JP5013524B2 - バックライトユニット及び液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ等の点光源装置を備えたバックライトユニットに関するものであり、さらにはバックライトユニットが組み込まれた液晶表示装置に関する。

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、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、液晶パネルに対向する導光板のエッジにＬＥＤ等の点光源装置を配置する方式である。また、直下方式は、蛍光放電管等の直管状の光源を液晶パネルの裏面に複数配置し、液晶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。

ところで、前記エッジライト方式のバックライトユニットを組み立てる場合、フレキシブル基板に実装された点光源装置（ＬＥＤ等）からの光漏れを考慮する必要がある。フレキシブル基板は、例えばポリイミド樹脂等により形成されるものであり、ある程度の光透過性を有する。したがって、ＬＥＤから発せされた光がフレキシブル基板を透過し、例えば液晶パネル上に実装されたＬＳＩ等に照射されることで、誤動作の原因となっている。また、光漏れは、液晶表示装置の品質を低下させる原因にもなる。

光漏れを防止するための技術としては、例えば遮光シートをＬＥＤが実装されたフレキシブル基板に貼り付けるという手法が知られている（例えば、特許文献１等を参照）。特許文献１記載の発明の液晶表示装置においては、遮光シートが接着剤を介してフレキシブル基板及び導光板の端部上面に固定されている。

あるいは、フレキシブル基板に遮光パターンを形成することも検討されている（例えば、特許文献２等を参照）。特許文献２記載の発明の液晶表示装置では、フレキシブル配線基板の発光ダイオードの搭載位置に対応する裏面側に、遮光パターンが形成されている。遮光パターンは、例えばＬＥＤの搭載位置に対応する位置の全体にベタパターンとして形成されるものである。この遮光パターンによりＬＥＤからの光漏れを確実に防止することができ、遮光テープ等も不要であるので、製造コストの低減を図ることができるという利点も併せて有する。
特開２００３−１５６７３９号公報 特開２００３−３４４８５１号公報

しかしながら、例えば特許文献１記載の発明のように、遮光シートを接着する方法では、例えば液晶表示装置全体の厚さの増加に繋がり、機器の薄型化を考えた場合、不利である。また、遮光シートの使用は部品点数の増加にも繋がり、組み立て作業が繁雑なものになるばかりか、製造コストを上昇することにもなる。

これに対して、特許文献２記載の発明のように、フレキシブル基板に遮光パターンを形成することで光漏れを防止するようにすれば、別部材である遮光シート等が必要なく、液晶表示装置の薄型化を進める上で有利である。また、遮光シート等が不要であるので、その分のコスト削減も可能である。しかしながら、特許文献２記載の発明では、フレキシブル基板の裏面側に遮光パターンを形成するようにしているので、フレキシブル基板に高価な両面基板を使用する必要があり、前記遮光シートが不要であることによるコスト削減を考慮しても、製造コストの上昇は避けられない。

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものである。すなわち、本発明は、薄型化を妨げることなく光漏れを確実に防止す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、遮光シート等の部材を追加する必要がなく、またフレキシブル基板に高価な両面基板を使用する必要のない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し、これにより製造コストを大幅に削減することを目的とする。

前述の目的を達成するために、本発明に係るバックライトユニットは、フレキシブル基板に設置された点光源装置であるＬＥＤの出光面が導光板の端面と対向して配置されるバックライトユニットであって、前記フレキシブル基板においては、各ＬＥＤに電気的に接続される配線パターンがＬＥＤの投影面積以上の面積を有するように拡大されるものであり、前記配線パターンは各ＬＥＤチップが載置され端子接続する各ランド部と、引き出し配線部とから構成され、各ランド部がＬＥＤの実装面と相似形でありＬＥＤの実装面よりも大きなベタパターンとして形成されて、遮光パターンとして機能することを特徴とする。

フレキシブル基板上の配線パターンは、銅箔等により形成されており、遮光性が非常に高い。本発明においては、この配線パターンの面積を拡大し、遮光パターンとして用いているので、ＬＥＤ等の点光源装置の光漏れが確実に解消される。また、本発明においては、光漏れ防止のための部材の追加は必要なく、フレキシブル基板に高価な両面基板を使用する必要もない。

本発明によれば、薄型化を妨げることなく光漏れを確実に防止することが可能である。また、本発明によれば、遮光シート等の部材を追加する必要がなく、フレキシブル基板に高価な両面基板を使用する必要もないので、製造コストを大幅に削減することが可能である。

以下、本発明に係るバックライトユニット及びこれを用いた液晶表示装置について説明する。

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、点光源装置であるＬＥＤチップ２が実装されたフレキシブル基板３と導光板４とから構成されており、点光源であるＬＥＤチップ２の光が前記導光板４によって面光源に変換される。

前記ＬＥＤチップ２は、例えば発光ダイオード素子（ＬＥＤ）が封止樹脂内に埋め込まれて構成され、その側面からフレキシブル基板３の実装面と平行に光を照射する、いわゆるサイドビュー方式のＬＥＤチップである。本例の場合、ＬＥＤチップ２はフレキシブル基板３の長手方向に沿って複数（３個）配列されており、また各ＬＥＤチップ２はほぼ等間隔に配列されている。

前記ＬＥＤチップ２は、その一側面（導光板４側の側面）２Ａから光が発せされる。すなわち、前記側面２Ａが出光面である。そして、導光板４の端面４ａとＬＥＤチップ２の出光面（側面２Ａ）とが接することで、ＬＥＤチップ２から発せされた光が導光板４へと導かれ、面状の光に変換される。

各ＬＥＤチップ２は、フレキシブル基板３上に形成された配線の端子部に電極がはんだ付けされており、フレキシブル基板３を介して外部駆動回路と電気的に接続されている。フレキシブル基板３は、前記導光板４の幅と略等しい長さを有する帯状のＬＥＤチップ実装部３ａと、これとは直交する方向に引き出される引き出し配線部３ｂとから構成され、ＬＥＤチップ実装部３ａに前記ＬＥＤチップ２が等間隔に配列された状態で実装されている。引き出し配線部３ｂは、例えばＬＥＤチップ２を駆動する電源部等に接続される。

前述のフレキシブル基板３の一方の表面には、ＬＥＤチップ２と電源回路等を電気的に接続するための配線パターンが形成されている。本発明においては、これら配線パターンの面積を拡大することにより、遮光パターンとして利用している。

図２は、フレキシブル基板３上に形成された配線パターン５を示すものである。フレキシブル基板においては、銅箔等をエッチングすることにより所定の形状の配線パターンが形成され、通常は細線状の配線パターンとＬＥＤチップ２の端子と接続するためのランド部とから構成される。本実施形態では、図２に示すように、配線パターン５のうちのランド部５ａの面積が通常よりも拡大されており、ＬＥＤチップ２の投影面積よりも大面積を有する矩形パターンとされている。

図３は、前記配線パターン５上へのＬＥＤチップ２の実装状態を示すものである。前述の通り、配線パターン５のうちのランド部５ａの面積が拡大されており、ランド部５ａの縦寸法Ｌ１，横寸法Ｗ１は、ＬＥＤチップ２の縦寸法Ｌ２，横寸法Ｗ２よりも大とされている。このように面積が拡大された配線パターン５のランド部５ａ上に収まるようにＬＥＤチップ２を実装することにより、ＬＥＤチップ２の背面側が配線パターン５（矩形のランド部５ａ）によって遮光される形になる。

前記配線パターン５は、前記ＬＥＤチップ２の配線としての機能も果たす必要がある。したがって、前記配線パターン５は、各ＬＥＤチップ２が載置され端子接続するためのランド部５ａと、引き出し配線部５ｂとから構成されており、各ＬＥＤチップ２と個別に接続される各配線パターン５は、互いに電気的に分離されている必要がある。

このような制約の中で、最大限に配線パターン５を拡大した例を図４に示す。図４に示す例では、配線パターン５がほぼベタパターンとして形成されており、各ランド部５ａや引き出し配線部５ｂを電気的に分離するための最小限のスリット６が形成されている。これにより、フレキシブル基板３のほぼ全面に遮光パターンが形成されたことになり、ＬＥＤチップ２の光漏れを確実に防止することができる。

なお、本実施形態においては、配線パターン５のランド部５ａを拡大して遮光パターンとして利用するようにしているが、これに限らず、例えば電気的接続に関与しない独立したパターンを配線パターンに追加し、遮光に利用するようにしてもよい。また、配線パターン５のパターニングの仕方も任意である。

以上の構成を有するバックライトユニットは、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を組み込んだ液晶表示装置について説明する。

図５は、面光源装置であるバックライトユニット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５に示すように、液晶パネル１１と前述のバックライトユニット１とを備え、これらを金属製のフレーム１２で保持するようにしている。

液晶パネル１１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、それぞれ偏光板を偏光軸が互いに直交するように貼り合わされている。

液晶パネル１１には、駆動信号を供給するＬＳＩ１３が実装されており、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、前記液晶パネル１１は多数の画素が配列された表示領域を有することになる。

前記バックライトユニット１は、前記液晶パネル１１のバックライトとして組み込まれるものであり、光源であるＬＥＤチップ２からの光を前記液晶パネル１１の背面に光照射するための導光板４と、この導光板４の裏面側に配される反射シート１４とを備えている。光源であるＬＥＤチップ２は、前記導光板４の少なくとも一辺に沿って設けられており、本実施形態の場合、ＬＥＤチップ２が実装されたフレキシブル基板３が導光板４の短辺側に設置されている。

光源であるＬＥＤチップ２から出射された光は、直接又は反射シート１４により反射されて導光板４へ導かれ、導光板４を通過した後、液晶パネル１１に照射される。液晶パネル１１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ことになる。

前記フレーム１２は例えばステンレス等の金属材料により形成され、前記液晶パネル１１や導光板４の主面と略垂直な外枠部を有しており、この外枠部によって液晶パネル１１や導光板４の外周を保持する。

前記導光板４と液晶パネル１１の間には、複数枚の光学シート（ここでは３枚の光学シート１５，１６，１７）が介在されており、これらが重ね合わされた状態でフレーム１２に固定されている。なお、液晶パネル１１の固定には、枠状の両面接着シート１８が用いられ、当該両面接着シート１８により液晶パネル１１をフレーム１２に接着固定することで、前記光学シート１５，１６，１７や導光板４、ＬＥＤチップ２が実装されたフレキシブル基板３等が液晶パネル１１とフレーム１２の間に挟み込まれて固定される。

前述の構成の液晶表示装置において、バックライトユニット１上には液晶パネル１１上に実装されたＬＳＩ１３が配置された状態となる。このような配置状態でバックライトユニット１から光漏れが生ずると、液晶表示装置の品位を低下させるのみならず、ＬＳＩ１３の誤動作の原因にもなる。ここで、本実施形態の液晶表示装置では、フレキシブル基板３上に形成された配線パターン５が遮光パターンとして機能し、ＬＥＤチップ２の光漏れを防いでいるので、ＬＳＩ１３に不用意に光が入り込むことはなく、ＬＳＩ１３が誤動作を起こすことがない。

本発明を適用したバックライトユニットの概略斜視図である。 フレキシブル基板上に形成される配線パターンの一例を示す概略斜視図である。 配線パターンとＬＥＤチップの寸法関係を示す概略平面図である。 フレキシブル基板上に形成される配線パターンの他の例を示す概略平面図である。 液晶表示装置の一例を示す分解斜視図である。

符号の説明

１ バックライトユニット、２ ＬＥＤチップ、２Ａ 側面（出光面）、３ フレキシブル基板、４ 導光板、４ａ 端面、５ 配線パターン、５ａ ランド部、５ｂ 引き出し配線部、６ スリット、１１ 液晶パネル、１２ フレーム、１３ ＬＳＩ、１４ 反射シート、１５，１６，１７ 光学シート、１８ 両面接着シート

Claims (3)

1. フレキシブル基板に設置された点光源装置であるＬＥＤの出光面が導光板の端面と対向して配置されるバックライトユニットであって、
   前記フレキシブル基板においては、各ＬＥＤに電気的に接続される配線パターンがＬＥＤの投影面積以上の面積を有するように拡大されるものであり、前記配線パターンは各ＬＥＤチップが載置され端子接続する各ランド部と、引き出し配線部とから構成され、各ランド部がＬＥＤの実装面と相似形でありＬＥＤの実装面よりも大きなベタパターンとして形成されて、遮光パターンとして機能することを特徴とするバックライトユニット。
2. 前記配線パターンのランド部とＬＥＤの実装面とが互いに矩形の相似形であり、ＬＥＤの投影がランド部の真上にな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. 液晶パネルを有し、請求項１または２記載のバックライトユニットが組み込まれ、前記フレキシブル基板と対向する位置にＬＳＩが実装されていることを特徴とする液晶表示装置。

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