JP5518149B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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の下方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と
   が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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