JP2020122925A

JP2020122925A - 表示装置

Info

Publication number: JP2020122925A
Application number: JP2019015894A
Authority: JP
Inventors: 弘寺元; Hiroshi Teramoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-01-31
Filing date: 2019-01-31
Publication date: 2020-08-13
Also published as: US20200249518A1

Abstract

【課題】表示パネルの破損、配線部材の断線が発生しにくい信頼性の高い表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の表示装置１００においては、リアフレーム２５の延伸部２５４とフロントフレーム３の延伸部３４とを相反するように組み合わせることで、表示装置１００の対向する側面に剛性の高い構造物（延伸部２５４および延伸部３４）が配置されることになる。リアフレーム２５とフロントフレーム３で構成される表示装置１００の剛性が大きくなることで、外力に対して、表示装置１００全体が変形しにくくなる。【選択図】図３

Description

本発明は、表示パネルを照射するバックライトを備える表示装置に関する。

一般的な表示装置は、画像を表示する表示パネルと表示パネルを照射するバックライトから構成され、表示パネルとバックライトはフレームで係合される。表示パネルが液晶表示パネルで構成される液晶表示装置は、一対の基板内に液晶を含み、一対の基板を挟むように基板外面に設けられた偏光板などからなる液晶表示パネルと、液晶表示パネルを照射するバックライトを備えている。また、液晶表示パネルと、液晶表示パネルに外部からの映像信号を伝達する回路基板とを接続する配線部材が備えられている。

昨今、様々な装置、製品に表示装置が組み込まれており、装置、製品操作や情報表示のインターフェースとして広く使われている。装置用途も多様化しつつある中、外力など負荷が大きい振動、衝撃がある環境で使用されるため、表示装置に高い耐久性が要求されるようになってきた。

特許文献１の表示装置によれば、断面コの字形の枠体からなるフレームとフレームに収納された液晶パネル、駆動部を備えるモジュール構造が開示され、モジュールの一側面を断面コの字形の固定枠で固定する。ヒートシール（液晶パネルと駆動部をつなぐ配線部材）は、フレーム上部下面と液晶パネルの上面との間に一側が挿入され、固定枠の内側に沿って湾曲して設けられている。特許文献２の表示装置によれば、フレームは、液晶パネルの３つの辺縁部を保持し、基板及び基板を補強している。

実開平５−７１８２３号公報特開２００９−８６１１５号公報

特許文献１の表示装置では、フレームと固定枠と駆動部の３つの部品で表示パネル、表示パネルと駆動部をつなぐ配線部材を覆っているので、表示装置の左右辺両側または上下辺両側、周辺四辺全周を保持して表示パネル中央部を押す外力に対して、フレームと固定枠、駆動部の部品接合部から表示装置の変形が発生し、内側に収納された表示パネルおよび剛性の低い表示パネルと駆動部をつなぐ配線部材に曲げ変形が加えられ、部材の限界強度を超えた時点で破損する場合がある。

また、特許文献２の表示装置では、表示装置組立性のため１辺が開放されており、周辺部の２辺以上を保持した状態で表示パネル中央部を押す外力に対しては、フレームの変形と同時に開放された表示パネルの辺が曲がり、弱い外力でも破損する問題がある。

本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであって、表示パネルの破損、配線部材の断線が発生しにくい信頼性の高い表示装置を提供することを目的とする。

本発明の表示装置は、光学部材と、光学部材を内包する底面および底面と連続する側面を備えたリアフレームからなるバックライトと、バックライトの光を照射し画像を表示する表示パネルと、表示パネルを制御する回路基板と、回路基板と表示パネルとを電気的に接続する配線部材と、上面に開口部を備え、上面と接続する側面を備えてバックライトと表示パネルを嵌合し、配線部材を保持する枠状のフロントフレームと、リアフレームは側面に連続し、底面と平行な方向に折返し屈曲した延伸部を有し、フロントフレームは側面に連続し、上面と平行な方向に折り返し屈曲した延伸部を有し、リアフレームの延伸部と前記フロントフレームの延伸部とが互いに対向する位置に配置されていることを特徴とする。

本発明の構成によれば、表示パネルの破損、配線部材の断線が発生しにくい信頼性の高い表示装置を達成することができる。

本発明にかかる表示装置の分解斜視図である。本発明の表示パネルの斜視図である。図１の表示装置を組み立てた状態におけるＡ−Ａ断面図である。本発明の表示装置を構成するリアフレームの斜視図である。本発明の表示装置を構成するフロントフレームの斜視図である。本発明の表示装置の断面図である。本発明の表示装置の固定、外力負荷のイメージ図である。一般的な表示装置の断面図である。リアフレームの断面図と断面二次モーメントである。本発明の表示装置の実施の形態２の断面図である。

実施の形態１.
図１は本発明における表示装置の分解斜視図、図２は本発明の表示装置を構成する表示パネルの斜視図、図３は図１の表示装置を組み立てた状態におけるＡ−Ａ線断面図、図４は本発明の表示装置を構成するリアフレームの斜視図、図５は本発明の表示装置を構成するフロントフレームの斜視図である。図１に示すように、本発明の表示装置１００は、表示パネル１と該表示パネル１を背面より照射するために配置されるバックライト２と、表示パネル１およびバックライト２を内部に配置し、開口部３１を有するフロントフレーム３および回路基板４を備えている。回路基板４は配線部材であるＦＰＣ（フレキシブルプリント基板：ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔｓ以下、ＦＰＣ）４１を介して表示パネル１と接続されている。表示装置１００の後面には回路基板４を保護するためのシールドカバー５を備えている。表示パネル１の前面には、外部より画面に対する位置信号入力をおこなうためのタッチパネルおよびタッチパネルを保護するための概ね透明の保護部材を配置する場合がある（図示せず）。

＜表示パネル＞
図２に示すように、表示パネル１は、透過型または半透過型の液晶表示パネル等より構成され、液晶の複屈折性を応用して画像を表示させている。ガラスなどの絶縁性基板上にカラーフィルタ、遮光層、対向電極等が形成された第１の基板１１と、スイッチング素子であるＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｎｔｅｒ）、画素電極等が形成された第２の基板１２とを備えている。また、第１の基板１１と第２の基板１２との間隔を保持するためのスペーサ、第１の基板１１と第２の基板１２とを貼り合わせるためのシール材、また、両基板間に狭持させる液晶、液晶を注入する注入口の封止材、液晶を配光させる配向膜、両基板の外側面上に配置された偏光板（図示せず）、および第２の基板１２の外周部上に配置された駆動用ＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）１３などにより構成されている。

＜バックライト＞
図１または図３に示すように、バックライト２は光を出射する光源２６１を備えた光源基板２６、光源２６１から出射された光を側面より入射して、前面に伝播する出射面、出射面と反対側に反出射面を備える導光板２３、導光板２３から出射された光の分布、広がりを制御するため、導光板２３の出射面に配置された光学シート２２、反射板２４を備えている。これらの光学部材を内包する底面２５１および側面２５２を有するリアフレーム２５と、開口部２１１を上面２１２に備え、リアフレームの側面２５２に対向配置される側面２１３によりリアフレーム２５と係合して保持するミドルフレーム２１によって構成されている。バックライト２は、ミドルフレーム２１の開口部２１２より出射される光を表示パネル１の表示面と反対側である第２の基板１２側（図２参照）より照射している。

＜光源＞
光源２６１は、ＲＧＢ（Ｒｅｄ：赤、Ｇｒｅｅｎ：緑、Ｂｌｕｅ：青、光の３原色）、ＲＧＢ以外の発光色のＬＥＤ等の点状光源または蛍光管ランプ（図示せず）が配置される。点状光源を使用する場合、光源２６１を実装する光源基板２６として一般的なガラスエポキシ樹脂をベースにするものや、フレキシブルなフラットケーブルを使用してもよく、また放熱性を高めるために、アルミ等の金属やセラミックをベースとしたものを使用してもよい。光源基板２６は導光板２３またはリアフレーム２５等に貼り付けられ保持される。

＜導光板および反射板＞
導光板２３は、透明なアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂、ガラスなどで構成され、導光板２３の反出射面、出射面には、光を出射させるとともに、面内の光の強度分布や出射方向を調整するための、散乱用ドットパターンやプリズム形状を備える。両面テープなどでリアフレーム２５に固定する構造をとる場合もある。反射板２４は、導光板２３から漏れ出た光を再び導光板２３へ向かわせるために配置され、導光板２４の反出射面、側面等に配置される。

＜光学シート＞
光学シート２２は、出射光の強度分布や出射角を調整するために、導光板２３の出射面上に配置される。光学シート２２としては、集光を目的としたレンズシート、光の均一化を目的とした拡散シート、視野角方向で輝度を調整する視野角調整シート等が、目的に応じて必要な枚数配置されている。材料としては、ＰＣ（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ：ポリカーボネート）、ＰＥＴ（ＰｏｌｙＥｔｈｙｒｅｎｅＴｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）等の樹脂材料が用いられる。

＜回路基板＞
回路基板４は、表示パネル１および光源を電気的入出力信号により制御するもので、通常ガラスエポキシ等に銅パターンが形成されたものである。表面に電子部品がハンダにより実装されており、表示装置１００の裏面側（光が出射されない側）に配置、固定される。本発明の表示装置１００においては、リアフレーム２５の底面２５１の裏面側に回路基板４を配置している。

＜ＦＰＣ＞
ＦＰＣ４１は、フィルム上の基材に配線を形成した可撓性の配線部材であり、回路基板４と表示パネル１との接続に用いられる。ＦＰＣ４１は一端部が表示パネル１の周辺部に形成された配線部に接続され、他端部が回路基板４の接続部に接続されている。これにより、表示パネル１に回路基板４からの信号が入力される。ＦＰＣ４１は、ミドルフレーム２１の側面２１３に配置されている。

＜シールドカバー＞
シールドカバー５は、回路基板４を外部からの圧力や静電気から保護するために、アルミニウムやステンレス、亜鉛めっき鋼板等の金属、あるいはＰＥＴ等フィルム状の薄い樹脂からなる保護部材である、本実施の形態では、回路基板４の実装部品を保護するため、金属からなるシールドカバー５を使用しており、表示装置１００の下部、リアフレーム２５の裏側に配置され、フロントフレーム３との挟みこみやリアフレーム２５とのネジ止めにより固定される。

＜絶縁シート＞
シールドカバー５を使用する場合、回路基板４上の電子部品との電気的接続を遮断するためにシート状のＰＥＴ等の樹脂で構成される絶縁シート２７を貼り付け、絶縁対策を行うことが望ましい。絶縁シート２７の一方の面には粘着材を備えており、シールドカバー５に固定される。回路基板４を固定するために、絶縁シート２７上に粘着テープを貼付けたり、ネジ固定するためのネジ穴が形成されている場合がある。

＜リアフレーム＞
図１、図３または図４に示すように、リアフレーム２５は、光学部材を内包させる箱型形状であり、底面２５１に対して、各外周辺が鉛直方向に立ち上がった側壁を形成させている。すなわち、リアフレーム２５は、底面２５１を備え、底面２５１を形成する各辺に連続して鉛直方向に形成された側面２５２で構成される。リアフレーム２５は、リアフレーム２５の側面２５２に形成されたツメおよび当該ツメと対応する引っ掛け等を形成したミドルフレーム２１の側面２１３と係合する構造やリアフレーム２５およびミドルフレーム２１をネジ止めにより互いに固定する。当該構造により、光学部材や表示パネル１等を０．１ｍｍから数ｍｍのクリアランスを保った状態で保持する。

リアフレーム２５の側面２５２には、光源２６１を備えた光源基板２６が配置される。リアフレーム２５は光源２６１から放出される熱を伝導させるために、熱伝導性が高い金属を使用することが望ましい。特に熱伝導性が高いアルミまたはアルミ合金筐体を用いることで、効率よく光源２６１からの熱を放熱して、バックライト２に熱がこもるのを防止することができる。

＜ミドルフレーム＞
図１、図３に示すように、ミドルフレーム２１は、導光板２３の出射面からの光を出射させるための開口部２１１を有し、開口部２１１を形成する上面２１２と、上面２１２と連続して鉛直方向に形成された側面２１３で構成される。上面２１２に対向して表示パネル１が搭載、位置決めされて保持される。ミドルフレーム２１の材質としては、アルミニウム、ステンレス、鉄等の金属や、ＰＣ、ＡＢＳ（ＡｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅＢｕｔａｄｉｅｎｅＳｔｙｒｅｎｅ：アクリロニトリルブタジエンスチレン）等の樹脂材料を用いることができる。

＜フロントフレーム＞
図１、図３または図５に示すようにフロントフレーム３は、表示パネル１、バックライト２を保持する枠状の部材であり、薄板の金属あるいは樹脂成型品等により構成される。フロントフレーム３は、開口部３１を形成する上面３２を備え、ガラスなどで形成された第１の基板１１の切断端部、表示パネル１の実装端子部（第１の基板１１の駆動用ＩＣ１３が配置された端部）などの周辺部、実装端子部に接続されたＦＰＣ４１を前面側から覆い、表示装置１００の外形端で上面３２の各辺より鉛直方向に屈曲した側面３３と、表示パネル１の表示領域と一致する前記開口部３１を有する形状としている。屈曲された側面３３にはバックライト２側に形成されたツメ状の固定構造あるいはネジ止め構造と嵌合しあうように取付け構造を配置し、表示装置１００を一体化させる。同時に表示装置１００を最終製品への取り付けるために側面、正面、あるいは周辺部に突出させた構造物に、ネジ穴、取付け穴等を設けてもよい（図示せず）。

図１、図３または図４に示すように、本発明の表示装置１００を構成するリアフレーム２５の鉛直方向に形成されている側面２５２のうち、回路基板４が配置される辺に対し相反する辺を有する側面２５２と連続して底面２５１と平行になるように水平方向に折返し屈曲させる屈曲部２５３を有し、断面視でコの字形状となるよう、延伸された延伸部２５４が形成されている。なお、リアフレーム２５の延伸部２５４が回路基板４を配置した底面２５１と連続する側面２５２とは反対側の側面２５２に形成した例を説明したが、延伸部２５４は、回路基板４を配置した底面２５１と連続（隣接）する側面２５２側に形成してもよい。なお、屈曲部２５３から水平に屈曲させた延伸部２５４の両端は、延伸部２５４を形成した側面以外の他の側面とは接続させず近接させることが望ましい。また、延伸部２５４の長さは後述するが２ｍｍ以上が望ましい。

図１、図３または図５に示すように、本発明の表示装置１００を構成するフロントフレーム３においても、リアフレーム２５と同様に上面３２と鉛直方向に形成されている側面３３のうち、リアフレーム２５の延伸部２５４が形成されている辺と相反する辺の側面３３と連続して上面３２と平行になるように水平方向に折り返し屈曲させる屈曲部３５を有し、断面視においてコの字またはＣ形状となるよう延伸された延伸部３４を形成させる。

図３に示すように、リアフレーム２５がバックライト２の内在部品として係合される場合、リアフレーム２５の側面２５２がミドルフレーム２１に覆われて一体化される。リアフレーム２５の側面２５２またはミドルフレーム２１の側面２１３にフロントフレーム３との嵌合構造を配置させ、リアフレーム２５の延伸部２５４とフロンフレーム３の延伸部３４を対面で組み合わせる構造とする。

なお、図６の表示装置の断面図に示すように、リアフレーム２５の側面２５２に折り返し屈曲形状の延伸部２５４を配置したリアフレーム２５が、バックライト２の外装部品として組み込まれる構造であってもよい。リアフレーム２５の延伸部２５４を内側に内包させ、ミドルフレーム１６に嵌め合わせる形状を持たせて一体化させる。さらに、リアフレーム２５の側面２５２にフロントフレーム３の側面３３との嵌合構造を配置させ、リアフレーム２５の延伸部２５４とフロンフレーム３の延伸部３３を対向させて組み合わせる。

＜作用＞
図７は本発明における表示装置１００の固定、外力負荷を説明するためのイメージ図、図８は一般的な表示装置の断面図、図９はリアフレームの断面図と断面二次モーメントを示す。図７に示すように、本発明の表示装置１００において、側面１０１と、側面１０１と反対側の側面１０２を図示しない筺体等に固定し、上面１０３と下面１０４の方向で振動する（面振動）場合は、側面１０１方向の断面二次モーメントが外力に対する変形に影響する。

図８の一般的な表示装置の断面図を示す。図８に示すように、一般的な表示装置１１０は、リアフレーム２８およびフロントフレーム２９に延伸部を備えていない。図９（ｂ）に表示装置１１０を構成するリアフレーム２８の断面二次モーメントＭの計算値を示す。断面視において、リアフレーム２８の材料厚みすなわち板厚を０．６ｍｍ、リアフレーム２８の側面２８２の高さＨ１を７ｍｍ、底面２８１の１/２の長さＤ２を４０ｍｍとした場合、断面二次モーメントＭは１０８ｍｍ^４となる。これに対し、図９（ａ）に示す本発明の延伸部２５４を備えるリアフレーム２５の断面形状の場合は、材料厚み０．６ｍｍ、側面２５２の高さＨ１を７ｍｍ、底面２５１の長さＤ２を４０ｍｍ、延伸部２５４の長さＨ１を３ｍｍとした場合、他方の側面２５２の屈曲部２５３を立壁のままとした場合の断面二次モーメントＭは１５７ｍｍ^４となり、約１．５倍の曲げ剛性が実現できる。なお、本発明のリアフレーム２５に設ける延伸部２５４は３ｍｍとしたが、２ｍｍ以上の長さで形成させると折り曲げ加工が可能で、所望の剛性を得ることができる。

＜効果＞
以上のように、本発明の表示装置１００においては、図１または図３のように、リアフレーム２５の延伸部２５４とフロントフレーム３の延伸部３４とを相反するように組み合わせることで、図６において、表示装置１００の対向する側面１０１および１０２に剛性の高い構造物（延伸部２５４および延伸部３４）が配置されることになる。リアフレーム２５とフロントフレーム３で構成される表示装置１００の剛性が大きくなることで、外力に対して、表示装置１００全体が変形しにくくなる。よって、表示装置１００の内部に内包される剛性が低い表示パネル１、表示パネル１に接続されたＦＰＣ４１に作用する変形、応力を減らすことができ、表示パネル１の破損、ＦＰＣ４１の断線を防止することができ、高信頼性の表示装置１００を達成することができる。

また、表示パネル１、表示パネル１に接続されたＦＰＣ４１に作用する変形、応力を減らすことができるため、ＦＰＣ４１が表示パネル１から剥がれることを防止できるため、表示パネル１に供給される電気的入出力信号が切断されることがなく、高信頼性の表示装置１００を達成することができる。

＜変形例＞
リアフレーム２５の延伸部２５４、フロントフレーム３の延伸部３４は、一側面２５２、３３において、分割して設けることで組立の作業が向上する。

また、延伸部をミドルフレーム２１に適用することも可能である。ミドルフレーム２１に屈曲部（図示せず）を形成した場合もバックライト２の剛性を向上させることができる。その際、ミドルフレーム２１を金属で成形し、側面２１３より折り曲げられた延伸部を形成してもよい。

また、フロントフレーム３の代わりに延伸部を形成したミドルフレーム２１をリアフレーム２５と組み合わせても同様の効果が得られる。この場合のフロントフレーム３の延伸部３４は必須ではないが、延伸部３４が形成されることで、さらに剛性向上ができ、より高信頼性の表示装置１００が得られる。

実施の形態２.
図１０は、本発明の形態２の表示装置の断面図である。実施の形態１の表示装置では、リアフレーム２５の折返し屈曲させた延伸部２５４とフロントフレーム３の折返し屈曲させた延伸部３４を相反するように組み合わせる構造だったが、本実施の形態２では、図１０に示すように、箱型形状のリアフレーム２５において、対向する側面２５２の２辺に延伸部２５４を形成している。フロントフレーム３の折返し屈曲させた延伸部３４は、実施の形態１で示した通り、片側の側面に形成させている構成を図示しているが、実施の形態２のリアフレーム２５と同様にフロントフレーム３の対向する２辺に延伸部３４を形成してもよい。

図９を参照して考慮する。材料厚みを０．６ｍｍ、側面の高さＨ１を７ｍｍ、底面長さの１/２の長さＤ２を４０ｍｍ、延伸部の長さＤ１を３ｍｍ、他方の先端も同じ形状とした場合の断面二次モーメントＭは２０６ｍｍ^４となり、一般的な表示装置（図８）と比較して、約２．０倍の曲げ剛性が実現できる。なお、リアフレーム２５とフロントフレーム３で構成される表示装置１００の剛性が実施の形態１よりも向上できる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１表示パネル、１１第１の基板、１２第２の基板、１３駆動ＩＣ、
２バックライト、
１６、２１ミドルフレーム、２１１開口部、２１２上面、２１３側面、２１４延伸部、
２２光学シート、２３導光板、２４反射板、
２５、２８リアフレーム、２５１底面、２５２側面、２５３屈曲部、２５４延伸部、
２６光源基板、２６１光源、２７、絶縁シート、２９フロントフレーム、
３フロントフレーム、３１開口部、３２上面、３３側面、３４延伸部、
３５屈曲部
４回路基板、４１ＦＰＣ
５シールドカバー、１００、１１０表示装置。

Claims

光学部材と、
前記光学部材を内包する底面および底面と連続する側面を備えたリアフレームからなるバックライトと、
前記バックライトの光を照射し画像を表示する表示パネルと、
前記表示パネルを制御する回路基板と、
前記回路基板と前記表示パネルとを電気的に接続する配線部材と、
上面に開口部を備え、前記上面と接続する側面を備えて前記バックライトと前記表示パネルを嵌合し、前記配線部材を保持する枠状のフロントフレームと、
前記リアフレームは前記側面に連続し、前記底面と平行な方向に折返し屈曲した延伸部を有し、
前記フロントフレームは前記側面に連続し、前記上面と平行な方向に折り返し屈曲した延伸部を有し、
前記リアフレームの前記延伸部と前記フロントフレームの前記延伸部とが相反する位置に配置されていることを特徴とする表示装置。
光学部材と、
前記光学部材を内包する底面および底面と連続する側面を備えたリアフレームからなるバックライトと、
前記バックライトの光を照射し画像を表示する表示パネルと、
前記表示パネルを制御する回路基板と、
前記回路基板と前記表示パネルとを電気的に接続する配線部材と、
上面に開口部を備え、前記上面と接続する側面を備えて前記バックライトを保持するミドルフレームと、
前記リアフレームは前記側面に連続し、前記底面と平行な方向に折返し屈曲した延伸部を有し、
前記ミドルフレームは前記側面に連続し、前記上面と平行な方向に折り返し屈曲した延伸部を有し、
前記リアフレームの前記延伸部と前記ミドルフレームの前記延伸部とが相反する位置に配置されていることを特徴とする表示装置。
前記回路基板は、前記リアフレームの外部の底面であって、前記リアフレームの延伸部が形成された側面とは反対側の側面の近傍に配置される請求項１または２に記載の表示装置。
前記リアフレームは、前記リアフレームの延伸部が形成された側面と対向する側面より前記底面と平行な方向に折り返し屈曲した延伸部がさらに形成された、請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示装置。
前記リアフレームに形成される前記延伸部は、２ｍｍ以上の長さであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の表示装置。
前記フロントフレームの延伸部は、前記回路基板と対向して形成された請求項１、３〜５のいずれか１項に記載の表示装置。
前記各延伸部は、前記延伸部が形成された側面と隣接する側面より非接続で形成される請求項１〜６のいずれか１項に記載の表示装置。