JP4543655B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶パネルとこの液晶パネルを背後から照明するバックライトユニットとを備えた液晶表示装置に関し、更に詳しくは、接着剤や接着シートを用いずに液晶パネルとバックライトユニットとを相互に固定させた液晶表示装置に関する。

従来、液晶表示装置において、液晶パネルとバックライトユニットとを組み合わせて互いに固定させる構造として、接着剤や、接着シート（両面に接着層を有するいわゆる両面テープ）を用いて両者を接着させる構造が多く採用されている。

例えば、特許文献１には、液晶パネルとバックライトユニットとの間に接着層を設けて両者を一体化した液晶表示装置が開示されている。
特開平５−３１３１６１号公報

しかし、液晶パネルとバックライトユニットとを接着させた構造では、例えば両者の接着一体化後にバックライトユニットからの光を液晶パネルに導いて行った検査にて液晶パネルに異物が発見された場合に液晶パネルを交換するリワーク時における取り扱いが困難であるという問題がある。

特にモバイル用の電子機器に適用される薄い液晶パネルでは、バックライトユニットから分離する際に、液晶パネルに負荷がかかり、割れ、欠けなどの破損をきたしやすく、結果として、歩留まりの悪化、コストアップの要因となってしまう。

本発明は上述の問題に鑑みてなされ、その目的とするところは、液晶パネルに損傷を与えることなく、液晶パネルとバックライトユニットとの容易な分離が可能な液晶表示装置を提供することにある。

本発明の液晶表示装置は、液晶パネルと、液晶パネルの背面を受ける受け部を有するバックライトユニットと、液晶パネルの表示部を露出させるようにして液晶パネルの非表示部に重ねられるフレームとを備え、受け部及びフレームは液晶パネルのガラス板より柔らかい材料からなり、バックライトユニットとフレームとは一方に形成された凸部が他方に形成された凹部に嵌合されることで互いに組み合わされ、受け部とフレームとの間に液晶パネルの非表示部が狭圧されていることを特徴としている。

液晶パネルは、その背面（表示部として機能する面の反対面）をバックライトユニットの光出射面に対向させた状態で、バックライトユニットの受け部とフレームとの間に非表示部が狭圧されることで、バックライトユニットとフレームとの間に保持されている。液晶パネルの表示部はフレームの窓孔から露出され、外部から視認可能にされる。

バックライトユニットとフレームとは、一方に形成された凸部と他方に形成された凹部の嵌合によってのみ（ねじ、接着剤、接着シートは使わずに）、互いに固定される。すなわち、バックライトユニットはフレームに対して固定され、フレームはバックライトユニットに対して固定され、これら両者の間に液晶パネルが両者に固定されて保持される。

上記凸部と凹部とは嵌脱自在であり、その嵌合状態の解除にて容易に液晶パネルとバックライトユニットとを分離でき、リワークの作業性を向上できる。

凸部と凹部としては、フレームとバックライトユニットとの合わせ面にピン状の突起として凸部を設け、凹部はその突起が嵌合可能な丸孔として設ける構成が一例として挙げられる。あるいは、凸部を上記合わせ面の長尺方向に沿ったリブ状に設け、凹部をそのリブ状の凸部が嵌合可能な長溝として設けてもよい。

また、凹部を丸孔とした場合に、その丸孔に放射方向に切り込まれたスリットを形成すれば、凸部との嵌脱に際して丸孔を拡径方向に広げることができ、無理な力をかけることなく凸部と丸孔との嵌脱を行える。これにより、組み立て作業、あるいはリワーク作業を容易に行える。また、嵌脱時の凸部と丸孔との間の摩擦力の低減も図れ、両者の接触部に生じる過剰な摩擦力に起因する材料の削れを防止できる。この結果、リワークが複数回繰り返されることがあっても凸部と丸孔の寸法変化を防止でき良好な嵌合状態を確保できる。

また、上記受け部及びフレームを液晶パネルの強度を担うガラス板よりも柔らかい材料から構成することにより、受け部とフレーム間に狭圧されても液晶パネルは割れや傷などの損傷が生じない。

特に受け部及びフレームにゴム状弾性を有する材料を用いれば、その弾性を利用して、液晶パネルと受け部との間、及び液晶パネルとフレームとの間の隙間をなくして密着させることができ、液晶パネルのガタつきを抑えることがきる。更に、ゴム状弾性を有する材料の衝撃吸収作用にて、落下衝撃などの外部から加えられる衝撃から液晶パネルを保護することもできる。この場合、受け部及びフレームに直接弾性を持たせて、これらで液晶パネルを挟み込む構成であり、別途、衝撃吸収部材を用意して液晶パネルとフレームあるいは受け部との間に介在させる必要はなく、部品点数や工数の増大をきたさない。

また、ゴム状弾性に加えて成形性にも優れた材料を用いることが好ましい。このような材料として、熱可塑性エラストマーが挙げられる。熱可塑性エラストマーは、常温付近ではゴム状弾性を有し、高温では熱可塑性プラスチックと同様、軟化して圧縮、押し出し、射出などプラスチック加工機で容易に成形することが可能である。また、架橋が不必要で成形サイクルが短く、他のエラストマー（ゴム）では、ほとんどできないリサイクルが可能なため、資源の再利用化も可能である。例えば、スチレンブタジエン系、オレフィン系、ポリエステル系、ポリウレタン系、塩化ビニル系、ポリアミド系、フッ素ゴムなどの熱可塑性エラストマーが挙げられる。

更に、熱可塑性エラストマーの中でも比較的低温での成形性に優れたポリエチレンを用いることが好ましい。成形時の温度を低く抑えることができれば、材料の熱収縮を抑制でき、反りや歪みなどが生じずに寸法精度を高くすることができる。

なお、バックライトユニットにおいて、上記ガラス板より柔らかい材料とするのは、少なくともフレームとの間で液晶パネルを挟み込む上記受け部だけでよい。その他の部分、例えば光学部品が配設される底板部などの比較的広い面積となる部分は機械的強度確保のため金属板としてもよい。

また、受け部とフレームとは同じ材料であっても異なる材料であってもよい。例えば、フレームにポリエチレン、受け部にポリエステル、あるいはその逆などが挙げられる。

本発明の液晶表示装置によれば、液晶パネルのガラス板より柔らかい材料からなる、フレーム及びバックライトユニットの受け部間に液晶パネルを狭圧することで、液晶パネルとバックライトユニットとを一体化しているので、リワークの作業性を高めたり、リワーク時における液晶パネルの破損を防げる。この結果、歩留まりの悪化を防げ、コストダウンを図れる。また、製品としての使用時における液晶パネルを衝撃から保護することもできる。

図２は本実施形態に係る液晶表示装置１の斜視図を、図１はその分解斜視図を示す。液晶表示装置１は、液晶パネル２と、液晶パネル２を背後から照明するバックライトユニット１０（図１ではバックライトユニット１０のケース７のみ図示）と、液晶パネル２の非表示部４に重ねられ、バックライトユニット１０と共に液晶パネル２を挟み込むフレーム５とを備えている。

液晶パネル２は、内面に透明電極が形成された１対のガラス板と、これらガラス板の間に封入された液晶と、ガラス板に張り付けられた偏光フィルタなどから構成される。液晶パネル２は四角形状の表示部３（図１において２点鎖線で囲まれた部分）を有し、その表示部３の周囲の縁部に形成された非表示部４も含めて液晶パネル２は全体として四角形状を呈している。

バックライトユニット１０のケース７は、四角形状の底板部８と、液晶パネル２の背面、具体的には非表示部４の対応裏面を受ける受け部９（図３参照）を有し、全体として扁平箱状を呈している。

図３は、互いに組み合わせられる前のフレーム５及びケース７の要部（４つある角部のうちの１つの角部近傍部分）の拡大斜視図を示す。ケース７において、底板部８の周囲を囲むように形成された内壁部には段が形成されており、これにより、フレーム５との合わせ面６と底板部８との間に、底板部８に平行な平面として受け部９が形成されている。受け部９は、平面視にて、底板部８の周囲を囲む四角い枠状に形成されている。

また、ケース７の角部には凸部１５が形成されている。凸部１５はフレーム５との合わせ面６に形成されている。凸部１５は突出高さ方向に関して外径は一様ではなく、図５の断面図に示すように、根元から先端に向かうにつれて徐々に外径が大きくされた逆円錐台状を呈している。

なお、他の３箇所の角部及び４つある各辺部の中央位置にも上記と同様な凸部１５が形成されている（図１参照）。したがって、ケース７においてフレーム５との合わせ面６には全部で８個の凸部１５が形成されている。

ケース７においてその底板部８は例えばステンレス材料からなる金属板である。ケース７において底板部８以外の部分、すなわち受け部９も含めた枠状部分１８は、液晶パネル２のガラス板よりも柔らかい材料からなる。

具体的には、底板部８以外の枠状部分１８を構成する材料は熱可塑性エラストマーである。熱可塑性エラストマーは、常温付近でゴム状弾性を有し、加熱すると塑性変形しやすくなり、熱可塑性プラスチックと同様、軟化して圧縮、押し出し、射出などプラスチック加工機で容易に成形することが可能である。

更に具体的には、熱可塑性エラストマーの中でも比較的低温での成形性に優れたポリエチレンを用いている。そのポリエチレンの常温でのゴム状弾性を特徴づける物性として、例えば、引張弾性率とデュロメータ硬さを表１に示す。

底板部８は、例えば、金型内にセットされた後、溶融したポリエチレンがその金型内に流し込まれることで、図７に示すように枠状部分１８と一体的に結合される。この金属製の底板部８によって、ケース７はたわみやねじれに対して強くされ、機械的強度が高められている。また、この金型成形により、上記凸部１５も合わせて、合わせ面６上に一体的に形成される。

ケース７において、上記受け部９と、底板部８との間の凹所には、導光板、この導光板の光入射端部に配置される光源、導光板の光出射面側に配置される光学シートなどの光学部品（図示省略）が配設される。これら光学部品とケース７とから、導光板を使って光源からの光を液晶パネル２の背面側に導いて液晶パネル２を照らすようにしたバックライトユニット１０が構成される。

光源としては、蛍光管や発光ダイオードなどの使用が可能であるが、特に小型の液晶表示装置の光源としては、点光源である複数の発光ダイオードが用いられることが多い。

導光板は、例えば、ポリメチルメタアクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂などからなる透明樹脂板であり、底面には多数のドットが形成されている。この導光板は、光入射端部から入ってくる点光源からの線状の光を、ドットでの反射などにより、導光板に対向して配設された液晶パネル２を背面側から照らす面状の光へと変換する。

導光板に関してその光出射面側には光学シートが、導光板の底面側には反射シートが配設される。光学シートは、拡散シートやプリズムシートなどから構成され、導光板の光出射面から出た光を、反射、拡散、集光させるなどして、液晶パネル２の面方向に対して垂直に入射させる。

次に、フレーム５は、液晶パネル２の表示部３を外部に露出させるための四角い窓孔５ａを有する四角い枠状を呈している。

また、フレーム５は、上記バックライトユニット１０の枠状部分１８と同様に、液晶パネル２のガラス板よりも柔らかい材料であるポリエチレンからなる。フレーム５はそのポリエチレンを金型成形して得られる。

また、図３に示すように、フレーム５の角部には凹部１６が形成されている。凹部１６は、具体的には、フレーム５の厚さ方向を貫通する丸孔である。凹部１６は貫通方向に関して孔径は一様ではなく、図５の断面図に示すように、バックライトユニット１０のケース７に形成された凸部１５に合わせて、逆円錐台状を呈している。

凹部１６は上記凸部１５に対応して、フレーム５における他の３箇所の角部及び４つある各辺部の中央位置にも形成され、フレーム５には全部で８個の凹部１６が形成されている（図１、２参照）。

また、各凹部１６には、図３に示すように２つのスリット１７が形成されている。２つのスリット１７は各凹部１６の中心（軸心）を挟んで対向するように放射方向に切り込まれている。また、各スリット１７は凹部１６の軸方向にも続いて形成されている。なお、各凹部１６につきスリット１７は２つに限らず、１つあるいは３つ以上であってもよい。

上述した、液晶パネル２、バックライトユニット１０、フレーム５は以下のようにして互いに組み付けられる。

図５に示すように、液晶パネル２はその背面を、ケース７の凹所に配設された図示しない光学部品に対向させて、非表示部４の対応裏面をケース７の受け部９に載せ置かれる。ケース７においてフレーム５との合わせ面６と、受け部９との間には段が形成され、受け部９の方が合わせ面６よりも下がった位置にある。これにより、その段の部分で液晶パネル２の面方向に関しての位置ずれが規制され液晶パネル２をケース７に対して正確に位置決めすることができる。

液晶パネル２がケース７の受け部９に位置決めされて載せ置かれた状態で、フレーム５はケース７に組み合わせられる。このとき、ケース７においてフレーム５との合わせ面６に形成された凸部１５と、フレーム５に形成された凹部１６とが嵌合される。

これによって、図６に示すように、液晶パネル２の非表示部４が、受け部９とフレーム５との間に狭圧されることで、液晶パネル２はケース７とフレーム５との間で両者に対して固定されて保持される。

なお、図６に示す状態では、ケース７の合わせ面６にフレーム５の下端部が密着した状態で、凸部１５の先端は凹部１６の上側開口部よりもわずかに内に入った位置に位置されるが、凸部１５と凹部１６との嵌合状態がしっかりと確保できれば、凸部１５先端と凹部１６の上側開口部とは図６に示す位置関係に限らない。例えば、凸部１５の先端が図６に示す位置よりも下であったり、凹部１６の上側開口部と同じ高さ、あるいは突き出ていてもよい。

凸部１５の外径と凹部１６の孔径との寸法関係は、凹部１６に凸部１５が挿入された状態で、凸部１５の周面が凹部１６の内壁面に隙間無く密着されるいわゆる締まり嵌めとなるよう設定される。

また、凸部１５と凹部１６との嵌合に際しては、凸部１５の先端が、この先端の外径寸法よりも小さな孔径の開口部側から凹部１６に挿入されることになるので、両者の嵌合がきつくなりやすい。しかし、凹部１６には図３に示すように放射方向にスリット１７が切り込まれているので、凹部１６は拡径方向へ広がることができ、凸部１５と凹部１６との嵌合を容易にする。結果として、作業者の組み付け作業を容易にする。

凸部１５の挿入時に広げられた凹部１６は、この凹部１６が形成されたフレーム５が弾性を有する材料（ポリエチレン）からなるので、拡径方向に広げられた凹部１６を縮径させるような弾性復元力が作用して、凸部１５をしっかりと締め付ける。これにより、凸部１５の凹部１６からの抜けが確実に防がれる。

また、ケース７におけるフレーム５との合わせ面６からの液晶パネル２の突出量ａ（図５参照）に対し、フレーム５における下端部と、液晶パネル２の非表示部４に重なる面との間の寸法ｂ（図５参照）との関係が、ａ≧ｂとなるよう設定される。

これにより、ケース７の受け部９と、フレーム５とにより、液晶パネル２を狭圧した際、フレーム５と、液晶パネル２の非表示部４との間に隙間が形成されることなく両者を密着させることができる。この結果、フレーム５と受け部９との間での液晶パネル２のガタつきを防止できる。本実施形態では、例えば、寸法ｂを寸法ａより0.05mmほど小さくしている。

更に、フレーム５の内壁面（図５において寸法ｂで示される部分）は、液晶パネル２の側面に密着されて、液晶パネル２の面方向の位置ずれが規制される。このことによっても液晶パネル２のガタつきを防止できる。

また、フレーム５、及びケース７の受け部９は、上述したように液晶パネル２のガラス板より柔らかく、且つゴム状弾性を有するポリエチレンからなり、液晶パネル２がフレーム５と受け部９との間で狭圧されても傷ついたり、割れが生じることはない。

液晶パネル２に重ねられたフレーム５の窓孔５ａからは、図２に示すように、液晶パネル２の表示部３が外部に露出され視認可能とされる。

以上のように、接着剤や接着シート、更にはねじも用いずに、バックライトユニット１０と、フレーム５との間に液晶パネル２の非表示部４を挟み込むのみの簡単な構造であるため、部品点数及び組み立て工数が削減できる。

凸部１５と凹部１６とは嵌脱自在に嵌合しており、凸部１５と凹部１６との接触部に生じる摩擦力でもって両者の嵌合状態が保持され、その摩擦力に抗して両者を軸方向に引き離せば容易に嵌合状態を解除できる。このため、液晶パネル２とバックライトユニット１０とを組み付けた後のリワークが容易に行え、歩留まりの悪化も防げる。あるいは、製品廃棄時においても各部品の分別が容易になり、部品のリサイクルが可能となる。

また、接着剤や接着シートを用いて液晶パネルとバックライトユニットとを組み付けた場合のような剥離応力は、リワーク時に液晶パネル２に作用しないため、液晶パネル２に負荷をかけずにバックライトユニット１０と分離でき、リワーク時における割れ、欠けなどの液晶パネル２の破損を防げる。

また、凹部１６の拡径方向への広がりを許容するスリット１７があることによっても、凸部１５と凹部１６との嵌脱が容易に行え、リワークが更に容易に行える。また、嵌脱に伴う凸部１５と凹部１６との擦れによる材料の削れも防ぐことができる。これにより、リワークが複数回行われ、凸部１５と凹部１６との嵌脱が複数回行われるような場合でも、それら両者の寸法変化を防いで安定した嵌合状態を保持できる。

また、本実施形態ではゴム状弾性を有する例えばポリエチレンからなるフレーム５及び受け部９にて液晶パネル２を挟み込む構造であるため、それらフレーム５や受け部９が落下等の外部からの衝撃を吸収し液晶パネル２の破損を防止することができる。すなわち、フレーム５及び受け部９は、液晶パネル２をバックライトユニット１０と一体化させる機能に加えて、液晶パネル２を外部の衝撃から保護する機能も有している。

特にモバイル用途の電子機器に適用される液晶パネルは、今後さらに薄型化が推し進められると予想され、上記構造は、製品使用時、あるいは製造工程におけるリワーク作業での液晶パネルの割れ防止に非常に有効である。

また、接着剤や接着シートは、径年変化、温度や湿度変化等に弱く、使用環境によっては品質維持が難しい。これに対して、本実施形態では、接着剤や接着シートを用いることなく液晶パネル２とバックライトユニット１０との一体化構造を実現できるので、上述したような問題がない。

フレーム５及び受け部９の材料としては、ポリエチレン以外にも、ハイトレル（デュポン社の登録商標）、ゴムなどを用いても上記と同様な効果が得られる。なお、ポリエチレンは温度をそれほど高くしなくても所望の形状に成形でき、このようなポリエチレンを用いることにより、高温での成形に起因する寸法精度の悪化や反りを抑制できるという利点がある。

以上、本発明の実施形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

バックライトユニット１０のケース７において底板部８は機械的強度を求められる場合には上記実施形態のように金属製とするのが好ましいが、機械的強度が不要な場合には、図８に示すように、底板部を枠状部分１８と同材料にて一体的に成形してもよい。

また、金属製の底板部を用いる場合でも、底板部と枠状部分１８とを個々に作製した後、図９、図１０に示すように、枠状部分１８の外側面に形成した半球状突起２３ａや、爪状突起２３ｂと、金属製の底板部２８に形成した係合孔との係合により両者を結合してもよい。

これに対して、上記実施形態のように、枠状部材１８の成形時に合わせて、図７に示すように金属製の底板部８を組み込めば、組み立て工数を少なくできる。

また、図４に示すように、凸部１５と凹部１６とを上記実施形態と逆にして、凸部１５をフレーム５に、凹部１６をケース７に形成してもよい。ただし、型抜きの際に凸部１５に作用する応力を考慮すると、フレーム５よりも厚さの厚いケース７に凸部１５を形成した方が、型抜きの際に凸部１５が引き剥がれにくくできる。

また、フレーム５とケース７のうち、一方に凸部１５だけをあるいは凹部１６だけを形成することに限らず、一方に凸部１５と凹部１６の両方を形成し、他方にもその凸部１５と凹部１６に対応して凹部１６と凸部１５の両方を形成するようにしてもよい。

凸部１５と凹部１６との嵌合箇所は８箇所に限らず、これ以下、あるいはこれい以上であってもよい。また、凸部と凹部の形状としては、フレーム５あるいはケース７の辺部に沿ってリブ状に突出した凸部と、この凸部に対応してフレーム５あるいはケース７の辺部に形成された長溝であってもよい。

本発明の実施形態に係る液晶表示装置の分解斜視図である。 同液晶表示装置の斜視図である。 フレームとバックライトユニットとの組み合わせ前の状態の要部斜視図である。 図３とは、凸部と凹部の形成位置を逆にした図である。 本実施形態に係る液晶表示装置の組み合わせ前の要部断面図である。 図５に示す液晶表意装置の組み合わせ後の断面図である。 本実施形態に係るバックライトユニットのケースの要部断面図である。 変形例によるバックライトユニットのケースの要部断面図である。 他変形例によるバックライトユニットのケースの要部断面図である。 更に他の変形例によるバックライトユニットのケースの要部断面図である。

符号の説明

１…液晶表示装置、２…液晶パネル、３…表示部、４…非表示部、５…フレーム、５ａ…窓孔、６…合わせ面、７…ケース、８…底板部、９…受け部、１０…バックライトユニット、１５…凸部、１６…凹部（丸孔）、１７…スリット、１８…枠状部分。

Claims (4)

1. 一対のガラス板と、前記ガラス板間に封入された液晶と、表示部と、非表示部とを有する液晶パネルと、
   第１の合わせ面と、前記第１の合わせ面に設けられた凸部とを有する側周壁部と、前記液晶パネルの背面を受け、前記側周壁部の内周側で前記側周壁部よりも一段低く設けられた受け部と、前記受け部の内側に設けられた溝部とを有し、前記ガラス板よりも柔らかい材料で構成されたケースと、前記溝部に設けられ、前記液晶パネルを背面側から照らす光学部品とを有するバックライトユニットと、
   前記第１の合わせ面と対向する第２の合わせ面と、前記第２の合わせ面に設けられ、前記凸部と嵌脱自在な凹部と、前記表示部を露出させるように前記非表示部に重ねられ、前記第２の合わせ面と間の高さ寸法が、前記液晶パネルの前記第１の合わせ面からの高さ寸法よりも小さい重ね面を有し、前記ガラス板よりも柔らかい材料で構成され、前記凹部が前記凸部に嵌合されることで前記ケースとの間で前記液晶パネルを挟み込むフレームと
   を具備する液晶表示装置。
2. 請求項１に記載の液晶表示装置であって、
   前記ガラス板よりも柔らかい材料は、熱可塑性エラストマーである
   液晶表示装置。
3. 請求項２に記載の液晶表示装置であって、
   前記熱可塑性エラストマーは、ポリエチレンである
   液晶表示装置。
4. 請求項１に記載の液晶表示装置であって、
   前記凹部は、放射方向に切り込まれたスリットを有する丸穴である
   液晶表示装置。

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