JP2017103168A - バックライトおよび表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、部材を安定的に固定し、かつ狭額縁化が可能なバックライトおよび表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明によるバックライト３は、光源９からの光を予め定められた方向に出射する導光板１０と、導光板１０から出射された光の強度分布を調整する光学シート１１と、光源９が配置されるとともに導光板１０および光学シート１１を背面側から載置する載置面を有し当該載置面の外周のうち光源９が配置される辺以外の少なくとも一辺に予め定められた背面筐体段差部２２を有する背面筐体１４と、背面筐体段差部２２で位置決めされ光源９、導光板１０、および光学シート１１を前面側から収容し光学シート１１から出射された光が通過する開口部を有する前面筐体１３と、少なくとも前面筐体１３が背面筐体段差部２２で位置決めされている箇所を覆い背面筐体１４と前面筐体１３とを固定する遮光／バックライト固定テープ１７とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、バックライトと、当該バックライトを備える表示装置とに関する。

近年、情報電子機器の普及に伴い、薄型かつ軽量の表示装置は、携帯電話またはパソコン用のディスプレイ、産業用途で使用される各種の装置、車載の表示装置、ハンディ端末または広告表示装置として様々な分野で使用されている。

また、表示装置が使用される分野が広がったことによって、例えばアミューズメント機器では、メインの表示装置以外に複数の小型表示装置を稼働し、当該小型表示装置を繋ぎ合わせることによって映像を一体表示して視聴者にインパクトを与える演出等に使用されることが増えている。また、車載の表示装置では、デザイン性を考慮して表示装置の周辺にスイッチ類を配置することが多く、表示装置の額縁を狭くすることが求められている。

表示装置の額縁を狭くするためには、表示装置の構成部材を極限まで薄くして簡略化する必要がある。しかし、構成部材を薄くして簡略化するためには、表示装置の耐振動性および耐衝撃性を確保することが困難であった。

従来、液晶パネルの側面とバックライトユニットの側面とを、プレート（板状部材）と当該プレートの一方面に塗布された粘着層とからなる固定部材で固定する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−１２６６８５号公報

特許文献１では、携帯情報端末に搭載された表示装置に関する技術であり、使用環境は産業用途、車載用途、またはアミューズメント等と比較して過酷な条件を想定するものではなく、表示装置に対する耐振動性および耐衝撃性はそれほど強く求められていない。従って、液晶パネルの側面とバックライトユニットの側面とを、プレート（板状部材）と当該プレートの一方面に塗布された粘着層とからなる固定部材で固定した表示装置であっても対応可能である。

しかし、特許文献１では、表示装置の構成部材を、粘着剤を有する部材または両面テープ等で固定しているため、仮に過酷な温度環境下で長期間使用した場合において、粘着剤が経年劣化して粘着剤または両面テープの接着強度が著しく低下し、表示装置の構成部材が分解してしまう問題が生じる。従って、過酷な使用環境または温度環境下で使用する表示装置では、粘着剤の接着強度に頼るだけでは不十分であった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、部材を安定的に固定し、かつ狭額縁化が可能なバックライトおよび表示装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明によるバックライトは、光源と、光源からの光を予め定められた方向に出射する導光板と、導光板から出射された光の強度分布を調整する光学シートと、光源が配置されるとともに、導光板および光学シートを背面側から載置する載置面を有し、当該載置面の外周のうち光源が配置される辺以外の少なくとも一辺に予め定められた位置決め部を有する背面筐体と、位置決め部で位置決めされ、光源、導光板、および光学シートを前面側から収容し、光学シートから出射された光が通過する開口部を有する前面筐体と、少なくとも前面筐体が位置決め部で位置決めされている箇所を覆い、背面筐体と前面筐体とを固定する第１の固定テープとを備える。

本発明によると、バックライトは、光源と、光源からの光を予め定められた方向に出射する導光板と、導光板から出射された光の強度分布を調整する光学シートと、光源が配置されるとともに、導光板および光学シートを背面側から載置する載置面を有し、当該載置面の外周のうち光源が配置される辺以外の少なくとも一辺に予め定められた位置決め部を有する背面筐体と、位置決め部で位置決めされ、光源、導光板、および光学シートを前面側から収容し、光学シートから出射された光が通過する開口部を有する前面筐体と、少なくとも前面筐体が位置決め部で位置決めされている箇所を覆い、背面筐体と前面筐体とを固定する第１の固定テープとを備えるため、部材を安定的に固定し、かつ狭額縁化が可能となる。

本発明の実施の形態１による表示装置の構成の一例を示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態１によるバックライトの構成の一例を示す平面図である。 図２のＡ−Ａ断面の一例を示す図である。 図３のａ部の拡大図である。 図３のｂ部の拡大図である。 図２のＡ−Ａ断面の他の一例を示す図である。 図６のｃ部の拡大図である。 図６のｄ部の拡大図である。 本発明の実施の形態２による前面筐体および背面筐体の形状の一例を示す図である。 本発明の実施の形態３による表示装置の構成の一例を示す断面図である。

本発明の実施の形態について、図面に基づいて以下に説明する。

なお、以下で示す各図において、同一の符号を付されたものは、実質的に同様の構成要素を示すものとする。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１による表示装置１の構成の一例を示す分解斜視図である。なお、以下では、表示装置１は液晶表示装置であるものとして説明する。

図１に示すように、表示装置１は、表示素子２と、当該表示素子２を背面から照射するバックライト３と、表示素子２およびバックライト３を内部に収容し開口部を有する筐体４と、回路基板５とを備えている。以下、各構成部材について詳細に説明する。

＜表示素子２＞
表示素子２は、液晶の複屈折性を応用した透過型または半透過型の液晶表示パネルからなり、第１の基板６と第２の基板７とを備えている。第１の基板６には、ガラスなどの絶縁性基板上にカラーフィルタ、遮光層、および対向電極などが形成されている。第２の基板７には、ガラスなどの絶縁性基板上にスイッチング素子となる薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、以下、ＴＦＴという）および画素電極などが形成されている。

また、表示素子２は、第１の基板６と第２の基板７との間隔を保持するスペーサ（図示せず）と、第１の基板６および第２の基板７を貼り合わせるシール材（図示せず）と、第１の基板６と第２の基板７との間に狭持された液晶（図示せず）と、液晶の注入口を封止する封止材（図示せず）と、液晶を配向する配向膜（図示せず）と、第１の基板６の筐体４側の面上および第２の基板７のバックライト３側の面上の各々に配置された偏光板（図示せず）と、第２の基板７の外周部または当該外周部に接続されたテープ状の配線材料（ＴＣＰ：Tape Carrier Package、ＣＯＦ：Chip On Filmなど）上に配置された駆動用ＩＣ（Integrated Circuit）８などを備えている。

＜バックライト３＞
バックライト３は、光を出射する光源９と、光源９から出射された光を側面から入射し前面に伝播する出射面および当該出射面の対向面である反出射面を有する導光板１０と、導光板１０から出射された光の強度分布および広がりを制御する光学シート１１と、導光板１０の反出射面から抜け出た光を再び導光板１０に戻す反射シート１２と、これらの各部材（光源９、導光板１０、光学シート１１、および反射シート１２）を収容して保持する前面筐体１３および背面筐体１４とを備えている。

光源９は、ＲＧＢ（Red：赤、Green：緑、Blue：青）の点状光源、ＲＧＢ以外の発光色のＬＥＤ（Light Emitting Diode）、または蛍光管ランプ（図示せず）が配置されている。なお、光源９として点状光源を使用する場合は、点状光源を実装する光源基板として一般的なガラスエポキシ樹脂をベースにしたもの、またはフレキシブルなフラットケーブルを使用してもよく、放熱性を高めるためにアルミなどの金属またはセラミックをベースとしたものを使用してもよい。

導光板１０は、透明なアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、またはガラスなどで構成されており、光源９からの光を出射面から出射する。導光板１０の出射面および反出射面のうちの少なくとも一方には、光を出射させるとともに面内の光の強度分布および出射方向を調整する散乱用ドットパターンまたはプリズム形状を有している。

光学シート１１は、導光板１０の出射面上に配置され、導光板１０から出射された光の強度分布および出射角を調整する。なお、図１の例では３枚の光学シート１１が示されているが、集光を目的としたレンズシート、光の均一化を目的とした拡散シート、または視野角方向で輝度を調整する視野角調整シートなどが、目的に応じて必要な枚数配置されればよい。

前面筐体１３は、光学シート１１から出射した光が通過する開口部を有しており、上面側（表示素子２側）の外周部に表示素子２が位置決めして保持されている。なお、前面筐体１３の材質としては、アルミニウム、ステンレス、鉄などの金属、またはＰＣ（Polycarbonate：ポリカーボネート）、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene：アクリロニトリルブタジエンスチレン）などの樹脂材料を用いることができる。

背面筐体１４は、光源９が位置決めして保持（配置）されるとともに、導光板１０および光学シート１１を背面側から載置する載置面を有している。なお、背面筐体１４の材質としては、光源９から放出される熱を効率良く伝導させるために、熱伝導性が高い金属を使用することが望ましい。特に、熱伝導性が高いアルミニウムまたはアルミニウム合金を使用すれば、光源９で生じた熱を効率良く放熱し、バックライト３の内部に熱がこもることを防止することができる。

なお、上記の前面筐体１３および背面筐体１４は、一般的にツメによる引っ掛け構造またはネジ止めによって互いに固定され、他のバックライト３の構成部材、表示素子２、および回路基板５などを保持するが、前面筐体１３および背面筐体１４を一体化した構造としてもよい。

＜筐体４＞
筐体４は、表示素子２、バックライト３、タッチパネル（図示せず）、および保護部材（図示せず）などを保持する枠形状の部材である。筐体４は、薄板の金属または樹脂成型品などによって構成され、ツメ状の固定構造またはネジ止めなどによってバックライト３に固定される。なお、筐体４は、一体で形成してもよく、複数の部材を組み合わせることによって構成してもよい。また、筐体４の側面、正面、背面、または周辺部などに、最終製品への取り付け部（ネジ、取付穴など）を設けてもよい。

＜回路基板５＞
回路基板５は、表示素子２および光源９を電気的な入出力信号によって制御する。また、回路基板５には、通常、ガラスエポキシなどに銅パターンが形成され、表面には電子部品がハンダによって実装されている。なお、回路基板５は、主に表示装置１の裏面側（光が出射しない側）に配置し固定されるが、表示素子２に接続されたフィルム状の基材に配線を形成したＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）上に電子部品を実装した構成としてもよい。また、回路基板５を外部からの圧力または静電気から保護するために、アルミニウム、ステンレス、または亜鉛めっき鋼板などの金属、あるいはＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）などのフィルム状の薄い樹脂からなる保護カバー（図示せず）を取り付けてもよい。金属製の保護カバーを使用する場合は、当該保護カバーの回路基板５側には、回路基板５または回路基板５上に配置された電子部品との電気的接触を避けるために、ＰＥＴなどの樹脂製シートを貼り付けて絶縁対策を行うことが望ましい。

＜タッチパネル＞
タッチパネル（図示せず）は、透明な基板上に形成された透明電極を設けた回路によって、外部（使用者）から入力された位置座標に関する情報を電気信号に変換し、端部に接続された出力配線部を介して最終製品の制御回路に伝達する。なお、出力配線部としては、薄さと柔軟性による接続の自由度からＦＰＣが用いられるが、同等の機能または特性を有するものであれば、異なる材料または構造であってもよい。タッチパネルは、入力面側からの加圧または接触による損傷、変形、磨耗、または汚れなどを防止するために、ガラスまたはプラスチックなどの透明材料からなる保護部材（図示せず）を前面側に備えてもよい。保護部材の表面または裏面の周辺部には、遮光または意匠上の目的によって印刷を付加することができる。

次に、表示装置１の特徴的な構造について説明する。

図２は、バックライト３の構成の一例を示す平面図である。

図２に示すように、バックライト３の少なくとも一辺には、光源配置辺１５が設けられている。なお、光源配置辺１５は、所望の輝度仕様を達成するために複数辺に設けられる場合があり、一辺に限定するものではない。

図３は、図２のＡ−Ａ断面の一例を示す図である。図４は図３のａ部の拡大図であり、図５は図３のｂ部の拡大図である。

図３〜５に示すように、表示素子２に設けられたＢＭ（Black Matrix：ブラックマトリックス）の幅であるＢＭ幅１６が例えば１ｍｍの狭額縁であるとすると、当該ＢＭ幅１６内にバックライト額縁１９が収まっている（ＢＭの内側端部よりもバックライト３の額縁の内側端部の方が外側に位置している）ことが確認できる。また、遮光／バックライト固定テープ１７（第１の固定テープ）は、バックライト３の構成部材である前面筐体１３、光学シート１１、導光板１０、反射シート１２、光源９（ここでは図示せず）、背面筐体１４、および両面テープ１８を保持し固定している。

図４に示すように、バックライト３の各構成部材を固定している遮光／バックライト固定テープ１７の表示素子２側には、バックライト３と表示素子２とを貼り付けて固定する両面テープ２０が設けられている。なお、両面テープ２０は、バックライト３からの光が透過および反射しないように黒色の材料を使用することが望ましい。また、遮光／バックライト固定テープ１７も同様に、バックライト３からの光を遮光する機能を有するテープを使用し、光学シート１１の端部から出た光を遮光するために、光学シート１１の端部にオーバーラップするように配置する（光学シート１１の一部と平面視で重畳するように前面筐体１３の開口部の内側にまで延在させる）必要がある。

前面筐体１３の前面筐体壁厚２１は、狭額縁を実現するために、例えば樹脂成型品を使用する場合は、反射効率が高い白色で成型可能な最薄厚（例えば０．５ｍｍ）相当の樹脂成型品が適用可能である。なお、成形可能な最薄厚については、今後の技術進歩によってさらに薄型化となる可能性があるため、ここでは厚さを限定しない。

図５に示すように、前面筐体１３および導光板１０は、両面テープ１８によって固定されていることが確認できる。両面テープ１８を用いる目的は、光源９からの光が導光板１０内を伝播して前面筐体１３に効率良く反射させることと、前面筐体１３および導光板１０を貼り付けて固定することによってバックライト３の剛性を向上させることである。

背面筐体１４には、本実施の形態１の特徴の一つである、段差を有する背面筐体段差部２２（位置決め部）が端部に設けられている。バックライト３の各構成部材を遮光／バックライト固定テープ１７で固定する際に、前面筐体１３が背面筐体段差部２２に引っ掛かって（位置決めして）固定されるため、強固な固定が可能となる。すなわち、前面筐体１３は、背面筐体段差部２２で位置決めされ、光源９、導光板１０、および光学シート１１を前面から収容している。また、遮光／バックライト固定テープ１７は、前面筐体１３が背面筐体段差部２２で位置決めされている箇所を覆い、背面筐体１４と前面筐体１３とを固定している。なお、背面筐体段差部２２の加工方法としては、金型によるプレス加工時の押しつぶし加工、または機械による削り加工などが挙げられる。

次に、バックライト３の構成の他の一例について説明する。

図６は、図２のＡ−Ａ断面の他の一例を示す図である。図７は図６のｃ部の拡大図であり、図８は図６のｄ部の拡大図である。以下では、図３〜５に示すバックライト３の構成と異なる部分について説明し、同じ部分については説明を省略する。

図６〜８に示すように、前面筐体１３の前面筐体額縁２３（突出部）の上部（前面筐体額縁２３の表示素子２側の面上）には、バックライト３と表示素子２とを貼り付けて固定する前面筐体両面テープ２６が設けられている。前面筐体額縁２３は、光学シート１１の外周と平面視で重畳している。なお、前面筐体両面テープ２６は、バックライト３からの光が透過および反射しないように黒色の材料を使用することが望ましい。

前面筐体額縁２３の前面筐体額縁幅２５は、表示素子２のＢＭ幅１６以下となるように１ｍｍ以下であることが望ましい。また、前面筐体額縁幅２５の内側に光学シート１１が収容されている。

バックライト固定テープ２４は、バックライト３の各構成部材を保持し固定しており、バックライト３からの光を遮光する機能を有するテープ等を用いることにより実現される。

以上のことから、本実施の形態１によれば、過酷な使用環境または温度環境下であっても、バックライト３を構成する部材を安定的に強固に固定し、かつ狭額縁化が可能となる。

なお、上記では、遮光／バックライト固定テープ１７（図３〜５参照）およびバックライト固定テープ２４（図６〜８参照）は、遮光機能を有するテープを使用する場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、テープ以外に、薄板のバネ鋼材などに粘着材を貼り付けまたは塗布して固定することによって、バックライト３の剛性をさらに強化することが可能となる。

上記では、光源配置辺１５に対向する辺の構成（図２のＡ−Ａ断面）について説明したが、光源９を配置しない全ての辺についても同様の構成となる。すなわち、背面筐体１４は、載置面の外周のうち光源９が配置される辺以外の少なくとも一辺に背面筐体段差部２２を有している。

＜実施の形態２＞
実施の形態１では、前面筐体１３を背面筐体１４の背面筐体段差部２２に引っ掛ける構成とする場合について説明したが、これに限るものではない。本発明の実施の形態２では、図９に示すように、前面筐体１３および背面筐体１４の各端部に櫛歯形状の櫛歯部を形成することを特徴としている。その他の構成は、実施の形態１と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図９に示すように、前面筐体１３の櫛歯部（第２の櫛歯部）を構成する前面筐体凸部２７は、背面筐体１４の櫛歯部（第１の櫛歯部）を構成する背面筐体凹部２８に嵌合可能となっている。

以上のことから、本実施の形態２によれば、バックライト３を構成する部材を実施の形態１よりもさらに強固に固定することが可能となる。

＜実施の形態３＞
実施の形態１では、前面筐体１３と導光板１０とを両面テープ１８で貼り付けて固定する構成とする場合について説明したが、これに限るものではない。本発明の実施の形態３では、図１０に示すように、導光板１０は、導光板本体３０と、当該導光板本体３０と一体かつ白色に成型（２色成型）された導光板白色成型部２９とを備えることを特徴としている。その他の構成は、実施の形態１と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図１０に示すように、導光板１０は、背面筐体１４の載置面の外周に対応する部分において導光板白色成型部２９（突出部）が形成されることにより、光学シート１１を収容する凹部を有している。また、遮光／バックライト固定テープ１７（第２の固定テープ）は、背面筐体１４と導光板１０とを固定している。

以上のことから、本実施の形態３によれば、実施の形態１による効果に加えて、実施の形態１で使用した両面テープ１８が不要となるため、部品点数の削減またはコストの低減が可能となる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ 表示装置、２ 表示素子、３ バックライト、４ 筐体、５ 回路基板、６ 第１の基板、７ 第２の基板、８ 駆動用ＩＣ、９ 光源、１０ 導光板、１１ 光学シート、１２ 反射シート、１３ 前面筐体、１４ 背面筐体、１５ 光源配置辺、１６ ＢＭ幅、１７ 遮光／バックライト固定テープ、１８ 両面テープ、１９ バックライト額縁、２０ 両面テープ、２１ 前面筐体壁厚、２２ 背面筐体凹部、２３ 前面筐体額縁、２４ バックライト固定テープ、２５ 前面筐体額縁幅、２６ 前面筐体両面テープ、２７ 前面筐体凸部、２８ 背面筐体凹部、２９ 導光板白色成型部、３０ 導光板本体。

Claims (8)

1. 光源と、
   前記光源からの光を予め定められた方向に出射する導光板と、
   前記導光板から出射された光の強度分布を調整する光学シートと、
   前記光源が配置されるとともに、前記導光板および前記光学シートを背面側から載置する載置面を有し、当該載置面の外周のうち前記光源が配置される辺以外の少なくとも一辺に予め定められた位置決め部を有する背面筐体と、
   前記位置決め部で位置決めされ、前記光源、前記導光板、および前記光学シートを前面側から収容し、前記光学シートから出射された光が通過する開口部を有する前面筐体と、
   少なくとも前記前面筐体が前記位置決め部で位置決めされている箇所を覆い、前記背面筐体と前記前面筐体とを固定する第１の固定テープと、
   を備える、バックライト。
2. 前記位置決め部は、段差を有する段差部であることを特徴とする、請求項１に記載のバックライト。
3. 前記位置決め部は、櫛歯形状に形成された第１の櫛歯部であり、
   前記前面筐体は、前記第１の櫛歯部と嵌合するように形成された櫛歯形状の第２の櫛歯部を有することを特徴とする、請求項１に記載のバックライト。
4. 前記開口部は、前記光学シートが露出するように開口し、
   前記第１の固定テープは、前記光学シートの一部と平面視で重畳するように前記開口部の内側にまで延在することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のバックライト。
5. 前記前面筐体は、前記光学シートの外周と平面視で重畳する突出部を有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のバックライト。
6. 光源と、
   前記光源からの光を予め定められた方向に出射する導光板と、
   前記導光板から出射された光の強度分布を調整する光学シートと、
   前記光源が配置されるとともに、前記導光板および前記光学シートを背面側から載置する載置面を有する背面筐体と、
   前記背面筐体と前記導光板とを固定する第２の固定テープと、
   を備え、
   前記導光板は、前記載置面の外周に対応する部分において突出部が形成されることにより、前記光学シートを収容する凹部を有することを特徴とする、バックライト。
7. 前記導光板は、導光板本体と、前記導光板本体と一体成型された前記突出部であって白色に成型された導光板白色成型部とを備えることを特徴とする、請求項６に記載のバックライト。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載のバックライトと、
   前記バックライト上に配置された表示素子と、
   を備える、表示装置。

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