている。

上記実施形態によれば、補強部材を安定して保持するとともに筐体或いは補強部材の膨張を均等に吸収することができる。

また、本発明は、上記構成の照明装置と、対向する一対の電極基板の間に液晶を封入して成る液晶パネルと、を備え、前記照明装置により前記液晶パネルを背面より照射して画像表示を行う液晶表示装置である。

上記構成によれば、薄型、軽量で剛性にも優れ、且つ発熱による筐体の熱変形が生じにくい液晶表示装置となる。

本発明によれば、筐体と補強部材とを確実に固定するとともに、材質の異なる筐体及び補強部材の熱膨張量の差を筐体と補強部材の摺動により吸収して、筐体及び補強部材の反りや歪みを効果的に抑制可能な照明装置及び液晶表示装置を提供することができる。

本発明のバックライトが搭載された液晶表示装置の分解斜視図本発明のバックライトを構成するＢＬシャーシと補強フレームを示す斜視図ＢＬシャーシの内側に補強板を組み付けた状態を示す断面図ＢＬシャーシと補強板をビスにより締結した状態を示す断面図図４におけるボス付近（破線円Ｓ内）の部分拡大図第１ビス穴を中心に補強板が水平方向へ膨張した状態を示す断面図ＢＬシャーシと補強板の他の組み付け例を示す断面図２枚の補強板をＢＬシャーシの長辺側のみに組み付けた構成を示す斜視図従来のＢＬシャーシと補強部材の固定方法を示す断面図ＢＬシャーシと補強部材の膨張量に差が生じて補強部材に反りが発生した状態を示す断面図

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の照明装置を備えた液晶表示装置を示す分解斜視図である。図１において、液晶表示装置（ここでは薄型テレビ）１００は、ＢＬシャーシ１、補強フレーム２及び光学部材３を含むバックライト４と、パネルフレーム５、液晶パネル６、ベゼル７を主な構成部材としており、ＢＬシャーシ１とベゼル７とが組み合わされて液晶表示装置１００のハウジングを構成する。なお、バックライト４及び液晶パネル６に接続されるケーブルやコネクタ等は記載を省略している。

ＢＬシャーシ１は、バックライト４を構成するＬＥＤや冷陰極管（ＣＣＦＬ）等のバックライト光源（図示せず）や、光学部材３を搭載するための土台となる部材である。このＢＬシャーシ１は液晶表示装置１００を薄型化、軽量化するための要となる部材であり、本実施形態では厚さ０．８〜１．０ｍｍ程度のＳＥＣＣを使用するが、ＳＥＣＣの他、鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属やＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）等のカーボン複合材料で形成しても良い。

補強フレーム２は、液晶表示装置１００の薄型化、軽量化に伴うＢＬシャーシ１の強度低下を補うための部材である。補強フレーム２の材質としては、アルミ、ＳＥＣＣ、鉄等の金属、ＣＦＲＰ、ＰＣ（ポリカーボネート）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）樹脂のような合成樹脂が挙げられる。本実施形態では軽量化のためにアルミ製の板材を使用している。

光学部材３は、バックライト４を効率良く発光させるための部材であり、拡散シート、集光シート（プリズムシート）等から構成される。拡散シートは片面に微細な凹凸が形成されており、バックライト光源からの射出光をランダム化する。集光シートはその上面がプリズム面となっており、液晶パネル６方向への輝度を向上させる。

パネルフレーム５は液晶パネル６を支持する部材であり、パネルフレーム５と液晶パネル６は両面粘着性の液晶パネル固定用テープにより一体に固定されている。パネルフレーム５は、通常はポリカーボネート等の樹脂材料で形成されている。

液晶パネル６は、図示しないＴＦＴ基板、液晶及びカラーフィルタ基板により構成される。この液晶パネル６は、所望の映像を表示する有効表示エリアと、有効表示エリアの周囲の額縁部とから成り、額縁部には液晶パネル６を駆動制御するドライバＩＣが設けられている。

ベゼル７は、液晶パネル６をバックライト４に固定するための額縁状の部材であり、中央の窓部から液晶パネル６の有効表示エリアが露出する。ＢＬシャーシ１とベゼル７の対応箇所には、嵌合爪及び嵌合孔、或いはビス穴（いずれも図示せず）等が設けられており、ＢＬシャーシ１内に収納された各構成部品を適度の圧力で挟み込んでＢＬシャーシ１から離脱しないように支持するとともに、振動や落下等の衝撃から各構成部品を保護する。

図２は、バックライト４を構成するＢＬシャーシ１と補強フレーム２を示す斜視図である。補強フレーム２は、ＢＬシャーシ１の四辺に沿って配置される４枚の補強板２ａ〜２ｄから成り、各補強板２ａ〜２ｄには長手方向中央部に貫通孔８ａが形成され、貫通孔８ａの左右両側に貫通孔８ｂ、８ｃが形成されている。

図３は、ＢＬシャーシ１の内側に補強板２ａを組み付けた状態を示す断面拡大図である。以下、補強板２ａをＢＬシャーシ１に固定する方法について説明するが、他の補強板２ｂ〜２ｄとＢＬシャーシ１との固定も全く同様である。ＢＬシャーシ１には補強板２ａの貫通孔８ａに対応する位置に第１ビス穴９が形成されており、貫通孔８ｂ、８ｃに対応する位置に第２ビス穴１０が形成されている。

また、ＢＬシャーシ１の内側には第２ビス穴１０の開口縁に沿って突出する筒状のボス１１が設けられている。本実施形態ではボス１１の材質として鉄を使用しているが、アルミや樹脂等の他の材質であっても良い。また、ボス１１は別部材としてＢＬシャーシ１に固定されていても良いし、ＢＬシャーシ１と一体形成されていても良い。

そして、図４に示すように、貫通孔８ａ〜８ｂを介して３本のビス１３を第１ビス穴９及び第２ビス穴１０に螺入することでＢＬシャーシ１と補強板２ａとを固定する。ビス１３は、第１及び第２ビス穴９、１０に螺入される軸部１３ａと、軸部１３ａの先端に一体形成された頭部１３ａとから成り、通常は鉄製のビスを使用するが、他の材質のビスでも良い。

図５は、図４におけるボス１１付近（破線円Ｓ内）の部分拡大図である。図５に示すように、補強板２ａの厚みをｔ１、ＢＬシャーシ１の上面からのボス１１の突出量をｔ２とすると、ｔ１＜ｔ２となるように設定されている。また、ボス１１の外径をｒ１、貫通孔８ｂ（８ａ、８ｃ）の内径をｒ２、ビス１３の頭部１３ｂの直径をｒ３とすると、ｒ１＜ｒ２＜ｒ３となるように設定されている。

この構成により、補強板２ａは第１ビス穴９に螺入されたビス１３によりＢＬシャーシ１に締結され、第２ビス穴１０においては補強板２ａとＢＬシャーシ１、及び補強板２ａとビス１３との間に所定の隙間が確保される。即ち、補強板２ａは中央の貫通孔８ａにおいてのみＢＬシャーシ１に完全に固定されており、両側の貫通孔８ｂ、８ｃにおいてはＢＬシャーシ１に対し水平方向及び厚み方向に所定量だけ移動可能に保持されることになる。

従って、図６に示すように、中央の締結箇所（第１ビス穴９）を中心に貫通孔８ｂ、８ｃとボス１１との隙間の範囲で補強板２ａの水平方向への膨張が可能となるため、バックライト４の発熱によるアルミ製の補強板２ａの伸び量（膨張量）がＳＥＣＣ製のＢＬシャーシ１の伸び量を上回った場合でもＢＬシャーシ１及び補強板２ａの反りや歪みを抑制することができる。また、補強板２ａの中央部がＢＬシャーシ１に完全に固定されているため、補強板２ａのがたつきも発生しない。

また、ビス１３の頭部１３ｂの直径ｒ３が貫通孔８ａ〜８ｃの内径ｒ２よりも大きいため、第１ビス穴９においては補強板２ａを確実に締結することができ、第２ビス穴１０においては補強板２ａの厚み方向の振動を抑制することができる。

さらに、第２ビス穴１０に付設されたボス１１に補強板２ａの貫通孔８ｂ及び８ｃを遊嵌することで、ボス１１がＢＬシャーシ１に補強板２ａを組み付ける際の位置決め機構としての役割も果たすため、バックライト４の組み立て効率も向上する。

なお、ここではＳＥＣＣ製のＢＬシャーシ１とアルミ製の補強板２ａの組み合わせを例示したが、アルミ製のＢＬシャーシ１とＳＥＣＣ製の補強板２ａの組み合わせも可能である。また、他にも軽量化のために、ＢＬシャーシ１及び補強板２ａの材質として、鋼板（熱膨張率１２．１×１０^−６／℃）とポリカーボネート樹脂またはＡＢＳ樹脂（熱膨張率７０〜７４×１０^−６／℃）、鋼板とＣＦＲＰ（熱膨張率０．７〜３７．５×１０^−６／℃）、アルミ（熱膨張率２３×１０^−６／℃）とポリカーボネート樹脂またはＡＢＳ樹脂、アルミとＣＦＲＰ等の組み合わせも使用可能である。

補強板２ａの締結箇所である第１ビス穴９は、補強板２ａの膨張量が締結箇所を中心として略均等となる補強板２ａの略中央部であることが好ましいが、他の箇所であっても良い。また、ボス１１が付設された第２ビス穴１０の位置及び個数についてもＢＬシャーシ１や補強板２ａのサイズによって適宜変更可能であるが、補強板２ａを安定して保持するとともに補強板２ａの膨張を均等に吸収するためには、第２ビス穴１０が第１ビス穴９を中心に対称の位置にあることが望ましい。

図７は、ＢＬシャーシ１と補強板２ａの他の組み付け例を示す断面図である。図７においては第２ビス穴１０にボス１１を設けておらず、第２ビス穴１０に螺入されるビス１３として軸部１３ａに段差を設けた段付きビスを用いることで、第２ビス穴１０において補強板２ａとビス１３との間に隙間を形成している。

しかし、図７の構成では２種類のビス１３が必要となり、部品点数が増加する。また、ＢＬシャーシ１に対する補強板２ａの位置決め作業も煩雑となる。そのため、第１ビス穴９と第２ビス穴１０とで共通のビス１３を用いることができ、補強板２ａの位置決めも容易な図３の構成がより好ましい。

また、上記実施形態では補強フレーム２として補強板２ａ〜２ｄをＢＬシャーシ１の四辺に組み付けた例を示したが、強度的に問題がない場合は図８に示すように、２枚の補強板２ａ、２ｂをＢＬシャーシ１の長辺側のみに組み付けても良い。また、補強板２ｃ、２ｄ（図２参照）をＢＬシャーシ１の短辺側のみに組み付けても良い。さらに、上記実施形態ではＢＬシャーシ１と補強板２ａ〜２ｄの結合部材としてビス１３を使用したが、ビスに代えてリベットやハトメ等の他の結合部材を使用することもできる。

上記実施形態で説明したバックライト４は、液晶パネル６（図１参照）と共に液晶テレビやパソコン等の筐体内に搭載することができる。これにより、ＬＥＤの発熱によるＢＬシャーシの熱変形が生じにくい液晶表示装置を提供でき、近年要望の強い液晶表示装置を備えた各製品の薄型化、軽量化にも貢献する。

その他本発明は、上記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。即ち、用途及び目的に応じて各実施形態を適宜組み合わせて使用できるのはもちろんである。また、本発明の照明装置は液晶表示装置以外の画像表示装置の照明に用いてもよい。

本発明は、異なる材質を組み合わせて構成される照明装置のフレーム構造に利用することができ、材質の異なる筐体と補強部材とを確実に固定するとともに、熱膨張量の差に起因する筐体及び補強部材の反りや歪みの抑制効果も兼ね備えた照明装置を提供する。

また、本発明の照明装置をバックライトとして搭載することにより、製造性、耐久性に優れた薄型液晶テレビや液晶モニター等の液晶表示装置を提供するとともに、装置の薄型化、軽量化にも貢献できる。

１ＢＬシャーシ（筐体）
２補強フレーム（補強部材）
２ａ〜２ｄ補強板（補強部材）
３光学部材
４バックライト（照明装置）
５パネルフレーム
６液晶パネル
７ベゼル
８ａ〜８ｃ貫通孔
９第１ビス穴
１０第２ビス穴
１１ボス
１３ビス（結合部材）
１３ａ軸部
１３ｂ頭部
１００液晶表示装置

Claims

光源と、該光源からの光を所定の方向に導く光学部材とが配置される筐体と、
該筐体に固定される前記筐体と異なる材質で形成された補強部材と、
該補強部材と前記筐体とを一点で固定するとともに、他の一点以上で補強部材を前記筐体に対し所定量だけ摺動可能に保持する結合部材と、を備えた照明装置。
請求項１に記載の照明装置において、
前記結合部材がビスであり、前記補強部材には前記ビスが貫通する複数の貫通孔が形成され、前記筐体には前記貫通孔の一つに重なり前記ビスを用いて前記筐体と前記補強部材とを締結するための第１ビス穴と、他の前記貫通孔に重なり前記ビスを前記補強部材と所定の間隔を隔てて螺入するための第２ビス穴とが形成されている。
請求項２に記載の照明装置において、
前記ビスは、前記第１ビス穴または第２ビス穴に螺入される軸部と、該軸部の先端に一体形成された頭部とから成り、前記軸部の外径は前記貫通孔の内径よりも小さく、前記頭部の直径は前記貫通孔の内径よりも大きい。
請求項３に記載の照明装置において、
前記筐体には前記第２ビス穴の開口縁から前記補強部材の固定面側に突出する筒状のボスが設けられており、該ボスの突出量は前記補強部材の厚みよりも大きく、前記ボスの外径は前記貫通孔の内径よりも小さい。
請求項２に記載の照明装置において、
前記第１ビス穴は、前記補強部材の略中央部を締結可能な位置に形成されている。
請求項５に記載の照明装置において、
前記第２ビス穴は、前記第１ビス穴を中心として対称な位置に複数形成されている。
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の照明装置と、
対向する一対の電極基板の間に液晶を封入して成る液晶パネルと、を備え、
前記照明装置により前記液晶パネルを背面より照射して画像表示を行う液晶表示装置。