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JP5173640B2 - バックライトユニット及びその組立方法 - Google Patents

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Description

本発明は、面光源機能を有するバックライトユニットに関するものであり、特に、導光板等を支持する樹脂フレームの改良に関する。さらに、本発明は、バックライトユニットの組立方法に関する。
近年、パーソナルコンピュータやワードプロセッサ等の情報機器の表示装置、テレビ、ビデオムービー、カーナビゲーションシステム等の映像機器の表示装置として、軽量、薄型、低消費電力という特長を持つ液晶表示装置が多用されている。このような液晶表示装置においては、明るい表示画面を実現するために、液晶表示パネルの背後から照明光を当てるためのバックライトユニット(面光源装置)を内蔵した構成を採るものが多い。
ここで、面光源装置として用いられるバックライトユニットは、光源の配置箇所によってエッジライト方式と直下方式とに分類される。例えばエッジライト方式は、液晶表示パネルに対向する導光板のエッジ(端部)に向けて光を出射する点光源(LED等)や管状光源(蛍光管等)を配置する方式である。また、直下方式は、蛍光管等の直管状の光源を液晶表示パネルの裏面に複数配置し、液晶表示パネルと光源との間に拡散板を配置する方式である。これら方式のうち、エッジライト方式は、薄型化の点で有利であり、例えば携帯用電子機器やノート型のパーソナルコンピュータの表示装置に適した方式と言うことができる。
エッジライト方式のバックライトユニットでは、導光板や発光部をフレームで保持する必要があり、例えばフレームとバックカバーの間に導光板を挟み込む構造や、フレームに導光板を両面テープで貼り付ける構造等が提案されている。
図7は、フレームとバックカバーの間に導光板を挟み込む構造としたバックライトユニットの一例を示すものである。本例の場合、硬質のプラスチック製のフレーム101と裏ベゼルと称されるバックカバー102の間に導光板103や反射板104を挟み込むことによりこれらを固定し、導光板103上に光学シート105を載置する構造としている。
図8は、フレームに導光板を両面テープで貼り付ける構造としたバックライトユニットの一例を示すものである。本例の場合、硬質のプラスチック製のフレーム201の底部に内側に張り出す支持板201aを設け、その上に導光板202を載置して両面テープ203で貼り付け固定している。反射シート204は、導光板202と支持板201aの間に挿入され、導光板202上に光学シート205が載置されている。
さらに、例えば特許文献1には、導光板の入射側端面を除く3辺に対応した第1の内フレームと、LED光源を保持する第2の内フレームとを組み合わせた保持構造が開示されている。第1の内フレームは金属材料により形成され、断面形状が略コ字状であり、導光板の3辺の側端面部分に嵌め込むことによって導光板に取り付けられる。第2のフレームも金属材料により形成され、LED光源の発光面と導光板の入射側端面の間に所定間隙を設けるようにして嵌め込むことにより、導光板の入射側端面の長辺に沿って取り付けられている。
特開2006−216244号公報
しかしながら、フレームとバックカバーの組み合わせにより導光板を保持する構造を採用した場合、製造コストの高い部品(金属製のバックカバー)を使用することになり、重量も重くなるという問題がある。また、フレームとバックカバーを嵌合させて導光板を組み込む必要があるため、組み立てに時間を要するという問題もある。
一方、フレームに導光板を両面テープで貼り付ける構造を採用した場合、導光板への両面テープの貼り付き具合によって導光板の光の吸収が変わり、これが輝度ムラとして観察されるおそれがある。また、導光板をフレームで保持するために導光板に両面テープを直接貼ると、両面テープの粘着ムラによる斑が発生したり、両面テープにより光が吸収されて輝度が低下する等の問題が発生するおそれもある。
また、特許文献1に記載されるような構造を採用した場合には、第1の内フレーム、第2の内フレームが共に金属材料により形成されているので、コスト増や重量増を招くことになる。さらに、第1の内フレームと第2の内フレームを別々に導光板に嵌め込む必要があり、しかもいずれも剛性の高い金属材料により形成されていることから、組み立ても面倒である。その上、第1の内フレームと第2の内フレームとが一体化されていないため、組み付け状態も不安定なものとなるおそれもある。
本発明は、このような従来のものの有する欠点を解消するために提案されたものであり、組み立てが簡単で、重量の増加や製造コストの増加も抑えることが可能なバックライトユニット及び液晶表示装置を提供することを目的とする。また、本発明は、両面テープを用いて導光板を固定する必要がなく、両面テープを用いた場合に発生する輝度ムラや斑の発生、輝度低下を回避することが可能なバックライトユニット及びその組立方法を提供することを目的とする。
前述の課題を解決するために、本発明のバックライトユニットは、矩形状の導光板及び反射シートと、当該導光板の端部に向けて光を出射する光源が断面コ字状の金属フレーム内に設置された発光部と、当該導光板の全周に対応して枠状に一体成形された可撓性樹脂フレームを備え、前記光源から出射された光が前記導光板の光出射面から平面光として出射されるバックライトユニットであって、前記金属フレームが前記可撓性樹脂フレームの一の辺に組み込まれているとともに、前記可撓性樹脂フレームの前記発光部が取り付けられた辺と対向する他の辺におけるフレーム形状が断面略コ字状とされている構成とされ、前記導光板及び反射シートの一端縁が前記金属フレームのコ字状部分に差し込まれているとともに、前記導光板及び反射シートの他端縁が前記可撓性樹脂フレームの略コ字状部分に差し込まれていることを特徴とする。本発明は、前記可撓性樹脂フレームの一の辺には係止部が複数設けられており、これら係止部と前記可撓性樹脂フレームの底部において内方に張り出し形成された底板部との間に挟み込むように前記金属フレームが挿入され固定されていることを特徴とする。本発明は、前記可撓性樹脂フレームの前記発光部が取り付けられた一の辺と対向する他の辺には庇部が形成され、前記可撓性樹脂フレームの底部において内方に張り出し形成された底板部とともに前記断面略コ字状のフレーム形状を構成しており、前記庇部は、その両端が前記可撓性樹脂フレームの両端部分までは形成されておらず、前記庇部の両端の長さが内方に向けて徐々に短くなるように斜めに切り欠かれていることを特徴とする。本発明の液晶表示装置は、前記バックライトユニットの導光板上には光学シートが配されており、これらと液晶表示パネルとが外筐に組み込まれていることを特徴とする。
本発明のバックライトユニットの組立方法は、矩形状の導光板及び反射シートと、当該導光板の端部に向けて光を出射する光源が断面コ字状の金属フレーム内に設置された発光部と、当該導光板の全周に対応して枠状に一体成形された可撓性樹脂フレームを備え、前記可撓性樹脂フレームの前記発光部が取り付けられた辺と対向する他の辺におけるフレーム形状が断面略コ字状とされている構成とされ、前記光源から出射された光が前記導光板の光出射面から平面光として出射されるバックライトの組立方法であって、前記金属フレームを前記可撓性樹脂フレームの一の辺に組み込んでから前記導光板及び反射シートの一端縁を前記金属フレームのコ字状部分に差し込んで前記導光板及び反射シートの一端を前記発光部に仮固定し、前記可撓性樹脂フレームの断面略コ字状とされた辺を若干外方に変形させるとともに、当該略コ字状部分の開放端が若干表に向くようにして、その状態で前記導光板及び反射シートの他端縁を前記可撓性樹脂フレームの略コ字状部分に差し込んで嵌合させ、前記可撓性樹脂フレームの形状を原状復帰させて組み付けることを特徴とする。本発明は、前記可撓性樹脂フレームの一の辺には係止部が複数設けられており、これら係止部と前記可撓性樹脂フレームの底部において内方に張り出し形成された底板部との間に挟み込むように前記金属フレームを挿入し固定することを特徴とする。本発明は、前記可撓性樹脂フレームの前記発光部が取り付けられた一の辺と対向する他の辺には庇部が形成され、前記可撓性樹脂フレームの底部において内方に張り出し形成された底板部とともに前記断面略コ字状のフレーム形状を構成しており、前記庇部は、その両端が前記可撓性樹脂フレームの両端部分までは形成されておらず、前記庇部の両端の長さが内方に向けて徐々に短くなるように斜めに切り欠かれていることを特徴とする。
本発明のバックライトユニットでは、可撓性樹脂フレームにより導光板を保持する構造としているので、金属製のバックカバーやフレームを用いた場合と比べて重量の増加や製造コストの増加が抑えられる。また、導光板を保持する可撓性樹脂フレームは、導光板の全周に対応して枠状に一体成形されているので、安定な組み付け状態が実現される。
さらに、本発明のバックライトユニットでは、前記可撓性樹脂フレームへの導光板等の組み付けが容易であるという特徴も有する。前記可撓性樹脂フレームの発光部が取り付けられた辺と対向する辺は、フレーム形状が断面略コ字状とされており、この略コ字状部分に前記導光板及び反射シートを差し込むだけで導光板が保持される。前記可撓性樹脂フレームは容易に変形させることができ、前記断面略コ字状とされた辺を若干外方に変形させるとともに、当該略コ字状部分の開放端が若干表に向くようにることで、前記導光板及び反射シートの差し込みも容易なものとなる。
さらにまた、本発明のバックライトユニットでは、両面テープ等を用いて導光板を固定する必要がないので、輝度ムラや輝度低下が起こることはなく、両面テープの粘着ムラによる斑が発生することもない。
本発明のバックライトユニットは、組み立てが簡単で、重量の増加も抑えることが可能である。また、導光板を保持する可撓性樹脂フレームが導光板の全周に対応して枠状に一体成形されているので、安定な組み付け状態を実現することが可能である。さらに、両面テープによる固定が不要であるので、輝度ムラや輝度低下、両面テープの粘着ムラによる斑の発生等を回避することが可能である。さらにまた、バックカバーや両面テープ等の部材を減らすことができるので、製造コストを削減する上でも有効である。
以下、本発明に係るバックライトユニット及びバックライトユニットの組立方法について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明を適用したバックライトユニット1の基本構成を示すものである。本実施形態のバックライトユニット1は、図1に示すように、矩形枠状の可撓性樹脂フレーム2によって同じく矩形状の導光板3及び反射シート4の外周囲を保持することにより構成されており、導光板3の1辺に沿って発光部5が配置されている。また、導光板3上には、光学シート6が載置されている。
前記発光部5は、導光板3の1辺に沿う形で点状光源である発光素子(LED)7が配線基板に実装され、これが金属フレーム(リフレクタ)8に取り付けられ、可撓性樹脂フレーム2に取り付けられている。金属フレーム8は、断面略コ字状であり、可撓性樹脂フレーム2の1辺2aに複数設けられた係止部9と、可撓性樹脂フレーム2の底部に内方に張り出す形で形成された底板部10の間に挟み込む形で挿入され、可撓性樹脂フレーム2の弾性力によって固定されている。
これにより、点光源である発光素子7から出射された光が導光板3の端部に入射され、平面光に変換される。本実施形態の場合、導光板3の下面には反射シート4が配されるとともに、上面には光学シート6が配され、発光素子7から出射された光は導光板3の端面から入光し、直接又は金属フレーム8や反射シート4により反射されて導光板3を通過した後、光学シート6を透過して例えば液晶表示パネルに照射される。したがって、本実施形態のバックライトユニット1は、導光板3の端部に向けて光を出射する光源(発光素子7)が設置された発光部5を有し、前記発光素子7から出射された光が導光板3の光出射面から平面光として出射されることになり、いわゆる面光源機能を有する。また、発光素子7からの光は導光板3の端部から入射されることになるので、本実施形態のバックライトユニット1は、エッジライト方式のバックライトユニットということになる。
なお、本実施形態においては、点状光源である発光素子7を配列することで発光部5が構成されているが、使用する光源はこれに限らず、例えば蛍光管等の管状光源であってもよい。
一方、可撓性樹脂フレーム2は、可撓性を有する樹脂材料により形成されており、導光板3の全周に対応して枠状体として一体成形されている。ここで、可撓性樹脂フレーム2は、樹脂材料で形成する必要があり、金属材料により形成すると重量増を招き、また変形させることが困難になって後述の導光板3等の円滑な組み込みが難しくなる。また、使用する樹脂は可撓性を有することが必要であり、剛性の高い樹脂材料を使用すると、やはり変形させることが困難になって導光板3等の円滑な組み込みが難しくなる。
前記可撓性樹脂フレーム2は、導光板3の全周に対応して枠状体として一体成形されていることが必要であり、例えば複数に分割されていると組み立て作業が繁雑なものとなり、組み付け状態も安定性に欠けるおそれがある。可撓性樹脂フレーム2が導光板3の全周に対応して枠状体として一体成形されていれば、導光板3等の組み付けも容易であり、組み付け後の保持状態も安定なものとなる。
また、前記可撓性樹脂フレーム2の発光部5が取り付けられた辺2aと対向する辺2bは、フレーム形状が断面略コ字状とされ、ここに前記導光板3や反射シート4の外周縁を差し込むことで、これを保持することが可能になっている。具体的には、前記可撓性樹脂フレーム2の辺2bは、導光板3等の外周縁に当接する側板部11と、前記底板部10及び庇部12とから構成され、これらの組み合わせによりフレーム形状が断面略コ字状とされている。
前記庇部12は、図2及び図3に示すように、側板部11の高さ方向の中途部に内方に向かって庇状に突出する形で可撓性樹脂フレーム2に一体に形成されるものであり、前記底板部10に対して所定の間隔(導光板3や反射シート4の厚さに対応した間隔)で対向するように形成されている。
前記庇部12は、可撓性樹脂フレーム2の辺2bの全長に亘って形成されていてもよいが、両端部分にまで形成すると可撓性樹脂フレーム2の変形の妨げになるおそれがあるので、可撓性樹脂フレーム2の辺2bにおいて、その両端部を除いて形成されていることが好ましい。前記両端部において、庇部12を形成しない長さLは任意であるが、例えば端部から20mm(L=20mm)程度の範囲で庇部12を設け無くすればよい。
この場合、庇部12に直角な角部が存在すると、導光板3の挿入時に、この角部によって導光板3表面等を傷つけるおそれがあるので、庇部12の両端部12a、12bは斜めに切り欠いておくことが好ましい。庇部12の両端部12a、12bを斜めに切り欠いて庇部12が徐々に細くなるようにすれば、導光板3等の挿入も容易なものとなる。
図4は、前記可撓性樹脂フレーム2への導光板3の取り付け状態を示すものである。導光板3及び反射シート4は、可撓性樹脂フレーム2の1辺2b側において、その一端縁を断面略コ字状部分(庇部12と底板部10の間)に差し込む形で可撓性樹脂フレーム2に取り付けられる。反対側の辺2aでは、導光板2及び反射シート4の端縁は、発光部5を構成する断面略コ字状の金属フレーム8に差し込まれて金属フレーム8の上下端辺にて挟持されており、その結果、導光板3及び反射シート4の対向する2辺が支持された形で安定に保持されている。
前記可撓性樹脂フレーム2に導光板3や反射シート4を取り付けるには、先ず、導光板3及び反射シート4の一方の端縁を発光部5を構成する断面略コ字状の金属フレーム8に差し込み仮固定する。次いで、図5に示すように、可撓性樹脂フレーム2の辺2bを矢印X方向に引っ張ってこの方向の寸法を拡大するように若干変形させるとともに、断面略コ字状のフレーム形状を有する辺2bを矢印Y方向に捻って上方に回転変形させる。可撓性樹脂フレーム2を矢印Y方向に回転させることで、コ字状部分における開放端(庇部12と底板部10の間の隙間)が表に向かう形になる。その後、前記回転を戻しながら導光板3及び反射シート4の反対側の端縁を可撓性樹脂フレーム2の辺2bの断面略コ字状部分(庇部12と底板部10の間)に差し込む。その後、捻られた辺2bを捻り方向Y方向と反対方向に捻り戻すとともに、引張り方向X方向と逆方向に辺2bを押圧すれば、可撓性樹脂フレーム2に導光板3及び反射シート4を装着することができる。これによって簡単に導光板3及び反射シート4を可撓性樹脂フレーム2に組み付けることが可能である。
以上のような保持構造を採用することにより、可撓性樹脂フレーム2へ導光板3等を簡単に組み込むことが可能になり、保持状態も安定なものとなる。また、金属製のバックカバー等も不要であるので、軽量化が可能である。さらに、導光板3等の保持は、端縁部分を可撓性樹脂フレーム2の略コ字状部分に差し込むことにより行っており、両面テープによる固定は不要であるので、輝度ムラや輝度低下の発生や、両面テープの粘着ムラによる斑の発生等を回避することが可能である。
なお、前記実施形態においては、発光部5と対向する辺2bにのみ庇部12を設け、フレーム形状を断面略コ字状としたが、これに限らず、両サイドの辺(辺2cや辺2d)(図5参照)にも庇部12を設け、フレーム形状を断面略コ字状とすることも可能である。これらの辺2c、2dについてもフレーム形状を断面略コ字状とすることで、金属フレーム8での保持と相俟って導光板3の4辺を保持する形になり、より一層安定な組み付け状態を実現することが可能である。
また、前記実施形態においては、庇部12を辺2bの両端部分を除く略全長に亘って単一の構成で形成した場合について説明しているが、これを複数に分割して構成配置することも可能で、このように複数に分割配置した場合には、辺2bの変形をより容易とすることが期待される。
以上の構成を有するバックライトユニット1は、液晶表示装置において、面光源装置として組み込まれる。そこで次に、前述のバックライトユニット1を組み込んだ液晶表示装置について説明する。
図6は、面光源装置であるバックライトユニット1が組み込まれた液晶表示装置を分解して示すものである。本実施形態の液晶表示装置は、図6に示すように、液晶表示パネル21と前述のバックライトユニット1とを備え、これらを金属材料や樹脂材料等で形成された外筐22で保持するようにしている。
液晶表示パネル21は、例えばアレイ基板と対向基板の間に液晶材料を封入することにより構成され、アレイ基板には表示画素に対応して画素電極及びスイッチング素子(薄膜トランジスタ)がマトリクス状に形成されている。また、アレイ基板には、画素電極に電気信号を送るための信号線と、スイッチング素子である薄膜トランジスタにスイッチング信号を供給するためのゲート線とが互いに直交して配線されている。一方、対向基板には、対向電極が透明電極材料(例えばITO等)によりほぼ全面に形成されており、各画素に対応してカラーフィルタ層が形成されている。さらに、前記アレイ基板と対向基板の外表面には、それぞれ偏光板が偏光軸を互いに直交させて貼り合わされている。
液晶表示パネル21の額縁領域には、薄膜トランジスタ等の駆動トランジスタを備え駆動信号を供給する駆動回路部が形成されており、外部回路基板からの駆動信号に基づいて前記スイッチング素子が駆動されることで画像表示が行われる。この画像表示が行われる領域が表示領域であり、前記液晶表示パネル21は多数の画素が配列された表示領域を有する。
前記バックライトユニット1は、前記液晶表示パネル21の光源として組み込まれるものであり、発光素子7から出射された光は、導光板3へ導かれ、導光板3を通過した後、平面光として液晶表示パネル21に照射される。液晶表示パネル21では照射された光が透過され、文字や映像等の画像が所定の明るさで表示される。
本発明を適用したバックライトユニットの分解斜視図である。 可撓性樹脂フレームの要部概略斜視図である。 可撓性樹脂フレームの要部概略平面図である。 導光板の可撓性樹脂フレームへの組み付け状態を一部破断して示す要部概略斜視図である。 導光板を可撓性樹脂フレームへ取り付ける際の操作を説明する図である。 液晶表示装置の一例を示す分解斜視図である。 従来例における導光板の組み付け状態を一部破断して示す要部概略斜視図である。 他の従来例における導光板の組み付け状態を一部破断して示す要部概略斜視図である。
符号の説明
1 バックライトユニット、2 可撓性樹脂フレーム、3 導光板、4 反射シート、5 発光部、6 光学シート、7 発光素子、8 金属フレーム、9 係止部、10 底板部、11 側板部、12 庇部、21 液晶表示パネル、22 外筐

Claims (7)

  1. 矩形状の導光板及び反射シートと、当該導光板の端部に向けて光を出射する光源が断面コ字状の金属フレーム内に設置された発光部と、当該導光板の全周に対応して枠状に一体成形された可撓性樹脂フレームを備え、前記光源から出射された光が前記導光板の光出射面から平面光として出射されるバックライトユニットであって、前記金属フレームが前記可撓性樹脂フレームの一の辺に組み込まれているとともに、前記可撓性樹脂フレームの前記発光部が取り付けられた辺と対向する他の辺におけるフレーム形状が断面略コ字状とされている構成とされ、前記導光板及び反射シートの一端縁が前記金属フレームのコ字状部分に差し込まれているとともに、前記導光板及び反射シートの他端縁が前記可撓性樹脂フレームの略コ字状部分に差し込まれていることを特徴とするバックライトユニット。
  2. 前記可撓性樹脂フレームの一の辺には係止部が複数設けられており、これら係止部と前記可撓性樹脂フレームの底部において内方に張り出し形成された底板部との間に挟み込むように前記金属フレームが挿入され固定されていることを特徴とする請求項1記載のバックライトユニット。
  3. 前記可撓性樹脂フレームの前記発光部が取り付けられた一の辺と対向する他の辺には庇部が形成され、前記可撓性樹脂フレームの底部において内方に張り出し形成された底板部とともに前記断面略コ字状のフレーム形状を構成しており、前記庇部は、その両端が前記可撓性樹脂フレームの両端部分までは形成されておらず、前記庇部の両端の長さが内方に向けて徐々に短くなるように斜めに切り欠かれていることを特徴とする請求項1または2記載のバックライトユニット。
  4. 請求項1から3のいずれか一項記載のバックライトユニットの導光板上には光学シートが配されており、これらと液晶表示パネルとが外筐に組み込まれていることを特徴とする液晶表示装置。
  5. 矩形状の導光板及び反射シートと、当該導光板の端部に向けて光を出射する光源が断面コ字状の金属フレーム内に設置された発光部と、当該導光板の全周に対応して枠状に一体成形された可撓性樹脂フレームを備え、前記可撓性樹脂フレームの前記発光部が取り付けられた辺と対向する他の辺におけるフレーム形状が断面略コ字状とされている構成とされ、前記光源から出射された光が前記導光板の光出射面から平面光として出射されるバックライトの組立方法であって、前記金属フレームを前記可撓性樹脂フレームの一の辺に組み込んでから前記導光板及び反射シートの一端縁を前記金属フレームのコ字状部分に差し込んで前記導光板及び反射シートの一端を前記発光部に仮固定し、前記可撓性樹脂フレームの断面略コ字状とされた辺を若干外方に変形させるとともに、当該略コ字状部分の開放端が若干表に向くようにして、その状態で前記導光板及び反射シートの他端縁を前記可撓性樹脂フレームの略コ字状部分に差し込んで嵌合させ、前記可撓性樹脂フレームの形状を原状復帰させて組み付けることを特徴とするバックライトユニットの組立方法。
  6. 前記可撓性樹脂フレームの一の辺には係止部が複数設けられており、これら係止部と前記可撓性樹脂フレームの底部において内方に張り出し形成された底板部との間に挟み込むように前記金属フレームを挿入し固定することを特徴とする請求項5記載のバックライトユニットの組立方法。
  7. 前記可撓性樹脂フレームの前記発光部が取り付けられた一の辺と対向する他の辺には庇部が形成され、前記可撓性樹脂フレームの底部において内方に張り出し形成された底板部とともに前記断面略コ字状のフレーム形状を構成しており、前記庇部は、その両端が前記可撓性樹脂フレームの両端部分までは形成されておらず、前記庇部の両端の長さが内方に向けて徐々に短くなるように斜めに切り欠かれていることを特徴とする請求項5または6記載のバックライトユニットの組立方法。
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