(57)【要約】【課題】ＬＥＤ等の光源から発する光を漏れなく導光板内に導光させて液晶表示パネルを明るく照明すると共に、振動や衝撃等が加わった場合でも、導光板と光源との接触による破損や位置ずれの発生を防止することのできる液晶表示パネルのバックライト構造を提供することである。【解決手段】回路基板２６と導光板２８との間にＬＥＤ２７を配置し、前記ＬＥＤ２７の発光面３２から照射される光を前記導光板２８の受光面３４に入射させて液晶表示パネル２２を照明するバックライト構造であって、前記ＬＥＤ２７を前記回路基板２６に弾性部材３０を介して実装すると共に、ＬＥＤ２７の発光面３２を前記導光板２８の受光面３４に密着させた。【選択図】　　　図１
2004117435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板と導光板との間に発光素子を配置し、前記発光素子の発光面から照射される光を前記導光板の受光面に入射させて液晶表示パネルを照明するバックライト構造であって、
前記発光素子を前記回路基板に弾性部材を介して実装すると共に、発光素子の発光面を前記導光板の受光面に密着させたことを特徴とする液晶表示パネルのバックライト構造。
【請求項２】
前記弾性部材に電極パターンを形成し、前記発光素子と回路基板とを電気的に接続した請求項１記載の液晶表示パネルのバックライト構造。
【請求項３】
前記発光素子と弾性部材との間に電極基板を配設した請求項１又は２記載の液晶表示パネルのバックライト構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導光板の一端から導光した光によって、液晶表示パネル面を照明するバックライト構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶セルを用いた表示装置は、時計、電話機、パソコン等のあらゆる電子機器に搭載されている。このような電子機器にあって、特に時計や携帯電話等は夜間や暗所においても使用されるため、前記液晶セルを照明するバックライト装置を備えたものが多い。
【０００３】
図４は、従来のバックライト装置３を備えた液晶表示装置１の断面構造を示したものである。この液晶表示装置１は、枠体４の下部に前記バックライト装置３を配設し、その上に液晶表示パネル２を配設している。前記液晶表示パネル２は、透明電極膜が形成された２枚のガラス基板の間に液晶物質を挟んだ構造の液晶セルと、この液晶セルの上面及び下面に配設される２枚の偏光板とで構成されている。バックライト装置３は、光源である発光素子（ＬＥＤ７）と、このＬＥＤ７で発した光を導く導光板８とを備えている。前記導光板８は、透明なアクリル材で形成され、前記液晶表示パネル２と略同一面積の導光本体部８ａと、その一端から突出した受光部８ｂとで一体形成されている。前記受光部８ｂは、前記導光本体部８ａの下面から平行に突出した受光面９と、前記導光本体部８ａの上面から略４５度の傾斜角を有する反射面１０とを備えている。ＬＥＤ７は各種のＩＣや電子部品が実装される回路基板６の先端部に実装され、発光面１３を前記受光面９に向けた状態で固定されている。
【０００４】
前記ＬＥＤ７の発光面１３から発せられる光は、図５に示すように、受光面９に入射し、所定の角度で傾斜形成された反射面１０によって反射され、前記導光本体部８ａ内に導光される。前記反射面１０で反射される光は、ＬＥＤ７に最も近いａ部では入射角が小さいので、導光板８のＬＥＤ７側に近い部分を照らし、入射角の大きなｂ部で反射された光はそれよりも遠くを照射する。このようにして、受光及び反射された光を導光板８全体に導光させることで、上方に配設される液晶表示パネル２を背面から照明している。また、前記導光板８の下面に光反射シート１１、上面に光拡散シート１２が設けられる。前記光反射シート１１は、導光板８内に導光した光を上方に向けて反射させて輝度を高め、前記光拡散シート１２は、下方の導光板８の表面から放射される光を適度に拡散させて輝度ムラを抑える働きをしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記液晶表示パネル２のビューエリアを広く確保しつつ、バックライト装置３の小型化を図ろうとする場合は、上記従来の液晶表示装置１のように、ＬＥＤ７からの光を液晶表示パネル２から突出させた受光部８ｂによって、導光本体部８ａ内に導光するといった構成を取らざるを得ない。このような構成のバックライト装置３にあっては、前記導光本体部８ａ内に光を有効に導光させるために、前記受光部８ｂ内に取り入れる光量をできるだけ多くする必要があり、そのためには、前記受光部８ｂの受光面９とＬＥＤ７の発光面１３とを隙間なく密着させるのが理想である。しかしながら、前記受光面９と発光面１３とを完全に密着した状態にしておくと、振動や衝撃等によって強い押圧力が掛かり、受光面９や発光面１３を傷つけてしまうおそれがある。また、前記振動や衝撃が長時間連続して加えられたり、長期間に亘る使用環境及び使用状態によって、前記受光面９と発光面１３との隙間が次第に大きくなる場合もある。このような要因が積み重なって、受光効率及び導光効率の低下を引き起こしてしまうおそれがある。
【０００６】
このような問題があるため、受光効率は多少犠牲にしても、耐久性や安全性等を考慮して、前記受光面９と発光面１３との間に一定の隙間を設けざるを得ない。また、前記一定の隙間を設けるために、ＬＥＤ７を実装する回路基板６と、導光板８の位置決めを厳密に管理しなければならないといった問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、ＬＥＤ等の光源から発する光を漏れなく導光板内に導光させて液晶表示パネルを明るく照明すると共に、振動や衝撃等が加わった場合でも、導光板と光源との接触による破損や位置ずれの発生を防止することのできる液晶表示パネルのバックライト構造を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る液晶表示パネルのバックライト構造は、回路基板と導光板との間に発光素子を配置し、前記発光素子の発光面から照射される光を前記導光板の受光面に入射させて液晶表示パネルを照明するバックライト構造であって、前記発光素子を前記回路基板に弾性部材を介して実装すると共に、発光素子の発光面を前記導光板の受光面に密着させたことを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、導光板の受光面に発光素子の発光面を対向して配設する際に、前記発光素子が弾性部材を介して回路基板に実装されているので、この弾性部材の反力によって発光素子の発光面と導光板の受光面とが常時密接した状態となる。このため、発光素子で発せられた光が周囲に漏れることなく導光板の受光面に入射させて導光板全体を明るく発光させることができる。前記発光素子と導光板の受光面とが弾性部材の適度な弾性力によって挟持されているので、振動や衝撃が加わった場合にも前記弾性部材によって吸収され、破損や位置ずれを防止する効果がある。また、従来のように、導光板と発光素子との隙間を一定間隔で維持させるような厳密な位置決めに要する調整作業を要しなくて済む。
【００１０】
また、前記弾性部材の表面に発光素子の電極に対応する電極パターンを形成することで、回路基板との電気的導通が容易に図られる。また、発光素子は、前記電極パターンが形成された弾性部材上に直接実装することができるが、電極基板を介して前記弾性部材上に実装することも可能である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る液晶表示パネルのバックライト構造を詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明のバックライト構造を備えた液晶表示装置２１の構成例を示したものである。この液晶表示装置２１は、バックライト装置２３の上方に液晶表示パネル２２を積層した構造になっている。前記バックライト装置２３は、導光板２８と、この導光板２８内に光を照射させる発光素子（ＬＥＤ２７）と、このＬＥＤ２７が実装される回路基板２６とを備え、前記回路基板２６上に固着した弾性部材３０を介して前記ＬＥＤ２７を導光板２８の下面に接触固定させている。
【００１３】
前記導光板２８は、透明なアクリル板で形成され、液晶表示パネル２２と略同面積で一定の厚みを有する導光本体部２８ａと、この導光本体部２８ａから突出して設けられる受光部２８ｂとで一体に形成されている。前記受光部２８ｂは、ＬＥＤ２７から発した光を受ける受光面３４と、前記受光した光を導光本体部２８ａ内に向けて反射させる反射面３５を備えている。前記反射面３５は、導光本体部２８ａの端部まで光を導光させるために、所定の傾斜角度で形成されている。
【００１４】
前記導光本体部２８ａには、上面に上拡散部材３６が配設され、下面に反射部材３８が配設される。前記上拡散部材３６は、厚みが約１００μｍの透明なポリエステルフィルムの表面に微細な凹凸部が形成されたものである。この凹凸部は大小様々なビーズをコーティングして形成される。反射部材３８は、高反射率を有する銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）等を蒸着したシート状のもので、前記導光本体部２８ａ内に導光された光を漏れなく有効に液晶表示パネル２２に向けて反射させるために設けられる。
【００１５】
前記ＬＥＤ２７は、電極が形成された基板上に発光素子をダイボンドあるいはワイヤボンドで実装され、その周囲を透明な樹脂材で封止して形成されている。前記封止した上面が発光面３２となっており、光を集光して放射するために凸レンズ状に形成されている。
【００１６】
前記回路基板２６の一端は、ＬＥＤ２７が配設される設置スペースとなっており、この設置スペース上に前記弾性部材３０の下面が位置決め固定される。一方、前記弾性部材３０の上面には、ＬＥＤ２７に対応した電極パターンが形成された小型の電極基板２９を固着し、この電極基板２９上にＬＥＤ２７が実装される。前記弾性部材３０は、前記電極基板２９及びＬＥＤ２７を載置して受光面３４と回路基板２６との間に挟持したとき、前記受光面３４とＬＥＤ２７の発光面３２とが密着するような弾性力及び厚みに形成される。
【００１７】
次に、前記ＬＥＤ２７の実装形態の詳細を図２に示す。この実装形態は、前記説明したように、ＬＥＤ２７の電極面を電極基板２９に実装し、この電極基板２９の下に固定された弾性部材３０を介して回路基板２６上の所定の実装領域に実装するものである。前記弾性部材３０は、所定の弾性力を備えた非導電性の樹脂材、例えばウレタンゴムやシリコーンゴム等で形成され、前記電極基板２９及び回路基板２６に非導電性の粘着剤や粘着テープを介して接合されている。前記ＬＥＤ２７は、下面に素子電極が設けられ、また、前記ＬＥＤ２７を実装する電極基板２９には素子電極と対応する電極パターンが形成されている。電極基板２９と回路基板２６の電気的導通は、弾性部材３０に沿って設けられるリード線３１を介して行われ、回路基板２６上に搭載される図示しない電源回路や制御回路から延びる電極パターンに接続されてＬＥＤ２７に電流が供給されると共に、ＯＮ／ＯＦＦの制御が行われる。
【００１８】
図３は前記非導電性の弾性部材３０の代わりに、電極パターン４１が側面に形成された弾性部材４０を採用した場合の構成例を示したものである。前記弾性部材４０は、シリコーンゴムを素材とした圧接型コネクタであり、前記電極基板２９と回路基板２６の間に挟むことで、ＬＥＤ２７と回路基板２６との導通が図られる。
【００１９】
前記弾性部材３０，４０にはウレタンゴム等の樹脂材を使用したが、このような樹脂材以外にコイルバネのような弾性金属部材を使用することも可能である。このような弾性金属部材を使用する場合は、電極基板２９や回路基板２６との間に絶縁部材を挟み、絶縁被覆されたリード線を介して前記電極基板２９に形成されているＬＥＤ２７の電極部と回路基板２６上に形成されている電極パターンとを接合させる。
【００２０】
上記構造のバックライト装置２３は、枠体２４に上拡散部材３６及び反射部材３８を装着した導光板２８と、ＬＥＤ２７が実装された回路基板２６とを平行にし、前記ＬＥＤ２７の発光面３２を受光部２８ｂの受光面３４に密着させた状態で枠体２４に組み込まれる。回路基板２６には前記ＬＥＤ２７の他に、液晶表示パネル２２を駆動制御するためのＩＣや電子部品が実装される。また、これらのバックライト装置２３及び液晶表示パネル２２が組み込まれる枠体２４の内壁に白色系の塗料を塗布したり、枠体２４自体を白色系の顔料あるいは染料を混合した樹脂材で成形することによって、ＬＥＤ２７で発光した光を外部に漏らさずに受光及び反射させて導光本体部２８ａへの導光効率を高めることができる。また、導光板２８と枠体２４との間に銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）蒸着シート等の高反射率を有する反射シートを設けることによっても効果がある。
【００２１】
液晶表示パネル２２は、周知のように、相対して配設された上ガラス基板及び下ガラス基板の内側に上透明電極と下透明電極及び上配向膜と下配向膜が設けられ、封止部材で一定の間隔をおいて封止し、その中に液晶物質が封入された構造となっている。この液晶表示パネル２２は、下ガラス基板側を下にした状態で前記バックライト装置２３の上方に配設される。
【００２２】
上記構成のバックライト構造を備えた液晶表示装置２１においては、導光板２８の受光面３４にＬＥＤ２７の発光面３２が常時隙間なく密着した状態になっているので、前記ＬＥＤ２７で発した光は、光量が低下することなくそのまま受光面３４から受光部２８ｂ内に取り込まれ、反射面３５で反射されながら導光本体部２８ａ内に伝播させることができる。これによって、従来の受光面と発光面との間に一定の隙間を有した構造のバックライト装置に比べて約２０％の輝度アップが図られた。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る液晶表示パネルのバックライト構造によれば、発光素子の発光面と、前記発光素子から発せられる光を受光する導光板の受光面とが密接した状態となっているので、前記発光素子で発せられた光を漏れなく有効に導光板内に取り入れることができる。
【００２４】
また、前記受光面と発光面とが弾性部材を介して密着されているので、振動や衝撃に対する耐性も十分確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバックライト構造を備えた液晶表示装置の断面図である。
【図２】上記バックライト構造の要部断面図である。
【図３】上記バックライト構造の他の構成例の要部断面図である。
【図４】従来のバックライト構造を備えた液晶表示装置の断面図である。
【図５】上記従来のバックライト構造の要部断面図である。
【符号の説明】
２１　液晶表示装置
２２　液晶表示パネル
２３　バックライト装置
２６　回路基板
２７　ＬＥＤ（光源）
２８　導光板
２８ａ　導光本体部
２８ｂ　受光部
３０，４０　弾性部材
３２　発光面
３４　受光面
【図１】
2004117435.tif 000003
【図２】
2004117435.tif 000004
【図３】
2004117435.tif 000005
【図４】
2004117435.tif 000006
【図５】
2004117435.tif 000007