JP5654220B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は表示装置に関し、特にプラスチック基板や薄ガラス基板などの二次元変形に弱い基板を用いた表示装置に関する。

液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置など、種々の表示装置が実用化されている。また、これら表示装置を組み込んだ携帯電話や携帯情報端末も提供されている。近年の表示装置においては、表示装置の薄型化、軽量化、フレキシブル化を進めるため、表示装置を形成する基板材料にプラスチック基板や薄ガラス基板を用いることが行われている。

プラスチック基板を用いた表示装置では、特許文献１などに示すように、ガラス基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などの機能素子を形成した後に、ガラスを除去または薄膜状にしてプラスチック基板に機能素子を貼り代え（転写し）、柔軟に変形する表示装置を提案している。

しかし、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等の表示装置に用いるためには、プラスチック基板には、高い寸法安定性（低熱膨脹性や高耐熱性）が必要であり、そのために曲げには強いが伸び変形に対しては破壊し易い特性となっている。実際に、プラスチック基板を用いた液晶表示パネルを変形させると、４点曲げ試験のような１次元曲げ（一次元変形）では高い可曲性を示すものの、重錘落下試験のような２次元曲げ（二次元変形）を生じやすい点荷重に対しては、破壊し易いという問題がある。湾曲可能になるまでガラス基板を薄くした薄ガラス基板を用いた場合でも、プラスチック基板と同様に、一次元変形より二次元変形に対し脆弱性を有している。

特開２００２−１８４９５９号公報

本発明が解決しようとする課題は、上記のような問題を解決し、表示パネルを構成する基板に二次元変形に脆弱な基板を用いた場合でも、表示パネルの破損を抑止することが可能な表示装置を提供することである。

本発明の表示装置は、上述した課題を解決するため、以下のような特徴を有する。

（１） 基板上に複数の画素を二次元状に配列し、画像を表示することが可能な表示パネルと、該表示パネルを支持する支持部材とを有する表示装置において、該支持部材は、該表示パネルの二次元の変形を抑制し、一次元の変形を促進するように、曲げ強度が異方性を有することを特徴とする。

（２） 上記（１）に記載の表示装置において、該支持部材は、該表示パネルの対向する２辺のみを支持するよう構成されている枠部材であることを特徴とする。

（３） 上記（２）に記載の表示装置において、該枠部材は、前記２辺を支持する位置よりも周辺の部分に、前記表示パネルが配置されている側へ突出する折返し部が設けられていることを特徴とする。

（４） 上記（１）に記載の表示装置において、該支持部材は、該表示パネル、光学シート及びバックライト部材を収容するケース部材であることを特徴とする。

（５） 上記（４）に記載の表示装置において、該ケース部材は、底面と、該底面から折り曲げられ、該表示パネルの対向する２辺を支持する、該底面の端部に形成された２つの側面支持部とを有することを特徴とする。

（６） 上記（５）に記載の表示装置において、該ケース部材の該底面には、該側面支持部に平行な複数の溝が形成されていることを特徴とする。

（７） 上記（５）又は（６）に記載の表示装置において、該底面の端部のうち該側面支持部が形成されていない側の端部の各々には、該底面から折り曲げられ、該表示パネルの対向する前記２辺とは異なる他の２辺の一部を支持する複数個の補助支持部が形成されていることを特徴とする。

（８） 上記（１）に記載の表示装置において、該支持部材は、平面的に見て該表示パネルと重畳する支持面を有し、該表示パネルの表示面とは反対側の背面を前記支持面で支持する背面支持部材であることを特徴とする。

（９） 上記（８）に記載の表示装置において、該背面支持部材は、該表示パネルの対向する２辺に平行な複数の梁構造を有することを特徴とする。

（１０） 上記（９）に記載の表示装置において該梁構造は、前記支持面の該表示パネルが配置される側とは反対の側に形成されていることを特徴とする。

（１１） 上記（８）に記載の表示装置において、該背面支持部材は、前記支持面に該表示パネルの対向する２辺に平行な複数の溝構造を有することを特徴とする。

（１２） 上記（８）に記載の表示装置において、前記支持面は、該表示パネルの対向する２辺に直交する方向に連続して厚みが変化する凹部が形成されていることを特徴とする。

（１３） 上記（１２）に記載の表示装置において、該凹部は、前記支持面の該表示パネルが配置される側とは反対の側に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、表示パネルに二次元変形の原因となる点荷重などの外力が加わった場合でも、該表示パネルの二次元の変形を抑制し一次元の変形を促進するように、該表示パネルを支持する支持部材が変形するため、表示パネルの破損が抑制される。さらに、表示パネルの破損防止により、表示装置全体の機械的強度を高めることが可能となる。

支持部材として枠部材を用いた表示装置の実施例を説明する平面図である。 図１における二点鎖線Ａ−Ａ'における断面図である。 支持部材として変形を抑制した枠部材を用いた表示装置の実施例を説明する平面図である。 図３における二点鎖線Ｂ−Ｂ’における断面図である。 表示装置の一つである液晶表示装置の構成を説明する図である。 表示装置の支持部材としてケース部材を使用した場合の実施例を説明する斜視図である。 表示装置の支持部材としてケース部材を使用した場合の他の実施例を説明する斜視図である。 支持部材として、複数の梁構造により強度異方性を有する背面支持部材を用いた実施例を説明する斜視図である。 支持部材として、複数の梁構造により強度異方性を有する背面支持部材を用いた他の実施例を説明する斜視図である。 支持部材として、複数の溝構造により強度異方性を有する背面支持部材を用いた実施例を説明する斜視図である。 支持部材として、連続して厚みが変化して形成された連続曲面構造により強度異方性を有する背面支持部材を用いた実施例を説明する斜視図である。

本発明に係る表示装置について、以下に詳細に説明する。図５は、本発明の表示装置の一つである液晶表示装置の構成を説明する図である。以下では、液晶表示装置を中心に説明するが、本発明の表示装置は液晶表示装置に限定されず、有機ＥＬ表示装置などにも適用が可能であり、特に、表示パネルにプラスチック基板や薄ガラス基板を用いた表示装置に対して、好適に適用することが可能である。

図５に示す液晶表示装置は、液晶表示パネルＰＮＬ、バックライトＢＬ及びバックライトＢＬからの照明光を液晶表示パネルＰＮＬ全体に均一に照射させるためのプリズムシートや拡散シートからなる光学シートＯＳを有している。バックライトＢＬは、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる光源と導光板と反射シート等からなる。そしてこれらの部材は、上枠部材ＵＲＭと下枠部材ＳＲＭ、並びに背面支持部材ＢＳＭによって一体的に保持されている。また、背面支持部材ＢＳＭを省略し、下枠部材ＳＲＭが背面支持部材の機能を兼用する場合や、上枠部材ＵＲＭを省略し、下枠部材ＳＲＭの一部に表示パネルの支持構造を付与してケース部材とすることも可能である。

液晶表示パネルは、２つの基板内に液晶を封入した構造をしており、基板の内面には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）層やカラーフィルタ層などが形成されている。通常、基板が５００μｍ程度の厚いガラス板である場合には、ガラス基板自体が高い剛性を有しているため変形し難いため、特に変形による破損が問題となることはない。しかし、基板材料としてプラスチック基板や１００μｍ以下の薄ガラス基板、もしくはこれらの複合基板を用いた場合は変形し易く、特に、点荷重などによる二次元変形に対しては破損し易くなる。

液晶表示パネルＰＮＬは、光学シートＯＳやバックライトＢＬと、粘着層等により貼合されるとともに、図５に示すような、枠部材や、ケース部材により構造的に固定される。このため、従来は枠部材と表示パネルとの接続部や、ケース部材の構造などにより表示装置の変形を制限し、表示パネルの破損を防ぐように対処していた。

しかしながら、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、あらゆる変形を防止するより、表示パネルに点荷重が加わっても、２次元変形の発生を抑制し、この変形を１次元曲げに制限することで、表示パネル内の伸縮が基板の板厚に依存した周差のみとなるために、基板破壊が生じ難くなることを見出し、本発明を完成させたものである。

本発明の表示装置は、基板上に複数の画素を２次元状に配列し、画像を表示することが可能な表示パネルと、該表示パネルを支持する支持部材とを有する表示装置において、該支持部材は、該表示パネルの二次元の変形を抑制し、一次元の変形を促進するように、曲げ強度が異方性（強度異方性）を有することを特徴とする。

本発明における「強度異方性」とは、支持部材に印加される外力に対して、支持部材の曲げ強度が、曲がる方向によって異なることを意味する。具体的には、支持部材である上枠部材や下枠部材などのフレーム部材や、背面支持部材などのダイキャスト部材に、意図的に曲がり易い方向を持たせた構造を意味している。

以下、各種の支持部材に対して本発明を適用した場合の実施例について、説明する。
図１は、支持部材の一つである枠部材、特に上枠部材ＵＲＭ１に本発明を適用した場合の実施例である。図５に示す液晶表示パネルＰＮＬを光学シートＯＳやバックライトＢＬと一緒に覆う上枠部材ＵＲＭとは異なり、図１に示す上枠部材ＵＲＭ１は、液晶表示パネルＰＮＬを上枠部材ＵＲＭ１の上面に配置している。一点鎖線で表示された表示パネルＰＮＬを支持する上枠部材ＵＲＭ１は、該表示パネルＰＮＬの対向する２辺のみを支持するための、支持片１を有している。そして、表示パネルＰＮＬは該支持片１に接着等で固定される。

図２は、図１における二点鎖線Ａ−Ａ'における断面図である。図２は、上枠部材ＵＲＭ１が表示パネルＰＮＬを支持している状態を示しており、（ａ）は外力などの荷重が表示パネルＰＮＬに付加されていない状態を示し、（ｂ）は外力Ｆが表示パネルＰＮＬに加わり一次元変形している状態を示している。

図１及び２のように、上枠部材ＵＲＭ１と表示パネルＰＮＬの支持構造を、表示パネルＰＮＬの対向する２辺のみに設ける構造とすることにより、表示パネルＰＮＬが図２の上下方向のみ曲がる一次元変形のみが可能な構造としている。このような支持構造では、支持した２辺に平行な方向（図１のＹ方向）には、支持片１を用いた上枠部材ＵＲＭ１の構造により表示パネルＰＮＬが曲がり難く、支持した辺に垂直な方向（図１のＸ方向）には、小さい抵抗しか生じないので曲がり易くなり、曲げ強度の異方性を持たせることができる。特に、上枠部材ＵＲＭ１の支持部付近に支持片１と平行な折れ曲がり部３（図２に示す段差）を形成することにより、Ｙ方向に曲り難くなり、より高い強度異方性を持たせることができる。尚、上記表示パネルＰＮＬを支持する構造は、上枠部材に限られるものではない。例えば、図５では図示されていない、上記表示パネルＰＮＬを光学シートＯＳやバックライトＢＬ側から支える枠状の部材（中フレーム、モールドフレーム）に、本発明の構造を適用してもよい。

図３及び図４は、支持部材として上枠部材を用いた場合の他の実施例であり、特に、上枠部材自体の変形を抑制した構造を示している。図４は、図３における二点鎖線Ｂ−Ｂ’における断面図である。上枠部材ＵＲＭ２は、支持片１よりも周辺の部分に、表示パネルＰＮＬが配置されている側へする折返し部２が設けられ、枠部分自体の変形が抑制されていることを特徴とする。

枠構造の変形を防止し、支持片１の部分だけが、外力Ｆによって撓むよう構成することで、表示パネルＰＮＬに対する図３のＹ方向の変形がより確実に抑制され、Ｘ方向のみの変形のみとすることが可能となる。また、枠構造の変形を防止する他の方法としては、枠の周辺部の厚みを厚くすることでも可能である。なお、枠部材や後述するケース部材などはプレス成形で加工されることが多いため、折り返しなどの折り曲げ構造で強度を調整する方が、より簡便である。

図６及び７は、図５に示した下枠部材ＳＲＭを改良し、強度異方性を有するケース部材として構成したものを示している。ケース部材ＳＲＭ１は、表示パネルを覆うケース部材であり、不図示の表示パネル、光学シート及びバックライトが、内部に収容される。表示パネルは、表示パネルの対向する２辺のみに対応する部位に、一体化された折返し部（側面支持部１１）を有している。

側面支持部１１による表示パネルの支持は、図１乃至４に示した枠部材と同様に、接着等で固定される。表示パネルが自重で撓むような場合には、図６に示すように、側面支持部１１を設けた辺以外に、表示パネルを離散的に支持する補助支持部１２を設けることが好ましい。このような補助支持部１２は、連続していないため、補助支持部１２の配列方向（図６の横方向）には容易に曲がることができ、表示パネルが一次元変形するのを補助することが可能となる。

図７のケース部材ＳＲＭ２は、図６のケース部材ＳＲＭ１の底面１０に複数の溝１３を形成し、平面部分１４と複数の溝１３からなる底面としたものである。この溝１３は、側面支持部１１に平行に形成されているため、底面全体に対しては、溝１３に沿った方向には曲がり難く、溝溝１３に垂直な方向（図７の横方向）には容易に曲がる特徴を有する。これにより、支持部材であるケース部材ＳＲＭ２に強度異方性を付与することが可能となる。なお、図７のケース部材ＳＲＭ２は、図６と同様に、補助支持部１２も併せて設けることも可能である。

次に、表示パネルを背面より支える背面支持部材に、強度異方性を付与する実施例について説明する。例えば、図５に示す背面支持部材ＢＳＭは、表示パネルＰＮＬを支持する、平面的に見て表示パネルＰＮと重畳する支持面を有している。背面支持部材ＢＳＭは、表示パネルＰＮＬや光学シートＯＳ、及びバックライトＢＬを搭載し、表示パネルＰＮＬの表示面とは反対側の背面を支持面で支持している。このような背面支持部材は、マグネシウム合金製などを利用してダイキャスト製法で形成される。本発明では、背面支持部材に強度異方性を持たせるため、図８乃至図１１に示すように、背面支持部材の厚みを調整している。

図８又は図９では、背面支持部材ＢＳＭ１又はＢＳＭ２は、表示パネル（不図示）の対向する２辺に平行な複数の梁２１構造が形成されている。支持面を形成する平板状部２０と梁２１とを組み合せて背面支持部材を形成することにより、背面支持部材ＢＳＭ１又はＢＳＭ２には局所的に厚みの厚い部分と薄い部分が構築されることとなる。これにより梁２１に沿った方向では曲がり難く、梁２１に垂直な方向（図８又は図９の横方向）には、曲げ易い構造となる。

さらに、梁構造は背面支持部材の表示パネルと反対側に形成するだけでなく、端部の梁については、図９の符号２２で示すように、表示パネル側にも設け、表示パネルやバックライトなどを収容するよう構成することも可能である。

図１０は、背面支持部材ＢＳＭ３に、表示パネルの対向する２辺に平行な複数の溝３１を形成したものである。溝３１により、背面支持部材を構成する板状部材３０の厚みが調整され、溝３１に沿った方向では曲げが難しく、溝３１に垂直な方向には曲げが容易となり、曲げ強度異方性を確保することが可能となる。溝３１は、表示パネルを保持する側に形成しても、表示パネルを保持する側とは反対側に形成しても良い。

図１１は、背面支持部材ＢＳＭ４に、表示パネルの対向する２辺に直交する方向に連続して厚みが変化する凹部４１を形成したものである。凹部４１は、背面板４０の裏面（表示パネルが配置される側と反対側）に、緩やかに厚みが連続的に変化するように形成している。この凹部４１により、背面支持部材ＢＳＭ４は、凹部４１が延在する方向には曲がり難く、凹部４１に垂直な方向（図１１の横方向）には曲り易い特徴を有する。

以上のような各種支持部材を用いることで、強度異方性を備えることができ、仮に、支持している表示パネルに外力が付加されても、二次元変形を抑制し、一次元変形するよう促すことが可能となる。

以上のように、本発明によれば、表示パネルを構成する基板に二次元変形に脆弱な基板を用いた場合でも、表示パネルの破損を抑止することが可能な表示装置を提供することが可能となる。

ＢＬ バックライト
ＢＳＭ 背面支持部材
ＯＳ 光学シート
ＰＮＬ 表示パネル
ＳＲＭ 下枠部材
ＵＲＭ 上枠部材

Claims (9)

1. 基板上に複数の画素を二次元状に配列し、画像を表示することが可能な表示パネルと、該表示パネルを支持する支持部材とを有する表示装置において、
   前記支持部材は、枠部材であり、
   前記枠部材は、矩形状の枠状部と前記表示パネルと接する支持部とを有し、
   前記支持部は、前記枠状部の対向する２辺から前記枠状部の内側へ突出し、
   前記表示パネルの二次元の変形を、前記支持部のみで抑制することによって、前記表示パネルの一次元の変形を促進するように、前記枠部材の曲げ強度が異方性を有することを特徴とする表示装置。
2. 請求項１に記載の表示装置において、前記枠部材は、前記枠状部の外周に、前記表示パネルが配置されている側へ突出する折返し部が設けられていることを特徴とする表示装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の表示装置において、
   前記支持部の前記液晶表示パネルと接する面は、前記枠状部の前記表示パネルと対向する面よりも、前記表示パネルの側に位置していることを特徴とする表示装置。
4. 基板上に複数の画素を二次元状に配列し、画像を表示することが可能な表示パネルと、該表示パネルを支持する支持部材とを有する表示装置において、
   該表示パネルの二次元の変形を抑制し、一次元の変形を促進するように、該支持部材の曲げ強度が異方性を有し、
   該支持部材は、該表示パネル、光学シート及びバックライト部材を収容するケース部材であり、
   該ケース部材は、底面と、該底面から折り曲げられ、該表示パネルの対向する２辺を支持する、該底面の端部に形成された２つの側面支持部とを有し、
   該ケース部材の該底面には、該側面支持部に平行な複数の溝が形成されていることを特徴とする表示装置。
5. 請求項４に記載の表示装置において、該底面の端部のうち該側面支持部が形成されていない側の端部の各々には、該底面から折り曲げられ、該表示パネルの対向する前記２辺とは異なる他の２辺の一部を支持する複数個の補助支持部が形成されていることを特徴とする表示装置。
6. 基板上に複数の画素を二次元状に配列し、画像を表示することが可能な表示パネルと、該表示パネルを支持する支持部材とを有する表示装置において、
   該表示パネルの二次元の変形を抑制し、一次元の変形を促進するように、該支持部材の曲げ強度が異方性を有し、
   該支持部材は、平面的に見て該表示パネルと重畳する支持面を有し、該表示パネルの表示面とは反対側の背面を前記支持面で支持する背面支持部材であり、
   前記支持面は、該表示パネルの対向する２辺に直交する方向に連続して厚みが変化する凹部が形成されていることを特徴とする表示装置。
7. 請求項６に記載の表示装置において、該凹部は、前記支持面の該表示パネルが配置される側とは反対の側に形成されていることを特徴とする表示装置。
8. 請求項６に記載の表示装置において、該背面支持部材は、該表示パネルの対向する２辺に平行な複数の梁構造を有することを特徴とする表示装置。
9. 請求項６に記載の表示装置において、該背面支持部材は、前記支持面に該表示パネルの対向する２辺に平行な複数の溝構造を有することを特徴とする表示装置。

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