JP5135908B2 - 表示装置および液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は点状光源を用いた光源装置を搭載する表示装置および液晶表示装置に関するものである。

一般的な表示装置は、表示パネル、回路基板、および光源装置などから構成されている。表示パネルに背面から光を照射する光源装置には、光源を筐体の側面に配置するサイドライト方式（エッジライト式ともいう）、または光源を表示パネルに対向させて筐体の底面に配置する直下型等がある。

サイドライト方式の光源装置には、光源からの光を筐体の開口部に導光するために導光板を用いるものがある。導光板を用いる光源装置は、冷陰極管などの線状光源、または発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称する：Light Emitting Diode）などの点状光源から出射された光を導光板内において伝播させ、導光板の底面または/および上面に設けられる拡散パターンで拡散させることによって、筐体の開口部において面状に光を取り出している。

上記の発光素子としてＬＥＤなどの点状光源を用いる光源装置では、表示画面の輝度を高くしたい場合、点状光源の数を増やして素子密度を増加させるか、各点状光源に供給する電流を増加させることが考えられる。いずれにしても、発光に伴って各点状光源から生じる熱により点状光源の周辺部が高温になり、その結果として点状光源の発光効率が低下し、また点状光源の寿命も短期間に低下してしまう。

光源の放熱性を向上させ、必要に応じ光源の交換が可能である表示装置の構造が下記特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された表示装置は、点状光源であるＬＥＤが実装されたＬＥＤ基板に放熱性のよい金属あるいはセラミック材料を用いている。また、ＬＥＤの実装面の裏面をＬＥＤカバーの内面に密着させ、ＬＥＤカバーと表示板を収納する表示板ケースとを嵌合により取り付けている。このように構成することで、ＬＥＤの点灯による熱はＬＥＤ基板からＬＥＤカバー、嵌合部により表示板ケースに伝わって放熱される。さらに、ＬＥＤカバーの一部は外部に露出しているので、外部の空気で冷却される。なお、ＬＥＤの寿命の低下等により、交換の必要がある場合は、ＬＥＤ基板をＬＥＤカバーから取り外してＬＥＤ基板を脱着させる。

また、下記特許文献２に開示された液晶モジュールにおいては、ケースに形成された基板支持部に光源基板を係合するように配置した後、導光板をケースに固定することによって、当該光源基板を固定している。光源基板はネジあるいは接着材を使用せずに固定されているため、導光板をケースから取り外すことによって、光源基板をケースから容易に取り外すことが可能であるとしている。

特開２００５−３８７７１号公報（第２−７頁、第１、２図） 特開２００２−１０７７２１号公報（第２−４頁、第１、２図）

しかしながら、上記の特許文献１および特許文献２に開示された表示装置および液晶モジュールでは、光源の熱を十分に放熱できる構造ではなく、信頼性上の問題があった。また、光源基板を取り外す際に装置自体を分解する必要があり、特に表示装置が電子機器等に組み込まれた後では、光源の交換作業が煩雑になってしまうという問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、点状光源を実装した光源基板と筐体とを強固に固定することにより、点状光源から発生した熱を筐体に伝熱することにより、効率よく放熱させることができる表示装置を提供することができる。また、表示装置本体を分解することなく、容易に光源基板を脱着、交換することが可能な表示装置を提供することができる。

本発明による表示装置においては、点状光源が実装された光源基板と、側壁部および底部を備え、光源基板を少なくとも一つの前記側壁部の内側面に配置するリアフレームと、を備え、光源基板が配置されるリアフレームの側壁部に、ネジ溝部およびネジ頭部で構成されたネジを挿入するための貫通孔が設けられており、かつ、光源基板の貫通孔に対応する位置にネジ溝部と螺合するためのネジ穴が、点状光源が実装された面と反対の裏面側より設けられ、ネジをリアフレームの貫通孔に挿入し、ネジ穴に螺合させて、光源基板の裏面とリアフレームの内側面とを密着させ、ネジ止めすることにより、光源基板をリアフレームに固定することを特徴とする。

また、光源基板が配置されるリアフレームの側壁部およびリアフレームの側壁部と対向するフロントフレームのそれぞれに略垂直に設けられた側壁部において、光源基板が配置された位置と対応する位置に設けられた開口部より、ネジを着脱し、光源基板をリアフレームの内側面に沿ってスライドして挿抜させることを特徴とする。

以上、本発明の構成によれば、光源基板とリアフレームとを強固に固定することにより、点状光源から発生した熱を効率よく放熱させることができる。また、表示装置本体の分解あるいは部品を取り外すことなく、容易に光源基板を脱着、交換することができる。

以下、本発明の表示装置の構成についての実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を用いたものは、実質的に同様の構成を示す。
実施の形態１．
図１は、本発明に係る表示装置の概略構成を示す分解斜視図、図２は図１の表示装置を組み立てた状態で矢視Ａ-Ａ方向から見た断面図である。図３は本発明の表示装置の要部拡大図、図４は表示装置を組み立てた状態の斜視図である。

図１および図２に示すように、１は側壁部および底部で形成され、開口部１ａを有する箱型の筐体であるリアフレームで、リアフレーム１の一側壁部１ｓの内側の側面である内側面１ｂには、光を出射する点状光源３を実装した略長方形状の板状の基板である光源基板４が配置されている。また、リアフレーム１の内部には、入射した光を面状に伝播させ、出射面７ａより光を出射する導光板７を配置している。導光板７は、点状光源３の光出射部３ａと対向する位置に、一側面である入射面７ｂを配置させる。また、リアフレーム１の底面１ｃには、導光板７の背面７ｃから出射した光を再び導光板７へ入射させる反射シート２を配置している。さらに、導光板７の光出射面７ａ上に、所望の光学特性を得るための１〜複数枚の光学シート８を組み合わせて配置し、面状光源装置３２を構成している。なお、必要に応じて、リアフレーム１と係合させ、光源基板４や導光板７等を保持するミドルフレーム（図示せず）を配置することもできる。なお、図１において、リアフレーム１の一側壁部１ｓの内側面１ｂに光源基板４を配置する構造を示したが、複数の内側面１ｂに複数の光源基板４を配置してもよい。また、面状光源装置３２上に、液晶表示パネルなどの表示パネル９及びこの表示パネル９を駆動、制御する回路基板１０を備え、開口部１１ａを有する筐体であるフロントフレーム１１と面状光源装置３２とを嵌合させることで、表示装置３３を構成している。表示パネル９としては駆動回路等を有さない透過性を有する樹脂製のプレート等を配置してもよい。なお、上記の説明では導光板７を備えた面状光源装置３２について説明したが、導光板７を用いない中空方式の面状光源装置３２としてもよい。

また、光源基板４に実装された点状光源３は、赤色、緑色、青色、白色またはそれらの中間色の光を出射するＬＥＤなどからなり、単数もしくは複数個配置され、光源基板４に半田付け等で実装されている。点状光源３を複数個配置する場合、用途に応じて色を選択、もしくは適宜色を組み合わせて実装することができる。また、点状光源４間の間隔や配置位置なども用途や目的に応じて適宜配置することができる。本実施の形態においては、複数個の点状光源３を略直線状に同間隔で光源基板４上に実装している。

図２および図３に示すように、ネジ１３は円柱状の部材にネジ溝を形成しているネジ溝部１３ａおよびネジ溝部１３ａより大きい径で形成されたネジ頭部１３ｂから構成される。光源基板４には実装面４ａと反対側の背面４ｂから、実装面４ａに向かって、ネジ溝部１３ａと螺合するためのネジ穴４ｃが設けられており、ネジ１３によって、表示装置３３に固定されている。また、光源基板４が配置されるリアフレーム１の側壁部１ｓと光源基板４が配置されたリアフレーム１の側壁部１ｓに対向するフロントフレーム１１の側壁部１１ｓに、ネジ１３を挿入するための穴１ｅ、１１ｅがそれぞれ設けられている。光源基板４を固定する際は、ネジ１３のネジ溝部１３ａをフロントフレーム１１の穴１１ｅ、リアフレーム１の穴１ｅに挿入し、光源基板４のネジ穴４ｃでネジ止めを行う。このように、光源基板４を背面４ｂ側からネジ止めを行うことで、リアフレーム１の内側面１ｂに光源基板４を確実および強固に密着、固定することができる。よって、点状光源３が発する熱をリアフレーム１およびフロントフレーム１１に伝熱させることにより、効率的に放熱させることができる。さらに、光源基板４がリアフレーム１に強固に密着、固定されることにより、光源基板４の位置ずれを防止することができるため、導光板７等に点状光源３が接触して破損することを防ぐことができる。なお、リアフレーム１およびフロントフレーム１１はプラスチック樹脂で形成してもよいが、アルミ、ステンレス、鉄、銅などの熱伝導性の高い金属、またはこれらの金属を含む材料で形成させることにより、放熱効果を高めることができる。

さらに、図１に示すように、表示装置３３は、リアフレーム１およびフロントフレーム１１の光源基板４が配置される側の側壁部１ｓ、１１ｓのそれぞれに略直角に設けられた側壁部１ｄ、１１ｃに開口部１ｆ、１１ｆを有する。また、開口部１ｆ、１１ｆは側壁部１ｄ、１１ｃの光源基板４が配置された位置と対応させる。図４に示すように、光源基板４を脱着、交換等の必要がある場合、光源基板４を固定するネジ１３を着脱し、開口部１ｆ、１１ｆによりリアフレーム１の内側面１ｂに沿ってスライドさせ、挿抜させることにより、容易に光源基板４の脱着、交換が可能となる。

以上説明した通り、本発明は、リアフレーム１およびフロントフレーム１１の側壁部１ｓ、１１ｓにネジ１３を挿入するための貫通孔１ｅ、１１ｅをそれぞれ設け、ネジ１３を貫通孔１ｅ、１１ｅに挿入し、光源基板４のネジ穴４ｃに背面４ｂ側からネジ止めを行うことで、リアフレーム１の内側面１ｂに光源基板４を密着、固定することができため、点状光源から発する熱をリアフレーム１およびフロントフレーム１１に伝熱させることにより、効率的に放熱させることができる。また、光源基板４がリアフレーム１に確実に固定されることにより、導光板７等に点状光源３が接触して破損することを防ぐことができる。また、表示装置３３を組み立てた状態において、光源基板４を挿抜可能とする開口部１ｆ、１１ｆをフロントフレーム１１、リアフレーム１の側壁部１ｄ、１１ｃに構成し、光源基板４を固定するネジ１３を着脱し、開口部１ｆ、１１ｆより挿抜させることにより、表示装置３３を分解することなく、容易に光源基板４の脱着、交換が可能となる。

なお、光源基板４は、金属製のベース基板またはセラミック製のベース基板上に絶縁層を設け、絶縁層上に点状光源３に電力供給する回路パターンを形成している（図示せず）。また、光源基板４は、フレキシブル基板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit Board）または樹脂製の基板と、金属製またはセラミック製のベース基板と、を接合させて形成してもよい。上記のように、ベース基板をセラミック製とすることで、強度が高く、かつ点状光源３の熱を効率的に放熱させることができる。また、ベース基板を金属製とすることで、ネジ溝部１３ａの加工がしやすく、かつ点状光源３の熱を効率的に放熱させることができる。また、金属製の材料としては、アルミ、ステンレス、鉄、銅などがあげられる。なお、このような光源基板４において、ネジ穴はベース基板に形成されている。

図５に本実施の形態１の変形例を示す。図５に示すように、光源基板４の実装面４ａに、光源基板カバー５を設けても良い。光源基板カバー５は、光源基板４の点状光源３が配置される位置に貫通穴５ａを設けており、光源基板４を保護する。なお、貫通穴５ａは切り欠き形状でもよい。光源基板４のネジ穴４ｃと対応する光源基板カバー５に適宜、ネジ穴（図示せず）を形成してネジ１３と螺合させることで、光源基板カバー５と光源基板４をより強固に固定することが可能となる。なお、光源基板４の実装面と反対の面には支持部材６を配置し、光源基板カバー５と支持部材６で、光源基板４を挟み込んで保持する構造としてもよい。なお、光源基板カバー５はプラスチック、金属、または金属材料を含む材料で構成する。光源基板カバー５は一つの部材で形成してもよいし、必要に応じて複数の部材を組み合わせて形成してもよい。さらに、光源基板カバー５は点状光源３から出射した光を導光板７へ向かわせるために、表面を白色、鏡面などの高光反射部材反射部材で形成させることが望ましい。

実施の形態２．
図６は本発明の実施の形態２に係わる表示装置の要部拡大図、図７は図６で示した表示装置を矢視Ｂ−Ｂ方向から見た断面図である。実施の形態１においては、リアフレーム１およびフロントフレーム１１において、光源基板４のネジ穴４ｃを形成する位置に、ネジ１３のネジ溝部１３ａを挿入するための貫通孔１ｅ、１１ｅを設けたが、本実施の形態２においては、フロントフレーム１１にネジ１３のネジ頭部１３ｂを収納する貫通孔１１ｇを設ける構成とする。なお、このフロントフレーム１１にネジ頭部１３ｂを収納する貫通孔１１ｇを設けることのみが、実施の形態１と相違し、その他の構成は実施の形態１と同様である。

図６および図７に示すように、フロントフレーム１１に形成する貫通孔１１ｇはネジ１３のネジ頭部１３ｂを収納するように、ネジ頭部１３ｂの直径よりも大きいサイズで形成する。形状はネジ頭部１３ｂと同様の形状である通常円形とする。なお、１１ｇの形状はネジ頭部１３ｂがフロントフレーム１１に収納されることが目的であり、特に形状を限定するものではない。このような構成とすることで、フロントフレーム１１の側壁部１１ｓから、ネジ１３のネジ頭部１３ｂが突出しない、もしくは突出量を小さくすることができるため、外部に配置する他の部品との干渉を防止できるとともに狭額縁が実現できる。また、フロントフレーム１１を取り外す必要がある場合、ネジ１３を取り外す作業が不要となり作業性を向上させることができる。

図８に本実施の形態２の変形例の要部拡大図を示す。図８に示すように、フロントフレーム１１に形成する貫通孔は、ネジ１３のネジ頭部１３ｂとの干渉を避けるための切り欠き形状１１ｈとしてもよい。

実施の形態３.
図９は本発明の実施の形態３に係わる表示装置の要部拡大図、図１０は図９で示した表示装置を矢視Ｃ−Ｃ方向から見た部分断面図である。実施の形態２においては、フロントフレーム１１にネジ１３のネジ頭部１３ｂを収納する貫通孔１１ｇを設ける構成としたが、本実施の形態３においては、フロントフレーム１１にネジ頭部１３ｂを収納し、かつネジ溝部１３ａを挿入するための段差を備えた貫通孔１１ｉを設ける構成とする。なお、段差を備えた貫通孔１１ｉを設けることのみが、実施の形態１、２と相違し、その他の構成は実施の形態１、２と同様である。

図９および図１０に示すように、フロントフレーム１１の側壁部１１ｓには、ネジ１３のネジ溝部１３ａを挿入することができる貫通孔であり、ネジ頭部１３ｂが収納できる段差を備えた貫通孔１１ｉを形成する。ネジ頭部１３ｂが収納される部分はネジ頭部１３ｂの直径よりも大きいサイズで形成する。なお、形状に関してはネジ頭部１３ｂと同様の形状である通常円形とするが、ネジ頭部１３ｂが収納できる形状であれば、どのような形状であってもよく、どのような加工で形成してもよい。フロントフレーム１１の側壁部１１ｓに段差を備えた貫通孔１１ｉを設ける構造とすることで、ネジ頭部１３ｂがフロントフレーム１１の側壁部１１ｓから突出することなく、光源基板４を確実にリアフレーム１に固定するとともに、フロントフレーム１１とリアフレーム１とを強固に固定することができるため、表示装置全体の強度を向上させることができる。

本発明に係る表示装置の概略構成を示す分解斜視図である。 図１の表示装置を組み立てた状態で矢視Ａ-Ａ方向から見た断面図である。 本発明に係る表示装置の表示装置の要部拡大図である。 本発明に係る表示装置の斜視図である。 本実施の形態１の変形例を示す要部拡大図である。 本発明の実施の形態２における光源装置の要部拡大図である。 図６の表示装置を矢視Ｂ-Ｂ方向から見た断面図である。 本発明の実施の形態２における表示装置の変形例を示す要部拡大図である。 本発明の実施の形態３における表示装置の要部拡大図である。 図９の表示装置を矢視Ｂ-Ｂ方向から見た断面図である。

符号の説明

１ リアフレーム、１ａ 開口部、１ｂ 内側面、１ｃ 底面、１ｄ 側壁部、１ｅ 貫通孔、１ｆ 開口部、２ 反射板、３ 点状光源、４ 光源基板、４ａ 実装面、４ｂ 背面、４ｃ ネジ穴、５ 光源基板カバー、５ａ 貫通穴、６ 支持部材、７ 導光板、７ａ 出射面、７ｂ 入射面、７ｃ 背面、８ 光学シート、９ 表示パネル、１１ フロントフレーム、１１ａ 開口部、１１ｂ 内側面、１１ｃ 側壁部、１１ｅ 貫通孔、１１ｆ 開口部、１１ｇ 貫通孔、１１ｈ 切り欠き、１１ｉ 段差を備えた貫通孔、３２ 面状光源装置、３３ 表示装置。

Claims (12)

1. 光を出射する少なくとも１個の点状光源と、
   前記点状光源が実装された光源基板と、
   側壁部および底部を備え、前記光源基板を少なくとも一つの前記側壁部の内側面に配置するリアフレームと、を備え、
   前記光源基板が配置される前記リアフレームの側壁部に、ネジ溝部およびネジ頭部で構成されたネジを挿入するための貫通孔が設けられており、かつ、前記光源基板の前記貫通孔に対応する位置に前記ネジ溝部と螺合するためのネジ穴が、前記点状光源が実装された面と反対の裏面側より設けられ、前記ネジを前記リアフレームの貫通孔に挿入し、前記ネジ穴に螺合させて、前記光源基板の裏面とリアフレームの内側面とを密着させ、ネジ止めすることにより、前記光源基板を前記リアフレームに固定することを特徴とする表示装置。
2. 前記リアフレームに係合されるフロントフレームをさらに備え、
   前記フロントフレームは、前記リアフレームの側壁部と対向する側壁部に、前記ネジを挿入するための貫通孔を備えていることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 前記光源基板が配置される前記リアフレームの側壁部および前記リアフレームの側壁部と対向する前記フロントフレームの側壁部のそれぞれに略垂直に設けられた側壁部において、前記光源基板が配置された位置と対応して設けられた開口部より、前記ネジを着脱し、前記光源基板を前記リアフレームの内側面に沿ってスライドして挿抜させることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
4. 前記リアフレームの側壁部および前記フロントフレームの側壁部に設けられた貫通孔に、前記ネジ溝部が挿入され、前記ネジ頭部は収納されないことを特徴とする請求項２または３記載の表示装置。
5. 前記フロントフレームの貫通孔は、前記ネジ頭部を収納することを特徴とする請求項２または３記載の表示装置。
6. 前記フロントフレームの貫通孔は、前記ネジ頭部を収納する段差を備え、かつ前記ネジ溝部を挿入することを特徴とする請求項２、３、４のいずれか１項に記載の表示装置。
7. 前記フロントフレームに設けられた貫通孔は、前記ネジ頭部との干渉を避けるための切り欠き形状であることを特徴とする請求項２または３に記載の表示装置。
8. 前記光源基板は、前記ネジ穴を有するベース基板上に形成された絶縁層と回路パターンにより構成されており、前記ベース基板は金属製であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の表示装置。
9. 前記光源基板は、フレキシブル基板または樹脂製の基板と、前記ネジ穴を有する金属製またはセラミック製のベース基板と、を接合させて形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の表示装置。
10. 前記リアフレームの内部に前記点状光源からの光を面状に伝播させる導光板を備えたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の表示装置。
11. 前記点状光源は発光ダイオードであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の表示装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の表示装置であって、前記リアフレームの底部と対向する位置に、表示パネルを具備することを特徴とする液晶表示装置。

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