JP3994600B2 - 照明用光源基板及び液晶装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子を備えた照明用光源基板及びそれを用いて構成される液晶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光を利用して所定の動作を行う電気光学装置は、例えば、液晶装置、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子を用いた光学装置、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、電界放出素子（ＦＥＤ）を用いた光学装置等のように、従来から種々のものが知られている。
【０００３】
この電気光学装置として液晶装置を考えると、この液晶装置では、液晶に印加する電圧を制御してその液晶の配向を制御することにより、その液晶を通過する光を変調し、もって文字、数字、図形等といった像を表示する。この液晶装置として、従来、例えば図５（ａ）に示す照明用光源基板５１を用いたものが知られている。
【０００４】
この従来の照明用光源基板５１は、発光素子としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode）５２を発光素子基板５３に実装し、その発光素子基板５３を支持基板５４に接続することによって形成される。支持基板５４は、例えば、各種の制御回路が搭載される制御基板として構成される。この照明用光源基板５１が液晶装置の中に組み込まれると、図５（ｂ）に示すように、ＬＥＤ５２の発光面が導光体５６の光取込み面に対向する位置に配置される。
【０００５】
この照明用光源基板５１を用いた液晶装置では、ＬＥＤ５２からの光が導光体５６に取り込まれ、さらにその光出射面から均一な強度の光Ｒが出射され、この均一な光が液晶パネル（図示せず）に供給されて文字等といった可視像の表示のために利用される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の照明用光源基板５１では、発光素子基板５３が単に支持基板５４の厚さ方向、すなわちＺ−Ｚ方向へ何等の工夫もなくただ単純に接続されているだけであった。このため、従来の照明用光源基板５１は、厚さ方向Ｚ−Ｚの寸法が大きく、従って、これを用いる液晶装置の厚さ寸法も大きくなるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、厚さ方向の寸法が小さい照明用光源基板及び液晶装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１） 上記の目的を達成するため、本発明に係る照明用光源基板は、発光素子が実装された発光素子基板と、該発光素子基板が接続される支持基板とを有し、前記発光素子基板は前記支持基板の厚さ方向へ張り出す照明用光源基板において、前記発光素子基板に凹部を設け、前記支持基板に凸部を設け、前記発光素子基板の凹部に前記支持基板の凸部を嵌合させた状態で該発光素子基板と該支持基板とを互いに接続することを特徴とする。
【０００９】
この照明用光源基板によれば、発光素子基板と支持基板とを単に重ね合わせて接続するというのではなく、発光素子基板に設けた凹部と支持基板に設けた凸部とを嵌合させた状態で両者を接続するようにしたので、厚さ方向の寸法を小さく、すなわち全体形状を薄くすることができる。
【００１０】
また、支持基板の凸部によって発光素子基板を押え付けることができるので、発光素子に位置ズレが生じることを長期間にわたって防止できる。さらに、発光素子基板の凹部と支持基板の凸部との嵌合により、両基板を互いに直接的に位置決めできるので、両基板を接続するための半田付け処理等を正確且つ迅速に行うことができる。
【００１１】
（２） 上記（１）項記載の照明用光源基板においては、前記発光素子を前記発光素子基板上に複数個設けることができ、その場合には、前記凹部は隣り合う発光素子の間に形成されることが望ましい。こうすれば、厚さ寸法をより一層小さくすることができる。
【００１２】
（３） 上記（１）項又は（２）項記載の照明用光源基板においては、前記発光素子は前記支持基板の凸部の横に形成される開口に収容されることが望ましい。こうすれば、厚さ寸法をより一層小さくすることができる。
【００１３】
（４） 次に、本発明に係る液晶装置は、一対の基板間に液晶を封入して成る液晶パネルと、発光素子が実装された発光素子基板と、該発光素子基板が接続される支持基板と、前記発光素子からの光を前記液晶パネルへ導く導光体とを有する液晶装置において、前記発光素子基板に凹部を設け、前記支持基板に凸部を設け、前記発光素子基板の凹部に前記支持基板の凸部を嵌合させた状態で該発光素子基板と該支持基板とを互いに接続することを特徴とする。
【００１４】
この液晶装置によれば、発光素子基板と支持基板とを単に重ね合わせて接続するというのではなく、発光素子基板に設けた凹部と支持基板に設けた凸部とを嵌合させた状態で両者を接続するようにしたので、発光素子基板と支持基板とから成る照明用光源基板の厚さ方向の寸法を小さくでき、その結果、液晶装置の全体形状の厚さを薄くすることができる。
【００１５】
（５） 上記（４）項記載の液晶装置に関しては、前記支持基板の凸部の両脇に形成される開口をふさぐように、前記発光素子基板と前記支持基板との間の接続部分の前記導光体が配設された側とは反対側に遮蔽部材を設けることが望ましい。
【００１６】
厚さ寸法を小さくするために制御基板に形成される開口によってＬＥＤを収容する構造を採用する場合には、この開口を通して、フラックス、ゴミ等が液晶パネルの側へ侵入するおそれがある。ＴＣＰを制御基板の内部領域端子に接続する前に、当該開口をふさぐようにＬＥＤ基板と制御基板との接続部分に遮蔽テープを貼着すれば、そのような液晶パネルへのフラックス等及びゴミ等の侵入を防止できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る照明用光源基板を液晶装置の光源として用いた場合を例に挙げて説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係る液晶装置の一実施形態を示している。この液晶装置１は、液晶パネル２と、例えば平板状の導光体３を備えたフレーム４と、発光素子基板としてのＬＥＤ基板６と、支持基板としての制御基板７と、そして遮蔽部材としての遮蔽テープ８とを有する。導光体３とフレーム４とは樹脂によって一体に形成することもできるし、あるいは、それぞれを別々に形成した上で両者を組み付けることもできる。
【００１９】
上記の各要素を組み合わせた状態の断面構造が図２に示されている。図２に示す通り、液晶パネル２は導光体３の発光面（図２の上側面）に対向して配設され、ＬＥＤ基板６は導光体３の側面すなわち光取込み面に対向して配設され、制御基板７は導光体３の非発光面（図２の下側面）に対向して配設され、そして遮蔽テープ８は制御基板７の両脇に形成される開口３９をふさぐように、ＬＥＤ基板６と制御基板７との接続部分の導光体３が配設された側とは反対側の表面に配設される。なお、導光体３の非発光面には反射シート２５が設けられる。液晶パネル２は、図１において、互いに対向する一対の基板９ａ及び９ｂを有し、これらの基板はシール材１１によってそれらの周囲が互いに接着される。これらの基板９ａ及び９ｂは、例えばガラス等といった硬質な光透過性材料や、プラスチック等といった可撓性を有する光透過性材料等によって形成された基板素材に電極その他の必要要素を付設することによって形成される。
【００２０】
図２において、第１基板９ａの基板素材１２ａの液晶側表面、すなわち第２基板９ｂに対向する面には、例えばコモン電極として作用する第１電極１３ａが所定のパターンに形成され、その上にオーバーコート層１４ａが形成され、さらにその上に配向膜１６ａが形成される。また、基板素材１２ａの外側表面には光学素子としての偏光板１７ａが貼着される。
【００２１】
第１基板９ａに対向する第２基板９ｂの基板素材１２ｂの液晶側表面、すなわち第１基板９ａに対向する面には、例えばセグメント電極として作用する第２電極１３ｂが所定のパターンに形成され、その上にオーバーコート層１４ｂが形成され、さらにその上には配向膜１６ｂが形成される。また、基板素材１２ｂの外側表面には光学素子としての偏光板１７ｂが貼着される。
【００２２】
なお、第１基板９ａ及び第２基板９ｂの双方又は一方に設けられる光学素子としては、必要に応じて、偏光板１７ａ，１７ｂ以外の他の素子、例えば位相差板、光拡散板等が設けられることもある。また、液晶パネル２と導光体３との間には光学素子として半透過反射板が設けられることもある。また、基板素材１２ａ，１２ｂには、必要に応じて、その他の光学要素、例えばカラーフィルタ等を設けることもできる。
【００２３】
第１電極１３ａ及び第２電極１３ｂは、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等といった透明電極によって１０００オングストローム程度の厚さに形成され、オーバーコート層１４ａ及び１４ｂは、例えば酸化珪素、酸化チタン又はそれらの混合物等によって８００オングストローム程度の厚さに形成され、そして配向膜１６ａ及び１６ｂは、例えばポリイミド系樹脂によって８００オングストローム程度の厚さに形成される。
【００２４】
第１電極１３ａは、図１に示すように、複数の直線パターンを互いに平行に配列することによって、いわゆるストライプ状に形成される。一方、第２電極１３ｂは、上記第１電極１３ａに交差するように複数の直線パターンを互いに平行に配列することによって、やはりストライプ状に形成される。これらの電極１３ａと電極１３ｂとがドットマトリクス状に交差する複数の点が、像を表示するための画素を形成する。そして、それら複数の画素によって区画形成される領域が、文字等といった像を表示するための表示領域となる。
【００２５】
以上のようにして形成された第１基板９ａ及び第２基板９ｂのいずれか一方の液晶側表面には、図２に示すように、複数のスペーサ１８が分散され、さらにいずれか一方の基板の液晶側表面にシール材１１が、例えば印刷等によって図１に示すように枠状に設けられ、さらにそのシール材１１の一部に液晶注入口１１ａが形成される。
【００２６】
両基板９ａ及び９ｂの間には、図２に示すように、スペーサ１８によって保持される均一な寸法、例えば５μｍ程度の間隙、いわゆるセルギャップが形成され、液晶注入口１１ａ（図１参照）を通してそのセルギャップ内に液晶１９が注入され、その注入の完了後、液晶注入口１１ａが樹脂等によって封止される。
【００２７】
図１において、第１基板９ａは第２基板９ｂの外側へ張り出す基板張出し部９ｃを有し、第１基板９ａ上の第１電極１３ａはその基板張出し部９ｃへ直接に延び出て配線２１ａとなっている。また、第２基板９ｂは第１基板９ａの外側へ張り出す基板張出し部９ｄを有し、第２基板９ｂ上の第２電極１３ｂはその基板張出し部９ｄへ直接に延び出て配線２１ｂとなっている。
【００２８】
各電極１３ａ及び１３ｂ、それらから延びる各配線２１ａ及び２１ｂは、実際には極めて狭い間隔で多数本がそれぞれの基板９ａ及び９ｂの表面全域に形成されるが、図１及びこれから説明する各図では、構造を分かり易く示すために実際の間隔よりも広い間隔でそれらの電極等を模式的に図示し、さらに一部の電極の図示は省略してある。また、液晶が封入される領域内に形成される電極１３ａ及び１３ｂは、直線状に形成されることに限られず、適宜の文字、図形等といったパターンとして形成されることもある。
【００２９】
図１において、基板張出し部９ｃ及び９ｄには、それぞれ、ＴＣＰ（Tape Carrier Package）２２ａ及び２２ｂが異方性導電接着要素、例えばＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film：異方性導電膜）２３によって接続される。
【００３０】
ＡＣＦ２３は、周知の通り、一対の端子間を異方性を持たせて電気的に一括接続するために用いられる導電性のある高分子フィルムであって、例えば図２に示すように、熱可塑性又は熱硬化性の樹脂フィルム２４の中には多数の導電粒子２６を分散状態で含ませることによって形成される。
【００３１】
図１において、ＴＣＰ２２ａ及び２２ｂは、ＴＡＢ技術を用いて構成されたＩＣ構造体であって、例えば、配線２７が形成されたＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）２８に液晶駆動用ＩＣ２９ａ及び２９ｂをそれぞれボンディング、例えばギャングボンディングして形成される。符号３０ａ及び符号３０ｂは、外部回路との間で電気的な接続をとるための端子を示している。
【００３２】
ＡＣＦ２３を挟んで基板張出し部９ｃとＴＣＰ２２ａとを熱圧着、すなわち加熱下で加圧することにより、ＴＣＰ２２ａを基板張出し部９ｃに接着すると共に、ＴＣＰ２２ａの配線２７と基板張出し部９ｃ上の配線２１ａとの間において単一方向の導電性を持つ接続を実現する。また、基板張出し部９ｄとＴＣＰ２２ｂとの間に関しても同様の接着及び導電接続を実現する。
【００３３】
以上のようにして形成された液晶パネル２に関して、液晶駆動用ＩＣ２９ａ及び２９ｂによって第１電極１３ａ又は第２電極１３ｂのいずれか一方に対して直線パターンに走査電圧を順次印加し、さらに同時にそれらの電極の他方に対して表示画像に基づいたデータ電圧をそれぞれの直線パターンに印加することにより、両電圧の印加によって選択された各画素部分を通過する光を変調し、もって、基板９ａ又は９ｂの外側に文字、数字等といった像を表示する。
【００３４】
導光体３の非発光面（図１の下側面）側に設けられるＬＥＤ基板６は、図３（ａ）に示すように、高さの低い両脇の裾部６ａと、それらの裾部６ａ間に掛け渡された高さの高い梁部６ｂとによって形成され、発光素子としての複数のＬＥＤ３１がその梁部６ｂの長手方向に亘って適宜の間隔を開けて実装される。梁部６ｂの底部には所定間隔をもって切欠き、すなわち凹部３７が設けられ、上記複数のＬＥＤ３１は、それらの凹部３７を挟むように設けられる。ＬＥＤ基板６の裾部６ａには端子３２が形成され、ＬＥＤ基板６の内部又は表面には、それらの端子３２、ＬＥＤ３１及び必要に応じて設けられるその他の電子部品（図示せず）をつなげるための配線（図示せず）が形成される。
【００３５】
ＬＥＤ基板６は、図１に示すように、導光体３の非発光面側（図１の下面側）からフレーム４又は導光体３に装着される。この装着は、ネジや接着剤等といった特別な固着手段を用いることなく、例えば、導光体３とフレーム４との間に形成した開口（図示せず）にＬＥＤ基板６の裾部６ａを挿入することによって達成できる。
【００３６】
ＬＥＤ基板６の裾部６ａがフレーム４又は導光体３に装着された状態で、図４に示すように、ＬＥＤ基板６の梁部６ｂは導光体３の側面、すなわち光取込み面に対向する位置に配置され、これにより、その梁部６ｂに実装されたＬＥＤ３１が導光体３の光取込み面に対向して配置される。この状態は、図２の断面構造を見ることによって明らかに理解できる。
【００３７】
図３（ａ）において、制御基板７は、例えばガラスエポキシ樹脂等といった非可撓性の材料によって形成され、その裏面側（図３（ａ）の下面側）には、制御回路３３、内部領域端子３４ａ及び３４ｂ、そして辺端部端子３６が設けられる。制御回路３３は、液晶パネル２（図１参照）の液晶駆動用ＩＣ２９ａ，２９ｂの動作を制御したり、ＬＥＤ３１の点灯動作を制御したり、あるいは、本液晶装置１が用いられる電子機器、例えば携帯電話機、携帯情報端末機等の動作を制御する。
【００３８】
また、内部領域端子３４ａは、図１に示すように、液晶パネル２から延びるＴＣＰ２２ａの端子３０ａが接続される端子である。また、内部領域端子３４ｂは、液晶パネル２から延びるもう１つのＴＣＰ２２ｂの端子３０ｂが接続される端子である。また、制御基板７のうちＬＥＤ基板６が接続される辺端部には、複数の凸部３８が形成され、そしてこれらの凸部３８の両脇に必然的に開口３９が形成される。
【００３９】
図１において、制御基板７は、ＬＥＤ基板６が装着された状態のフレーム４に対して、導光体３の非発光面側（図１の下面側）から装着される。この装着も、ネジや接着剤等といった特別の固着手段を用いることなく、例えば、フレーム４の適所に固定用の突起（図示せず）を設けておき、その突起を用いて制御基板７を止めることによって達成できる。また、必ずしもそのような固着手段を使用することなく、単に制御基板７をフレーム４でガイドしながら導光体３の上に装着するだけでも良い。
【００４０】
このように制御基板７がフレーム４に装着されると、図３（ｂ）に示すように、制御基板７の凸部３８がＬＥＤ基板６の凹部３７に嵌合した状態で、ＬＥＤ基板６が制御基板７の厚さ方向Ｚ−Ｚへ張り出すように、図示の実施形態では両者が互いにほぼ直角方向へ延びるように、ＬＥＤ基板６と制御基板７とが互いに組み付けられる。このとき、各ＬＥＤ３１は制御基板７の凸部３８の両脇に必然的に形成される開口３９の中に収容される。
【００４１】
ＬＥＤ基板６と制御基板７とが互いに組み付けられたとき、ＬＥＤ基板６の端子３２と制御基板７の辺端部端子３６は互いに位置的に一致する位置関係となって互いに接触する。そして、端子３２と端子３６との当該接触部分を導電接続処理、例えば半田付け等することにより、ＬＥＤ基板６が電気的且つ機械的に制御基板７に接続されて照明用光源基板４１が形成される。
【００４２】
こうして形成された照明用光源基板４１に関しては、ＬＥＤ基板６と制御基板７とが、それぞれに設けた凹部３７と凸部３８との嵌合によって組み付けられるので、厚さ方向Ｚ−Ｚの寸法Ｈを従来の構造（図５参照）の場合に比べて非常に小さく、すなわち全体形状を非常に薄くすることができる。このため、この照明用光源４１を用いて構成される液晶装置１の厚さ方向（図１のＺ−Ｚ方向）の寸法を薄くできる。
【００４３】
また、制御基板７の凸部３８によってＬＥＤ基板６を図１で制御基板７から導光体３の方向へ押さえ付けることができるので、ＬＥＤ３１に位置ズレが生じることを長期間にわたって防止できる。さらに、ＬＥＤ基板６の凹部３７と制御基板７の凸部３８との嵌合により、両基板を互いに直接的に位置決めできるので、両基板を接続するための半田付け処理等を正確且つ迅速に行うことができる。
【００４４】
その後、図１において、ＬＥＤ基板６と制御基板７がフレーム４に装着された状態で、制御基板７の開口３９をふさぐように、 ＬＥＤ基板６と制御基板７との接続部分の表面で導光体が配設された側とは反対側に遮蔽テープ８を貼着する。この遮蔽テープ８の作用効果については、後述する。
【００４５】
図１において、液晶パネル２は、その像表示面側が外側に来るような状態でフレーム４に装着される。このとき、一方のＴＣＰ２２ｂは、その先端がフレーム４と導光体３との間に形成される空間Ｋを図の上下方向へ通るように折り曲げられる。こうして液晶パネル２が導光体３の発光面上にフレーム４に支持されて配置された後、一方のＴＣＰ２２ａはフレーム４に設けた切欠き部４２を通して制御基板７の裏側へ折り曲げられ、そして図２に示すように、その先端端子３０ａが制御基板７の裏面に形成された内部領域端子３４ａに、例えば半田付け等によって接続される。
【００４６】
他方、図１において、もう一方のＴＣＰ２２ｂは、同様にして、導光体３及びフレーム４を通って制御基板７の裏側へ折り曲げられ、その先端端子３０ｂが制御基板７の裏面に形成された内部領域端子３４ｂに、例えば半田付け等によって接続される。
【００４７】
以上により、図１に分解して示した液晶装置１が作製されるわけであるが、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、厚さ寸法を小さくするために制御基板７に形成される開口３９によってＬＥＤ３１を収容する構造を採用する場合には、この開口３９を通して、フラックス、ゴミ等が液晶パネル２の側へ侵入するおそれがある。ＴＣＰ２２ａ及び２２ｂを制御基板７の内部領域端子３４ａ及び３４ｂに接続する前に、当該開口３９をふさぐようにＬＥＤ基板６と制御基板７との接続部に遮蔽テープ８を貼着すれば、そのような液晶パネル２へのフラックス等及びゴミ等の侵入を防止できる。
【００４８】
（その他の実施形態）
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。
【００４９】
例えば、図１の実施形態では本発明に係る照明用光源基板を液晶装置に適用したが、その照明用光源基板はその他の電気光学装置、例えばＥＬ装置、プラズマディスプレイ等にも適用できる。
【００５０】
また、発光素子としてのＬＥＤの個数は特定の数に限定されず、また、その発光素子としてはＬＥＤ以外の任意の発光要素を適用できる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明に係る照明用光源基板及び液晶装置によれば、発光素子基板と支持基板とを単に重ね合わせて接続するというのではなく、発光素子基板に設けた凹部と支持基板に設けた凸部とを嵌合させた状態で両者を接続するようにしたので、厚さ方向の寸法を小さく、すなわち全体形状を薄くすることができる。
【００５２】
また、支持基板の凸部によって発光素子基板を押さえ付けることができるので、発光素子に位置ズレが生じることを長期間にわたって防止できる。さらに、発光素子基板の凹部と支持基板の凸部との嵌合により、両基板を互いに直接的に位置決めできるので、両基板を接続するための半田付け処理等を正確且つ迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る照明用光源基板の一実施形態及び本発明に係る液晶装置の一実施形態を分解状態で示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に従って液晶装置の断面構造を示す断面図である。
【図３】図１で用いる照明用光源基板を詳しく示す図であって、（ａ）はＬＥＤ基板と制御基板とを接続する前の状態を示し、（ｂ）はＬＥＤ基板と制御基板とを接続した後の状態を示している。
【図４】図１に示す構造の主要部を示す図であって、ＬＥＤ基板を導光体に装着した状態を示す図である。
【図５】従来の照明用光源基板の一例を示す図である。
【符号の説明】
１ 液晶装置
２ 液晶パネル
３ 導光体
４ フレーム
６ ＬＥＤ基板（発光素子基板）
６ａ 裾部
６ｂ 梁部
７ 制御基板（支持基板）
８ 遮蔽テープ
９ａ，９ｂ 基板
９ｃ，９ｄ 基板張出し部
１３ａ，１３ｂ 電極
１９ 液晶
２２ａ，２２ｂ ＴＣＰ（接続用基板）
３１ ＬＥＤ（発光素子）
３７ 凹部
３８ 凸部
３９ 開口
４１ 照明用光源基板
Ｚ 厚さ方向

Claims (4)

1. 発光素子が実装された発光素子基板と、該発光素子基板が接続される支持基板とを有し、前記発光素子基板は前記支持基板の厚さ方向へ張り出す照明用光源基板において、
   前記発光素子基板に凹部が設けられ、前記支持基板に凸部が設けられ、前記発光素子基板の凹部に前記支持基板の凸部を嵌合させた状態で該発光素子基板と該支持基板とが互いに接続され、
   前記発光素子は前記支持基板の凸部の横に形成される開口に収容されることを特徴とする照明用光源基板。
2. 前記発光素子は前記発光素子基板上に複数個設けられ、前記凹部は隣り合う発光素子の間に形成されることを特徴とする請求項１に記載の照明用光源基板。
3. 一対の基板間に液晶を封入して成る液晶パネルと、発光素子が実装された発光素子基板と、該発光素子基板が接続される支持基板と、前記発光素子からの光を前記液晶パネルへ導く導光体とを有する液晶装置において、
   前記発光素子基板に凹部が設けられ、前記支持基板に凸部が設けられ、前記発光素子基板の凹部に前記支持基板の凸部を嵌合させた状態で該発光素子基板と該支持基板とが互いに接続され、
   前記発光素子は前記支持基板の凸部の横に形成される開口に収容されることを特徴とすることを特徴とする液晶装置。
4. 前記支持基板の凸部の両脇に形成される開口をふさぐように、前記発光素子基板と前記支持基板との間の接続部分の前記導光体が配設された側とは反対側に遮蔽部材を設けたことを特徴とする請求項３に記載の液晶装置。

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