JP3610077B2 - 液晶表示装置および電子機器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は液晶表示装置の構造に関する。特に、液晶パネルとそれを駆動する回路基板とを、可撓性配線接続部材を介して導電接続した液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶パネルとそれを駆動制御するＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）等の回路基板をＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の可撓性配線接続部材で導電接続したものは知られている。特に最近は上記のような可撓性配線接続部材上に液晶駆動用のＬＳＩチップ等の集積回路を配置してなる、いわゆるＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）が多く用いられている。（例えば本出願人が先に提案した実開平１−８８９２８号公報等参照）。
【０００３】
図１０は上記のようなＣＯＦを用いた従来の液晶表示装置の一例の断面図である。図において、１は液晶パネルであり、２はアルミニウムまたは冷間圧延鋼板等の材料によって平面方形に形成された枠部材である。この枠部材２は、例えば図示されない合成樹脂製等のケース材に対して複数箇所をカシメ足２ａによって固定するか、あるいはネジ固定する等の手段により、液晶パネル１の外周の辺部のうち少なくとも２辺の上面を同時に押さえている。この力によって液晶パネル１と枠部材２および前述した図示されないケース材が一体化されて液晶表示装置を形成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の例において、カシメ固定あるいはネジ固定位置は、液晶パネル１の特定箇所に応力が集中することで液晶パネル１を破損してしまわないように、図１０に示す通り出来る限り均等かつ多数の場所に設置しなくてはならない。この結果、構造設計上の自由度が損なわれると共に、組立時の工数が多くかかり生産性を損なうといった問題を有する。
【０００５】
また、液晶表示装置はメンテナンスや修理のために組立後も数度の分解作業を行う可能性があるので、カシメ固定を行うには枠部材２は数回の屈伸に耐え得る材料で形成されなくてはならず、例えば板厚０．６ｍｍ以上の冷間圧延鋼板等をその材料として用いねばならない。ネジ固定の場合には枠部材２の材料はネジの締め付けトルクに耐え得る材料であれば問題ないが、平面的に液晶パネルを押さえる為にネジ穴が設けられる位置は限られているのでネジ固定のみでは枠部材の固定手段として充分でなく、通常はカシメ固定と併用せざるを得ない。従って、金属材料を使用することになる。
【０００６】
ところが、液晶パネル１の少なくとも２辺を同時に押さえるためには、枠部材２は図１０の様に液晶パネル１の外形形状より平面的に一周り大きい平面方形に作成せざるを得ない。従って枠部材２が必要以上に大きく重くなり、液晶表示装置の重量を増やしてしまうといった欠点を有していた。
【０００７】
更に、前記理由によって枠部材２を金属材料で形成した場合、通常直近に位置する図示されない回路基板あるいは可撓性配線接続部材と枠部材２との絶縁が必要となる為、なんらかの絶縁部材を間に設けなくてはならない。この処置は部品数および工数を増やすと共に、絶縁部材が収まる寸法分だけ枠部材２の外周寸法が大きくなる、つまり装置全体が大きくなってしまうといった欠点を有していた。
【０００８】
そこで、本発明は上記欠点を解決するために提案されたもので、その目的とするところは、液晶表示装置全体を極力小型かつ軽量化してコンパクトに構成するとともに信頼性・生産性をも向上させた液晶表示装置を提供することである。さらに液晶表示装置を搭載した電子機器の小型かつ軽量化をも図るものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置は、液晶パネルと、それを駆動制御する回路基板とを可撓性配線接続部材を介して導電接続する液晶表示装置において、前記液晶パネルの端辺部の少なくとも1辺に、断面を略Ｕ字形に形成した樹脂製の枠部材が設けられ、前記液晶パネルと前記枠部材によって囲まれる空間に、前記回路基板、前記可撓性配線接続部材及び樹脂製の保持部材を配置し、前記保持部材が液晶表示装置の複数の前記可撓性配線接続部材の間に配置され、前記保持部材には溝が形成されており、前記溝に前記回路基板が係合されてなることを特徴とする。
【００１１】
本発明の電子機器は、上記のいずれかに記載の液晶表示装置を搭載したことを特徴とする。
【００１２】
【作用】
本発明は、上記にように、液晶パネルと回路基板とは、断面が略Ｕ字形状である枠部材によって支持されており、配線接続部材は枠部材の内側に配置されてなるので、液晶表示装置を製品に取り付ける際の取り扱いによって配線接続部材を損傷することがないとともに、静電気や異物等による損傷もしくは回路の短絡等が防止できる。
【００１３】
また、回路基板及び前記液晶パネルは、断面が略Ｕ字形状である枠部材の内面にて支持されるので、従来用いていたカシメ固定やネジ固定とは異なり液晶パネルや回路基板に対して組み立てに必要な応力が一点に集中せず、装置の振動・衝撃性能が大幅に向上する。
【００１４】
また、この枠部材は各辺独立して配置でき、かつ対向する２辺を共通化できるので、従来の少なくとも２辺を同時に押さえる平面方形の枠部材に比べて枠部材単品の部品サイズが小さくなり、取り扱いが簡便になると同時に、装置重量の軽量化を図る事ができる。
【００１５】
更に、本発明の液晶表示装置を表示装置を必要とする電子機器に搭載することによって、電子機器を小型かつ軽量化することができる。
【００１６】
【実施例】
そこで、以下に本発明の詳細を実施例に基づいて具体的に説明する。
【００１７】
〔実施例１〕
図１は本発明の一実施例を示す液晶表示装置の正面図、図２は図１における部品保持の構成を示す断面図、図３は図１におけるＡ−Ａ線部の拡大断面図である。
【００１８】
本実施例の液晶表示装置は、ノートＰＣ等に用いられる０．３ｍｍ画素ピッチの白黒単純マトリクスＬＣＤであり、ドット数は横６４０×縦４８０、１／２４０デューティの上下２画面分割駆動である。
【００１９】
本実施例では図２に示すように、液晶パネル１とそれを駆動制御するための回路基板３を、所定の間隔をおいて略平行にかつ一体的に配置した。この際、液晶パネル１の表示を妨げないよう、回路基板３は液晶パネル１の表示域より外周側に配置した。この回路基板３には厚さ０．８ｍｍ、幅１０．５ｍｍのコンポジット（ＣＥＭ−３）材を用いた。
【００２０】
そして、回路基板３を所定位置に保持する保持部材４を、段差部４ａと液晶パネル１の端辺とを合わせて粘着剤等の固定手段５で液晶パネル１の裏側に固定した。保持部材４は１２．２ｍｍ×４．８ｍｍ×４．０ｍｍの寸法でＡＢＳ樹脂を成形して作成し、液晶表示装置の長辺各辺の複数の可撓性配線接続部材の間に各３ヶ所配置した。
【００２１】
上記保持部材４と回路基板３とは、保持部材４に形成した蟻溝４ｂに丁度係合する大きさに形成した回路基板３の端部を圧入することにより一体的に蟻差し結合している。この他、結合手段としては両面接着テープあるいは接着剤等を用いてもよい。
【００２２】
本実施例では保持部材４の成形性等を考慮して、液晶パネル１の端子側ガラス１ａと回路基板３の間隔Ｔを２．６ｍｍとしたが、液晶パネル１と回路基板３との間隔が充分にとれない場合は、保持部材４を用いる代わりに液晶パネル１の裏面に回路基板３を粘着剤等の固定手段５で直接固定してしまってもよい。
【００２３】
上記のようにして所定の間隔をおいて一体化した液晶パネル１と回路基板３との間に、図３に示すようにＦＰＣ等の可撓性配線接続部材６を略Ｕ字状に屈曲させて配置し、その可撓性配線接続部材６の一端は液晶パネル１の端子側ガラス１ａに、他端は回路基板３にそれぞれ導電接続している。
【００２４】
また、可撓性配線接続部材６上にはＬＳＩチップ等の液晶駆動用の集積回路７を配置（実装）し、その集積回路７は液晶パネル１の段差部Ａを利用して収められている。
【００２５】
液晶パネル１と回路基板３は枠部材８の内面で平面的に支持されることで液晶表示装置として一体化されている。図の通り可撓性配線接続部材６は完全に枠部材８の内部に納められており、組立後は液晶表示装置の外側から全く見えず触ることもできない。したがって、液晶表示装置の製品への取り付けの際の取り扱いによって可撓性配線接続部材６を損傷することが無いとともに、静電気や異物等による損傷もしくは回路の短絡等が防止できるという利点を有する。
【００２６】
図３においては枠部材８は液晶パネル１の端子側ガラス１ａの端子面と反対側の面を押さえているが、他の構成方法を示す断面図４のように端子側ガラス１ａの端子面を押さえてもよい。この構成を取れば段差部Ａを枠部材８で押さえられるので、図３と比較してより薄型化が図られると同時に、可撓性配線接続部材６と端子側ガラス１ａの導電接続部を押さえるので接続信頼性がより向上する。
【００２７】
本実施例では液晶パネル１を背面照光するために、板厚２．０ｍｍのＰＭＭＡ製導光板９を液晶パネル１の背面に配置している。導光板９は枠部材８で平面的に支えられると同時に固定テープ１０によって枠部材８と一体化している。
【００２８】
本発明の特徴である枠部材８は板厚０．８ｍｍで深さ２０．２ｍｍ×幅６．４ｍｍのＵ字形断面に押し出し成形法で連続成形している。
【００２９】
押し出し成形法を用いた理由は、画面サイズの大小に関係なく自由な長さの枠部材８が同一の成形型で製造可能であり、かつ薄肉成形が容易に実現できる。従って従来の様な金属材料を折曲げ加工した平面方形の枠部材２を使用した場合に比べ部品生産性が大幅に向上すると同時に、部品重量で約１／３の軽量化が実現できるからである。
【００３０】
この枠部材８には適度なクリップ性が必要である。このクリップ性による一体化はカシメ固定やネジ固定と異なり液晶パネル１や回路基板３にかかる応力が一点に集中しないという効果を生む。この結果、装置の耐振動・衝撃性能を大幅に向上させている。
【００３１】
しかし同時に枠部材８の材料には、バックライトシステムの発熱や高温環境下の使用によってクリープ変形をおこさず、アイゾット衝撃強度も低下しないものを選定する必要がある。この選定の基礎判断は下記の計算で行った。
【００３２】
すなわち、板厚ｔであるＵ字状の枠部材８の底から内面の荷重点までの長さをａとしたとき、そこに垂直方向にかけられる単位長さ当たりの荷重Ｗと耐クリープ実用応力Ｓとの関係は
Ｗ＝Ｓｔ２／６ａ
で求められる。本実施例の液晶パネル１とバックライトシステム等を合わせた重量は３７０ｇ程度であり、ａ＝１０ｍｍであるので長辺２１ｃｍの２辺の枠部材８でこれを支えるとすれば耐クリープ実用応力Ｓは約８．３Ｋｇ／ｃｍ２と概算できる。
【００３３】
押し出し成形で一般的なＰＶＣ（塩化ビニル）材やＰＳ（ポリスチレン）材でも、本条件で成形した場合の耐クリープ実用応力は１５Ｋｇ／ｃｍ２程度と見積もられるので、本実施例程度のサイズの液晶表示装置では使用は不可能ではない。
【００３４】
しかし、バックライト重量が増えるカラーや大画面である高精細の液晶表示装置にはＰＶＣやＰＳでは熱クリープ変形に対するマージンが非常に少なくなってしまうだろう。
【００３５】
また、高温使用時のアイゾット強度変化についてもＰＶＣでは１００時間で１／１０程に劣化してしまう。これを回避する為に例えばＰＶＣをベースにしたポリマーアロイを用いる方法も考えられるが、現時点では難燃性能等の条件から選択肢は多くない。
【００３６】
このような理由から本実施例では枠部材８の材質として耐熱、耐衝撃性能に優れた９４−Ｖ０材であるＰＰＯ（ポリフェニレンオキサイド）樹脂「ノリルＳＥ９０（ＧＥプラスチック社）」を用いた。本材料は前記条件の耐クリープ実用応力Ｓは約５５Ｋｇ／ｃｍ２、６０℃でのアイゾット衝撃強度は約２０Ｋｇ・ｃｍ／ｃｍで長時間一定であり、本発明での使用に充分適している。
【００３７】
ノリルＳＥ−９０を用いて液晶表示装置の強度を従来と同等に維持するために必要な枠部材８の板厚は、実験の結果、従来より用いている金属材料と同様０．６ｍｍ厚程度でも充分であった。従って内部絶縁が不要な分だけ、従来より装置を更に薄型化できることが判った。
【００３８】
このような構成により、従来８．５ｍｍあった液晶表示体の総厚を６．５ｍｍと約２３．５％削減することに成功した。また、重量については従来４９０ｇであったが、本発明品では３９０ｇと約２０．４％の軽量化を実現することができた。
【００３９】
なお、枠部材８の作成にはこの他にも射出成形を用いる方法が考えられる。射出成形を用いれば押し出し成形と異なり断面形状が変化するような異形状の枠部材の作成が可能である。また、押し出し成形や射出成形で作成が困難なほど板厚が薄い枠部材を作成するには、真空成形等を含めて薄板曲げ加工技術全般を用いることが考えられる。
【００４０】
本実施例では図１に示す通り液晶パネルの３辺に各々枠部材８ａ，８ｂ，８ｃを配置している。この際、対向する枠部材８ａ，８ｂが左右対称形になる様に装置構成を工夫し枠部材８ａと枠部材８ｂを同一形状とすれば部品が共通化できるので量産効果を高めることができる。
【００４１】
枠部材８ａ，８ｂの両端部計４箇所には取付穴１１がそれぞれ設けられており、装置全体の取り付け穴の役割を果たすとともに枠部材８ａ，８ｂの組立位置出し基準穴ともなっている。
【００４２】
また、導光板９の光源となる蛍光管１２は、本実施例では図１の通り枠部材８ａ，８ｂの図示右側に配置させ、反射フィルム９ａを用いて導光板９に固定しているので、枠部材８ａ，８ｂを取り外さなくても蛍光管１２の交換・修理が可能であるという利点も有している。
【００４３】
〔実施例２〕
本発明の別の一実施例を以下に示す。
【００４４】
図５は本発明の別の実施例を示した正面図、図６は図５のＢ−Ｂ線拡大断面図である。本実施例では図６に示すように液晶パネル１と回路基板３を略同一平面上に配置させている。
【００４５】
本実施例においても可撓性配線接続部材６の一端は液晶パネル１の端子側ガラス１ａに、他端は回路基板３にそれぞれ導電接続されるとともに、ＬＳＩチップ等の液晶駆動用の集積回路７を可撓性配線接続部材６上に配置（実装）しているが、デスエリア寸法Ｄの縮小のため集積回路７には短辺対長辺比１：１０といった縦横比が高い棒状のＬＳＩを用いている。このため、回路基板３の幅は約４．０ｍｍと極端に狭くなるが、導電接続部（不図示）の端子ランド上にバイアホールを設けられるような多層基板、例えばシャープ電子部品製ＢＶＨ（ブラインドバイアホール）基板等を用いることによって回路基板３内での多信号配線を可能にしている。
【００４６】
この例では液晶パネル１は反射モード表示であるので、バックライトシステムは持たない。また、回路基板３を液晶パネル１と一体化するための部材も存在しない。従って回路基板３の固定は図６に示す通り、枠部材８の内面に支えられるのみであるが、実験の結果、本構成の装置でも使用上充分な強度が得られている。
【００４７】
この例でも枠部材８にはクリップ性を持たせて押し出し成形し、液晶パネル１の上面と回路基板３、及びスペーサー１３の下面を押さえている。液晶パネル１の背面が直接押されることによるセル厚変化に起因する表示色ムラの発生を防ぐため、枠部材８のクリップ性で発生する応力はスペーサー１３で平面的に分散させている。このスペーサー１３は固定テープ１０によって枠部材８と一体化されている。
【００４８】
本実施例では図５に示すとおり、装置の長辺２辺のみに枠部材８ａ，８ｂを配置している。装置図示左辺には枠部材は存在せず短辺側の回路基板３ａが露出しているが、実験の結果、取付穴１１で装置の保持を行うには長辺２辺にのみ枠部材があれば強度的に充分であった。従って、可撓性配線接続部材６の保護よりも軽量・コンパクト化を重視する用途については本実施例のように短辺の枠部材を省略することができる。
【００４９】
〔実施例３〕
図７は本発明の別の実施例を示す拡大断面図である。本構成では液晶パネル１の段差部Ａの直下には導光板９の光源であるφ３．１５ｍｍ径の蛍光管１２が納められている。枠部材８は合成樹脂で作成されているので、図のように枠部材８と蛍光管１２が近接していても、従来の金属性である枠部材２の様に蛍光管１２との容量性結合による輝度低下といった問題を発生させない。
【００５０】
また、合成樹脂製の枠部材８の熱伝導率は約２Ｗ／ｍＫであり、６．１Ｗ／ｍＫある従来の金属性の枠部材２の約１／３であるので、蛍光管１２の発熱は液晶パネル１に伝わりにくく、温度勾配による表示色ムラの発生は従来よりも抑えられる。
【００５１】
本実施例では回路基板３を図７に示すとおり液晶パネル１に対し略直角に配置した。枠部材８の集積回路７に当たる位置は開口している。従って、蛍光管１２を内蔵しているにもかかわらずデスエリア寸法Ｄを従来よりも抑えることができた。
【００５２】
この構成によればデスエリア寸法Ｄを殆ど増加させずに、可撓性配線接続部材６がある長辺側へも蛍光管１２を配置できるので、大幅なバックライト輝度の向上を図ることが可能である。従って、カラー表示など、高いバックライト輝度を必要とする液晶表示装置等に適している。
【００５３】
〔実施例４〕
図８は本発明の別の実施例を示す拡大断面図である。本実施例においては枠部材８はウレタン系エラストマー、例えば三進興産製ポリウレタンエラストマー「ソルボセイン」などのゴム状高弾性材によって成形した。枠部材８の内面には固定用の突起部Ｇを設けて、液晶パネル１の外周にある溝部に圧入することで枠部材８と液晶パネル１を一体化せしめている。この枠部材８は非常に柔らかくクリップ性は持たない。従って応力分散のための部品を設けずに直接液晶パネル１を支えているにもかかわらず応力ムラによる色ムラは発生しない。
【００５４】
この構成では、液晶パネル１は高弾性材料である枠部材８で表裏両側から支持されているので従来の構造に比べて耐振動、耐衝撃性、耐熱衝撃性等が飛躍的に向上した。また、高温下連続使用評価についても、図示しない電子装置の外装ケースの熱膨張によって発生する静的応力を枠部材８が吸収すると共に、可撓性配線接続部材６と端子側ガラス１ａの導電接続部が断熱されるので、従来に比べて大幅な信頼性向上が図られた。
【００５５】
この構成によれば高信頼性に加え、液晶パネル１の裏面に支持部品が必要なく完全な透過モード表示を得るのに適しているので、例えば投射表示用の表示素子等の用途に適している。
【００５６】
〔実施例５〕
図９は本発明の別の実施例を示す拡大断面図である。本実施例では電磁誘導ペン入力のためのタブレット基板１４と保護ガラス１５が枠部材８によって一体化されている。タブレット基板１４はペン入力座標を検出する為の回路を構成するプリント基板である。また保護ガラス１５は、ペン入力筆記の力によって液晶パネル１の表面にキズがついたり、表示色ムラにつながる様な液晶パネル１のセル厚変化を防止する役割を持っている。
【００５７】
図９の通り、枠部材８は押し出し成形で作成可能な断面をもつ。従って、タブレット基板１４や保護ガラス１５を支持する為の新たな追加部品の必要は無い。また枠部材８は合成樹脂で成形しているので、従来の様な金属の枠部材２を用いた場合のように電磁誘導位置検出に対する悪影響を及ぼさないといった特徴を持つ。
【００５８】
図９においては上偏光板１ｂは液晶パネル１の端子側ガラス１ａの上に貼付けられているが、保護ガラス１５の内面側に貼付けてもよい。この構成を取れば、製造が困難な液晶パネル１に上偏光板１ｂを貼付けなくても済むので液晶パネル１の歩留り向上が図られると同時に、保護ガラス１５と一体化された上偏光板１ｂが容易に交換できるので表示モード（ポジ・ネガ）の変更や偏光軸の変更が組立後でも容易に行えるといった効果を生む。
【００５９】
〔実施例６〕
表示装置を必要とするパーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、電子手帳等の電子機器に実施例１から実施例５のいずれかの液晶表示装置を搭載することにより電子機器を小型化・軽量化することができた。
【００６０】
【発明の効果】
以上述べたごとく本発明は、断面を略Ｕ字形に形成した枠部材８の内面で液晶パネル１と回路基板３を平面的に支持しているので、従来用いていたカシメ固定やネジ固定とは異なり液晶パネル１や回路基板３に対して組立に必要な応力が一点に集中せず、装置の耐振動・衝撃性能が大幅に向上する効果を有する。
【００６１】
また枠部材８の内側に可撓性配線接続部材６を露出なき様に配置したので、液晶表示装置の製品への取り付けの際の取り扱いによって可撓性配線接続部材６を損傷することが無いとともに、静電気や異物等による損傷もしくは回路の短絡等が防止できる効果を有する。
【００６２】
また、この枠部材８は各辺独立して配置でき、かつ対向する２辺の部品を共通化できるので、従来の少なくとも２辺を同時に押さえる平面方形の枠部材２に比べて枠部材単品の部品サイズが小さくなり、取り扱いが簡便になると同時に、装置重量の軽量化を図る事ができるなどの効果がある。
【００６３】
更に、本発明の液晶表示装置を表示装置を必要とするパーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、電子手帳等の電子機器に搭載することによって、電子機器を小型かつ軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液晶表示装置の一実施例を示す斜視図。
【図２】図１の部品保持の構成を示す断面図。
【図３】図１におけるＡ−Ａ線拡大断面図。
【図４】図１における液晶表示装置の他の構成のＡ−Ａ線拡大断面図。
【図５】本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す斜視図。
【図６】図５におけるＢ−Ｂ線拡大断面図。
【図７】本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す拡大断面図。
【図８】本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す拡大断面図。
【図９】本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す拡大断面図。
【図１０】従来の液晶表示装置の斜視図。
【符号の説明】
１ 液晶パネル
２ 枠部材
３ 回路基板
４ 保持部材
５ 固定部材
６ 可撓性配線接続部材
７ 集積回路
８ 枠部材
９ 導光板
１０ 固定テープ
１１ 取付穴
１２ 蛍光管
１３ スペーサー
１４ タブレット基板
１５ 保護ガラス
【産業上の利用分野】
本発明は液晶表示装置の構造に関する。特に、液晶パネルとそれを駆動する回路基板とを、可撓性配線接続部材を介して導電接続した液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶パネルとそれを駆動制御するＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）等の回路基板をＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の可撓性配線接続部材で導電接続したものは知られている。特に最近は上記のような可撓性配線接続部材上に液晶駆動用のＬＳＩチップ等の集積回路を配置してなる、いわゆるＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）が多く用いられている。（例えば本出願人が先に提案した実開平１−８８９２８号公報等参照）。
【０００３】
図１０は上記のようなＣＯＦを用いた従来の液晶表示装置の一例の断面図である。図において、１は液晶パネルであり、２はアルミニウムまたは冷間圧延鋼板等の材料によって平面方形に形成された枠部材である。この枠部材２は、例えば図示されない合成樹脂製等のケース材に対して複数箇所をカシメ足２ａによって固定するか、あるいはネジ固定する等の手段により、液晶パネル１の外周の辺部のうち少なくとも２辺の上面を同時に押さえている。この力によって液晶パネル１と枠部材２および前述した図示されないケース材が一体化されて液晶表示装置を形成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の例において、カシメ固定あるいはネジ固定位置は、液晶パネル１の特定箇所に応力が集中することで液晶パネル１を破損してしまわないように、図１０に示す通り出来る限り均等かつ多数の場所に設置しなくてはならない。この結果、構造設計上の自由度が損なわれると共に、組立時の工数が多くかかり生産性を損なうといった問題を有する。
【０００５】
また、液晶表示装置はメンテナンスや修理のために組立後も数度の分解作業を行う可能性があるので、カシメ固定を行うには枠部材２は数回の屈伸に耐え得る材料で形成されなくてはならず、例えば板厚０．６ｍｍ以上の冷間圧延鋼板等をその材料として用いねばならない。ネジ固定の場合には枠部材２の材料はネジの締め付けトルクに耐え得る材料であれば問題ないが、平面的に液晶パネルを押さえる為にネジ穴が設けられる位置は限られているのでネジ固定のみでは枠部材の固定手段として充分でなく、通常はカシメ固定と併用せざるを得ない。従って、金属材料を使用することになる。
【０００６】
ところが、液晶パネル１の少なくとも２辺を同時に押さえるためには、枠部材２は図１０の様に液晶パネル１の外形形状より平面的に一周り大きい平面方形に作成せざるを得ない。従って枠部材２が必要以上に大きく重くなり、液晶表示装置の重量を増やしてしまうといった欠点を有していた。
【０００７】
更に、前記理由によって枠部材２を金属材料で形成した場合、通常直近に位置する図示されない回路基板あるいは可撓性配線接続部材と枠部材２との絶縁が必要となる為、なんらかの絶縁部材を間に設けなくてはならない。この処置は部品数および工数を増やすと共に、絶縁部材が収まる寸法分だけ枠部材２の外周寸法が大きくなる、つまり装置全体が大きくなってしまうといった欠点を有していた。
【０００８】
そこで、本発明は上記欠点を解決するために提案されたもので、その目的とするところは、液晶表示装置全体を極力小型かつ軽量化してコンパクトに構成するとともに信頼性・生産性をも向上させた液晶表示装置を提供することである。さらに液晶表示装置を搭載した電子機器の小型かつ軽量化をも図るものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置は、液晶パネルと、それを駆動制御する回路基板とを可撓性配線接続部材を介して導電接続する液晶表示装置において、前記液晶パネルの端辺部の少なくとも1辺に、断面を略Ｕ字形に形成した樹脂製の枠部材が設けられ、前記液晶パネルと前記枠部材によって囲まれる空間に、前記回路基板、前記可撓性配線接続部材及び樹脂製の保持部材を配置し、前記保持部材が液晶表示装置の複数の前記可撓性配線接続部材の間に配置され、前記保持部材には溝が形成されており、前記溝に前記回路基板が係合されてなることを特徴とする。
【００１１】
本発明の電子機器は、上記のいずれかに記載の液晶表示装置を搭載したことを特徴とする。
【００１２】
【作用】
本発明は、上記にように、液晶パネルと回路基板とは、断面が略Ｕ字形状である枠部材によって支持されており、配線接続部材は枠部材の内側に配置されてなるので、液晶表示装置を製品に取り付ける際の取り扱いによって配線接続部材を損傷することがないとともに、静電気や異物等による損傷もしくは回路の短絡等が防止できる。
【００１３】
また、回路基板及び前記液晶パネルは、断面が略Ｕ字形状である枠部材の内面にて支持されるので、従来用いていたカシメ固定やネジ固定とは異なり液晶パネルや回路基板に対して組み立てに必要な応力が一点に集中せず、装置の振動・衝撃性能が大幅に向上する。
【００１４】
また、この枠部材は各辺独立して配置でき、かつ対向する２辺を共通化できるので、従来の少なくとも２辺を同時に押さえる平面方形の枠部材に比べて枠部材単品の部品サイズが小さくなり、取り扱いが簡便になると同時に、装置重量の軽量化を図る事ができる。
【００１５】
更に、本発明の液晶表示装置を表示装置を必要とする電子機器に搭載することによって、電子機器を小型かつ軽量化することができる。
【００１６】
【実施例】
そこで、以下に本発明の詳細を実施例に基づいて具体的に説明する。
【００１７】
〔実施例１〕
図１は本発明の一実施例を示す液晶表示装置の正面図、図２は図１における部品保持の構成を示す断面図、図３は図１におけるＡ−Ａ線部の拡大断面図である。
【００１８】
本実施例の液晶表示装置は、ノートＰＣ等に用いられる０．３ｍｍ画素ピッチの白黒単純マトリクスＬＣＤであり、ドット数は横６４０×縦４８０、１／２４０デューティの上下２画面分割駆動である。
【００１９】
本実施例では図２に示すように、液晶パネル１とそれを駆動制御するための回路基板３を、所定の間隔をおいて略平行にかつ一体的に配置した。この際、液晶パネル１の表示を妨げないよう、回路基板３は液晶パネル１の表示域より外周側に配置した。この回路基板３には厚さ０．８ｍｍ、幅１０．５ｍｍのコンポジット（ＣＥＭ−３）材を用いた。
【００２０】
そして、回路基板３を所定位置に保持する保持部材４を、段差部４ａと液晶パネル１の端辺とを合わせて粘着剤等の固定手段５で液晶パネル１の裏側に固定した。保持部材４は１２．２ｍｍ×４．８ｍｍ×４．０ｍｍの寸法でＡＢＳ樹脂を成形して作成し、液晶表示装置の長辺各辺の複数の可撓性配線接続部材の間に各３ヶ所配置した。
【００２１】
上記保持部材４と回路基板３とは、保持部材４に形成した蟻溝４ｂに丁度係合する大きさに形成した回路基板３の端部を圧入することにより一体的に蟻差し結合している。この他、結合手段としては両面接着テープあるいは接着剤等を用いてもよい。
【００２２】
本実施例では保持部材４の成形性等を考慮して、液晶パネル１の端子側ガラス１ａと回路基板３の間隔Ｔを２．６ｍｍとしたが、液晶パネル１と回路基板３との間隔が充分にとれない場合は、保持部材４を用いる代わりに液晶パネル１の裏面に回路基板３を粘着剤等の固定手段５で直接固定してしまってもよい。
【００２３】
上記のようにして所定の間隔をおいて一体化した液晶パネル１と回路基板３との間に、図３に示すようにＦＰＣ等の可撓性配線接続部材６を略Ｕ字状に屈曲させて配置し、その可撓性配線接続部材６の一端は液晶パネル１の端子側ガラス１ａに、他端は回路基板３にそれぞれ導電接続している。
【００２４】
また、可撓性配線接続部材６上にはＬＳＩチップ等の液晶駆動用の集積回路７を配置（実装）し、その集積回路７は液晶パネル１の段差部Ａを利用して収められている。
【００２５】
液晶パネル１と回路基板３は枠部材８の内面で平面的に支持されることで液晶表示装置として一体化されている。図の通り可撓性配線接続部材６は完全に枠部材８の内部に納められており、組立後は液晶表示装置の外側から全く見えず触ることもできない。したがって、液晶表示装置の製品への取り付けの際の取り扱いによって可撓性配線接続部材６を損傷することが無いとともに、静電気や異物等による損傷もしくは回路の短絡等が防止できるという利点を有する。
【００２６】
図３においては枠部材８は液晶パネル１の端子側ガラス１ａの端子面と反対側の面を押さえているが、他の構成方法を示す断面図４のように端子側ガラス１ａの端子面を押さえてもよい。この構成を取れば段差部Ａを枠部材８で押さえられるので、図３と比較してより薄型化が図られると同時に、可撓性配線接続部材６と端子側ガラス１ａの導電接続部を押さえるので接続信頼性がより向上する。
【００２７】
本実施例では液晶パネル１を背面照光するために、板厚２．０ｍｍのＰＭＭＡ製導光板９を液晶パネル１の背面に配置している。導光板９は枠部材８で平面的に支えられると同時に固定テープ１０によって枠部材８と一体化している。
【００２８】
本発明の特徴である枠部材８は板厚０．８ｍｍで深さ２０．２ｍｍ×幅６．４ｍｍのＵ字形断面に押し出し成形法で連続成形している。
【００２９】
押し出し成形法を用いた理由は、画面サイズの大小に関係なく自由な長さの枠部材８が同一の成形型で製造可能であり、かつ薄肉成形が容易に実現できる。従って従来の様な金属材料を折曲げ加工した平面方形の枠部材２を使用した場合に比べ部品生産性が大幅に向上すると同時に、部品重量で約１／３の軽量化が実現できるからである。
【００３０】
この枠部材８には適度なクリップ性が必要である。このクリップ性による一体化はカシメ固定やネジ固定と異なり液晶パネル１や回路基板３にかかる応力が一点に集中しないという効果を生む。この結果、装置の耐振動・衝撃性能を大幅に向上させている。
【００３１】
しかし同時に枠部材８の材料には、バックライトシステムの発熱や高温環境下の使用によってクリープ変形をおこさず、アイゾット衝撃強度も低下しないものを選定する必要がある。この選定の基礎判断は下記の計算で行った。
【００３２】
すなわち、板厚ｔであるＵ字状の枠部材８の底から内面の荷重点までの長さをａとしたとき、そこに垂直方向にかけられる単位長さ当たりの荷重Ｗと耐クリープ実用応力Ｓとの関係は
Ｗ＝Ｓｔ２／６ａ
で求められる。本実施例の液晶パネル１とバックライトシステム等を合わせた重量は３７０ｇ程度であり、ａ＝１０ｍｍであるので長辺２１ｃｍの２辺の枠部材８でこれを支えるとすれば耐クリープ実用応力Ｓは約８．３Ｋｇ／ｃｍ２と概算できる。
【００３３】
押し出し成形で一般的なＰＶＣ（塩化ビニル）材やＰＳ（ポリスチレン）材でも、本条件で成形した場合の耐クリープ実用応力は１５Ｋｇ／ｃｍ２程度と見積もられるので、本実施例程度のサイズの液晶表示装置では使用は不可能ではない。
【００３４】
しかし、バックライト重量が増えるカラーや大画面である高精細の液晶表示装置にはＰＶＣやＰＳでは熱クリープ変形に対するマージンが非常に少なくなってしまうだろう。
【００３５】
また、高温使用時のアイゾット強度変化についてもＰＶＣでは１００時間で１／１０程に劣化してしまう。これを回避する為に例えばＰＶＣをベースにしたポリマーアロイを用いる方法も考えられるが、現時点では難燃性能等の条件から選択肢は多くない。
【００３６】
このような理由から本実施例では枠部材８の材質として耐熱、耐衝撃性能に優れた９４−Ｖ０材であるＰＰＯ（ポリフェニレンオキサイド）樹脂「ノリルＳＥ９０（ＧＥプラスチック社）」を用いた。本材料は前記条件の耐クリープ実用応力Ｓは約５５Ｋｇ／ｃｍ２、６０℃でのアイゾット衝撃強度は約２０Ｋｇ・ｃｍ／ｃｍで長時間一定であり、本発明での使用に充分適している。
【００３７】
ノリルＳＥ−９０を用いて液晶表示装置の強度を従来と同等に維持するために必要な枠部材８の板厚は、実験の結果、従来より用いている金属材料と同様０．６ｍｍ厚程度でも充分であった。従って内部絶縁が不要な分だけ、従来より装置を更に薄型化できることが判った。
【００３８】
このような構成により、従来８．５ｍｍあった液晶表示体の総厚を６．５ｍｍと約２３．５％削減することに成功した。また、重量については従来４９０ｇであったが、本発明品では３９０ｇと約２０．４％の軽量化を実現することができた。
【００３９】
なお、枠部材８の作成にはこの他にも射出成形を用いる方法が考えられる。射出成形を用いれば押し出し成形と異なり断面形状が変化するような異形状の枠部材の作成が可能である。また、押し出し成形や射出成形で作成が困難なほど板厚が薄い枠部材を作成するには、真空成形等を含めて薄板曲げ加工技術全般を用いることが考えられる。
【００４０】
本実施例では図１に示す通り液晶パネルの３辺に各々枠部材８ａ，８ｂ，８ｃを配置している。この際、対向する枠部材８ａ，８ｂが左右対称形になる様に装置構成を工夫し枠部材８ａと枠部材８ｂを同一形状とすれば部品が共通化できるので量産効果を高めることができる。
【００４１】
枠部材８ａ，８ｂの両端部計４箇所には取付穴１１がそれぞれ設けられており、装置全体の取り付け穴の役割を果たすとともに枠部材８ａ，８ｂの組立位置出し基準穴ともなっている。
【００４２】
また、導光板９の光源となる蛍光管１２は、本実施例では図１の通り枠部材８ａ，８ｂの図示右側に配置させ、反射フィルム９ａを用いて導光板９に固定しているので、枠部材８ａ，８ｂを取り外さなくても蛍光管１２の交換・修理が可能であるという利点も有している。
【００４３】
〔実施例２〕
本発明の別の一実施例を以下に示す。
【００４４】
図５は本発明の別の実施例を示した正面図、図６は図５のＢ−Ｂ線拡大断面図である。本実施例では図６に示すように液晶パネル１と回路基板３を略同一平面上に配置させている。
【００４５】
本実施例においても可撓性配線接続部材６の一端は液晶パネル１の端子側ガラス１ａに、他端は回路基板３にそれぞれ導電接続されるとともに、ＬＳＩチップ等の液晶駆動用の集積回路７を可撓性配線接続部材６上に配置（実装）しているが、デスエリア寸法Ｄの縮小のため集積回路７には短辺対長辺比１：１０といった縦横比が高い棒状のＬＳＩを用いている。このため、回路基板３の幅は約４．０ｍｍと極端に狭くなるが、導電接続部（不図示）の端子ランド上にバイアホールを設けられるような多層基板、例えばシャープ電子部品製ＢＶＨ（ブラインドバイアホール）基板等を用いることによって回路基板３内での多信号配線を可能にしている。
【００４６】
この例では液晶パネル１は反射モード表示であるので、バックライトシステムは持たない。また、回路基板３を液晶パネル１と一体化するための部材も存在しない。従って回路基板３の固定は図６に示す通り、枠部材８の内面に支えられるのみであるが、実験の結果、本構成の装置でも使用上充分な強度が得られている。
【００４７】
この例でも枠部材８にはクリップ性を持たせて押し出し成形し、液晶パネル１の上面と回路基板３、及びスペーサー１３の下面を押さえている。液晶パネル１の背面が直接押されることによるセル厚変化に起因する表示色ムラの発生を防ぐため、枠部材８のクリップ性で発生する応力はスペーサー１３で平面的に分散させている。このスペーサー１３は固定テープ１０によって枠部材８と一体化されている。
【００４８】
本実施例では図５に示すとおり、装置の長辺２辺のみに枠部材８ａ，８ｂを配置している。装置図示左辺には枠部材は存在せず短辺側の回路基板３ａが露出しているが、実験の結果、取付穴１１で装置の保持を行うには長辺２辺にのみ枠部材があれば強度的に充分であった。従って、可撓性配線接続部材６の保護よりも軽量・コンパクト化を重視する用途については本実施例のように短辺の枠部材を省略することができる。
【００４９】
〔実施例３〕
図７は本発明の別の実施例を示す拡大断面図である。本構成では液晶パネル１の段差部Ａの直下には導光板９の光源であるφ３．１５ｍｍ径の蛍光管１２が納められている。枠部材８は合成樹脂で作成されているので、図のように枠部材８と蛍光管１２が近接していても、従来の金属性である枠部材２の様に蛍光管１２との容量性結合による輝度低下といった問題を発生させない。
【００５０】
また、合成樹脂製の枠部材８の熱伝導率は約２Ｗ／ｍＫであり、６．１Ｗ／ｍＫある従来の金属性の枠部材２の約１／３であるので、蛍光管１２の発熱は液晶パネル１に伝わりにくく、温度勾配による表示色ムラの発生は従来よりも抑えられる。
【００５１】
本実施例では回路基板３を図７に示すとおり液晶パネル１に対し略直角に配置した。枠部材８の集積回路７に当たる位置は開口している。従って、蛍光管１２を内蔵しているにもかかわらずデスエリア寸法Ｄを従来よりも抑えることができた。
【００５２】
この構成によればデスエリア寸法Ｄを殆ど増加させずに、可撓性配線接続部材６がある長辺側へも蛍光管１２を配置できるので、大幅なバックライト輝度の向上を図ることが可能である。従って、カラー表示など、高いバックライト輝度を必要とする液晶表示装置等に適している。
【００５３】
〔実施例４〕
図８は本発明の別の実施例を示す拡大断面図である。本実施例においては枠部材８はウレタン系エラストマー、例えば三進興産製ポリウレタンエラストマー「ソルボセイン」などのゴム状高弾性材によって成形した。枠部材８の内面には固定用の突起部Ｇを設けて、液晶パネル１の外周にある溝部に圧入することで枠部材８と液晶パネル１を一体化せしめている。この枠部材８は非常に柔らかくクリップ性は持たない。従って応力分散のための部品を設けずに直接液晶パネル１を支えているにもかかわらず応力ムラによる色ムラは発生しない。
【００５４】
この構成では、液晶パネル１は高弾性材料である枠部材８で表裏両側から支持されているので従来の構造に比べて耐振動、耐衝撃性、耐熱衝撃性等が飛躍的に向上した。また、高温下連続使用評価についても、図示しない電子装置の外装ケースの熱膨張によって発生する静的応力を枠部材８が吸収すると共に、可撓性配線接続部材６と端子側ガラス１ａの導電接続部が断熱されるので、従来に比べて大幅な信頼性向上が図られた。
【００５５】
この構成によれば高信頼性に加え、液晶パネル１の裏面に支持部品が必要なく完全な透過モード表示を得るのに適しているので、例えば投射表示用の表示素子等の用途に適している。
【００５６】
〔実施例５〕
図９は本発明の別の実施例を示す拡大断面図である。本実施例では電磁誘導ペン入力のためのタブレット基板１４と保護ガラス１５が枠部材８によって一体化されている。タブレット基板１４はペン入力座標を検出する為の回路を構成するプリント基板である。また保護ガラス１５は、ペン入力筆記の力によって液晶パネル１の表面にキズがついたり、表示色ムラにつながる様な液晶パネル１のセル厚変化を防止する役割を持っている。
【００５７】
図９の通り、枠部材８は押し出し成形で作成可能な断面をもつ。従って、タブレット基板１４や保護ガラス１５を支持する為の新たな追加部品の必要は無い。また枠部材８は合成樹脂で成形しているので、従来の様な金属の枠部材２を用いた場合のように電磁誘導位置検出に対する悪影響を及ぼさないといった特徴を持つ。
【００５８】
図９においては上偏光板１ｂは液晶パネル１の端子側ガラス１ａの上に貼付けられているが、保護ガラス１５の内面側に貼付けてもよい。この構成を取れば、製造が困難な液晶パネル１に上偏光板１ｂを貼付けなくても済むので液晶パネル１の歩留り向上が図られると同時に、保護ガラス１５と一体化された上偏光板１ｂが容易に交換できるので表示モード（ポジ・ネガ）の変更や偏光軸の変更が組立後でも容易に行えるといった効果を生む。
【００５９】
〔実施例６〕
表示装置を必要とするパーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、電子手帳等の電子機器に実施例１から実施例５のいずれかの液晶表示装置を搭載することにより電子機器を小型化・軽量化することができた。
【００６０】
【発明の効果】
以上述べたごとく本発明は、断面を略Ｕ字形に形成した枠部材８の内面で液晶パネル１と回路基板３を平面的に支持しているので、従来用いていたカシメ固定やネジ固定とは異なり液晶パネル１や回路基板３に対して組立に必要な応力が一点に集中せず、装置の耐振動・衝撃性能が大幅に向上する効果を有する。
【００６１】
また枠部材８の内側に可撓性配線接続部材６を露出なき様に配置したので、液晶表示装置の製品への取り付けの際の取り扱いによって可撓性配線接続部材６を損傷することが無いとともに、静電気や異物等による損傷もしくは回路の短絡等が防止できる効果を有する。
【００６２】
また、この枠部材８は各辺独立して配置でき、かつ対向する２辺の部品を共通化できるので、従来の少なくとも２辺を同時に押さえる平面方形の枠部材２に比べて枠部材単品の部品サイズが小さくなり、取り扱いが簡便になると同時に、装置重量の軽量化を図る事ができるなどの効果がある。
【００６３】
更に、本発明の液晶表示装置を表示装置を必要とするパーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、電子手帳等の電子機器に搭載することによって、電子機器を小型かつ軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液晶表示装置の一実施例を示す斜視図。
【図２】図１の部品保持の構成を示す断面図。
【図３】図１におけるＡ−Ａ線拡大断面図。
【図４】図１における液晶表示装置の他の構成のＡ−Ａ線拡大断面図。
【図５】本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す斜視図。
【図６】図５におけるＢ−Ｂ線拡大断面図。
【図７】本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す拡大断面図。
【図８】本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す拡大断面図。
【図９】本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す拡大断面図。
【図１０】従来の液晶表示装置の斜視図。
【符号の説明】
１ 液晶パネル
２ 枠部材
３ 回路基板
４ 保持部材
５ 固定部材
６ 可撓性配線接続部材
７ 集積回路
８ 枠部材
９ 導光板
１０ 固定テープ
１１ 取付穴
１２ 蛍光管
１３ スペーサー
１４ タブレット基板
１５ 保護ガラス
Claims (2)
- 液晶パネルと、それを駆動制御する回路基板とを可撓性配線接続部材を介して導電接続する液晶表示装置において、
前記液晶パネルの端辺部の少なくとも1辺に、断面を略Ｕ字形に形成した樹脂製の枠部材が設けられ、
前記液晶パネルと前記枠部材によって囲まれる空間に、前記回路基板、前記可撓性配線接続部材及び樹脂製の保持部材を配置し、
前記保持部材が液晶表示装置の複数の前記可撓性配線接続部材の間に配置され、
前記保持部材には溝が形成されており、前記溝に前記回路基板が係合されてなること
を特徴とする液晶表示装置。 - 請求項1記載の液晶表示装置を搭載した事を特徴とする電子機器。
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