JP2007128821A - バックライト及びそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】携帯型のパソコン等においては薄型化及び小型化の要求が強く、薄型化の観点から光源としてＬＥＤが採用されつつあるが、その場合においてもＬＥＤ搭載回路基板の占有面積が大きくなっていたが、この回路基板を安全性を配慮しつつより小型化を可能としたバックライト及び液晶表示装置を提供する。
【解決手段】バックライト１３の光源として複数のＬＥＤ１２を直列に接続したダイオード回路４１を２系統に分け、夫々のダイオード回路４１ａ，４１ｂの入出力端を同一回路基板の同じ端面に並設させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、光源に発光ダイオードを使用したバックライト及びそれを用いた液晶表示装置に係り、薄型化に対応し安全性を考慮しつつ安価に形成することを可能としたバックライト及び液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、消費電力が少なく、また軽量で薄型・小型化に適しており、パーソナルコンピュータやテレビジョン受像機、携帯端末及びナビゲーションシステム等の各種モニターとして広く活用されている。このような液晶表示装置においては、反射型の液晶表示装置と透過型の液晶表示装置が存在するが、明るさの点において透過型の液晶表示装置が多用されている。この透過型の液晶表示装置では、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として使用したバックライトが使用されている。このバックライトは、複数のＬＥＤを直列に接続したダイオード回路を複数系統設けているとともに、各ダイオード回路のＬＥＤが交互になるように配置し、各ダイオード回路を個別にパルス駆動している（例えば、特許文献１参照）。

このような構成のバックライトにおいては、ダイオード回路の電圧入出力端を回路基板の一端側に位置させた場合には、各ダイオード回路の入出力端を夫々ダイオード回路毎に分離し、なおかつ耐電圧性を考慮して各ダイオード回路の入出力端に空ピンを配置する等の放電を防止するための十分なスペースを確保することが必要である。
特開２００１−７６５２５号公報

このように、光源として複数のＬＥＤを直列に接続したダイオード回路を複数系統に分けて回路基板に搭載すると夫々のダイオード回路のアノード側とカソード側との耐電圧性を考慮して、その間に空ピンを配置する等して十分なスペースを確保する必要がある。このため回路基板が大型化するとともに価格の上昇を招くという問題が発生していた。

本発明では、薄型化を達成させつつも、安全性を確保し小型で安価なバックライト及び液晶表示装置を提供することにある。

本発明に係るバックライトは、複数の発光ダイオードを直列に接続したダイオード回路を少なくとも一対有し、この各ダイオード回路の発光ダイオードを交互に一列に並設した回路基板と、この発光ダイオードに一側面を対向させて配置された導光板と、この導光板の裏面側に配置された反射シートとを含むバックライトにおいて、複数のダイオード回路をその入出力端同士が回路基板の同一端で互いに隣接して配置されるように構成した。

また、本発明に係る液晶表示装置は、ガラス基板上に複数の画素電極を配設したアレイ基板と、このアレイ基板に対向するように共通電極を配設した対向基板と、これら基板間に封入された液晶部材とを有する液晶パネルと、液晶パネルを照射するために液晶パネルの裏面側に配設された導光板と、この導光板の少なくとも一側面に対向して配設され回路基板上に一列に並設された複数の発光ダイオードを直列に接続した複数のダイオード回路と、導光板の裏面側に配置された反射シートとを有するバックライトとを備える液晶表示装置において、複数のダイオード回路をその入出力端同士が回路基板の同一端で互いに隣接して配置されるように構成した。

本発明によれば、複数のダイオード回路の夫々の一方端を回路基板端部に並設させるとともに、ダイオード回路の夫々の他方端も回路基板端部に並設させている。換言すれば複数のダイオード回路のＬＥＤを交互に配設しつつ、夫々の回路を並行させることにより、入力側及び出力側の端部を並置させることによって、入力側及び出力側での耐電圧性への配慮は、この入出力端間の一箇所を考慮するだけで済むので、安全性を確保しつつもスペース効率を向上させることができ、安価でより小型化を図ることを可能としたバックライト及び液晶表示装置を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

本発明に係る液晶表示装置は、その概要を図１に示すように、液晶パネル１１と、光源として複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）１２を有するバックライト１３から構成されている。

この液晶パネル１１は、夫々矩形状のアレイ基板１４と対向基板１５とを有し、このアレイ基板１４の表示領域の外側を囲むようにアレイ基板１４上に印刷されたシール材１６を介して張合わされることにより、５μｍ程度以下の隙間を置いて対向配置され、この空隙部に液晶部材１５を封入している。

このアレイ基板１４は、矩形状のガラス基板１７を有し、このガラス基板１７上には、いずれも図示を省略しているが、多数本の信号線と走査線とが互いに直交して配列されており、更に複数本の補助容量線が走査線と略平行に配列されている。このガラス基板１７の内面上には更に保護膜や配向膜（図示せず）等が積層され、外面側には偏光板（図示せず）が貼付けられてアレイ基板１４を構成している。

一方、このアレイ基板１４と対向する対向基板１５は、アレイ基板１４を構成しているガラス基板１７よりも実際には小さな寸法に形成された矩形状のガラス基板１８を備え、このガラス基板１８内面上には、図示を省略しているが、カラー液晶表示装置の場合には、ブラックマトリクス、カラーフィルタを有し、更にＩＴＯからなる対向電極や配向膜が積層形成されており、ガラス基板１８の外面側には偏光板（図示せず）が貼付けられて対向基板１５を構成している。

上記アレイ基板１４のガラス基板１７に設けた各信号線と走査線との交差部近傍には、スイッチング素子としてのＴＦＴ（図示せず）が夫々形成されており、各ＴＦＴのゲート電極が走査線に、ソース電極が信号線に夫々接続され、各ＴＦＴのドレイン電極はＩＴＯからなる画素電極（図示せず）に接続されており、また各補助容量線とこれに対向する画素電極との間で補助容量が形成されている。

これら信号線と走査線に夫々映像信号及び走査信号を供給し、更に補助容量線に基準電圧等を供給する駆動回路は、アレイ基板１４の一方の長辺に沿って離間配置された印刷基板１９に搭載されている。この印刷基板１９と液晶パネル１１とは、ソースドライバ２０をＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）実装された３個の可撓性印刷配線板２１にて接続されている。これは液晶パネル１１の駆動を多選択駆動化することによって配線数を低減させているものである。

この可撓性印刷配線板２１が存在しない印刷基板１９の表面上には、システムＬＳＩや各種半導体、チップ抵抗、チップコンデンサ及びコネクタ等の電気部品２２が配置されている。

この３個の可撓性印刷配線板２１が設けられた液晶パネル１１の一側で、可撓性印刷配線板２１外側２個の側縁部分から残余の３側面には、合成樹脂やゴム材等の可撓性弾性材からなる枠体２３が嵌合されて側面を保持し、液晶パネル１１の端面を保護している。

このように構成された液晶パネル１１に対向して、液晶パネル１１の裏面側にはバックライト１３が配置されている。このバックライト１３は複数のＬＥＤ１２と、このＬＥＤ１２を一端側面に配置した板厚１ｍｍ以下に設定された導光板２４を備えている。このＬＥＤ１２で発光した光は、導光板２４内面にて反射させて導光板２４内を伝播させ、これらの光を導光板２４によって液晶パネル１１方向に導出している。そのためにこの導光板２４は効率良く光を液晶パネル１１側に導出するために、導光板２４底面あるいは導出面に鋸歯状の反射面を設けたり、プリズム状の反射面を形成したり、あるいはこれらを組合せて使用することにより、光の伝播効率の改善を図っている。

また、導光板２４の底面外側面には、白色紙や合成樹脂の表面にアルミニウムや銀等を蒸着させ、あるいはそれらのシートを貼着する等して鏡面仕上げされ比較的撓みが少なくなるように、例えば２３０μｍ程度のやや厚手の材料からなる反射シート２５が配設されている。光量が十分確保されているのであれば、内面を白色にした反射シート２５の使用も可能である。

一方、導光板２４の出射面側には、拡散シートやプリズムシート等の光学シート２６が配設されており、これらＬＥＤ１２、導光板２４、光学シート２６及び反射シート２５は、ステンレス等の金属製の枠状のバックケース２７内に収納される。この光源となるＬＥＤ１２は印刷配線板、好ましくは可撓性印刷配線板からなる回路基板２８上に搭載され、これらによってバックライト１３が構成されている。

このように構成されたバックライト１３と液晶パネル１１とは、バックライト１３のバックケース２７上に液晶パネル１１を重畳配置して位置決めされる。その後に、この重ねられた液晶パネル１１とバックライト１３の３側面部分を粘着テープ２９にて貼着することにより、液晶パネル１１とバックライト１３とを一体化して液晶表示装置を構成している。

この液晶表示装置は、図２に示すように、多層積層印刷基板１９と液晶パネル１１とを可撓性印刷配線板２１によって接続し、液晶パネル１１やバックライト１３の一側に、その幅方向が液晶パネル１１やバックライト１３の平面方向と平行になるように保持される。この印刷基板１９は多層積層印刷基板１９から構成されているので、単板構成の配線基板に比較して厚さ方向の板厚は厚くなるが、その分だけ幅方向の長さを短くすることが可能となるので、額縁部分の大きさを小さくすることができる。

しかも印刷基板１９の幅方向の長さを短くしたとしても、印刷基板１９と液晶パネル１１を接続する可撓性印刷配線板２１を３個で構成することが可能となっており、印刷基板１９の可撓性印刷配線板２１が存在していない中間の空間部分に、駆動回路を構成するシステムＬＳＩや各種半導体及び抵抗、コンデンサ類の電気部品２２を配置させることが可能となっている。

従って、印刷基板１９の幅を１０ｍｍまで狭くしても可撓性印刷配線板２１の使用個数を３個以下となるように設定することと相俟って、印刷基板１９面上には、なお且つ十分な部品配置スペースを確保することができ、薄型化及び小型化を推進することが可能となる。

この液晶パネル１１とＬＥＤ１２を使用したバックライト１３との関係を、図３を参照してより詳細に説明する。なお、上記説明でしたのと同じ構成要素には同じ符号を付すことで、その詳細な説明は省略する。

即ち、図３は液晶パネル１１とバックライト１３の当該部分の一部切欠断面図であって、両面に偏光板３０，３１を備えた液晶パネル１１は、導光板２４の一端を係止させたバックケース２７の側面と粘着テープ３４等によって固定されている。このバックケース２７は、ＬＥＤ１２を配置する端面内側を断面コ字状に形成されているもので、このコ字状の中に導光板２４の一端が挿入されている。この導光板２４には液晶パネル１１側に光学シート２６を、反対面側には反射シート２５が配置されている。

また、導光板２４の一端とバックケース２７側面間の空隙部分には、可撓性印刷配線板からなる回路基板２８面上に配線パターンによって接続固定された複数のＬＥＤ１２が一列状に配置されて、このＬＥＤ１２の光源としての光軸が導光板２４の端面厚さ方向となるように粘着テープ３５で回路基板２８とバックケース２７底面とを固定している。

このバックケース２７は、ＬＥＤ１２を配置した一側のみが底板側も含めて幅広のコ字状に形成されているが、その他の辺に相当する部分は、単にＬ字状に形成されているのみで、反射シート２５が係止できる程度の幅でしかない。このため、バックケース２７には底板に相当する部材としてはＬ字状の枠体が存在しているのみなので、金属製のバックケース２７としての重量を大幅に軽減させることが可能であり、携帯型製品には好適な仕様となる。

なお、液晶パネル１１の前面側の非表示部分はフロントケース３６で覆われ、このフロントケース３６はバックケース２７と嵌合固定される。また、液晶表示装置全体は、粘着テープ３７によってパーソナルコンピュータ等の筐体３８に固定されている。

上記したＬＥＤ１２を使用した光源は、図４に示すように、複数のＬＥＤ１２がテープ状に形成された回路基板２８の一面上に横一列に放出面４０が導光板２４側と対向するように並設されている。

このＬＥＤ１２を使用した光源は、図５に示すように、例えばＬＥＤ１２を総数４０個で構成されており、その半分である２０個ずつを夫々の長尺状に形成した一対の回路基板２８上に搭載している。更にこの２０個のＬＥＤ１２を１０個単位で夫々直列に接続して２系統のダイオード回路４１ａ，４１ｂとし、これらダイオード回路４１ａ，４１ｂを構成している各ＬＥＤ１２を交互に互い違いに位置するように組合せ、回路基板２８にＬＥＤ１２が一列になるように配置されている。

このダイオード回路４１ａ，４１ｂのアノード側は、回路基板２８に設けた第１と第２のアノード用接続端子４２ａ，４２ｂに接続され、最終のカソード側の配線部分は、各ダイオード回路４１ａ，４１ｂを同一方向に折曲し、更に折り返すことにより、回路基板２８のアノード用接続端子４２ａ，４２ｂが設けられた同じ回路基板２８端部に形成したカソード用接続端子４３ａ，４３ｂに接続されている。この回路基板２８には、アノード用接続端子４２ａ，４２ｂとカソード用接続端子４３ａ，４３ｂとの耐電圧性を確保するために、その両端子４２，４３中間の回路基板２８端部に空端子４４を形成することにより、両端子４２，４３間で放電等が発生しないように十分な距離を確保している。

この夫々のアノード用接続端子４２ａ，４２ｂとカソード側接続端子４３ａ，４３ｂは、点灯制御駆動回路４５に接続されている。この点灯制御駆動回路４５は直流駆動、あるいはパルス電圧駆動等の駆動方法を採用することが可能で、各ＬＥＤ１２は回路基板２８に形成した回路パターンと接続することによって駆動される。この際に、輝度の向上や輝度のバラツキを少なくするために、隣接するＬＥＤ１２を交互に他のダイオード回路４１のＬＥＤ１２が配置されるように互い違いに接続配置することで輝度ムラの改善を図ることができ、またパルス電圧駆動方法を採用すれば、低消費電力で駆動をすることが可能となる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されることなく、カラーやモノクロタイプの液晶表示装置にも適用することが可能であり、また、バックケースは枠状の形態のものとして説明したが、枠体の中央を通るように十字あるいは×字状に補強桟を渡して機械的強度を向上させた構成としたり、有底の箱状のものを使用することも可能であり、また、商品形態によってはＬＥＤを導光板の複数の辺に配置することも可能である。

本発明に係るバックライト及び液晶表示装置の概要を示す分解斜視図。 同じく液晶表示装置の正面図。 同じくバックライトと液晶表示装置の要部を示す一部切欠断面図。 同じくＬＥＤ光源を示す斜視図。 同じくダイオード回路を示す回路図。

符号の説明

１１…液晶パネル
１２…発光ダイオード（ＬＥＤ）
１３…バックライト
１４…アレイ基板
１５…対向基板
２４…導光板
２５…反射シート
２８…回路基板
４１ａ，４１ｂ…ダイオード回路
４２ａ，４２ｂ…アノード側接続端子
４３ａ，４３ｂ…カソード側接続端子
４５…点灯制御駆動回路

Claims (4)

1. 複数の発光ダイオードを直列に接続したダイオード回路を少なくとも一対有し、この各ダイオード回路の発光ダイオードを交互に一列に並設した回路基板と、この発光ダイオードに一側面を対向させて配置された導光板と、この導光板の裏面側に配置された反射シートとを含むバックライトにおいて、
   前記複数のダイオード回路は、その入出力端同士が前記回路基板の同一端で互いに隣接して配置されていることを特徴とするバックライト。
2. 前記複数のダイオード回路は２系統からなり、その各ダイオード回路のアノード側接続端子を前記回路基板の一端に並設して発光ダイオードを回路基板に沿って配設し、ダイオード回路のカソード側を夫々同一方向に折曲折り返させて前記回路基板の同一端にカソード側接続端子を配設したことを特徴とする請求項１記載のバックライト。
3. ガラス基板上に複数の画素電極を配設したアレイ基板と、このアレイ基板に対向するように共通電極を配設した対向基板と、これら基板間に封入された液晶部材とを有する液晶パネルと、
   前記液晶パネルを照射するために前記液晶パネルの裏面側に配設された導光板と、この導光板の少なくとも一側面に対向して配設され回路基板上に一列に並設された複数の発光ダイオードを直列に接続した複数のダイオード回路と、前記導光板の裏面側に配置された反射シートとを有するバックライトとを備える液晶表示装置において、
   前記複数のダイオード回路は、その入出力端同士が前記回路基板の同一端で互いに隣接して配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
4. 前記複数のダイオード回路は２系統からなり、その各ダイオード回路のアノード側接続端子を前記回路基板の一端に並設して発光ダイオードを回路基板に沿って配設し、ダイオード回路のカソード側を夫々同一方向に折曲折り返させて前記回路基板の同一端にカソード側接続端子を配設したことを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
   

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