JP6715457B2

JP6715457B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP6715457B2
Application number: JP2016198099A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　弘章; 弘章佐藤
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-10-08
Filing date: 2016-10-06
Publication date: 2020-07-01
Anticipated expiration: 2036-10-06
Also published as: JP2017072837A; WO2017061114A1

Description

本発明は、湾曲した表示面を有する液晶表示装置に関する。

従来、前面側に液晶パネル、背面側にバックライトを有する液晶表示装置が知られている。バックライトは、液晶パネルに対し、背面側から光を照射する面状発光装置である。通常、エッジライト方式のバックライトは、反射板、導光板（ＬＧＰ：ＬｉｇｈｔＧｕｉｄｉｎｇＰａｎｅｌ）、及び拡散シートなどの光学シートと、導光板の側面から光を入射させる白色ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）などの光源と、を有する。これらは背面側から順に配置される。

液晶表示装置としては、平坦な液晶パネルを有するフラットパネルディスプレイが一般的である。近年では、デザインの面から、表示面が凸状又は凹状に湾曲した液晶パネルを有する液晶表示装置が要求されており、実用化されている（例えば特許文献１、２）。特許文献１には、表示面側に凹状に湾曲する導光板の短辺側の側面（湾曲していない側面）に対向させて光源を配置したエッジライト方式のバックライトが開示されている。また、特許文献２には、表示面側に凸状に湾曲する導光板の長辺側の側面（湾曲している側面）に対向させて光源を配置したエッジライト方式のバックライトが開示されている。

特許第４９８０４２５号公報特開２００１−３５６３４２号公報

本発明は、湾曲した表示面を有する液晶表示装置である。この液晶表示装置は、導光板やフレームの湾曲形状に関わらず、光源からの光を確実に導光板に入射させることができ、輝度ムラの発生を防止できる。

本発明に係る液晶表示装置は、液晶パネルと、エッジライト方式のバックライトとを有する。液晶パネルは、矩形平面を湾曲させた円柱面形状を有するとともに、表示面と、前記表示面の裏側の背面と、２つの長辺部と、当該２つの長辺部のそれぞれよりも短い２つの短辺部と、を有し、前記２つの長辺部に沿って湾曲する。バックライトは、光源及び導光板を有し、液晶パネルの背面から光を照射するように配置されている。導光板は、液晶パネルと同様の湾曲形状を有する主面部と、前記２つの長辺部の一方に対応する部分に設けられ前記主面部から屈曲して延在する屈曲縁部とを有する。光源は、屈曲縁部の端面に対向して配置される複数の発光素子を有する。

本発明によれば、導光板やフレームの湾曲形状に関わらず、導光板の側面に対して光源を容易に正対させることができるので、光源からの光は確実に導光板に入射する。したがって、液晶表示装置における輝度ムラの発生を防止できる。

図１は、第１の実施の形態に係る液晶表示装置を示す斜視図である。図２は、図１に示す液晶表示装置の内部構造を示す部分断面図である。図３は、図１に示す液晶表示装置における導光板と光源の位置関係を示す図である。図４は、第２の実施の形態に係る液晶表示装置を示す斜視図である。図５は、図４に示す液晶表示装置の内部構造を示す断面図である。図６は、図４に示す液晶表示装置における導光板と光源の位置関係を示す図である。

本発明の実施の形態の説明に先立ち、従来の液晶表示装置における問題点を簡単に説明する。上述したように、湾曲した表示面を有する液晶表示装置において、エッジライト方式のバックライトを採用する場合、以下のような課題がある。すなわち、導光板又は導光板が接着されるフレームの曲面（曲率半径）は、公差などによって一定ではない。そのため、ＬＥＤを導光板の側面に対して正対させるのが困難であり、ＬＥＤからの光が導光板から外れてしまい、輝度ムラが発生する虞がある。

また、特許文献１に記載のバックライトの場合、導光板の短辺に沿って光源であるＬＥＤが配置される。そのため、長辺に沿って光源を配置する場合に比較してＬＥＤの数が少なくなり、輝度不足になる虞がある。さらには、液晶パネルを駆動する駆動ＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）が液晶パネルの短辺側の平坦な縁部に配置される。そのため、駆動ＩＣの近傍にＬＥＤが配置されることとなり、部品温度の上昇が助長される虞がある。

一方、特許文献２に記載のバックライトの場合、導光板の湾曲する長辺に沿ってＬＥＤが配置される。そのため、ＬＥＤが実装されたフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅｐｒｉｎｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔｓ）がエッジワイズ方向に湾曲させて取り付けられる。この構造では、ＬＥＤの位置精度を確保することが困難であり、また、ＬＥＤが実装されたＦＰＣをフレームに固定する作業も困難となる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置１を示す斜視図である。図２は、液晶表示装置１の内部構造を示す部分断面図である。図３は、液晶表示装置１における導光板１２２と光源１２４の位置関係を示す図である。なお、図２には、図１の破線で囲まれた部分Ａの断面を拡大して示している。

液晶表示装置１は、例えば車両のインストルーメントパネルに適用される車載用の液晶表示装置である。図１〜図３に示すように、液晶表示装置１は、前面側に配置される液晶パネル１１と、背面側に配置されるエッジライト方式のバックライト１２と、液晶パネル１１及びバックライト１２を保持するフレーム１３を有する。すなわち、液晶パネル１１は表示面１１Ａと表示面１１Ａの裏側の背面１１Ｂとを有し、バックライト１２は液晶パネル１１の背面１１Ｂから光を照射する。液晶表示装置１は、平面視で矩形状を有し、長手方向に沿って湾曲している。

図示していないが、液晶パネル１１は、例えば液晶層、液晶層を挟持する２枚のガラス基板（配向膜、透明電極、及びカラーフィルターを含む）、及びガラス基板の外側に配置される２枚の偏光板を有する。透明電極に印加される電圧のオン／オフを制御して、液晶分子の向きを変化させることにより、光の通過状態を制御する。偏光板を通過した光によって表示画像が形成される。

液晶パネル１１は、短辺（第１の辺）と長辺（第１の辺に交差する第２の辺）で規定される矩形平面を前面側に凸状に湾曲させた、短辺を母線とする円柱面形状を有する。つまり、液晶パネル１１の４つの周縁部は、２つの長辺部１１ａと、長辺部１１ａのそれぞれよりも短い２つの短辺部１１ｂとを有し、液晶パネル１１の長手方向に沿う断面は前面側に凸の湾曲形状を有し、短手方向に沿う断面は直線形状を有する。

液晶パネル１１の動作は、駆動回路及び電源回路を含む制御部（図示略）によって行われる。駆動回路及び電源回路は、例えば後述するリアフレーム１３２の背面に配置される。

バックライト１２は、液晶パネル１１に対して背面から光を照射する面状発光装置である。バックライト１２は、背面側から順に配置される、反射板１２１、導光板１２２（ＬＧＰ：ＬｉｇｈｔＧｕｉｄｉｎｇＰａｎｅｌ）、及び光学シート１２３と、導光板１２２の端面１２２ｃに向けて光を出射する光源１２４を有する。反射板１２１、導光板１２２、及び光学シート１２３は、液晶パネル１１と同様の湾曲形状を有し、液晶パネル１１と平行に配置される。

導光板１２２は、例えばポリカーボネート製又はＰＭＭＡ（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）製の板状部材であり、端面から入射する光源１２４からの光を拡散させ、前面側に均一に出射する。反射板１２１は、導光板１２２から背面側に漏出した光を前面側に向けて反射する。光学シート１２３は、例えば拡散シートやプリズムシートを含み、導光板１２２からの出射光を拡散する。

導光板１２２は、液晶パネル１１と同様の湾曲形状を有する主面部１２２ａと、主面部１２２ａから背面側に屈曲して延在する屈曲縁部１２２ｂを有する。すなわち、屈曲縁部１２２ｂは、液晶パネル１１とは反対側に屈曲して延びている。屈曲縁部１２２ｂは、長手方向に沿う一方の端部、すなわち液晶パネル１１の長辺部１１ａの一方（４つの周縁部のうちの一つ）に対応する部位に、端面１２２ｃが背面側を向くように形成される。すなわち、屈曲縁部１２２ｂは、長手方向に沿って湾曲する。

屈曲縁部１２２ｂの屈曲角度は約９０°であることが好ましく、さらには主面部１２２ａと屈曲縁部１２２ｂの連成部位がＲ形状を有することが好ましい。また、屈曲縁部１２２ｂの長さは、できるだけ短い方が好ましい。これにより、光源１２４からの光を効率よく主面部１２２ａに導くことができる。例えば、射出成形を利用することにより、前述した形状を有する導光板１２２を容易に形成することができる。

光源１２４は、複数の発光素子１２４ａ（例えば白色ＬＥＤ）で構成され、平坦な帯状のフレキシブルプリント基板１２５に実装される。光源１２４は、液晶表示装置１がオン状態となっている間、点灯する。

フレーム１３は、フロントフレーム１３１及びリアフレーム１３２を有する。フロントフレーム１３１は、液晶パネル１１の外形に合わせた形状を有する枠体であり、液晶パネル１１を保持する。リアフレーム１３２は、液晶パネル１１の湾曲形状に合わせた形状を有し、バックライト１２を背面側から支持する。

リアフレーム１３２は、導光板１２２の屈曲縁部１２２ｂに対応する部位に、背面側に突出する光源収容部１３２ａを有する。光源収容部１３２ａは、略Ｕ字状の断面形状を有するとともに、長手方向に沿って湾曲する。光源収容部１３２ａの空間には、導光板１２２の屈曲縁部１２２ｂが収容され、光源収容部１３２ａの底面には、光源１２４を実装したフレキシブルプリント基板１２５が配置される。光源１２４は、導光板１２２の屈曲縁部１２２ｂに沿って湾曲して配置され、屈曲縁部１２２ｂの端面１２２ｃと正対する。

フレキシブルプリント基板１２５は、長手方向に沿って湾曲した状態、すなわちフラットワイズ方向に湾曲した状態で配置される。したがって、特許文献２のように、フレキシブルプリント基板をエッジワイズ方向に湾曲させて取り付ける場合に比較して、光源１２４の位置精度を容易に確保でき、リアフレーム１３２への取付作業も簡単である。

このように、第１の実施の形態に係る液晶表示装置１は、湾曲形状を有する液晶パネル１１と、光源１２４及び導光板１２２を有し、液晶パネル１１の背面側から光を照射するエッジライト方式のバックライト１２と、を有する。導光板１２２は、液晶パネル１１と同様の湾曲形状を有する主面部１２２ａと、主面部１２２ａから屈曲して延在する屈曲縁部１２２ｂと、を有する。光源１２４は、屈曲縁部１２２ｂの端面１２２ｃに対向して配置される複数の発光素子１２４ａを有する。

液晶表示装置１においては、導光板１２２やフレーム１３の湾曲形状に関わらず、導光板１２２の端面１２２ｃに対して光源１２４が正対する。光源１２４からの光は確実に導光板１２２に入射し、主面部１２２ａに導かれる。したがって、液晶表示装置１における輝度ムラが低減される。

また、液晶表示装置１において、導光板１２２の屈曲縁部１２２ｂは、液晶パネル１１の４つの周縁部のうち長辺部１１ａに対応する部位に形成され、この屈曲縁部１２２ｂに沿って光源１２４が配置される。これにより、多数の発光素子１２４ａを配置することができるので、表示画像の輝度を容易に確保することができる。また、液晶パネル１１の短辺部１１ｂの周辺に配置される駆動ＩＣの近傍に、ＬＥＤが集中して配置されないので、ＬＥＤによる部品温度の上昇を防止できる。

［第２の実施の形態］
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示装置２を示す斜視図である。図５は、液晶表示装置２の内部構造を示す部分断面図である。図６は、液晶表示装置２における導光板２２２と光源２２４の位置関係を示す図である。なお、図５には、図４の破線で囲まれた部分Ｂの断面を拡大して示している。

図４〜図６に示すように、液晶表示装置２は、前面側に配置される液晶パネル２１、背面側に配置されるエッジライト方式のバックライト２２、及び液晶パネル２１及びバックライト２２を保持するフレーム２３を有する。すなわち、液晶パネル２１は表示面２１Ａと表示面２１Ａの裏側の背面２１Ｂとを有し、バックライト２２は液晶パネル２１の背面２１Ｂから光を照射する。第２の実施の形態に係る液晶表示装置２は、第１の実施の形態に係る液晶表示装置１に比較して、湾曲形状が前面側に凹となっている点が異なる。基本的な構成は第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。

液晶表示装置２は、湾曲形状を有する液晶パネル２１と、光源２２４及び導光板２２２を有し、液晶パネル２１の背面側から光を照射するエッジライト方式のバックライト２２と、を有する。液晶パネル２１の４つの周縁部は、２つの長辺部２１ａと、長辺部２１ａのそれぞれよりも短い２つの短辺部２１ｂとを有する。導光板２２２は、液晶パネル２１と同様の湾曲形状を有する主面部２２２ａと、主面部２２２ａから屈曲して延在する屈曲縁部２２２ｂと、を有する。光源２２４は、屈曲縁部２２２ｂの端面２２２ｃに対向して配置される複数の発光素子２２４ａを有する。

反射板２２１、光学シート２２３、フレキシブルプリント基板２２５はそれぞれ、第１の実施の形態における反射板１２１、光学シート１２３、フレキシブルプリント基板１２５に対応する。フレーム２３は、フロントフレーム２３１とリアフレーム２３２を有し、リアフレーム２３２内に光源収容部２３２ａが設けられている。

液晶表示装置２においても、第１の実施の形態の液晶表示装置１と同様の効果が得られる。すなわち、液晶表示装置２においては、導光板２２２やフレーム２３の湾曲形状に関わらず、導光板２２２の端面２２２ｃに対して光源２２４が正対する。光源２２４からの光は確実に導光板２２２に入射し、主面部２２２ａに導かれる。したがって、液晶表示装置２における輝度ムラが低減される。

以上、本発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

例えば、本発明における液晶パネルは、実施の形態に示す円柱面形状以外の湾曲形状（曲面形状）であってもよく、液晶パネルが短辺部に沿って湾曲していてもよい。

さらには、液晶パネルの湾曲形状の曲率は一定でなく、変動してもよい。また、凹形状と凸形状を繋げた波型の湾曲形状としてもよい。また、液晶パネルは、短辺部、長辺部の両方に沿って湾曲していても良い。

また例えば、円柱面形状の液晶パネルの場合、導光板の屈曲縁部は、液晶パネルの４つの周縁部の少なくとも一つに対応する部位に形成され、その端面に対して光源が配置されていればよい。例えば、導光板において、液晶パネルの湾曲していない短辺部に対応する部位に屈曲縁部を形成してもよいし、さらには、長辺部と端部の両方に対応する部位に屈曲縁部を形成してもよい。

なお、液晶パネルの湾曲していない辺に屈曲縁部を設ける構造には、以下のような利点がある。（１）導光板の側面にＬＥＤを配置した通常のエッジライト方式に比べて狭額縁にできる。（２）通常のエッジライト方式に比べて、額縁を大きくすることなく表示エリアまでの導光距離が稼げるので、表示エリアでのバックライトの輝度均一性の向上が期待できる。（３）熱源となるＬＥＤが液晶パネルから離れるので、ＬＥＤ発熱による液晶パネルの温度上昇が抑えられる。

また、導光板の屈曲縁部の屈曲角度は、９０°でなくてもよい。さらに、導光板の主面の湾曲形状と、屈曲縁部の端面の湾曲形状とで、曲率が異なっていても良い。例えば、屈曲縁部の端面の湾曲形状の曲率を、導光板の主面の湾曲形状の曲率よりも小さくしても良い。こうすることにより、発光素子を高密度に配置した曲がりにくいフレキシブルプリント基板も、屈曲縁部の端面の湾曲形状に追随し易くなる。屈曲縁部の端面を湾曲させず平坦にすれば、フレキシブルプリント基板を湾曲させる必要はない。

また、導光板の屈曲縁部は、前面側（表示面側）に屈曲して形成されてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明に係る液晶表示装置は、湾曲した表示面を有する液晶表示装置に好適である。

１，２液晶表示装置
１１，２１液晶パネル
１１ａ，２１ａ長辺部
１１Ａ，２１Ａ表示面
１１ｂ，２１ｂ短辺部
１１Ｂ，２１Ｂ背面
１２，２２バックライト
１２１，２２１反射板
１２２，２２２導光板
１２２ａ，２２２ａ主面部
１２２ｂ，２２２ｂ屈曲縁部
１２２ｃ，２２２ｃ端面
１２３，２２３光学シート
１２４，２２４光源
１２４ａ，２２４ａ発光素子
１２５，２２５フレキシブルプリント基板
１３，２３フレーム
１３１，２３１フロントフレーム
１３２，２３２リアフレーム
１３２ａ，２３２ａ光源収容部

Claims

矩形平面を湾曲させた円柱面形状を有するとともに、表示面と、前記表示面の裏側の背面と、２つの長辺部と、当該２つの長辺部のそれぞれよりも短い２つの短辺部と、を有し、前記２つの長辺部に沿って湾曲する液晶パネルと、
光源及び導光板を有し、前記液晶パネルの前記背面から光を照射するエッジライト方式のバックライトと、を備え、
前記導光板は、前記液晶パネルと同様の湾曲形状を有する主面部と、前記２つの長辺部の一方に対応する部分に設けられ前記主面部から屈曲して延在する屈曲縁部と、を有し、
前記光源は、前記屈曲縁部の端面に対向して配置される複数の発光素子を有する、
液晶表示装置。
前記屈曲縁部の端面に沿って湾曲して配置されるとともに、前記光源が載置されたフレキシブルプリント基板をさらに備えた、
請求項１に記載の液晶表示装置。
前記屈曲縁部は、前記液晶パネルとは反対側に屈曲して延びている、
請求項１又は２に記載の液晶表示装置。