JP2017161851A

JP2017161851A - 表示装置

Info

Publication number: JP2017161851A
Application number: JP2016048532A
Authority: JP
Inventors: 弘寺元; Hiroshi Teramoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-03-11
Filing date: 2016-03-11
Publication date: 2017-09-14
Also published as: US10656447B2; US20170261803A1

Abstract

【課題】表示装置１００に外力が加わった場合であっても、部材間の相対的な変位を引き起こすことを防止し、表示装置１００の表示不良を防止することを目的とする。【解決手段】本発明の表示装置１００は、絶縁シート７は、回路基板４と対応する位置であって、回路基板４に対応する形状で形成された台座部７１回路基板４配置のための台座部と、台座部７１より延長した延長部７２を備えている。当該延長部７２をリアフレーム９およびミドルフレーム８の嵌合部８３、９３に跨って固定されるように貼り付け、リアフレーム９とミドルフレーム８の両方を固定する。【選択図】図３

Description

本発明は、画像を表示する表示パネルを備える表示装置に関するものである。

一般的な表示装置は、画像を表示する表示パネルおよび表示パネルを照射するバックライトにより構成されている。バックライトは光学部材を備え、光学部材を内部に収納する第１フレームおよび第１フレームと係合する第２フレームとで保持されている。また、バックライトの出射面に表示パネルおよび裏面には表示パネルに信号を供給する回路基板を配置し、表示パネルの表示面側より第３フレームで保持される。さらに、表示パネルに信号を供給する回路基板と表示パネルの端部の信号入力部との接続のために接続用の配線が形成された可撓性のあるフレキシブルプリント基板（ＦｌｅｘｂｌｅＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｄＢｏａｒｄ以下、ＦＰＣと称する）を備えている。

近年、表示装置は、多くの分野において使用されており、振動、衝撃といった外力が加わる環境下でも使用されることが増えている。表示装置に外力が加わると内部の部材がさまざまな運動をすることで、部材の変位により応力が集中する。応力が各部材の圧縮強度または、引張強度が許容強度を上回ると、特に剛性の低い部材や剛性が異なる部材の接続部、重量が異なる部材の接合部で部材の破断、破損が発生してしまう。

表示装置を構成するバックライトにおいて、第１フレームと第２フレームはツメまたはネジなどで嵌合させて固定されるが、組み立て性を悪化させないため、または、それぞれの部材の加工精度を高く設定するため、嵌合部にクリアランスを設定させる場合がある。このように、製造時に設定されるクリアランスが、表示装置組み立て後に、外力が加わることで、部材間の相対的な変位を引き起こす場合がある。これにより、表示装置を構成する表示パネルと回路基板がそれぞれ独立の運動をすることなり、２部材を接続しているＦＰＣに応力が集中し表示不良が発生することがある。

従来、外力などからの耐衝撃強度を高めるために、表示装置の外部に配置されるフレーム同士をテープなどにより固定する技術が開示されている（たとえば、特許文献１または２）。

特開２０１６−１２１２０号公報特開２００１−１２５０７３号公報

特許文献１および特許文献２では、表示装置の外部に配置されるフレーム同士をテープで貼りつける構成が開示されているが、表示装置の内部に配置されている各部材に外力が加わると相対的な変位を引き起こし、各部材が接触して破損する可能性がある。

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、表示装置に外力が加わった場合であっても、部材間の相対的な変位を引き起こすことを防止することにより、表示装置の表示不良を防止することを目的とする。

本発明の表示装置は、表示パネルと、表示パネルに信号入力するための回路基板と、表示パネルと回路基板とを接続する接続部材と、光源を内包する第１のフレームと、第１のフレームと嵌合する第２のフレームとで構成され、第２のフレームに上に配置される表示パネルを照射するバックライトと、第１のフレームと回路基板との間に配置され、第１のフレームおよび回路基板の電気的接続を遮断する絶縁シートと、を備え、絶縁シートは、回路基板の形状に対応して形成される台座部と、第１のフレームと第２のフレームとを嵌合する嵌合部まで延長する延長部と、を備え、第１のフレームと前記第２のフレームの嵌合部に跨って延長部が貼り付けられることを特徴とする。

本発明の構成によれば、表示装置に外力が加わった場合であっても、部材間の相対的な変位を引き起こすことを防止し、表示装置の表示不良を防止することができる。

本発明の実施の形態１によ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。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。実施の形態２の表示装置の断面図である。実施の形態３の表示装置の断面図である。実施の形態４の表示装置の断面図である。表示装置を裏面側から見た平面図である。

以下、本発明の表示装置の構造について、図面を用いて説明を行う。なお、本実施の形態において、同一の符号を用いたものは同一または実質的に同一の構成要素を示すものである。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１による表示装置１００の分解斜視図、図２は本発明の表示装置１００を構成する表示パネル１の斜視図、図３は、図１の表示装置１００を組み立てた状態におけるＡ−Ａ断面図である。

図１乃至図３において、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、開口部を有するフロントフレーム３を備えている。また、表示装置１００の裏面には液晶パネル１に信号を入力する回路基板４が配置され、回路基板４を保護するカバーとしてシールドメタル５を備えている。なお、回路基板４と表示パネル１は、可撓性のあるＦＰＣ６により接続されている。また、表示装置１００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備えている場合もある。以下、各構成部材について、詳細に説明する。

＜表示パネル＞
図２において、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、ガラスなどの絶縁性基板上にＣＦ（カラーフィルタ：ＣｏｌｏｒＦｉｌｔｅｒ）、遮光層、対向電極等が形成された第１の基板１１と、ガラスなどの絶縁性基板上にスイッチング素子となるＴＦＴ（薄膜トランジスタ：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の外周部に配置された駆動用ＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）１３などにより構成されている。駆動用ＩＣ１３は、第２の基板１２の外周部に接続されたテープ状の配線材料であるＴＣＰ（ＴａｐｅＣａｒｒｉｏｒｐａｃａｇｅ）、ＣＯＦ（ＣｈｉｐＯｎＦｉｌｍ）等上に配置された駆動用ＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）１３などにより構成される場合もある（図示せず）。

＜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２１を備えた光源基板２５、光源２１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複数枚の光学シート２２、導光板２３の反出射面から抜け出た光を再び導光板２３へ向かわせる反射板２４およびそれらの部材を収容して保持する第１のフレームであるリアフレーム９、リアフレーム９と係合する第２のフレームであるミドルフレーム８を備えている。バックライト２は、表示パネル１を表示面と反対側である第２の基板１２側より照射している。

＜導光板＞
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の反出射面または／および出射面には、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。

＜光学シート＞
導光板２３上には、出射光の強度分布や出射角を調整するために、光学シート２２が配置されている。光学シート２２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：ポリカーボネート以下、ＰＣ）、ＰＥＴ（ＰｏｌｙＥｔｈｙｒｅｎｅＴｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ポリエステルテレフタレート以下、ＰＥＴ）等の樹脂材料が用いられる。

＜ミドルフレーム＞
ミドルフレーム８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を有し、上面側周辺には表示パネル１が搭載、位置決めされて保持される。ミドルフレーム８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。

＜リアフレーム＞
リアフレーム９には、光源２１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２１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。

上記ミドルフレーム８及びリアフレーム９は、一般的にツメによる引っ掛け構造またはネジ止めにより互いに固定され、０．数ｍｍから数ｍｍのクリアランスを確保して保持される。

＜光源、光源基板＞
光源２１は、ＲＧＢ（Ｒｅｄ：赤、Ｇｒｅｅｎ：緑、Ｂｌｕｅ：青、光の３原色）の点状光源や、ＲＧＢ以外の発光色のＬＥＤ、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、点状光源を実装する光源基板２５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２５は、導光板２３またはリアフレーム９等に貼り付けられ保持される。

＜フロントフレーム＞
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、ツメ状の固定構造あるいはネジ止め等により、バックライト２と固定される。フロントフレーム３は、一体で形成してもよいし、複数の部材を組み合わせることにより構成してもよく、側面、正面、背面、あるいは周辺部等に、最終製品への取り付け部（ネジ、取付穴等）を設けてもよい

＜回路基板＞
回路基板４は、表示パネル１および光源２１を電気的な入力信号によって制御する。通常、ガラスエポキシなどに銅パターンを形成し、表面に電子部品がハンダにより実装されている。回路基板４は、主に表示装置１００の裏面側すなわち光が出射されない側に配置される。

＜ＦＰＣ＞
ＦＰＣ６は可撓性を備えるＰＥＴなどの基材に表示パネル１に信号を与えるための配線を形成したもので、表示パネル１の周辺部に設けられた配線端部と回路基板４の配線を接続する接続部材である。ＦＰＣ６は、バックライト２の側部を囲むように配置される。

＜シールドメタル＞
シールドメタル５は、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等のフィルム状の薄い樹脂から構成され、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配置される。シールドメタル５は回路基板４の実装部品を保護するため、回路基板４を覆うように、回路基板４に対応する位置であって、表示装置１００の裏面に配置される。フロントフレーム３と係合する構成またはリアフレーム９とのネジ止めにより固定される。

＜絶縁シート＞
金属製のシールドメタル５を配置する場合、回路基板４側には回路基板４または回路基板４上の電子部品との電気的接触を避けるためにＰＥＴ等の樹脂製の絶縁シート７を貼り付けて絶縁対策を行う。絶縁シート７は、通常、回路基板４の形状に対応しており、同サイズまたは同サイズよりも大きいサイズで形成されており、シート状に構成され、一方の面には粘着材を備えており、本発明ではリアフレーム９の裏面に固定される。

図３において、ＦＰＣ６は一方は表示パネル１の端部に接続され、他端は表示装置１００の裏面側に配置された回路基板４に接続されている。また、表示パネル１からバックライト２を構成するリアフレーム９およびミドルフレーム８の側部の外周に沿うように屈曲して、回路基板４に接続される。バックライト２を構成するリアフレーム９は下部９１および側部９２を備えている。また、ミドルフレーム８は表示パネル１と平行な方向の面を備え、表示パネル１を保持する保持部８１と側部８２を備えている。また、リアフレーム９およびミドルフレーム８は互いに対応する位置に嵌合部を備え、嵌合部により固定されている。本実施の形態においては、図３に示すように、リアフレーム９の側部９２の一部に嵌合部９３、ミドルフレーム８の当該嵌合部９３に対応する側部８２に嵌合部８３が形成されている。なお、嵌合部８３、９３は凹部で構成されており、リアフレーム９の側部９２がミドルフレーム８の側部８２を覆う形状となっている。なお、図示した嵌合部の構成は、ツメ形状で構成されて引っ掛け構造であってもよい。また、ネジ止めで構成されてもよい。なお、嵌合部においては、組み立て性を悪化させないためまたはそれぞれの部材の加工精度を高く設定するため、クリアランスが適宜設定させている。

図８は表示装置１００の裏面側から見た平面図である（ただし、シールドメタル５は不図示）。図８に示すように、本発明の表示装置１００は、回路基板４が固定される位置に対応して、絶縁シート７が配置されている。また、絶縁シート７は、回路基板４と対応する位置であって、回路基板４に対応する形状で形成された台座部７１（回路基板４を配置するための台座部）と、台座部７１より延長した延長部７２を備えている。当該延長部７２をリアフレーム９およびミドルフレーム８の嵌合部８３、９３に跨って固定されるように貼り付け、リアフレーム９とミドルフレーム８の両方を固定する。すなわち、本発明の絶縁シート７は、リアフレームの下部９１に配置され、回路基板４と対応する位置に配置された台座部７１より延長された延長部７２を備え、当該延長部７２で、リアフレーム９の嵌合部９３とミドルフレーム８の嵌合部８３を貼り付け固定している。

＜作用＞
前述の通り、リアフレーム９およびミドルフレーム８の嵌合部９３、８３において、製造時に設定されるクリアランスが、表示装置１００の組み立て後に部材間の相対的な変位を引き起こす場合がある。リアフレーム９とミドルフレーム８と相対変位を引き起こした場合、表示装置１００を構成する表示パネル１と回路基板４がそれぞれ独立の運動をすることなり、２部材を接続している接続部材であるＦＰＣ６に応力が集中して破損し、表示不良が発生することがあった。

そこで、本発明の表示装置１００において、回路基板４とリアフレーム９と間に配置している絶縁シート７をリアフレーム９の側部９２およびミドルフレーム８の側部８２に形成された嵌合部９３、８３まで延長させる延長部７２を備え、嵌合部９３、８３に跨って貼り付ける。すなわち、リアフレーム９の下部９１から側部９２、ミドルフレーム８の側部８２を一枚の絶縁シート７で貼り付ける。これにより、表示装置１００に外力による応力が嵌合部９３、８３に加わった場合であっても、リアフレーム９とミドルフレーム８の相対変位を防止することができる。よって、ミドルフレーム８とリアフレーム９とが衝撃を受けたことにより発生する運動すなわち部材間の相対的な変位を引き起こすことを防止できるため、表示装置１００における耐振動、耐衝撃性が向上する。ＦＰＣ６に伝わる応力を防止することにより、ＦＰＣ６の断線を防止し、表示装置１００の表示不良を防止することができる。

また、リアフレーム９と回路基板４との間に配置される絶縁シート７に延長部７２を設けることで達成できるため、新規の部材追加によるコストアップなしに性能を向上させることができる。

図４に本実施の形態１の変形例における表示装置１００の断面図を示す。図３の表示装置１００は、ミドルフレーム８に形成した嵌合部８３をリアフレーム９の嵌合部９３で覆う形状であったが、図４の変形例によれば、嵌合部９３を嵌合部８３で覆う形状を示している。嵌合部が絶縁シート７の台座部７１近傍に配置されているため、絶縁シート７の延長部７２の延長幅を短くすることができる。なお、図４に示すように、絶縁シート７の延長部７２をミドルフレーム８の側部８２まで延在させることで、接着面積を増やすことで、より安定した固定が可能となる。

＜実施の形態２＞
図５は、本発明の形態２の表示装置１００の断面図である。実施の形態１において、ミドルフレーム８およびリアフレーム９の嵌合部８３、９３を絶縁シート７の延長部７２により貼り付け固定する構造であったが、本実施の形態２の表示装置１００は、図５のように、ミドルフレーム８の係合部８３にリアフレーム９の嵌合部９３を嵌合させる際に、リアフレーム９の嵌合部９３を加熱して、嵌合部間に配置した接着剤１０を溶解させ、ミドルフレーム８の嵌合部８３と溶着させる。なお、接合部（嵌合部）にはアクリル、エポキシ樹脂による接着材１０を配置しており、接着材１０を溶解させて接合する。

＜作用＞
本実施の形態２によれば、嵌合部９３、８３を接着剤１０により接合させるため、実施の形態１と比較し、より強固な固定が可能となり、部材間の相対的な変位を引き起こすこととを防止し、表示不良を防止できる。

＜実施の形態３＞
図６は、本発明の形態３の表示装置の断面図である。実施の形態１において、ミドルフレーム８およびリアフレーム９の嵌合部９３は、絶縁シート７の延長部７２により貼り付けられ、固定される構造であったが、本実施の形態３においては、さらに、表示パネルをミドルフレーム８に固定する粘着材１４をパネル保持部８１に、回路基板４をリアフレーム９に固定する粘着材１５を絶縁シート７上にさらに備える。

本実施の形態３において、パネル保持部８１は、ミドルフレーム８の表示パネル１を受ける座または表示パネル１のＸＹ方向を平行と規定し、表示パネル１に対して、平行に配置されるパネル保持部８１および、リアフレーム９に配置された回路基板４と平行である絶縁シート７上の面に粘着材１４、１５を配置する。

＜作用＞
本実施の形態３によれば、粘着材１４、１５を配置することにより、表示パネル１とミドルフレーム８および回路基板４とリアフレーム９の相対変位を減らすことができる。よって、ＦＰＣ６に伝わる応力を防止することができるため、ＦＰＣ６の断線を防止することができ、表示装置の耐振動性、耐衝撃性が向上させることができ、表示装置１００の表示不良を防止できる。

＜実施の形態４＞
図７は、本発明の形態４の表示装置の断面図である。実施の形態３においては、ミドルフレーム８のパネル保持部８１および絶縁シート７の回路基板４と対応する位置に粘着材１４、１５を配置したが、本実施の形態４においては、図７のように、ＦＰＣ６と表示パネル１との接続部近傍に対して、フロントフレーム３とのＺ方向（図の縦方向）のクリアランスにクッション部材１６を配置した。また、回路基板４とＦＰＣ６との接続部近傍に対応して、フロントフレーム３または、シールドメタル５とのＺ方向のクリアランスにクッション部材１７を配置した。クッション部材１６、１７は発砲基材で構成されており、クリアランスに対応して、クッション部材１６またはクッション部材１７のどちらか一方のみ配置してもよいし、両方配置してもよい。

＜作用＞
本実施の形態４の表示装置１００によれば、フロントフレーム３と表示パネル１、シールドメタル５と回路基板４との振動による変位を減らすことが可能となり、表示装置１００に加わる振動の伝播する速度を減衰させることができ、ＦＰＣ６へ伝わる振動を防止し、断線を防止することができ、表示装置の耐振動性、耐衝撃性が向上させることができる。

上記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ることができる。または、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、２１光源、２２光学シート、２３導光板、
２４反射板、２５光源基板、
３フロントフレーム、４回路基板、５シールドメタル、６ＦＰＣ、
７絶縁シート、７１台座部、７２延長部、
８ミドルフレーム、８１パネル保持部、８２側部、８３嵌合部
９リアフレーム、９１下部、９２側部、９３嵌合部、
１０接着剤、１４、１５粘着材、１６、１７クッション部材、１００表示装置。

Claims

表示パネルと、
前記表示パネルに信号入力するための回路基板と、
前記表示パネルと前記回路基板とを接続する接続部材と、
光源を内包する第１のフレームと、前記第１のフレームと嵌合する第２のフレームとで構成され、前記第２のフレームに上に配置される前記表示パネルを照射するバックライトと、
前記第１のフレームと前記回路基板との間に配置され、前記第１のフレームおよび前記回路基板の電気的接続を遮断する絶縁シートと、を備え
前記絶縁シートは、前記回路基板の形状に対応して形成される台座部と、前記第１のフレームと前記第２のフレームとを嵌合する嵌合部まで延長する延長部と、を備え、前記第１のフレームと前記第２のフレームの嵌合部に跨って前記延長部が貼り付けられることを特徴とする表示装置。
表示パネルと、
表示パネルに信号入力するための回路基板と、
前記表示パネルと前記回路基板とを接続する接続部材と、
光源を内包する第１のフレームと、前記第１のフレームと嵌合する第２のフレームとで構成され、前記第２のフレームに上に配置される前記表示パネルを照射するバックライトと、
前記第１のフレームの嵌合部と、前記第１のフレームの嵌合部に対向して形成される前記第２のフレームの嵌合部に配置された粘着材と、を備え、
前記粘着材により、前記各嵌合部を互いに固定することを特徴とする表示装置。
前記表示パネルは前記第２のフレームと固定される粘着材を備え、前記回路基板は前記絶縁シートに固定される粘着材を備えて固定されることを特徴とする請求項１または２記載の表示装置。
前記表示パネルを内包する第３のフレームをさらに備え、前記表示パネルと前記接続部材との接続部近傍であって、前記第３のフレームと前記接続部材との間にクッションを配置することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示装置。