JP2004117937A

JP2004117937A - 表示装置

Info

Publication number: JP2004117937A
Application number: JP2002282330A
Authority: JP
Inventors: Noriko Watanabe; 渡辺　典子
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2004-04-15
Also published as: AU2003264396A1; WO2004029917A1; TW200413774A; US20060254107A1; TWI248535B

Abstract

【課題】表パネルに外力等が掛かったときに表示パネル破損し難い表示装置が提供する。
【解決手段】表示パネル１と表示パネルの周縁部に設けられたフレーム２とを備える。フレーム２は、表示パネル１の周縁部において表示パネル１を基板の主面で支持する支持部２を有している。支持部２は、基板１の主面に対向する側に、平坦部２ａと、平坦部２ａに連続して設けられた第１湾曲部２ｂとを有する。基板１の主面は、平坦部２ａに直接または間接に固定されている。表示パネル１に外力が掛かっていない状態においては、基板１の主面と湾曲部２ｂとの間に空隙が形成されている。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置に関し、特に、表示パネルの取り付け構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＣＲＴに代わる表示装置として、種々のタイプのフラットパネルディスプレイが使用されている。フラットパネルディスプレイの中でも、液晶表示装置は、薄型・軽量・低消費電力の特徴を活かし、携帯電話やＰＤＡなどのモバイル用途の表示装置ディスプレイとして幅広く使用されている。
【０００３】
特に、モバイル用途では、表示装置のさらなる薄型化・軽量化が望まれており、表示装置の厚さと重量の大半を占めるガラス基板の薄板化が行われている。しかしながら、ガラス基板を薄くすると非常に割れやすくなるので、ガラス基板に代わってプラスチック基板を用いる検討が進んでいる。
【０００４】
プラスチック基板は、薄くても割れにくいので、シートディスプレイ（あるいはフィルムディスプレイ）やウエアラブルディスプレイなどのフレキシブルな表示装置も実現できる。
【０００５】
一般に、プラスチック材料は、本来的にガラスに比べて弾性が高く（破断延びが大きく）割れにくい。しかしながら、表示装置の基板材料として使用する場合、プラスチックを単体では使えないことがある。例えば、液晶表示装置の場合、単純マトリクス型の場合は、絵素電極として１層の無機膜を形成するだけなので問題はないが、アクティブマトリクス型の場合には、様々な温度で複数の無機膜を堆積し、また、これらの無機膜を精度良くパターニングしなければならないので、基板の熱膨張率を小さくすることが不可欠である。
【０００６】
プラスチックにガラスのフィラーや繊維を複合化することによって、透明性を確保しながら熱膨張率を下げた基板（以下、「複合型プラスチック基板」という。）が開発されている。複合型プラスチック基板は、ガラスとプラスチックの中間の物性を有しているので、局所的に強い応力が発生するような状況下では破損が生じることもある。例えば、基板面に硬い物体の角が強く打ち当たるような場合である。しかし、このような厳しい条件を除けば、複合型プラスチック基板は外力や衝撃に対し高い耐性をもち、表示装置の通常の使用条件下で発生する外力や衝撃では破損しないことが確認されている。
【０００７】
しかしながら、複合型プラスチック基板を用いた液晶表示装置をモバイルディスプレイとして使用してみると、基板単体では問題のない外力や衝撃であっても、破損を生じる場合がある。また、フレキシブルディスプレイとして使用する場合には、従来の使用条件より大きな外力がかかることが予想される。
【０００８】
そこで、液晶表示装置として組み立てたときの複合型プラスチック基板の破損の原因を検討したところ、液晶パネルの取り付け構造が、複合型プラスチック基板の割れ易さに大きく影響することがわかった。
【０００９】
取り付け構造が割れ易さに影響することはガラス基板の場合でも知られており、従来から破損を防ぐための取り付け構造が種々提案されている。
【００１０】
例えば、特許文献１は、液晶パネルの片側の全面に、液晶パネルの総厚の０．４倍以上の厚さを有する樹脂製の補強板を、接着剤または両面テープで接合した構造を提案している。この構造では、液晶パネルの表示領域を含む全面に補強板を設けるため、光の利用効率が低下するので好ましくない。また、補強板の剛性が高すぎると、液晶パネルのフレキシブル性が損なわれるし、補強板の剛性が低すぎると破損を抑制する効果が低下する。
【００１１】
液晶パネルの表示領域に対応する開口部を備えたフレームを用いて液晶パネルを支持する構成において、特許文献２は、弾性体材料からなる接着層を介して液晶パネルを外装ケースに固定した構成を開示している。また、特許文献３では、液晶パネルの外周部端面を、軟性材料からなるＹ字形状の固定枠に挿し込んで固定し、その固定枠をフレームに固定した構成を開示している。
【００１２】
【特許文献１】
実開昭６１−１２４０１６号公報
【特許文献２】
特開平５−１６５０１３号公報
【特許文献３】
特開平１１−１５３７８１号公報
【特許文献４】
特開２０００−２００５０６号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者が検討した結果、特許文献２および特許文献３に記載されている構成では、ガラス基板の破損を有効に抑制することはできるものの、複合型プラスチック基板の破損を十分に抑制できないことがわかった。
【００１４】
具体的には、種々検討した結果、複合型プラスチック基板を用いた液晶パネルでは、殆どの場合、液晶パネルを観察者側の面もしくは観察者と反対側の面の周縁部において直接フレームに固定した構成において、液晶パネルがフレームと直接接する部分（支持部と呼ぶ）で割れが発生することがわかった。これは以下の理由によると考えられる。
【００１５】
ガラス基板は、プラスチック基板に比べて破断歪みが小さく比較的弱い外力や衝撃でも割れてしまうので、弾性体によって外力や衝撃を緩和し、ガラス基板に発生する歪みを低減することによって、ガラス基板の破損を効果的に防止することができる。これに対し、破断歪みが比較的大きい複合型プラスチック基板については、複合型プラスチック基板が破損するほどの歪みを発生させる外力や衝撃を弾性体で吸収することが困難であるためと考えられる。
【００１６】
図５（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、複合型プラスチック基板を用いた液晶表示パネル１を弾性を有するフレーム１２に固定した構成において破損が発生するメカニズムを説明する。なお、弾性を有するフレーム１２は、例えば、特許文献２に記載されている弾性材料からなる接着層を含むフレームを模式的に示したもので、一体である必要はない。
【００１７】
図５（ａ）に示すように、外力が掛かっていない状態で、複合型プラスチック基板を用いた液晶表示パネル１が、弾性を有するフレーム１２に固定されている。
【００１８】
図５（ｂ）に矢印で示すように、液晶パネル１に外力が掛かると、液晶パネル１が変形する。複合型プラスチック基板の破断歪みは比較的大きいので、ガラス基板よりも大きく変形しても破損は発生しない。この特徴を生かして、フレキシブルディスプレイが実現されるわけである。
【００１９】
このとき、液晶パネル１が変形するとともに弾性フレーム１２も変形し、弾性フレーム１２の角部において、液晶パネル１に応力が集中するのを抑制するように作用する。
【００２０】
しかしながら、液晶パネル１の変形量が大きくなると、図５（ｃ）に示す様に弾性フレーム１２の変形が追いつかなくなり、弾性フレーム１２の角部において液晶パネル１に応力が集中し、破損が発生する。
【００２１】
なお、この破損が発生の頻度は、液晶パネル１がフレーム１２の支持部と接着しているかいないかにあまり依存しない。
【００２２】
このように、上述の特許文献２および特許文献３に開示されている弾性材料（軟性材料）を液晶パネルとフレームとの間に介在させる構成は、比較的大きく変形する液晶パネルの破損を抑制する効果が少ない。
【００２３】
一方、特許文献４は、液晶パネルの観察者側と反対側（「下側」とする）の面に設けられた、複数の光学シート、導光板、更に複数の光学シートを液晶パネルと一体にフレームに組み込む構成において、一番下側のシートと接するフレーム部分の内側を円弧状に面取りした構成を開示している。この構成は、導光板のレンズ溝面に損傷を与えないためのものであり、液晶パネルの破損を抑制するための構成については開示していない。
【００２４】
液晶表示装置を例に従来技術の問題点を説明したが、上記の問題は液晶表示装置に限られず、他の表示装置、特にフレキシブルディスプレイに用いられる表示パネル（例えば、有機ＥＬ表示パネルや電気泳動型表示パネル）を備えた表示装置に共通の問題である。
【００２５】
本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、表パネルに外力等が掛かったときに表示パネルを破損し難い表示装置を提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明による表示装置は、基板を有する表示パネルと、前記表示パネルの周縁部において前記表示パネルを前記基板の主面で支持する支持部を有するフレームとを備え、前記支持部は、前記基板の前記主面に対向する側に、平坦部と、前記平坦部に連続して設けられた第１湾曲部とを有し、前記基板の前記主面は、前記平坦部に直接または間接に固定されており、前記基板に外力が掛かっていない状態においては、前記基板の前記主面と前記第１湾曲部との間に空隙が形成されていることを特徴とし、そのことによって上記目的が達成される。
【００２７】
ある好ましい実施形態において、前記支持部は、前記第１湾曲部に対向する第２湾曲部を有する。
【００２８】
ある好ましい実施形態において、前記基板の前記主面は、接着層を介して前記平坦部に固定されている。
【００２９】
ある好ましい実施形態において、前記基板の前記主面と前記支持部の前記平坦部との間に補強板を更に有する。
【００３０】
ある好ましい実施形態において、前記補強板は接着層を介して前記平坦部に固定されている。
【００３１】
前記支持部は弾性体から形成されていることが好ましい。
【００３２】
前記基板がプラスチック基板である場合に、本発明の効果が顕著に得られる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態による表示装置の構成を説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００３４】
図１に示した本発明の実施形態の表装置は、表示パネル１と表示パネルの周縁部（表示領域をのぞく部分）に設けられたフレーム２とを備える。表示パネル１は１枚または２枚以上の基板を有し、フレーム２は、表示パネル１の周縁部において表示パネル１を基板の主面で支持する支持部２を有している。図では、フレーム２の支持部２のみを図示しているので、フレーム２と支持部２とを同じ参照符号で示し、また、表示パネル１と基板１とを同じ参照符号で示すことにする。なお、支持部２とフレーム２とは一体に形成されていても良いし、別々に形成されていても良い。
【００３５】
支持部２は、基板１の主面に対向する側に、平坦部２ａと、平坦部２ａに連続して設けられた第１湾曲部２ｂとを有する。基板１の主面は、平坦部２ａに直接または間接に固定されている。ここでは、接着剤で形成された接着層３を用いて固定している。
【００３６】
表示パネル（基板）１に外力が掛かっていない状態においては、図１（ａ）に模式的に示したように、基板１の主面と湾曲部２ｂとの間に空隙が形成されている。この空隙は、表示パネル１の表示部（中央）に近づくほど広くなるように形成されている。
【００３７】
表示パネル１の中央部に外力が掛かると、図１（ｂ）に模式的に示したように、表示パネル１が変形する。ここで、支持部２は、表示部側に湾曲部２ｂを有しており、基板１の主面との間に表示部側ほど広くなる間隙を有しているので、表示パネル１は支持部２によって変形が阻害されず自由に変形できる。
【００３８】
また、たとえ支持部２に変形が阻害される程度にまで変形しても、図１（ｃ）に基板１が接触する相手は湾曲部２ｂなので、基板１に応力が集中することがない。
【００３９】
このように、本発明の実施形態による表示装置においては、表示パネル（基板）に外力が掛かっても破損し難いので、複合型プラスチック基板を用いたフレキシブルディスプレイに好適に適用される。
【００４０】
なお、複合型プラスチック基板を含むプラスチック基板は一般に透湿性を有しているので、その表面に無機膜を形成し、この無機膜上に回路要素が形成される。このような場合には、基板の破損に至る前に、無機膜が破損するという不具合が発生することもあるが、本発明の実施形態によると、このような不具合を抑制する効果も得られる。
【００４１】
支持部２の平坦部２ａの幅は基板１を安定に固定できるように設定され、第１湾曲部２ｂは、基板１の主面に対向する面が曲面であれば、その幅（湾曲部を基板１の主面に投影した部分の幅）は狭くてもよい。例えば、対角３インチで基板１の厚さが０．２ｍｍの場合、平坦部２ａの幅は３ｍｍから５ｍｍである。基板１の厚さが約０．１ｍｍから約０．５ｍｍの場合に、本発明の効果が顕著に得られる。
【００４２】
支持部２を形成する材料に特に制限はないが、弾性を有している材料を用いることが好ましい。支持部２に湾曲部２ｂを形成した効果に加えて、図５に示したように、支持部１２の変形によって外力や衝撃を緩和する効果を得ることができる。弾性を有する材料としては、例えば、シリコーン系やエーテル系ポリウレタンなどのゴム（エラストマ）を好適に用いることができる。また、接着層３も、弾性を有する接着剤（粘着剤を含む）を用いることが好ましい。粘着剤を用いて圧さ２０μｍ程度の接着層３を形成すれば、粘着層３は容易に変形し基板１に応力を与えることはない。
【００４３】
但し、粘着剤を用いて接着層３を形成する場合、図２に示す構成を採用することが好ましい。
【００４４】
図２（ａ）および（ｂ）に示した構成においては、接着層３は、支持部２の平坦部２ａ上にのみ形成し、湾曲部２ｂ上には接着層３を形成していない。このような構成を採用することによって、図２（ｂ）に示したように、表示パネル１が湾曲部２ｂに接触する程度にまで変形した場合に、表示パネル１が粘着剤から形成された接着層３に粘着・固定されることを防止できる。
【００４５】
さらに、図３（ａ）および（ｂ）に示す他の構成を採用しても良い。
【００４６】
図３（ａ）に示した構成では、支持部２は、基板１の主面に対向する側に湾曲部２ｂを有するとともに、これに対向する湾曲部２ｃを有している。このような構成を採用すると、支持部２の端部（湾曲部２ｂおよび２ｃが形成されている部分）が固定されないので、表示パネル１が支持部２の端部に接触する程に変形した場合においても、端部が容易に変形できるので、表示パネル１に応力が発生することを抑制できる。このような効果を得るためには、支持部２を弾性材料で形成することが好ましい。
【００４７】
図３（ｂ）に示した構成では、表示パネル１が最も大きく変形した状態において、支持部２が表示パネル１の変形を阻害しないように、すなわち、表示パネル１に応力が発生しないように、湾曲部２ｂの曲率を大きく（曲率半径を小さく）し、支持部２の先端部を切り落とした形状を有している。このような構成を採用すると、支持部２が内側へ（表示部側へ）張り出す幅を小さくすることができるので、表示装置全体の外形を大きくすることなく、破損を抑制することができる。
【００４８】
上記の実施形態では、表示パネル１は、それが有する基板１の観察者側と反対側の主面で支持されている構成を例示した。ここで、「基板の主面で支持される」とは、基板１の主面がフレームの支持部２に直接接触する必要はなく、基板１の主面に支持部２からの力が直接または間接に作用することによって（基板１の重力に対する反作用を与えることによって）、表示パネル１を支持部２が支持することを広く意味する。従って、表示パネル１が液晶パネルであって、液晶パネルの下側プラスチック基板の外側に、偏光板や光学フィルムが設けられている場合に、接着層３によって支持部２に接着されるものが偏光板や光学フィルムであっても、液晶パネル１は支持部２によってその基板の主面で支持されていることになる。
【００４９】
また、上記の実施形態では、表示パネル１の周縁部において、観察者側と反対側の基板主面でフレームに固定する場合を例示したが、観察者側の主面でフレームに固定する場合、あるいは両側の主面（基板が１枚の場合はその基板側の主面、基板が２枚ある場合は、それぞれ側の基板の主面）で固定する場合においても、同様の効果を得ることができる。
【００５０】
上記の実施形態では、接着層３を用いて、表示パネル１をフレーム２に固定した構成を採用したが、表示パネル１をフレーム２に固定するための構成はこれに限られない。例えば、表示パネル１の上面（観察者側）に透明な板（表示部に対応する開口部を有することが好ましい）を配置し、この板とフレームとの間に表示パネルを挟んで、これらをねじ止めするなどの構成であってもよい。
【００５１】
さらに、図４に示すように、表示パネル１と支持部２との間に、表示パネル１と同じかまたはそれ以上の大きさを有するプラスチックまたは金属から形成された補強板を設けてもよい。補強板４は、支持部２の平坦部２ａに直接または間接に固定されており、表示パネル１に外力が掛かっていない状態においては、補強板４と支持部２の湾曲部２ｂとの間に空隙が形成されるように構成されている。表示パネル１は、例えば、表示部外に設けられた接着層３を介して補強板４に固定されている。なお、補強板４は、表示パネル１の観察者側、観察者と反対側、あるいは両側に設けても良い。
【００５２】
補強板４は、その剛性が表示パネルの基板１と同等かそれより高いものが好ましい。補強板４を設けた状態で表示装置に求められるフレキシブル性を損なわないように、補強板４の材料のヤング率に応じて厚さを設定すればよい。モバイル用途では、表示装置の厚さや軽さを考慮すると、補強板４の好ましい厚さは、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。
【００５３】
このような構成を採用すると、図６に示したように角を有する支持部２２を用いた構成とは異なり、補強板４が変形した場合に補強板４が支持部２に接触する部分に応力が集中することが防止され、補強板４の破損を抑制することができる。
【００５４】
補強板４が破断すると、その破断部において表示パネル１に応力が集中し、表示パネル（基板）１の破損が発生することがある。補強板４が軟らかい場合には、破損は起こりにくいが、基板１を補強する効果が乏しくなる。逆に、補強板の剛性が高い場合と、フレキシブルディスプレイを構成することができない。このように、図６に示した構成を採用すると、補強板４の材質（剛性の程度）と厚さの適切なものを選択するのには困難が伴う。
【００５５】
これに対し、図４に示したように、支持部４の端部に湾曲部２ｂを設けると、補強板４に応力が集中することがないので、補強板４の選択肢も広がり、補強板としての効果を十分得ることもできる。
【００５６】
図４では、接着層３を用いて表示パネル１を補強板４に固定したが、接着層３を設けず、他の構成を用いても良い。また、補強板４を支持部２に固定する構成についても同様で、接着層を用いても良いし、他の構成を用いてもよい。他の構成としては、上述したねじ止めを例示することができる。
【００５７】
また、図４に示した構成では、表示パネル１の端部が、支持部２の平坦部２ａに重なる位置関係にあるが、重ならない位置にあっても、補強板４が支持部２の平坦部２ａに固定されていれば、同じような効果が得られる。
【００５８】
なお、本発明は、従来のガラス基板よりも変形量が大きいことを特徴とする複合型プラスチック基板を備えた表示装置において特に顕著な効果を発揮するが、ガラス基板を備えた表示装置においても破損を抑制することができる。
【００５９】
【発明の効果】
上述したように、本発明によると、表パネルに外力等が掛かったときに表示パネルを破損し難い表示装置が提供される。本発明は、従来のガラス基板よりも変形量が大きいことを特徴とする複合型プラスチック基板を用いたフレキシブルディスプレイに好適に適用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態による表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態による他の表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態による他の表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態による他の表示装置装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、従来の表示装置における取り付け構造の問題点を説明するための模式的な断面図である。
【図６】比較例の表示装置における取り付け構造の問題点を説明するための模式的な断面図である。
【符号の説明】
１　表示パネル
２　フレーム（支持部）
２ａ　平坦部
２ｂ　第１湾曲部
２ｃ　第２湾曲部
３　接着層

Claims

基板を有する表示パネルと、前記表示パネルの周縁部において前記表示パネルを前記基板の主面で支持する支持部を有するフレームとを備え、
前記支持部は、前記基板の前記主面に対向する側に、平坦部と、前記平坦部に連続して設けられた第１湾曲部とを有し、
前記基板の前記主面は、前記平坦部に直接または間接に固定されており、前記基板に外力が掛かっていない状態においては、前記基板の前記主面と前記第１湾曲部との間に空隙が形成されている、表示装置。
前記支持部は、前記第１湾曲部に対向する第２湾曲部を有する、請求項１に記載の表示装置。
前記基板の前記主面は、接着層を介して前記平坦部に固定されている、請求項１または２に記載の表示装置。
前記基板の前記主面と前記支持部の前記平坦部との間に補強板を更に有する請求項１または２に記載の表示装置。
前記補強板は接着層を介して前記平坦部に固定されている請求項４に記載の表示装置。
前記支持部は弾性体から形成されている請求項１から５のいずれかに記載の表示装置。
前記基板はプラスチック基板である請求項１から６のいずれかに記載の表示装置。