(57)【要約】【課題】  発光ダイオード基板を筐体に取り付ける際の作業性を高めるとともに、発光ダイオード基板における断線を防止し、不良発生数の低減を図る。【解決手段】  平板状の導光板２１と、導光板２１を支持する筐体１１と、帯状であり可撓性を有する基板３３と、可撓性を有する基板３３の表面に所定の間隔を有して実装される複数の発光ダイオード３２とを含む発光ダイオード基板３１とを備え、筐体１１の側壁１３の内側に発光ダイオード基板３１が接着され、導光板２１の端面に発光ダイオード３２が対向配置される照明ユニット１であって、発光ダイオード基板３１の少なくとも一部と一体化され、発光ダイオード基板３１の長手方向に沿って延びる補強部材４１を備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の導光板と、
前記導光板を支持する筐体と、
帯状であり可撓性を有する基板及び前記可撓性を有する基板の表面に所定の間隔を有して実装される複数の発光ダイオードを含む発光ダイオード基板とを備え、
前記筐体の側壁の内側に前記発光ダイオード基板が装着され、前記導光板の端面に前記発光ダイオードが対向配置される照明ユニットであって、
前記発光ダイオード基板の少なくとも一部と一体化され、前記発光ダイオード基板の長手方向に沿って延びる補強部材を備えることを特徴とする照明ユニット。
【請求項２】
前記補強部材は、前記可撓性を有する基板の表面であって一対の前記発光ダイオードで挟まれる領域の少なくとも一部を覆う補強片と、隣り合う前記補強片を連結する連結部とを有することを特徴とする請求項１記載の照明ユニット。
【請求項３】
前記補強部材は前記側壁方向に延びる突起部を有し、且つ、前記筐体の前記側壁は前記突起部に対応した凹部を有し、前記突起部が前記凹部に嵌合されていることを特徴とする請求項１又は２記載の照明ユニット。
【請求項４】
前記可撓性を有する基板の表面からの前記補強部材の高さが、前記発光ダイオードの高さより高いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の照明ユニット。
【請求項５】
前記補強部材は前記導光板方向に延びる第２の突起部を有し、且つ、前記導光板は前記第２の突起部に対応した位置であって前記端面近傍の上面に位置決め用凹部を有し、前記第２の突起部と前記位置決め用凹部とが嵌合されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の照明ユニット。
【請求項６】
前記発光ダイオード基板の長手方向中央付近に前記補強部材を一体化しない非補強部を設けることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の照明ユニット。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の照明ユニットと、液晶パネルとを備えることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筐体の側壁の内側に接着された発光ダイオード基板を有する照明ユニット及びこの照明ユニットを用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は従来から携帯電話や携帯情報端末等の小型電子機器のディスプレイとして広く用いられており、近年では例えば計器類の表示部のようにその応用分野は拡大しつつある。この種の液晶表示装置には、液晶パネルの背面に照明ユニットを配し、照明ユニットからの光を液晶パネルを透過させることで画像表示を行うものがある。照明ユニットにおいては、箱状の筐体に平板状の導光板を収容するとともに、導光板の端面に光が入射するように筐体の側壁面に沿って光源が配置される。
【０００３】
このような光源には、従来の冷陰極管に代わり、基板上に配列されたチップ型の発光ダイオード（Light Emitting Diode（ＬＥＤ））を採用することが多くなってきている。ＬＥＤには、実装面と平行方向に光を放射するサイドビュー方式（例えば特許文献１等参照）のＬＥＤと、実装面と垂直方向に光を放射するトップビュー方式のＬＥＤとがあり、このうちトップビュー方式のＬＥＤを照明ユニットに用いる場合には、先ずＬＥＤが実装された基板を用意し、この基板を筐体の側壁面に接着することによりＬＥＤを導光板端面に対向配置し、ＬＥＤから照射する光を導光板の端面に入射させている（例えば特許文献２等参照）。ＬＥＤ実装用の基板としてはガラスエポキシ基板の使用も考えられるが、ＬＥＤの発熱を筐体を通じて効率よく逃がすためには、熱伝導性の良好なフレキシブル基板（Flexible Printed Circuit（ＦＰＣ））や厚みの薄いメタル基板等の使用が適している。
【特許文献１】特開２００５−９２０００号公報
【特許文献２】特開２００５−３８７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＬＥＤが実装されるＦＰＣや厚みの薄いメタル基板は可撓性を有し、反り等が容易に発生するため取り扱いが大変難しい。特に、筐体の側壁面へＬＥＤ実装済みのＦＰＣ等を接着する取り付け作業中に、ＬＥＤの実装部分と非実装部分との境界部であり、ＬＥＤをはんだ付けしたはんだ部等に応力がかかり、断線が発生することが問題となる。また、可撓性を有するＦＰＣやメタル基板を採用した場合には、ＦＰＣやメタル基板に発生する反り等によって筐体への接着が不安定となる。このため、両者間の接着面積が減少しＬＥＤにて発生する発熱を筐体へと効率良く逃がすことができないという放熱上の問題も生じている。
【０００５】
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り、発光ダイオード基板を筐体に取り付ける際の作業性を高めるとともに、発光ダイオード基板における断線を防止し、不良発生数の低減を図ることが可能な照明ユニット及びこれを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述の課題を解決するために、本発明に係る照明ユニットは、平板状の導光板と、前記導光板を支持する筐体と、帯状であり可撓性を有する基板及び前記可撓性を有する基板の表面に所定の間隔を有して実装される複数の発光ダイオードを含む発光ダイオード基板とを備え、前記筐体の側壁の内側に前記発光ダイオード基板が装着され、前記導光板の端面に前記発光ダイオードが対向配置される照明ユニットであって、前記発光ダイオード基板の少なくとも一部と一体化され、前記発光ダイオード基板の長手方向に沿って延びる補強部材を備えることを特徴とする。
【０００７】
以上のような照明ユニットにおいては、発光ダイオード基板と補強部材とを一体化することによって可撓性を有する基板の剛性が確保されるので、可撓性を有する基板の反りが矯正され、発光ダイオード基板を筐体の側壁面に取り付ける作業が容易なものとなる。また、補強部材によって可撓性を有する基板の剛性が確保されるため、発光ダイオード基板を筐体の側壁へ取り付ける作業中、発光ダイオードの実装部分と非実装部分との境界部における可撓性を有する基板の折れ曲がりが防止され、この結果、例えばはんだ部への応力集中に起因する断線の発生が防止される。
【０００８】
また、本発明に係る液晶表示装置は、前記照明ユニットと、液晶パネルとを備えることを特徴とする。
【０００９】
以上のような液晶表示装置においては、用いられる照明ユニットにおいて光源の取り付け作業性が改善され、また、断線の発生が防止されているため、不良発生数が少なくなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る照明ユニットによれば、発光ダイオード基板の筐体への取り付け作業性を改善することができ、また、断線の発生が防止され、良品率の向上を図ることができる。また、本発明に係る液晶表示装置によれば、前記照明ユニットを背面光源として用いることで、作業性の改善を図り、また、良品率の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る照明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。
【００１２】
図１、図２、及び図３に示すように、照明ユニット１は、箱形の金属製の筐体１１と、筐体１１の内部におさめられる略平板状の導光板２１と、筐体１１の側壁面１４に装着された発光ダイオード基板（ＬＥＤ基板）３１とを備えている。ＬＥＤ基板３１は、導光板２１の端面２２に沿って配置された複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）３２と、ＬＥＤ３２が実装されるフレキシブル基板３３とを含んでいる。また、照明ユニット１は、さらにＬＥＤ基板３１と一体化することでフレキシブル基板３３の剛性を高めるための補強部材４１を備えている。
【００１３】
筐体１１は、導光板２１の背面全体を支持する矩形状の底面１２と、底面１２の周縁から立ち上がる側壁１３とにより構成され、側壁１３の内側の側壁面１４にＬＥＤ基板３１が接着されている。筐体１１は金属製の板からなり、フレキシブル基板３３等を介して伝えられたＬＥＤ３２の発熱を外部に逃がしている。筐体１１と導光板２１との間には反射シート等が配置される。
【００１４】
導光板２１は、透明な樹脂からなり、端面２２から入射した光を拡散して主面から放射するものである。
【００１５】
ＬＥＤ基板３１は、帯状のフレキシブル基板３３と、フレキシブル基板３３上に実装された複数のチップ型のＬＥＤ３２とを含んで構成される。ＬＥＤ基板３１は両面テープや接着剤等の接着部５１を介して側壁面１４に装着され、これによってＬＥＤ３２の上面が導光板２１の端面２２に対向配置される。
【００１６】
ＬＥＤ３２は、発光ダイオード素子が封止樹脂内に埋め込まれて構成され、その上面から実装面に対して垂直方向に光を照射するいわゆるトップビュー方式のＬＥＤである。ＬＥＤ３２はフレキシブル基板３３の長手方向に沿って所定間隔を有して複数配列されており、具体的には等間隔に配列されている。ＬＥＤ３２ははんだ付けによりフレキシブル基板３３と電気的に接続されている。具体的には、フレキシブル基板３３の長手方向とＬＥＤ３２の長手方向とが平行となるようにＬＥＤ３２が配置されるとともに、ＬＥＤ３２の長手方向両端部に図示しないはんだ部がそれぞれ設けられている。
【００１７】
フレキシブル基板３３には各ＬＥＤ３２に駆動電力を供給する配線パターンが形成されており、ＬＥＤ３２を直列に、もしくは分割駆動するように配線パターンにＬＥＤ３２が接続されている。その一方で、フレキシブル基板３３は、ＬＥＤ３２の支持体ともなり、ＬＥＤ３２を筐体１１の側壁面１４に配置する。フレキシブル基板３３の一端には、外部端子であるコネクタ３４が設けられているが、フレキシブル基板３３と外部との接続は、コネクタ３４を介さずに行ってもよい。なお、ここではＬＥＤ３２の支持体としてフレキシブル基板３３を例に挙げたが、例えば厚みの薄いメタル基板等のように、可撓性を有する基板を用いた場合も同様の効果が得られる。この場合には絶縁材を介して配線パターンが形成される。
【００１８】
そして、フレキシブル基板３３とＬＥＤ３２とを含むＬＥＤ基板３１には補強部材４１が一体化されている。図１及び図３に示すような構造の照明ユニット１は、先ず、図４（ａ）に示すようにフレキシブル基板３３上にＬＥＤ３２を実装してなるＬＥＤ基板３１と補強部材４１とを用意し、次に、図４（ｂ）に示すように、ＬＥＤ基板３１と補強部材４１とを一体化し、その後、補強部材４１と一体化したＬＥＤ基板３１を両面テープや接着剤によって筐体１１の側壁面１４に接着することによって得られる。
【００１９】
図４に示すように、補強部材４１は、ＬＥＤ基板３１と一体化することによりフレキシブル基板３３の剛性を高めるものである。具体的には、フレキシブル基板３３のうち一対のＬＥＤ３２で挟まれる領域の少なくとも一部を覆う補強片４２と、隣り合う補強片４２の例えば上端部を相互に連結する細幅の連結部４３とによって、フレキシブル基板３３の長手方向に沿って延びる１本の補強部材４１が構成されている。補強部材４１がこのような形状とされることで、ＬＥＤ３２からの光を遮光することなく、ＬＥＤ基板３１の補強が可能となる。
【００２０】
図４に示す補強部材４１の長さはフレキシブル基板３３の長さとほぼ等しくされ、ＬＥＤ基板３１の全長にわたって配置されているが、補強部材４１はＬＥＤ基板３１のうち少なくとも一部と一体化していればよい。
【００２１】
ＬＥＤ基板３１と補強部材４１との一体化は、ＬＥＤ基板３１に対して補強部材を嵌め込むこと等によって補強部材４１とＬＥＤ基板３１とを機械的に一体化してもよいし、接着剤や両面テープ等を用いてこれらを接着してもよい。
【００２２】
なお、図４においては、フレキシブル基板３３の表面のうち一対のＬＥＤ３２で挟まれる領域の全体を覆うような形状の補強片４２を示したが、フレキシブル基板３３に剛性を与えることが可能であれば、補強片４２の寸法や形状は適宜変更できる。また、フレキシブル基板３３に剛性を与えることが可能であれば、図４に示すようにＬＥＤ３２で挟まれる全ての領域を補強片４２によって埋める必要はなく、例えばひとつおきのように適宜間隔をあけて補強片４２を配する等、補強部材４１の形状は適宜変更することができる。
【００２３】
補強部材４１は、ＬＥＤ３２の光の吸収を防止するため、あるいは導光板２１から漏洩する光を再度導光板２１内に反射させるために、光反射率の高い材料からなることが好ましい。また、ＬＥＤ３２の発熱を効率よくフレキシブル基板３３に伝達させるため、熱伝導率の高い材料からなることが好ましい。このような要求を満たす材料としては、白色のポリカーボネートや白色のシリコン等のような白色の樹脂を挙げることができる。
【００２４】
図５に示すように、ＬＥＤ基板３１と一体化したときのフレキシブル基板３３からの補強部材４１の高さは、ＬＥＤ３２の高さより高いことが好ましい。補強部材４１がない従来構成の照明ユニット１においては、導光板２１の熱膨張を考慮してＬＥＤ３２の上面と導光板２１との間にクリアランスを設けているが、振動や衝撃等の外部応力によって導光板２１がクリアランス分だけ動いてＬＥＤ３２に衝突し、信頼性を損ねるおそれがある。これに対して、補強部材４１の高さをＬＥＤ３２より高くすることで、照明ユニット１に振動や衝撃が加わった際、先ず補強部材４１に導光板２１が衝突し、衝撃時の応力が吸収されるので、ＬＥＤ３２へのストレスを減らして機械的信頼性を高めることができる。
【００２５】
図６に示すように、補強部材４１においては突起部４４が２つ設けられ、一方、筐体１１の前記突起部４４に対応する位置においては、側壁１３の上端部に切り欠き部１５が設けられており、筐体１１の切り欠き部１５と補強部材４１の突起部４４とが嵌合している。具体的には、同図に示す突起部４４は、補強片４２の上端からフレキシブル基板３３を厚み方向に横切るように実装面と垂直方向に延びており、その先端部がさらに下方を向くことで筐体１１の側壁面１４に設けられた切り欠き部１５と嵌合している。
【００２６】
ＬＥＤ基板３１を筐体１１の側壁面１４に取り付ける際、切り欠き部１５と突起部４４とを嵌合させることによって、補強部材４１と一体化したＬＥＤ基板３１の長手方向の位置ずれが防止され、ＬＥＤ３２を正確な位置に配置することができる。この結果、ＬＥＤ３２と導光板２１の端面２２との位置も正確に定めることができるので、輝度均一性を高めることができる。特に、ＬＥＤ３２の位置に対応して端面２２に所定のパターン加工が施された導光板２１を用いるような場合、ＬＥＤ３２からの光を効率よく拡散することができ、輝度均一性をより一層高めることができ、これを用いた液晶表示装置においては表示領域全体にわたって均一な表示品位を実現することができる。なお、突起部４４を介して補強部材４１に蓄積される熱を筐体１１から効率よく外部に逃がすことも可能となる。
【００２７】
同図のように切り欠き部１５を２箇所に設ける場合、位置決めの正確性を期するには、筐体１１の側壁１３の長手方向中央に対して左右対称に配置することが好ましい。同図においては、筐体１１の側壁１３を長手方向に３等分するような位置に切り欠き部１５を配置しているが、筐体１１の側壁１３の両端部近傍に配置してもよい。また、切り欠き部１５は、同図においては２箇所に設けたが、筐体１１における切り欠き部１５の数はこれに限らず任意とすることができる。
【００２８】
なお、図６においては、突起部４４に嵌合する筐体１１側の凹部を側壁１３の上端部の切り欠き部１５として形成したが、例えば側壁面１４に設けた凹みや、側壁１３を貫通する貫通孔として形成してもよい。
【００２９】
図７に示すように、補強部材４１の一端には第２の突起部４５が設けられ、導光板２１の上面２３の隅部近傍には位置決め用凹部２４が設けられるとともに、導光板２１の位置決め用凹部２４と補強部材４１の第２の突起部４５とが嵌合している。具体的には、図７に示すように、第２の突起部４５は、補強部材４１の一端から実装面と垂直方向に延びており、その先端部がさらに下方へ向くことで、導光板２１の上面２３に設けられた位置決め用凹部２４と嵌合している。導光板２１の位置決め用凹部２４と補強部材４１の第２の突起部４５とを嵌合させることによって、筐体１１内での導光板２１の位置が定められるので、ＬＥＤ３２と導光板２１との位置ずれを防止することができる。この結果、輝度均一性に優れた照明ユニット１が得られ、これを用いた液晶表示装置においては表示領域全体にわたって均一な表示品位を実現することができる。特に、ＬＥＤ３２の位置に対応して端面２２に所定のパターン加工が施された導光板２１を用いるような場合、ＬＥＤ３２からの光を効率よく拡散することができ、均一な表示品位とともに高輝度も実現できる。
【００３０】
第２の突起部４５を嵌合させるための位置決め用凹部２４は、導光板２１の上面２３の隅部に設けることが好ましい。導光板２１の上面２３に加工した位置決め用凹部２４に起因する表示品位の低下を極力抑えることができるからである。なお、表示品位への影響を考慮しなくてもよい場合等は、第２の突起部４５の設置箇所は任意とすることができる。また、位置決め用凹部２４の設置数は、１つに限らず複数としてもよい。
【００３１】
以上のような照明ユニット１においては、補強部材４１を予めＬＥＤ基板３１と一体化しておくことによってフレキシブル基板３３の剛性が高められるため、フレキシブル基板３３の反りが矯正され、フレキシブル基板３３が折れ曲がることに起因するはんだ部等における断線を防止することができ、不良数を低減することができる。また、補強部材４１によってフレキシブル基板３３の反りが矯正されるため、ＬＥＤ基板３１を筐体１１の側壁面１４に取り付ける作業が容易となる。例えば、筐体１１の側壁面１４の端部とＬＥＤ基板３１の端部との位置合わせが容易となり、ＬＥＤ基板３１を正確な位置に容易に配置できる。
【００３２】
次に、照明ユニット１の変形例について説明する。
【００３３】
図８に示す補強部材６１，６２は、図４に示す補強部材４１から中央部分を取り除くことにより２つに分割されたような形状をしている。
【００３４】
図４を用いて説明した補強部材４１は、補強の対象となるＬＥＤ基板３１とほぼ等しい長さを有し、ＬＥＤ基板３１の全体を補強している。この場合、断線防止効果は高いものの、ＬＥＤ３２の熱が補強部材４１に蓄積して照明ユニット１の内部温度の上昇を招くおそれがある。
【００３５】
そこで、図８に示すように、ＬＥＤ基板３１の補強を部分的に行い、ＬＥＤ基板３１が補強されない非補強部３６を設けることで、補強部材に起因する熱の蓄積を抑え、照明ユニット１の温度上昇を抑えることができ、補強部材６１，６２近傍の他部材への熱的影響を防ぐことができる。
【００３６】
具体的には、ＬＥＤ基板３１の長手方向両端部をそれぞれ補強可能な補強部材６１，６２を用意し、ＬＥＤ基板３１の長手方向中央部分を除くように補強部材６１，６２とＬＥＤ基板３１とを一体化することによって、非補強部３６を設ける。図４に示すようなＬＥＤ基板３１の全長を補強可能な補強部材４１を用いた場合、長手方向の略中央部分にＬＥＤ３２からの熱が蓄積し易い。これに対し、図８に示す補強部材６１，６２を用い、非補強部３６を長手方向の略中央部分に配置することで、照明ユニット１の内部の温度上昇をより効果的に抑えることができる。
【００３７】
なお、非補強部３６はＬＥＤ基板３１の長手方向中央部分に設けたときに最も高い放熱効果を得られるが、例えばＬＥＤ基板３１の取り付け作業性を重視する場合には、フレキシブル基板３３の長手方向の中央付近のみに長さの短い補強部材を一体化し、ＬＥＤ基板３１の長手方向両端に非補強部３６を設ける等、任意に設定することができる。また、非補強部３６の数も１つに限らず任意に設定できる。
【００３８】
以上のような照明ユニット１は、液晶表示装置の背面光源として用いられて好適である。すなわち、本発明の液晶表示装置は、照明ユニット１と、照明ユニット１の光出射面側に配置される液晶パネルとを備えて構成される。この液晶表示装置においては、ＬＥＤ基板３１の取り付け作業が容易で断線不良の少ない照明ユニット１を背面光源として用いているので、作業性が良好で高い良品率を実現することができる。
【００３９】
なお、以上のような照明ユニット１は、液晶表示装置に限らず、例えば照明ユニットの光出射面側に広告等を表示した表示板を配置し、表示装置を構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明を適用した照明ユニットの平面図である。
【図２】図１に示す照明ユニットの分解斜視図である。
【図３】図１に示す照明ユニットのＬＥＤを含んだ断面図であり、Ａ−Ａ’線での要部拡大断面図である。
【図４】（ａ）は補強部材とＬＥＤ基板とを示す斜視図であり、（ｂ）は補強部材とＬＥＤ基板とを一体化した後の斜視図である。
【図５】ＬＥＤと補強部材との高さの関係を説明するための図であり、図４（ｂ）に示す補強部材とＬＥＤ基板とをＬＥＤ基板の長手方向に沿って実装面に垂直方向に切断した要部拡大断面図である。
【図６】（ａ）は図１に示す照明ユニットから導光板を取り除いた状態の要部拡大斜視図であり、（ｂ）は図６（ａ）中Ｂ−Ｂ’線での要部拡大断面図である。
【図７】図１に示す照明ユニットのＣ−Ｃ’線での要部拡大断面図である。
【図８】補強部材の変形例を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  照明ユニット、１１  筐体、１２  底面、１３  側壁、１４  側壁面、１５  切り欠き部、２１  導光板、２２  端面、２３  上面、２４  位置決め用凹部、３１  ＬＥＤ基板、３２  ＬＥＤ、３３  フレキシブル基板、３４  コネクタ、３６  非補強部、４１  補強部材、４２  補強片、４３  連結部、４４  突起部、４５  第２の突起部、５１  接着部、６１，６２  補強部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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