JP5868161B2

JP5868161B2 - 表示装置

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Publication number: JP5868161B2
Application number: JP2011278176A
Authority: JP
Inventors: 安田　真吾; 真吾安田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2016-02-24
Anticipated expiration: 2031-12-20
Also published as: JP2013131311A

Description

本発明は、表示装置のバックライト構造に関する。

液晶表示装置には、液晶パネルの背面側にバックライト装置を配置した直下型の構成が知られている。
図６は、従来の液晶表示装置６２０の構成例を例示する。バックライト装置は、板金の曲げ加工で形成したＢＬ（バックライト）ケース６０１の内側に放熱板６００を備える。放熱板６００には、伝熱シート６０２、光源基板６０３、反射拡散シート６０４がこの順に積層され、ケース枠蓋６１０がＢＬケース６０１に締結される。さらに光学シート群６０５が配置され、光源基板６０３の発光素子の光を均一な面光源にするための拡散空間を形成している。光源基板６０３の発熱密度がバックライト装置の発光面積に比して高い場合、ＢＬケース６０１と放熱板６００を異なる材質にして、別体の構造で作製することがある。ＢＬケース６０１と放熱板６００の結合では、放熱板６００の一面、つまり伝熱シート６０２側を下にして組立治具の上に放熱板６００を載せる作業工程がある。放熱板６００には、その上からＢＬケース６０１を被せて、ＢＬケース６０１の背面側からねじ６０９で締結する。その後、伝熱シート６０２、光源基板６０３、反射拡散シート６０４が放熱板６００に積層され、反射拡散シート６０４側から締結リベットやねじ（図示せず）で放熱板６００またはＢＬケース６０１に対して共締めにより組み立てられる。

以上のように放熱板６００をＢＬケース６０１の内側に配置する構造では、ＢＬケース６０１の表示パネル６０７側の端部に折返しフランジ部がない。換言すれば、折返しフランジ部が存在すると、ＢＬケース６０１の内側に配置する放熱板６００の面積が制約を受ける。図６の構成によれば、放熱板６００の面積を広くとることができ、延いては光源基板６０３の面積を大きくすることができるので、表示パネル６０７の有効表示エリアに比べて広い投影面積まで光源素子を基板上に配置できる。

その他、バックライト装置の狭額縁化に関する技術として特許文献１に示す装置が開示されている。

特開２００８−２０４７９４号公報

図６に示す構成では、放熱板６００とＢＬケース６０１の組立治具や、ＢＬケース６０１とは別部品のケース枠蓋６１０が必要である。また、ＢＬケース６０１の板厚分がバックライト装置の厚みに加算されてしまうため、薄型化に不利となる。そこで放熱板をＢＬケースの背面側から結合する構成が考えられる。この場合、表示パネルの有効表示エリアに比べて広い投影面積まで光源素子を配置する必要がある一方で、バックライト装置の外形寸法は表示装置の狭額縁化のために小さくする必要がある。しかし、従来の構成では、この相反する要請に応じることが困難であった。

そこで本発明の目的は、表示装置の組立性を向上させるとともに、表示装置の狭額縁化を実現することである。

本発明に係る表示装置は、表示パネルと、該表示パネルに対して背面側から光を照射する光源部を備えた表示装置であって、複数の光源素子を有する光源基板と、前記光源基板に対して前記表示パネルとは反対側に配置される放熱用部材と、前記放熱用部材の外周縁の部分に前記表示パネルの側から当接して側壁を形成する枠体と、を備え、前記枠体のうち、前記放熱用部材と当接する部分に、前記光源基板側に突出した突出部が形成されており、前記突出部が前記光源基板に形成された切り欠き部に挿入されており、前記放熱用部材を前記枠体に締結するためのねじが、前記放熱用部材の貫通穴部を介して、前記突出部に形成されたねじ穴に螺合されている。

本発明によれば、表示装置の組立性を向上させるとともに、表示装置の狭額縁化を実現できる。

図２および３とともに本発明の第１実施形態を説明するために、光源基板の平面的な配置例を示す図である。図１の要部を示す詳細図（Ａ）および断面図（Ｃ）と、比較例の詳細図（Ｂ）および断面図（Ｄ）である。バックライトケースに形成した突出部の形状について変形例を示す図である。本発明の第２施形態に係る光源基板について平面的な配置例を示す図である。図４の要部を示す詳細図（Ａ）と、変形例を示す図（Ｂ）である。従来のバックライト装置の構成例を示す要部の断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の各実施形態を説明する。

［第１実施形態］
図１ないし３を参照して本発明の第１実施形態に係る表示装置を説明する。
図１（Ａ）および（Ｂ）は、表示パネルに対して背面側から光を照射する光源部である、直下型バックライト装置の一部を例示した図である。図１では特に光源基板の配置例を示す。図２（Ａ）は１つの光源基板およびその周辺部分の詳細図であり、図２（Ｃ）は図２（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿って示す断面図である。

光源基板１０３ｂには、複数の光源素子１０３ｅが実装され、発光ダイオードなどの発光素子が使用される。図２（Ｃ）に示すように、光源基板１０３ｂの一方の面には伝熱シート１０２が配置される。これは、例えば、厚さ０．２〜１．０(ｍｍ)程度で熱伝導率１〜５(Ｗ/ｍ・Ｋ)程度とされ、光源基板１０３ｂとほぼ同形状のシート部材である。伝熱シート１０２は放熱板１００に結合される。放熱板は、厚さ１〜３(ｍｍ)程度の板状アルミニウム製の放熱用部材である。バックライト（以下、ＢＬと略記する）ケース１０１は、放熱板１００の外周縁寄りの部分に表示パネル側から当接して側壁を形成する金属製の枠体である。光源基板１０３ｂの照射面側に配置した反射拡散シート１０４には、光源基板１０３ｂに実装された各光源素子１０３ｅに対応した貫通穴部が形成されている。光学シート群１０５を用いて略密閉された光源拡散空間を形成することで、面光源が形成される。

次に、図１（Ａ）を参照して、光源基板１０３の平面的配置を説明する。
光源基板１０３は、縦３枚×横８枚の合計２４枚の基板で構成され、図１（Ａ）の例では、ＢＬケース１０１と近接する辺の数によって、以下の３種類に分類される。
・基板の長辺または短辺の１辺がＢＬケース１０１に近接している１４枚の光源基板１０３ａ
・基板の２辺がＢＬケース１０１に近接している隅部の４枚の光源基板１０３ｂ
・基板の全辺がＢＬケース１０１に近接していない中央部の６枚の光源基板１０３ｃ。

光源基板１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃは基本的にそれぞれ異なる形状でもよいが、基板の共通化の観点からは同一の形状であることが好ましい。そこで、光源基板１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃは、どの場所にも配置可能なように、同じサイズの長方形をなし、各辺の中央にはそれぞれ切り欠き部１０３ｄが形成されている。ＢＬケース１０１には光源基板側に突出した複数の突出部１０１ｂが形成されており、突出部１０１ｂはそれぞれ、切り欠き部１０３ｄに挿入される。突出部１０１ｂは、ＢＬケース１０１と放熱板１００を結合する役目、または光源基板１０３の位置決めの役目をもつ。図１（Ａ）の例では、突出部１０１ｂに締結部１０１ａが設けられている。

図１（Ｂ）は、光源基板の配置について別例を示す。
光源基板１１３は、その３辺がＢＬケース１１１に近接する２枚の光源基板１１３ａと、２つの短辺がＢＬケース１１１に近接する２枚の光源基板１１３ｂで構成される。光源基板１１３ａ、１１３ｂについても、基板の共通化の観点から同一の形状を有することが好ましい。そこで、光源基板１１３ａ、１１３ｂはどの場所にも配置可能なように、切り欠き部１１３ｄ、１１３ｅが各辺にそれぞれ形成されている。つまり、各光源基板にて対向する２つの短辺の中央には切り欠き部１１３ｄがそれぞれ形成され、各光源基板にて対向する２つの長辺の中央には切り欠き部１１３ｅがそれぞれ形成されている。切り欠き部１１３ｄ、１１３ｅには、ＢＬケース１１１の突出部１１１ｂが挿入される。図１（Ｂ）に示す配置によれば、短辺の切り欠き部１１３ｄに突出部１１１ｂが挿入されることにより、光源基板１１３の長辺を、ＢＬケース１１１の短辺と平行になる位置関係に維持することができる。

次に、図２を用いて光源基板に形成した切り欠き部と、ＢＬケースの突出部との位置関係について説明する。
図２は図１（Ａ）に示すＡ部の詳細図である。図２（Ａ）は、放熱板１００をＢＬケース１０１の背面に取り付けた状態で、光源基板１０３ｂに垂直な方向から見た場合の図である。図２（Ａ）では、光源基板の配置を目視できるように放熱板１００、ＢＬケース１０１、光源基板１０３ｂのみを示す。図２（Ｃ）の断面図にはさらに、伝熱シート１０２、反射拡散シート１０４、光学シート群１０５、パネル支持部材１０７、表示パネル１０６、パネル抑え枠１０８（前面部１０８ａ）を示す。以下では、表示パネル１０６に近づく側を前方と定義して説明する。

バックライト装置は、薄い板金の曲げ加工により形成したＢＬケース１０１を備え、その背面に放熱板１００をねじ１０９で締結した構成を有する。放熱板１００には、伝熱シート１０２を介して光源基板１０３が取り付けられており、光源基板１０３の前面には反射拡散シート１０４が配置されている。ＢＬケース１０１はその前端部に光学シート群１０５が取り付けられることにより、光源基板１０３の光源素子１０３ｅからの光を用いて均一な面光源を実現するための拡散空間を形成している。光源基板１０３の発熱密度がバックライト装置の発光面積に比して高い場合において、ＢＬケース１０１にはバックライト装置の薄型化、狭額縁化や剛性確保のために冷間圧延鋼板を使用する。放熱板１００には、光源基板１０３の光源素子の放熱拡散のために熱伝導率の高いアルミニウム板材などの金属材料を使用する。

ＢＬケース１０１と放熱板１００の結合は、放熱板１００の伝熱シート１０２側を下にして、ＢＬケース１０１の背面にねじ１０９で締結することにより行われる。つまり放熱板１００は、ＢＬケース１０１の突出部１０１ｂに形成された締結部１０１ａの螺穴にねじ１０９を取り付けることによって、ＢＬケース１０１の背面に固定される。また、伝熱シート１０２、光源基板１０３、反射拡散シート１０４は、ワンタッチ式の締結リベットやねじ（図示せず）で放熱板１００やＢＬケース１０１に対して共締めにより固定される。ＢＬケース１０１の外側にはパネル支持部材１０７が配置され、さらにその外側にパネル抑え枠１０８が設けられている。液晶パネルなどを用いた表示パネル１０６は、パネル支持部材１０７の前端部とパネル抑え枠１０８の前端部との間で挟持されている。パネル支持部材１０７とパネル抑え枠１０８によって形成される空間には、表示パネル１０６の駆動回路部などが配置される。

図２（Ｂ）および（Ｄ）は比較例として、ＢＬケース２０１に突出部を形成していない構成を示す。図２（Ｂ）には光源基板の配置を目視できるように放熱板２００、ＢＬケース２０１、光源基板２０３のみを示す。図２（Ｄ）は図２(Ｂ)のＤ−Ｄ線に沿って示す断面図であり、さらに伝熱シート２０２、反射拡散シート２０４、光学シート群２０５、パネル支持部材２０７、表示パネル２０６、パネル抑え枠２０８（前面部２０８ａ）を示す。

以下、図２(Ａ)と図２(Ｂ)を用いて、本実施形態のＢＬケース１０１の額縁幅Ａと、比較例のＢＬケース２０１の額縁幅Ｂを対比しながら説明する。まず、図２(Ａ)にて、ＢＬケース１０１の外周縁と締結部１０１ａの中心点との最小距離をｄ１とし、締結部１０１ａの中心点と突出部１０１ｂの先端部との最小距離をｄ２とする。他方、図２（Ｂ）では締結部２０１ａの中心点とＢＬケース２０１の内周縁部とを距離をｄ２としている。

ＢＬケース１０１の突出部１０１ｂは、光源基板１０３ｂの切り欠き部１０３ｄに挿入されており、突出部１０１ｂがその他の部分より光源基板１０３ｂ側に突出した寸法をｄ３とする。本実施形態の額縁幅Ａと比較例の額縁幅Ｂの差をｄ４とすると、以下の関係式が成り立つ。
Ａ＋ｄ３＝ｄ１＋ｄ２・・・（１）式
Ｂ＝ｄ１＋ｄ２・・・（２）式
ｄ４＝Ｂ−Ａ＝ｄ３・・・（３）式
ＢＬケース１０１の板金板厚を０．８(ｍｍ)とし、締結部１０１ａにＭ３のバーリングタップ加工を施した場合の数値例として、ｄ１＝５．５(ｍｍ)、ｄ２＝３．５(ｍｍ)、ｄ３＝２．５(ｍｍ)とする。これらを（１）ないし（３）式に代入すると、下式が得られる。なお、括弧内に示す単位ｍｍはミリメートルである。
Ａ＝５．５＋３．５−２．５＝６．５(ｍｍ) ・・・（４）式
Ｂ＝５．５＋３．５＝９．０(ｍｍ) ・・・（５）式
ｄ４＝Ｂ−Ａ＝２．５（ｍｍ）・・・（６）式
（６）式によれば、放熱板をＢＬケースの背面に取り付けた構成の場合、図２（Ｂ）に比べて図２(Ａ)に示す本実施形態では、額縁幅を２．５(ｍｍ)だけ小さくすることが可能である。

また、図２（Ａ）に示す幅Ｗは、切り欠き部１０３ｄの横幅、つまり光源基板１０３ｂの短辺に対して平行な方向の幅を示す。また間隔Ｐは、光源素子１０３ｅの外形サイズを含めた光源素子同士のピッチを示す。「Ｗ＜Ｐ」の関係を満たすように、切り欠き部１０３ｄが形成されているので、部品同士の干渉により光源素子１０３ｅの位置に影響を及ぼすことはない。

次に、図２(Ｃ)と図２(Ｄ)を用いて、ＢＬケースと放熱板の締結部の詳細構造の違いによるバックライト装置の厚さについて具体例を挙げて比較する。
まず図２(Ｄ)の構成では、ＢＬケース２０１と放熱板２００との締結部２０１ａに、バーリングタップ加工による円筒状凸部２０１ｂが前方に突出している。つまり、円筒状凸部２０１ｂは放熱板２００と反対側に設けられており、その高さは約０．８(ｍｍ)である。この高さとＢＬケース２０１の板厚０．８(ｍｍ)との合計値は１．６(ｍｍ)である。放熱板２００の穴部を通してねじ２０９が締結部２０１ａの穴に螺合する。Ｍ３のねじピッチは０．５(ｍｍ)である。螺穴にて３山以上確保するためには、放熱板２００の板厚３．０(ｍｍ)を考慮すると、ねじ２０９の首下長さは５(ｍｍ)となる。ねじ２０９の先端が反射拡散シート２０４と干渉しないようにするには、伝熱シート２０２と光源基板２０３の厚さの合計値として、少なくとも２．０(ｍｍ)必要となる。よって、放熱板２００、伝熱シート２０２、光源基板２０３、および厚さ１(ｍｍ)の反射拡散シート２０４を含めた厚さの合計値は６．０(ｍｍ)となる。

一方、本実施形態に係る図２(Ｃ)の構成では、バーリングタップ加工による円筒状凸部１０１ｃが後方、つまり放熱板１００側に突出している。円筒状凸部１０１ｃの高さは０．８(ｍｍ)であり、ＢＬケース１０１の板厚を含めると１．６(ｍｍ)となる。円筒状凸部１０１ｃの外径は約Φ３．９(ｍｍ)であり、厚さ３．０(ｍｍ)の放熱板１００に円筒状凸部１０１ｃが入り込むように、放熱板１００には直径Φ４．５〜５．０(ｍｍ)程度の貫通穴部１００ａが形成されている。ねじ１０９は貫通穴部１００ａに挿通されて、ＢＬケース１０１の締結部１０１ａに形成した螺穴に締結される。ねじ１０９は、ねじ頭の直径がΦ６〜８(ｍｍ)程度のＭ３のねじである。ねじ１０９の嵌合長に関しては、円筒状凸部１０１ｃの板金板厚を含む長さが１．６(ｍｍ)であることから、締結部１０１ａでの螺穴にて３山以上を確保でき、安定した締結力が得られる。ねじ１０９の首下長さを４(ｍｍ)とした場合、ねじ１０９の先端が反射拡散シート１０４に干渉しないためには、例えば、伝熱シート１０２の厚さを０．２(ｍｍ)、光源基板１０３の厚さを１．０(ｍｍ)とすればよい。よって、放熱板１００、伝熱シート１０２、光源基板１０３、反射拡散シート１０４を含めた厚さの合計値は、５．２(ｍｍ)となる。つまり、図２(Ｄ)の場合における厚さの合計値６．０（ｍｍ）に比べて、０．８(ｍｍ)の薄型化を実現できる。図２（Ｃ）の構成では、ＢＬケース１０１の板厚の影響による増加分がバックライト装置の厚みに加算されないので、薄型化に有利である。

光源基板１０３ｂと直交する方向から見た場合、突出部１０１ｂと切り欠き部１０３ｄは互いに重なり合わない位置関係にある。例えば、図２（Ｃ）において、伝熱シート１０２の厚さがＢＬケース１０１の板厚より大きい場合、光源基板１０３ｂの外周縁部が突出部１０１ｂと重なり合う構成も考えられる。本実施形態では光源基板１０３ｂに切り欠き部１０３ｄが形成されているので、突出部１０１ｂに対して光源基板１０３ｂの位置を決定できる。なお、突出部１０１ｂが光源基板１０３ｂの位置決め部を有する場合、当該部分が切り欠き部と係合する。

次に、図３を参照してＢＬケースに形成する突出部の形状について説明する。本例では、図１（Ａ）や(Ｂ)に示す突出部に対して垂直な方向、つまり表示パネル１０６に向かう方向に延伸した延伸部３０１ｂを用いて光源基板１１３ｂの位置決めを行う例を示す。図３(Ａ）は、ＢＬケース３０１、光源基板１０３ｂを示す要部の斜視図である。図３(Ｂ)は、光源基板１０３ｂと直交する方向から見た場合の図である。図３(Ｃ)は、図３（Ｂ）のＥ−Ｅ線に沿って示す断面図である。図３(Ｃ)ではさらに伝熱シート１０２、反射拡散シート３０４、光学シート群１０５、パネル支持部材１０７、表示パネル１０６、パネル抑え枠１０８を示す。図３(Ｄ)は、延伸部３０１ｂの形状について変形例を示す斜視図である。

図２(Ａ)に示す例では、ＢＬケース１０１の突出部１０１ｂに延伸部が無く、突出部１０１ｂと光源基板１０３ｂとが、ほぼ同一平面上に配置される。このため、光源基板１０３ｂが放熱板１００に接するまで取り付け位置が定まらない。そこで、図３(Ａ)のように、突出部１０１ｂに延伸部３０１ｂを設けることで、光源基板１０３ｂを放熱板１００に位置決めし易い構造を実現している。延伸部３０１ｂの先端部は台形状とし、例えば、図３(Ｄ)に示すように延伸部３０１ｂの角部に面取り部３０１ｃまたは角Ｒ加工を施すことにより、光源基板１０３ｂの組立性が向上する。さらに光源基板１０３ｂの光源素子の光が放射状に広がって反射拡散シート３０４や光学シート群１０５で反射拡散を繰り返すことを考慮して延伸部３０１ｂの形状設計を行う必要がある。バックライト輝度の面内均一性の観点からは、延伸部３０１ｂが光源基板１０３ｂから前方に突出して反射拡散シート３０４を貫通する場合、光の広がりを遮らない形状が好ましい。図３(Ｄ)では、光源素子の光を遮らないように、切り欠き部３０１ｄを延伸部３０１ｂの先端から中央部にかけて形成した例を示す。
第１実施形態によれば、ＢＬケースの背面から放熱板を載置してねじ締結できるので、組立性が向上し、薄型で狭額縁のバックライト装置を提供することができる。

［第２実施形態］
次に、図４と図５を用いて本発明の第２実施形態について説明する。図４は、表示パネルの背面に複数枚の光源基板を配置した、直下型バックライト装置の一部を示す平面図である。図５は、図４のＦ部の詳細図（Ａ）と変形例（Ｂ）を示す。
まず図４を参照して、光源基板４０２の平面的配置について説明する。
光源基板４０２は、縦３枚×横８枚の合計２４枚で構成され、ＢＬケース４０１と近接する辺の数により、以下の３種類に分類される。
・長辺または短辺がＢＬケース４０１に近接している１４枚の光源基板４０２ａ
・２辺がＢＬケース４０１に近接している角隅部の４枚の光源基板４０２ｂ
・何れの辺もＢＬケース４０１に近接していない中央部の６枚の光源基板４０２ｃ。
光源基板４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃは、配置場所が異なるだけであり、基板の共通化の観点からは同一形状であることが好ましい。そこで、これらの光源基板は、どの場所でも配置可能にするため、切り欠き部４０２ｄが基板の４つの角部にそれぞれ形成されている。図５（Ａ）に示すように、隣り合う切り欠き部４０２ｄに対して、ＢＬケース４０１の突出部４０１ｂが挿入される。隣り合う光源基板４０２ａと４０２ｂにそれぞれ形成した切り欠き部４０２ｄは、光源基板に直交する方向から見た場合、ＢＬケース４０１の突出部４０１ｂに対応した形状の凹部を形成している。

図５(Ｂ)に示す変形例では、光源基板に切り欠き部を設ける代わりに、光源基板５０２ａと５０２ｂと間隙部にＢＬケース４０１の突出部４０１ｂを配置した構成を示す。この場合、隣接する光源基板同士の間にスペースを必要とするが、基板の一部を切除する加工は不要となる。
第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果が得られ、その際、光源基板に必要最小限の切り欠き部を形成するだけで済み、または切り欠き部を形成する必要がない。

なお、本発明は前記の実施形態に限定されることなく、各種形態で実施可能である。例えば、図３(Ｂ)の構成と図４の構成とを組み合わせた例では、光源基板の位置決めについては延伸部３０１ｂで行い、ＢＬケースと放熱板の結合については締結部４０１ａで行うことができる。

１００，１１１，２００，４００放熱板
１０１，２０１，４０１ＢＬケース
１０１ｂ，１１１ｂ，４０１ｂ突出部
１０１ａ，４０１ａ締結部
１０３，１１３，２０３，４０２，５０２光源基板
１０３ｄ，１１３ｄ，１１３ｅ，４０２ｄ切り欠き部
１０３ｅ光源素子
１０６，２０６表示パネル
３０１ｂ延伸部
３０１ｄ切り欠き部

Claims

表示パネルと、該表示パネルに対して背面側から光を照射する光源部を備えた表示装置であって、
複数の光源素子を有する光源基板と、
前記光源基板に対して前記表示パネルとは反対側に配置される放熱用部材と、
前記放熱用部材の外周縁の部分に前記表示パネルの側から当接して側壁を形成する枠体と、を備え、
前記枠体のうち、前記放熱用部材と当接する部分に、前記光源基板側に突出した突出部が形成されており、
前記突出部が前記光源基板に形成された切り欠き部に挿入されており、
前記放熱用部材を前記枠体に締結するためのねじが、前記放熱用部材の貫通穴部を介して、前記突出部に形成されたねじ穴に螺合されている
ことを特徴とする表示装置。
前記突出部は、前記光源基板に対する位置決め部を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記切り欠き部の幅は、前記光源素子の外形サイズを含めた該光源素子同士のピッチよりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
前記切り欠き部は、前記光源基板における複数の辺または角隅部に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の表示装置。
前記位置決め部は、前記表示パネルの側に向かって延びる延伸部を有することを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
前記延伸部に切り欠き部を形成したことを特徴とする請求項５に記載の表示装置。