JP5518149B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶パネルと、液晶パネルを裏面から照明するバックライト装置とを備えた液晶表示装置に関する。
従来から、車両用の表示器や携帯電話の画面等として液晶表示装置が用いられている。このような液晶表示装置は、液晶パネルと、液晶パネルを裏面から照明するバックライト装置とを備えており、バックライト装置は、表面に光源や電子部品等が設置された回路基板、光源の出射光を受光して導光することにより液晶パネルの裏面を照射する導光板および各種のプレート部材等を積層して構成されている。そして、液晶表示装置の中に、緩衝材を用いて導光板やプレート等ががたつかないようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。
この液晶表示装置では、プレート(樹脂フレーム)の上に反射シート、導光板および光学フィルムを積層し、導光板の側方に、光源が配置された回路基板(配線基板)を設けたバックライト装置(バックライト)が構成されている。そして、このバックライト装置は、箱状の外装部内に装着され、外装部の上部に装着枠を取り付けることにより外装部内に固定されている。また、外装部の底部上面とプレートの下面との間、外装部の内側面とプレートの側面との間および外装部の内側面と回路基板の裏面との間に、それぞれ緩衝材(緩衝部材)が設置されて各部分のがたつきが防止されている。
特開2007−248820号公報
しかしながら、前述した従来の液晶表示装置では、外装部の底部上面とプレートの下面との間に設置された緩衝材が、局部的にプレートに接触するため、プレートや導光板に変形が生じ易くなる。この結果、導光板を通る光の屈折率が変化して、液晶パネルに表示される画像に輝度の高い部分が局部的に発生することがある。また、前述した従来の液晶表示装置では、回路基板が小さなものであるため、導光板の側方に配置することができるが、この回路基板が大きなものである場合には、導光板やプレートと一緒に積層した状態で、プレートの下方に配置することになる。この場合、緩衝材が邪魔になって回路基板の設置が難しくなる。
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、導光板が変形することを防止して液晶パネルに表示される画像に輝度のむらが発生することのない液晶表示装置を提供することである。なお、下記本発明の各構成要件の記載においては、本発明の理解を容易にするために、実施形態の対応箇所の符号を括弧内に記載しているが、本発明の構成要件は、実施形態の符号によって示された対応箇所の構成に限定解釈されるべきものではない。
上記の目的を達成するため、本発明に係る液晶表示装置の構成上の特徴は、液晶パネル(18)と、液晶パネルを裏面から照射するバックライト装置(10a)とを備えた液晶表示装置(10)であって、液晶パネルの裏面に設置されたバックライト装置に、表面に電子部品(12a,12b)が実装された回路基板(12)と、回路基板の表面に設置された光源(11)と、回路基板の表面との間に所定の空間を設けて、回路基板の表面に設置されたプレート(13)と、プレートの表面に設置された板状の緩衝材(14)と、液晶パネルの裏面と緩衝材の表面との間に配置された板状の導光板本体(16a)と、導光板本体から光源に向かって延びた受光部(16b)とからなる導光板(16)とが備わっていることにある。
本発明に係る液晶表示装置では、緩衝材を板状の部材で構成して、この緩衝材を、ともに板状に形成されたプレートと導光板本体との間に設置している。このため、積層された回路基板、プレート、導光板本体および液晶パネルに厚み方向の力が加わっても各部材、特に、緩衝材に隣接する導光板本体には、変形が生じなくなる。これによって、液晶パネルに表示される画像に輝度のむらが発生することが防止される。また、緩衝材が厚み方向に変形することによって、バックライト装置の厚み方向の誤差が吸収されるため、導光板とプレートは、回路基板と液晶パネルとの間で適正な状態に維持される。
なお、本発明における板状の緩衝材は、完全な板状の部材に限るものでなく、部分的に穴が設けられたものや、格子状、枠状などのものでもよい。要は、プレートと導光板本体とに押圧されても、プレートと導光板本体、特に、導光板本体に局部的な力を加えて変形させることが生じない平面を備えていればよい。このため、例え、緩衝材に穴等を形成するとしても、その穴はできるだけ小さくすることが好ましい
本発明に係る液晶表示装置の他の構成上の特徴は、緩衝材の平面視による大きさは、導光板本体の平面視による大きさと略同等に設定されていることにある。本発明によると、平面視による緩衝材と導光板本体との大きさが略同一になるため、緩衝材を最小にしながら導光板本体の全体に変形が生じないようにすることができる。また、液晶表示装置が水平方向に大きくなることを防止できる。
本発明に係る液晶表示装置のさらに他の構成上の特徴は、緩衝材の平面視による大きさは、プレートの平面視による大きさと略同等に設定されていることにある。本発明によると、平面視による緩衝材とプレートとの大きさが略同一になるため、緩衝材の大きさを最小にしながらプレートの全体に変形が生じないようにすることができる。また、これによっても液晶表示装置が水平方向に大きくなることを防止できる。
本発明に係る液晶表示装置のさらに他の構成上の特徴は、プレートにおける回路基板に対向する面に電子部品を収容できる凹部(13c)が設けられていることにある。本発明によると、電子部品の高さがプレートの厚みに吸収されるため、凹部の深さ分、液晶表示装置を薄型化することができる。なお、この場合のプレートに形成する凹部は、周囲が壁部で囲まれた凹部であってもよいし、平面部の四隅に柱部を設けることによって形成された凹部であってもよい。
本発明に係る液晶表示装置のさらに他の構成上の特徴は、電子部品は少なくとも一つの大型電子部品(12b)を含み、プレートにおける大型電子部品に対向する部分に、大型電子部品を挿入させるための貫通孔(13d)が設けられていることにある。本発明によると、電子部品に小型電子部品が含まれている場合には小型電子部品はプレートにおける天井部のある凹部内に位置させ、大型電子部品の上部は貫通孔内に位置させることができるため、回路基板に、小型電子部品と大型電子部品とが設置されている場合も、回路基板とプレートとの合計厚みを一定に維持することができる。また、プレートと導光板本体との間には、緩衝材が位置しているため、導光板本体を通過する光がプレートの貫通孔から外部に放射されることは緩衝材によって防止される。なお、緩衝材に穴が設けられている場合には、その穴の位置と貫通孔の位置とが異なるようにしておく。
本発明に係る液晶表示装置のさらに他の構成上の特徴は、回路基板の表面と導光板の受光部との間に隙間が設けられていることにある。本発明によると、回路基板の表面に接触することによって、導光板に応力がかかることが防止される。これにより、受光部が回路基板の表面に接触することによって、導光板の耐久性が低下することを防止できる。
本発明に係る液晶表示装置のさらに他の構成上の特徴は、光源と導光板の受光部との間に隙間が設けられていることにある。本発明によると、光源に接触することによって、導光板に応力がかかったり熱が加わったりすることが防止される。これによって、導光板の耐久性が低下することを防止できる。例えば、導光板をシリコン樹脂で構成して、その受光部を光源に接触させた場合には、加熱された状態で繰り返し応力が加わることから導光板は劣化しやすくなるが、光源と受光部との間に隙間を設けることによって、このような劣化は生じなくなる。また、受光部に接触することによって光源が損傷することも防止できる。
本発明に係る液晶表示装置のさらに他の構成上の特徴は、導光板を硬質樹脂の成形体で構成したことにある。本発明によると、導光板が変形し難くなるため、光源から受光した光を適正な状態で導光して液晶パネルを照射することができる。なお、この場合の硬質樹脂は、厚み方向に圧縮する力が加わっても変形しない程度の硬度を備えた樹脂とする。
本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の要部を示した断面図である。 回路基板を示しており、(a)は上面側から見た斜視図、(b)は下面側から見た斜視図である。 プレートを示しており、(a)は上面側から見た斜視図、(b)は下面側から見た斜視図である。 緩衝材を示した斜視図である。 反射板を示した斜視図である。 導光板を示した斜視図である。 拡散板を示した斜視図である。 液晶パネルを示した斜視図である。 ラバーコネクタを示した斜視図である。 外郭ケースを示した斜視図である。
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図1は、同実施形態に係る液晶表示装置10の要部の断面を示している。この液晶表示装置10は、例えば、電動アシスト自転車のハンドルに取り付けて使用するもので、表面に設けられた画面に、走行速度、バッテリの残量、消費カロリーなどを示す値が表示される。なお、以下の実施形態の説明においては、上下方向は図1に基づいたものとしており、図1における上側を上方とし、下側を下方としている。さらに、本発明に係る表面を上面とし、本発明に係る裏面を下面としている。すなわち、以下の実施形態においては、本発明に係る表面は液晶表示装置10を構成する各部材の上方に位置する面となり、本発明に係る裏面側は液晶表示装置10を構成する各部材の下方に位置する面となる。この液晶表示装置10は、上面の縁部近傍にLED11が設置された回路基板12の上面中央に、プレート13、緩衝材14、反射板15、導光板16、拡散板17および液晶パネル18を順次積層して、回路基板12と液晶パネル18とをラバーコネクタ19(図9参照)で接続し、その全体を外郭ケース21で覆って構成されている。
回路基板12は、図2(a),(b)に示したように、長方形の四隅を円弧状にした略長方形の平板状に形成されており、上面に回路(図示せず)が形成され、その所定部分に複数の小型電子部品12aや大型電子部品12bが設置されている。また、回路基板12の上面における長手方向の一方の縁部に沿ってラバーコネクタ19の下部が接続される電極12cが設けられ、回路基板12の下面における長手方向の他方の縁部近傍には、複数のスイッチ12dが設けられている。さらに、回路基板12の上面における短手方向の一方の縁部近傍には、回路基板12の上面に他の部材を取り付けるための取付孔12e等が設けられている。また、回路基板12の所定部分は、配線を介して電源に接続されている。
LED11は、上面から上方に向かって光を照射するトップビュータイプのLEDで構成されており、回路基板12の上面における短手方向の一方の縁部近傍に設置されている。LED11は、回路基板12の上面に形成された回路に配線を介して接続されており、この配線を介して給電されて発光する。このLED11で、本発明に係る光源が構成される。
プレート13は、小型電子部品12aや大型電子部品12bを保護した状態で回路基板12の上面に設置された平面視が略長方形の板状の樹脂材料からなる部材で構成されている。そして、図3(a),(b)に示したように、プレート13は、天井部13aと、天井部13aの周縁部から下方に突出した高さの低い周壁部13bとを備えている。このため、プレート13の下面中央には浅い凹部13cが形成され、天井部13aの下面と回路基板12の上面との間には一定の隙間が設けられている。また、天井部13aには、上下に貫通する複数の矩形の貫通孔13dが形成されている。
そして、周壁部13bにおけるプレート13の長手方向に沿った部分のうちの一方には、ラバーコネクタ19を支持するための支持部13eが形成されている。この支持部13eは、周壁部13bにおけるプレート13の長手方向に沿った部分のうちの一方の両側に平面視が略L字状の突起を対向させて設けて突起間に凹部を形成することにより構成されており、両突起の先端には、上方に延びるに支持片が形成されている。このプレート13を回路基板12の上面に設置したときには、周壁部13bの下面が、回路基板12の上面に接触して、小型電子部品12aは、天井部13aの下方に位置し、大型電子部品12bは、上部が貫通孔13dの内部に位置した状態になる。
緩衝材14は、黒色の発泡ウレタンからなる成形体で構成されており、図4に示したように長方形のシート状に形成されている。この緩衝材14は、プレート13における支持部13eを除いた部分と略同じ大きさに形成されており、貫通孔13dを塞いだ状態で、プレート13の天井部13aの上面に設置されている。また、緩衝材14の厚みは、1.2mmに設定されている。そして、緩衝材14の上面に、ポリカーボネート製の反射板15が設置されている。反射板15は、図5に示したように、長方形の薄いシートの一方の角部に、中央に円形の穴が形成されたずれ防止用の突起15aを突出させた形状に形成されており、白濁色に着色されている。このため、上面側から光が照射されたときに、その光を反射して、光が緩衝材14側に透過することを防止する。
導光板16は、透明のポリカーボネートからなる板状の成形体で構成されており、図6に示したように、導光板本体16aと、受光部16bとからなっている。導光板本体16aは、平面視による大きさが緩衝材14と略同じ大きさの長方形の平板状に形成され、受光部16bは、導光板本体16aの一方の縁部から斜め下方に延びたのちに屈曲して下方に延びる高さの低い板状に形成されている。この導光板16は、導光板本体16aを反射板15の上面に設置し、受光部16bの下端部を、LED11の上面に対向させた状態で設置されている。また、受光部16bの下端面と、回路基板12及びLED11の上面との間には、隙間が形成されている。導光板16は、厚みが1.6mmに設定された硬質の材料からなっており、通常の使用時に、導光板16に加わる程度の力では変形しないように構成されている。
拡散板17は、反射板15と同形で青色に着色されたポリカーボネート製の半透明のシートで構成されており、図7に示したように、一方の角部に、中央に円形の穴が形成されたずれ防止用の突起17aが形成されている。この拡散板17は、導光板16によって導かれる光を散乱、拡散させて全体を均一な明るさにする機能を有している。なお、反射板15と拡散板17とは、それぞれ薄いシート状に形成されて位置ずれが生じやすいため、ずれ防止用の突起15aや突起17aが設けられている。液晶パネル18は、ガラス基板、液晶、カラーフィルターなどからなっており、回路基板12の電極12cに対向する部分には、図8に示したように、ラバーコネクタ19の上部が接続される電極18aが設けられている。そして、液晶パネル18は、ラバーコネクタ19を介して回路基板12から送られる信号に応じた画像を表示する。
ラバーコネクタ19は、複数の導電部を非導電性のゴムで覆って四角板状に形成されており、上部と下部とに導電部を露出させている。このラバーコネクタ19は、図9に示した状態で、左右方向に長く、上下方向が短く、前後の厚みがさらに短くなった形状に形成されており、導電部は非導電性のゴムの内部で上下に延びている。そして、ラバーコネクタ19は、導電部の下端部を回路基板12の電極12cに接触させ、導電部の上端部を液晶パネル18の電極18aに接触させて回路基板12と液晶パネル18とに挟まれた状態で、側部がプレート13の支持部13eに支持されている。
外郭ケース21は、図10に示したように、天井部21aと、天井部21aの周縁部から下方に突出した周壁部21bとを備えており、天井部21aの中央には、矩形の窓部21cが形成されている。そして、この窓部21cには、透明のレンズ22が取り付けられている。また、天井部21aの下面におけるレンズ22の周囲には、円筒状のボス21dや棒状の位置決め用突起21eが形成されている。外郭ケース21は、前述したように回路基板12の上面に積層されたプレート13等を上方から覆い固定した状態で回路基板12に組み付けられている。
その際、ボス21dは、ねじ(図示せず)を介して外郭ケース21を回路基板12に固定するために使用され、位置決め用突起21eは、反射板15の突起15aの穴および拡散板17の突起17aの穴を挿通して、反射板15および拡散板17に位置ずれが生じないようにする。また、外郭ケース21を回路基板12に固定することによって、積層されたプレート13等には、上下方向に圧縮する力が加わるが、緩衝材14が変形することによって厚みを変更するため、プレート13や、導光板16等は、変形のない適正な状態に維持される。
そして、緩衝材14が変形する際、LED11と導光板16の受光部16bとの間には、隙間が設けられているため、受光部16bがLED11に押し付けられることはない。また、外郭ケース21の窓部21cの部分には、液晶パネル18が位置しており、液晶パネル18に表示される画像は、レンズ22を介して外部から見えるようになっている。なお、LED11、回路基板12、プレート13、緩衝材14、反射板15、導光板16および拡散板17で、本発明に係るバックライト装置10aが構成される。
また、電動アシスト自転車の車体には、走行速度を検出する速度センサ、バッテリの残存量を計測する計測装置、ペダルの回転量を検出する回転センサおよび電源などの各種の装置が設置されており、これらの装置は、配線を介して回路基板12に接続されている。このため、液晶表示装置10は、速度センサ等からの信号を受信して、それらの信号に応じた値を表示することができる。
この構成において、液晶表示装置10が画像を表示する場合には、まず、LED11が上方に向かって発光する。その光は、LED11に対向する導光板16の受光部16bの下端面から受光部16b内に入り、さらに、導光板本体16a内に導かれていく。その際、LED11と受光部16bの下端面との間には、隙間が設けられているため、受光部16bがLED11の熱の影響を受けることが殆どない。また、導光板本体16a内を通る光は、導光板本体16aの下面に配置された反射板15によって、反射板15の下に透過することが妨げられ、導光板本体16aの上方に向かって照射可能になる。
そして、導光板本体16aから上方を照射する光は、拡散板17によって、散乱および拡散されて均一な明るさを持つとともに、青みがかかった光となって液晶パネル18の裏面を照射する。また、液晶パネル18には、所定の数値等が画像として形成されており、この画像がバックライト装置10aからの青みがかった光によって、鮮明に表示される。
このように、本実施形態に係る液晶表示装置10では、緩衝材14を発泡ウレタンからなる板状の成形体で構成して、プレート13の上面と導光板本体16aとの間に設置している。このため、積層された回路基板12、プレート13、反射板15、導光板16、拡散板17および液晶パネル18に厚み方向の力が加わっても各部材に、変形が生じなくなる。これによって、液晶パネル18に表示される画像に輝度のむらが発生することが防止される。すなわち、緩衝材14が上下方向に変形することによって、バックライト装置10aの上下方向の誤差が吸収されるため、導光板16やプレート13等は、適正な状態に維持される。
また、液晶表示装置10では、プレート13における回路基板12に対向する面に、凹部13cを設け、さらに、プレート13における大型電子部品12bに対向する部分には、貫通孔13dを設けている。このため、小型電子部品12aは凹部13c内に位置させ、大型電子部品12bは上部を貫通孔13d内に位置させることができ、これによって、液晶表示装置10全体の薄型化が可能になる。また、プレート13と導光板本体16aとの間には、緩衝材14と反射板15とが位置しているため、導光板本体16aを通過する光がプレート13の貫通孔13dから外部に放射されることはない。
また、液晶表示装置10では、LED11と受光部16bの下端面との間に、隙間が設けられている。このため、受光部16bがLED11に接触することによって、導光板16に応力がかかったり熱が加わったりすることが防止され、導光板16の耐久性を向上させることができる。また、導光板16に接触することによって、LED11が損傷することも防止される。さらに、導光板16を硬質のポリカーボネートの成形体で構成したため、変形し難くなり、LED11から受光した光を適正な状態で導光して液晶パネル18を照射することができる。また、プレート13、緩衝材14および導光板本体16aの平面視による大きさが略同じに形成されているため、積層した状態で最小の大きさにでき、液晶表示装置10をコンパクトにすることができる。
本発明に係る液晶表示装置10は、前述した実施形態に限るものでなく、本発明の技術的範囲内で適宜変更することができる。例えば、前述した実施形態では、光源をトップビュータイプのLED11で構成しているが、この光源としては、サイドビュータイプのLEDを用いてもよい。この場合、導光板は、受光部の先端面が、LEDの発光する部分に対向するようにして形成される。また、その場合も、受光部の先端面とLEDとの間に隙間を設けておくとともに、受光部と回路基板との間にも隙間ができるようにしておく。これによって、受光部はLEDとも回路基板とも干渉しなくなる。
また、前述した実施形態では、緩衝材14を発泡ウレタンで構成しているが、この緩衝材としては、発泡ウレタンに限らず、クッション性を備えたシート状に成形できるものであれば、他の材料を用いてもよい。さらに、導光板16もポリカーボネートに限らず、他の樹脂材料、例えば、アクリル樹脂やシリコン樹脂等で構成することもできる。同様に、反射板15や拡散板17を構成する材料もポリカーボネート以外の樹脂材料であってもよい。また、前述した実施形態では、緩衝材14を平面板状に形成しているが、本発明に係る緩衝材は、完全な板状の部材に限るものでなく、穴が設けられたものや、格子状などのものでもよく、全体として略平面板状に形成されていれば、本発明に係る板状の緩衝材に含まれるものとする。
さらに、前述した実施形態では、プレート13の外周部を周壁部13bで構成しているが、この周壁部13bに代えて、天井部13aの四隅に設けた柱部を用いてもよい。また、前述した実施形態では、プレート13における大型電子部品12bに対向する部分に貫通孔13dを設けているが、この貫通孔13dは設けず、凹部13cを深くして凹部13c内に大型電子部品12bが位置するようにしてもよい。さらに、液晶表示装置10のそれ以外の部分についても、本発明の技術的範囲内で適宜変更して実施することができる。また、本発明に係る液晶表示装置10は、電動アシスト自転車に限らず自動二輪車、自動四輪車または自転車等に設けることもできる。
10…液晶表示装置、10a…バックライト装置、11…LED、12…回路基板、12a…小型電子部品、12b…大型電子部品、13…プレート、13c…凹部、13d…貫通孔、14…緩衝材、16…導光板、16a…導光板本体、16b…受光部、18…液晶パネル。

Claims (8)

  1. 液晶パネルと、
    前記液晶パネルを裏面から照射するバックライト装置とを備えた液晶表示装置であって、
    前記液晶パネルの裏面に設置された前記バックライト装置に、
    表面に電子部品が実装された回路基板と、
    前記回路基板の表面に設置された光源と、
    前記回路基板の表面との間に所定の空間を設けて、前記回路基板の表面に設置されたプレートと、
    前記プレートの表面に設置された板状の緩衝材と、
    前記液晶パネルの裏面と前記緩衝材の表面との間に配置された板状の導光板本体と、前記導光板本体から前記光源に向かって延びた受光部とからなる導光板
    備わっていることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記緩衝材の平面視による大きさは、前記導光板本体の平面視による大きさと略同等に設定されている請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 前記緩衝材の平面視による大きさは、前記プレートの平面視による大きさと略同等に設定されている請求項1または2に記載の液晶表示装置。
  4. 前記プレートにおける前記回路基板に対向する面に前記電子部品を収容できる凹部が設けられている請求項1ないし3のうちのいずれか一つに記載の液晶表示装置。
  5. 前記電子部品は少なくとも一つの大型電子部品を含み、前記プレートにおける前記大型電子部品に対向する部分に、前記大型電子部品を挿入させるための貫通孔が設けられている請求項4に記載の液晶表示装置。
  6. 前記回路基板の表面と前記導光板の受光部との間に隙間が設けられている請求項1ないし5のうちのいずれか一つに記載の液晶表示装置。
  7. 前記光源と前記導光板の受光部との間に隙間が設けられている請求項6に記載の液晶表示装置。
  8. 前記導光板を硬質樹脂の成形体で構成した請求項1ないし7のうちのいずれか一つに記載の液晶表示装置。
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