JP2006323084A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導光板に集中荷重又は衝撃が加わることによる液晶表示パネルの破損又は導光板の外れを防止すること。
【解決手段】導光板２１の外周縁部を支持枠４０で支持し、支持枠４０で支持している導光板２１の外周部近傍に衝撃吸収部２３，２４，２５を形成する。衝撃吸収部２３，２４，２５は導光板２１の両主面に形成した溝２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂにより薄肉形状とする。また導光板２１の端面にバー導光板２２を設置し、導光板２１の一方の主面に対向して液晶表示パネルを設置する。バー導光板２２から導光板２１に入射した光を液晶表示パネル側へ導出し、液晶表示パネルからの光を導光板２１の他方の主面から観察者側へ出射する。
【選択図】図１

Description

本発明は液晶表示パネルに導光板を介して照明光を導く面発光装置及び液晶表示装置に関する。

従来から、液晶表示装置の照明手段として、液晶表示パネルを照明する面発光装置、例えばフロントライトが知られている。従来のフロントライトは、通常、光源と、この光源からの光を液晶表示パネルに出射する導光板とを主な構成要素として構成される。

図８は、従来の液晶表示装置の構成を示す図である。液晶表示パネルの液晶セル１が、上下二枚のガラスからなる絶縁基板２，３間に液晶（図示せず）を封入し、二枚の絶縁基板２，３の上下に偏光板４，５を付着して構成されている。さらに偏光板５側の端面に反射部材６を配置している。反射部材６の裏面に保護部材７を設置している。一方、液晶セル１の正面側に導光板８が配置され、導光板８に隣接して光源９が配置されている。

かかる構成の液晶表示装置では、光源９から出射した光を導光板８によってセル１側に導出し、この光を反射部材６で反射させ、導光板８を通して液晶セル１の表示を観察するようになっている。導光板８は液晶表示パネルの全面積を覆う板状体で構成され、図９（ａ）に示すように、導光板８の外縁部を支持枠１１で挟み込むようにして固定している。

特開平１１−１０９３４７号公報

しかしながら、面発光装置の導光板８に外部から衝撃が加わると、図９（ｂ）に示すように導光板８が荷重点を頂点として液晶表示パネル側に鋭角に突出し、荷重量によっては導光板８の裏面に配置したガラスの絶縁基板２，３を破損する恐れがある。また液晶表示装置に対する荷重評価では、表示板面に荷重を加えているが、この場合も導光板８の１点に荷重が加わることにより、導光板２１が鋭角に撓んでガラスの絶縁基板２，３を破損する恐れがある。さらに導光板８自体が支持枠から外れるといった不具合が考えられる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、導光板に集中荷重又は衝撃が加わることによる液晶表示パネルの破損や導光板の外れを防止した面発光装置及び液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明の面発光装置は、液晶表示パネルを照明する面発光装置であって、互いに対向する一対の主面と光源から光を入射する端面とを有する導光板と、前記導光板の外周縁部を支持する支持体と、前記導光板の前記端面の近傍に配置された光源と、前記導光板の外周に設けられ導光板本体よりも撓み易い構造とした衝撃吸収部と、を具備することを特徴とする。

この構成によれば、導光板に加えられた応力は衝撃吸収部が撓むことにより吸収される。このとき衝撃吸収部が導光板の外周に設けられていることから導光板の荷重中心点が鋭角に撓むことなく、導光板全体が液晶表示パネル側に変位して液晶表示パネルに対して面で当接することとなる。したがって、導光板の１点に作用した応力は面状に分散して液晶表示パネルに作用し、液晶表示パネルの破損が防止される。

本発明の面発光装置においては、前記衝撃吸収部は、前記導光板本体よりも薄肉形状であることが好ましい。この構成によれば、導光板本体よりも薄肉形状である衝撃吸収部は剛性が低下して撓み易くなるので、導光板本体が鋭角に撓むことなく衝撃吸収部が撓み、液晶表示パネルの破損が防止されることとなる。

本発明の面発光装置においては、前記導光板は、液晶表示パネル側の主面に光源からの光を液晶表示パネルへ出射する複数のプリズムを有することが好ましい。この構成によれば、導光板の液晶表示パネル側にプリズムを設けるので導光板の他方主面を平坦面とすることができ、導光板とカバーとを一体化することができる。導光板とカバーとを一体化した構成では、導光板に直接集中荷重又は衝撃が加えられるので衝撃吸収部を備えることはより有効である。

本発明の液晶表示装置は、上記面発光装置と、前記導光板の一方の主面と対向するように配置された液晶表示パネルと、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、導光板に集中荷重又は衝撃が加わることによる液晶表示パネルの破損又は導光板の外れを防止した面発光装置及び液晶表示装置を提供できる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置のうち液晶表示パネル正面に配置するフロントライトの構成を示す上面図及び側面図である。同図に示すように、フロントライトは、全体が矩形状をなし液晶表示パネルの表示領域Ｒを覆う導光板２１と、導光板２１の一端面に密着配置された長尺なバー導光体２２と、バー導光体２２に光を入射する不図示のＬＥＤ光源と、を主な構成要素として備える。バー導光体２２とＬＥＤ光源とで光源を構成する。導光板２１は、バー導光体２２と接していてＬＥＤ光源からの光が入射する端面２１ａと、液晶表示パネルに対向する主面２１ｂと、該主面２１ｂと対向し液晶表示パネルからの光を観察者側に出射する主面２１ｃとを有する。

導光板２１には、衝撃吸収構造を構成する溝（２３ａ，２３ｂ）、（２４ａ，２４ｂ）、（２５ａ，２５ｂ）及びＬ字型の段差部（２６ａ，２６ｂ）が形成されている。本例では、バー導光体２２が接する一辺を除く三辺を支持枠に固定する固定構造とする。溝２３ａ，２３ｂは、図１において上側となる導光板端部（上側端部）に固定部位２７を残しつつ、固定部位２７と導光板本体との間に薄肉部（以下、衝撃吸収部２３という）を形成する。溝２４ａ，２４ｂは、図１において右側となる導光板端部（右側端部）に固定部位２８を残しつつ、固定部位２８と導光板本体との間に薄肉部（以下、衝撃吸収部２4という）を形成する。溝２５ａ，２５ｂは、図１において下側となる導光板端部（下側端部）に固定部位２９を残しつつ、固定部位２９と導光板本体との間に薄肉部（以下、衝撃吸収部２5という）を形成する。段差部２６ａ，２６ｂは、図１において左側となる導光板端部（左側端部）を両側からＬ字型に削り取ることによる薄肉部を形成している。

このように本実施の形態では、支持枠に固定される導光板端部（上側端部、右側端部、下側端部）近傍となる導光板外周部に、薄肉形状で導光板本体よりも撓みやすくした衝撃吸収部２３，２４，２５を形成している。

フロントパネルの背面には液晶表示パネルの構成要素である上下二枚のガラスからなる絶縁基板３１，３２が配置されている。絶縁基板３１，３２間に液晶（図示せず）を封入している。液晶表示パネルの詳細な構造の説明はここでは省略する。

図２は導光板２１を支持枠が保持する部分の側断面図である。図１に示す矢印（イ）方向から見た図である。支持枠４０は、導光板２１の上側端部に形成した固定部位２７がはめ込まれる嵌合凹部４１、下側端部２９に形成した固定部位２９がはめ込まれる嵌合凹部４２、右側端部に形成した固定部位２８がはめ込まれる嵌合凹部（図２には現れない）と、を有する。支持枠４０は嵌合凹部４１，４２，４３によって矩形形状をなす導光板２１の三辺を挟み込んで支持する。

図３（ａ）は嵌合凹部４１に固定部位２７がはめ込まれた状態の拡大図である。固定部位２７の長さ及び衝撃吸収部２３の長さを加算した値がＡである。固定部位２７の長さをＢとし、衝撃吸収部２３の長さをＣとすると、Ａ＞Ｂを前提としてＢ≦Ｃの関係が好ましい。なお、図１、２では溝（２３ａ，２３ｂ）、（２４ａ，２４ｂ）、（２５ａ，２５ｂ）の形状が概略的に示されているが、厳密には図３に示すように溝の最深部から表面に掛けて滑らかに立ち上がるテーパ面を形成しており、衝撃吸収部２３，２４，２５が固定部位２７，２８，２９よりも長くなるように設定している。

以上のように構成された液晶表示装置において導光板２１に対して液晶表示パネル方向の荷重が加えられた場合の作用について説明する。

図３（ｂ）は導光板２１に対して液晶表示パネル方向の荷重が加えられた場合の導光板２１の状態を示している。同図に示すように、導光板２１に荷重が加わると、導光板２１における荷重点を頂点として導光板全体が鋭角に撓まずに、薄肉形状にされた衝撃吸収部２３，２４，２５を支点にして該衝撃吸収部２３，２４，２５が常に撓むこととなる。これは衝撃吸収部２３，２４，２５が導光板２１本体よりも薄肉形状にされたことで剛性が低下して撓みやすい構造となったからである。導光板２１の固定端となる三辺（上側端部、右側端部、下側端部）はそれぞれ衝撃吸収部２３，２４，２５を介して支持枠４０に固定されているので、導光板２１に荷重が加わると衝撃吸収部２３，２４，２５がそれぞれ撓み、導光板２１全体が液晶表示パネル側へ変位する。この結果、導光板２１の１点に作用した応力を面状に分散させて液晶表示パネルの絶縁基板３１に作用させることができ、導光板２１が鋭角に屈曲して絶縁基板３１の１点に応力が作用する場合（図９（ｂ））に比べて、液晶表示パネルが破損される危険性を大幅に低下させることができる。

このように本実施の形態の液晶表示装置によれば、導光板２１の固定側端部の近傍に沿って導光板２１を薄肉形状にした衝撃吸収部２３，２４，２５を設けたので、導光板２１に集中荷重又は衝撃が加わることによる液晶表示パネルの破損を防止することができる。

次に、導光板２１に設けた衝撃吸収部の形状の変形例を説明する。図３に示す衝撃吸収部２３は台形状の溝２３ａ，２３ｂにより薄肉部を形成したが、衝撃吸収部の形状を変えることにより導光板２１をより平行移動に近い状態で液晶表示パネル側へ変位させることも可能である。

図４（ａ）は衝撃吸収部を構成する薄肉部を略「Ｖ」の字の形状にした導光板の例を示す図であり、図３（ａ）に対応した箇所の図である。同図に示すように、導光板上面側に２つの溝５１ａ，５１ｂを隣接して平行に形成している。溝５１ａ，５１ｂの中間部は導光板２１本体と同じ高さまで山状に突出し、その両脇は山の稜線を形成するように落ち込んでいる。この結果、溝５１ａ，５１ｂにより導光板上面は略「Ｖ」の字を反転させた形状になっている。一方、導光板下面に台形状の溝５１ｃを形成していて、該溝５１ｃは前記山の部分でＶ字状に切れ込む形状となっている。これら溝５１ａ，５１ｂ，５１ｃにより形成された薄肉形状により衝撃吸収部５１を構成している。なお、導光板２１の他の固定端部においても同様に構成された衝撃吸収部を設けているものとする。

なお、図４（ａ）に示すように、衝撃吸収部５１の長さをＣ、嵌合凹部４１の上側支持部５２の長さをＤ、固定部位２７の長さをＥ、下側支持部５３の長さをＦとすると、Ｄ≧Ｃ＋Ｅ、Ｆ≧Ｄ／２の関係を満足するように設計することが好ましい。

このように構成された液晶表示装置において導光板２１に対して液晶表示パネル方向の荷重が加えられた場合の作用について説明する。

図４（ｂ）は導光板２１に対して液晶表示パネル方向の荷重が加えられた場合の導光板２１の状態を示している。同図に示すように、導光板２１に荷重が加わると、導光板２１の周囲に形成した衝撃吸収部５１等が撓んで導光板２１全体が液晶パネル側へ変位する。このとき、衝撃吸収部５１は略「Ｖ」の字形状となっているので、導光板２１が平行な状態のままで液晶表示パネル側へ変位する。したがって、応力が作用した導光板２１を平行に液晶表示パネル側へ変位させることができ、導光板２１の１点に作用した応力を面状に分散させる効果をより一層高めることができる。

このような構造の衝撃吸収部５１等は画面サイズが１インチから３インチ程度のものに適している。画面サイズが３インチよりも大きなものになると、導光板２１の面積が広くなるので１点に応力が作用しても鋭角に撓みづらくなる。よって、応力を分散させる効果はそれほど必要ない。また、画面サイズが１インチよりも小さなものでは導光板２１から液晶表示パネルまでの距離が短いので、導光板２１が平行に変位しなくても、導光板２１が鋭角に撓む前に液晶表示パネルに当接することとなる。なお、衝撃吸収部５１等の形状は「Ｖ」の字型に限定されるものではなく、例えばＷ字形状にすればさらに撓みやすい構造を実現できる。

次に、導光板の正面側に保護カバーを設置しなくても良い液晶表示装置の例について説明する。

図５は保護カバーと導光板とを一体化したカバー一体型の液晶表示装置の構成を示す斜視図であり、図６は図５に示す液晶表示装置の断面図である。図５に示す液晶表示装置は、面発光装置であるフロントライト１１０と、その背面側に配置された液晶表示パネル１２０とから主に構成されている。

フロントライト１１０は、図１に示すように、略平板状の透明の導光板１１２と、その端面１１２ａに沿って配設された長尺状のバー導光体１１３と、このバー導光体１１３の端面近傍に配置された発光素子であるＬＥＤ１１３ａと、から主に構成されている。

導光板１１２の上面及び下面の各々に衝撃吸収部を構成する溝を形成している。端面１１２ｂに沿って固定部位を残すように溝１３１ａ及び１３１ｂ（裏面の溝１３１ｂは図５に現れていない）を形成して衝撃吸収部１３１を構成している。他の端面１１２ｃ、１１２ｄにおいても同様に溝１３２ａ（１３２ｂ）を形成して衝撃吸収部１３２を構成し、溝１３３ａ（１３３ｂ）を形成して衝撃吸収部１３３を構成している。また端面１１２ａは上面側及び下面側の双方をＬ字型に成形してバー導光体１１３から導光板１１２内に光を入射する薄肉部１３４を形成している。

導光板１１２の液晶表示パネル１２０側の主面（図６において下側の主面、光出射面）１１２ｅには、図６に示すように、複数のプリズム１１４が形成されている。個々のプリズム１１４は、端面１１２ａから相対的に近い比較的緩やかな第１の面（緩斜面）１１４ａと、端面１１２ａから相対的に遠い比較的急な第２の面（急斜面）１１４ｂと、第１の面１１４ａと第２の面１１４ｂとの間に位置する第３の面（平坦面）１１４ｃとを有し、第２の面１１４ｂと第３の面１１４ｃとの間のなす角が鋭角である。したがって、複数のプリズム１１４は、図５に示すように、互いに平行なストライプ状に位置し、図６に示すように、断面略鋸刃状になっている。

液晶表示パネル１２０は、互いに対向して配置された絶縁基板１２１と絶縁基板１２２とを備え、絶縁基板１２１，１２２間に液晶層１２３が挟持されている。この液晶層１２３は、絶縁基板１２１及び絶縁基板１２２の内側の周縁部に沿って設けられたシール材１２４により封止されている。絶縁基板１２１の内側の主面上には、液晶制御層１２６が形成されており、絶縁基板１２２の内側の主面上には、フロントライト１１０の光や外光を反射するための反射層１２７が形成されている。この反射層１２７上には、液晶制御層１２８が形成されている。

液晶制御層１２６，１２８は、液晶層１２３を駆動制御するための電極、配向膜、及び電極をスイッチングするための半導体素子などを含む。また、必要に応じてカラー表示のためのカラーフィルタを含む。反射層１２７は、液晶表示パネル１２０に入射した外光やフロントライト１１０の光を反射するために、高反射率を有するアルミニウムや銀などの金属で構成された反射薄膜を含む。

図５において、液晶表示パネル１２０の破線で示す矩形状の領域１２０Ｄが表示領域である。表示領域１２０Ｄには、多数のセル（画素）がマトリクス状に形成されている。この表示領域１２０Ｄ上にフロントライト１１０の導光板１１２が屈折率調整層１１５を介して配置されている。このとき、フロントライト１１０は、導光板１１２の光出射面１１２ｂ（プリズム１１４を有する面）が液晶表示パネル１２０と対向するようにして配置される。したがって、屈折率調整層１１５が、液晶表示パネル１２０とプリズム１１４の平坦面（第３の面）との間に介在している。

以上のように構成された液晶表示装置において、フロントライト１１０のＬＥＤ１１３ａを点灯させると、図７に示すように、導光板１１２の内部を伝搬した光（矢印Ａ）が急斜面１１４ｂで反射し、その反射光（矢印Ｂ）が平坦面１１４ｃに向う。矢印Ａで示す光は、急斜面１１４ｂで急斜面１１４ｂの法線（一点鎖線）に対して４５°を越える角度で入射する。これにより、急斜面１１４ｂに入射した光（矢印Ａ）が急斜面１１４ｂを透過することを最大限防止することが可能になる。その結果、急斜面１１４ｂで反射する光量が増加して、フロントライト１１０の輝度が向上する。急斜面１１４ｂで反射した光は、平坦面１１４ｃに対して略直角で平坦面１１４ｃに達する。平坦面１１４ｃは屈折率調整層１１５と接しているので、平坦面１１４ｃに達した光は、屈折率調整層１１５を介して液晶表示パネル１２０の上側の絶縁基板１２１に入射する。

このように導光板１１２の液晶表示パネル側の主面１１２ｅにプリズム１１４を形成したことにより、導光板１１２の正面側を平坦面とすることができ、導光板１１２自体を保護カバーとしても機能させることができる。
導光板１１２の正面側から保護カバーを除去した構成では、導光板１１２に衝撃が加わる可能性が増大するが、カバー一体型の導光板１１２は前述したように１点に作用した応力を面状に分散することができるので、フロントライト１１０及び液晶表示パネル１２０の破損を有効に防止することができる。

本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態において、導光板のような光学部品は、板状体に限定されず、適宜フィルム状体、シート状体に変更して実施しても良い。また、上記実施の形態においては、光源が発光素子であるＬＥＤとバー導光体とで構成されている場合について説明しているが、本発明においては光源がＬＥＤとバー導光体以外のもので構成されていても良い。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

一実施の形態に係る液晶表示装置のフロントライトの上面図及び側面図 図１に示す液晶表示装置の概略的な断面図 （ａ）応力作用前の衝撃吸収部の状態を示す側面図、（ｂ）応力作用後の衝撃吸収部の状態を示す側面図 （ａ）変形例に係る応力作用前の衝撃吸収部の状態を示す側面図、（ｂ）同変形例に係る衝撃吸収部の応力作用後の状態を示す側面図 他の実施の形態に係る液晶表示装置の構成を示す斜視図 図５に示す液晶表示装置の断面図 図６に示す導光板のプリズムの構成を示す拡大図 従来の液晶表示装置の構成を示す図 （ａ）従来の液晶表示装置における導光板の固定構造を示す図、（ｂ）荷重が加わったときの導光板の状態を模式的に示す図

符号の説明

２１ 導光板
２２ バー導光体
２３，２４，２５，５１ 衝撃吸収部
２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ 溝
２７，２８，２９ 固定部位
３１，３２ 絶縁基板
４０ 支持枠
４１，４２ 嵌合凹部
１１４ プリズム
１１４ａ 緩斜面
１１４ｂ 急斜面
１１４ｃ 平坦面
１１５ 屈折率調整層
１１６ 空気層
１２０ 液晶表示パネル
１２６，１２８ 液晶制御層
１２７ 反射層

Claims (4)

1. 液晶表示パネルを照明する面発光装置であって、互いに対向する一対の主面と光源から光を入射する端面とを有する導光板と、前記導光板の外周縁部を支持する支持体と、前記導光板の前記端面の近傍に配置された光源と、前記導光板の外周に設けられ導光板本体よりも撓み易い構造とした衝撃吸収部と、を具備することを特徴とする面発光装置。
2. 前記衝撃吸収部は、前記導光板本体よりも薄肉形状であることを特徴とする請求請１記載の面発光装置。
3. 前記導光板は、液晶表示パネル側の主面に、光源からの光を液晶表示パネルへ出射する複数のプリズムを有することを特徴とする請求請１又は請求請２記載の面発光装置。
4. 請求請１から請求請３のいずれかに記載の面発光装置と、前記導光板の一方の主面と対向するように配置された液晶表示パネルと、を具備することを特徴とする液晶表示装置。

Images