(57)【要約】【課題】高輝度、軽量小型でありながら機械的耐久性の高い表示装置を提供する。【解決手段】  表示装置１は、表示パネル４と、表示パネル４の一方面を覆い、粘弾性を有する第１保護層５と、第１保護層５を覆い、第１保護層５よりも弾性率が高い第２保護層６と、を少なくとも備えている。【選択図】図１
2006071972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示パネルと、
上記表示パネルの一方面を覆い、粘弾性を有する第１保護層と、
上記第１保護層を覆い、該第１保護層よりも弾性率が高い第２保護層と、
を少なくとも備えた表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載された表示装置において、
上記第１保護層は非線形弾性を有し、
上記第２保護層は線形弾性を有する表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載された表示装置において、
上記第２保護層の周縁部分を覆うベゼルをさらに有する表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載された表示装置において、
上記第２保護層が上記ベゼルに固定されている表示装置。
【請求項５】
請求項１に記載された表示装置において、
上記第１保護層は、上記表示パネルの側面をさらに覆う表示装置。
【請求項６】
請求項１に記載された表示装置において、
上記表示パネルは、その周縁部分に端子部をさらに有し、
上記端子部は、上記第１保護層により被覆されている表示装置。
【請求項７】
請求項１に記載された表示装置において、
上記表示パネルを収納する筐体をさらに有し、
上記第２保護層は、上記筐体に固定されている表示装置。
【請求項８】
請求項１に記載された表示装置において、
上記表示パネルは液晶表示パネルである表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯用電子機器（以下、「モバイル機器」とする。）等のディスプレイ（表示部）として液晶表示装置やエレクトロルミネッセンス表示装置（以下、「ＥＬ表示装置」とする。）等のフラットパネル表示装置が多用されている。このようなモバイル機器に搭載されるフラットパネル表示装置では、携帯性と共に特に高い機械的耐久性が要求される。
【０００３】
ところが、特に携帯性に優れ薄型軽量なフラットパネル表示装置では、表示パネルの表面に配設された透明基板は薄く、表示パネル自体は非常に脆弱なものである。
【０００４】
そのため、従来のフラットパネル表示装置では、一般的に表示パネルの上に機械的耐久性の比較的高い保護基板を配設し、脆弱な表示パネルを保護する構成を採用している（例えば、特許文献１及び２等）。
【特許文献１】特開２００１−２６６７５９号公報
【特許文献２】特開平１１−１７４２０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら従来のフラットパネル表示装置では、所望の機械的耐久性を実現するために比較的層厚の厚い保護基板を配設する必要がある。さらに、その保護基板を表示パネルから離間して配設する必要がある。従って、従来のフラットパネル表示装置では、十分に軽量小型化することが困難であり、優れた携帯性を実現することが困難であるという問題がある。
【０００６】
また、表示パネルと保護基板との間に空気層が介在するため、外光の二重映り込みや、反射率の増加ならびに画質の鮮明さが低下するなどの多くの問題がある。
【０００７】
本発明は、これらの点に鑑みてなされたものであり、第１の目的は、高い輝度を有する表示装置を提供することにある。第２の目的は、軽量小型な表示装置を実現することにある。そして、第３の目的は、機械的耐久性の高い表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る表示装置は、表示パネルと、
上記表示パネルの一方面を覆い、粘弾性を有する第１保護層と、
上記第１保護層を覆い、該第１保護層よりも弾性率が高い第２保護層と、
を少なくとも備えている。
【０００９】
本発明に係る表示装置では、表示パネルの一方面（画像表示側の表面）が第１保護層により被覆されている。そして、この第１保護層は、粘弾性を有するものである。そのため、外部から加えられた（特に瞬間的に加えられた）応力は、粘性挙動を示す第１保護層により遅延して表示パネルに伝わる。従って、表示パネルに伝わる応力は緩和、分散される。その結果、外部から加わる応力から比較的脆弱な表示パネルを効果的に保護することができる。その結果、優れた機械的耐久性を得ることができる。
【００１０】
また、本発明に係る表示パネルは、第１保護層を覆う第２保護層が設けられている。そして、第２保護層は、第１保護層よりも大きな弾性率を有する。そのため、外部から応力が加わり第２保護層が変形した場合、第２保護層に復元力（反発力）が発生する。従って、外部から加えられた応力は緩和されると共に、表示パネルの表面に向けて分散される。その結果、比較的脆弱な表示パネルに伝わる応力を効果的に抑制することができ、優れた機械的耐久性を得ることができる。
【００１１】
また、第２保護層は比較的弾性が大きいため、ゆっくりと加えられた曲げ等の応力が表示装置に加わった場合、第２保護層は大きく変形することなく、加えられた応力は第２保護層全体に分散される。その結果、比較的脆弱な表示パネルに伝わる応力を効果的に抑制することができ、優れた機械的耐久性を実現することができる。
【００１２】
このように、第１保護層及び第２保護層は、応力を緩和・分散させる能力が非常に高い。そのため、第１保護層及び第２保護層は、比較的薄い層厚で高い機械的耐久性を実現させることができる。その結果、優れた機械的耐久性と共に軽量小型な表示装置を実現することができる。
【００１３】
さらに、第１保護層及び第２保護層は、表示パネルから離間して配設する必要がない。そのため、より軽量小型であり、界面による多重反射が抑制され、高輝度な表示装置を実現することができる。
【００１４】
また本発明に係る表示装置は、上記第１保護層が非線形弾性を有し、
上記第２保護層は線形弾性を有するものであっても構わない。
【００１５】
ここで「線形弾性」とは、弾性変形の範囲内において、付加される加重と変位量とがほぼ一次相関関係（比例関係）にあることを言う。一方、「非線形弾性」とは、弾性変形の範囲内において、付加される加重と変位量とが一次相関関係（比例関係）にないことを言う。
【００１６】
また本発明に係る表示装置は、上記第２保護層の周縁部分を覆うベゼルをさらに有するものであっても構わない。
【００１７】
この構成によれば、表示パネルに応力が比較的伝わりやすい周縁部分が高い強度を有するベゼルにより覆われている。そのため、表示装置周縁部分の高い機械的耐久性を実現することができる。
【００１８】
また本発明に係る表示装置は、上記第２保護層が上記ベゼルに固定されているものであっても構わない。
【００１９】
この構成によれば、表示装置周縁部分における第２保護層の復元力（反発力）をより大きくすることができる。従って、外部から加えられた応力は第２保護層によって、より効果的に緩和、分散される。その結果、比較的脆弱な表示パネルに伝わる応力をより効果的に抑制することができ、より優れた機械的耐久性を実現することができる。
【００２０】
また本発明に係る表示装置は、上記第１保護層が、上記表示パネルの側面をさらに覆うものであっても構わない。
【００２１】
この構成によれば、例えば表示装置が側面から落下した場合のように表示装置の側面に大きな衝撃や応力が加わった場合においても、第１保護層により表示パネルの側面に伝わる応力を効果的に緩和、分散することができる。その結果、側面からの応力や衝撃に強い、機械的耐久性に優れた表示装置を実現することができる。
【００２２】
また本発明に係る表示装置は、上記表示パネルが、その周縁部分に端子部をさらに有し、
上記端子部は、上記第１保護層により被覆されているものであっても構わない。
【００２３】
この構成によれば、端子部を外部からの衝撃や応力から効果的に保護することができる。よって、端子部における断線等を効果的に抑制することができ、信頼性の高い表示装置を実現することができる。
【００２４】
また、この構成によれば、第１保護層により酸素や水分等に比較的脆弱な端子部を外気から遮断することができる。その結果、端子部の化学的劣化を効果的に抑制することができ、長い製品寿命を有する表示装置を実現することができる。
【００２５】
また本発明に係る表示装置は、上記表示パネルを収納する筐体をさらに有し、
上記第２保護層は、上記筐体に固定されているものであっても構わない。
【００２６】
この構成によれば、表示装置周縁部分における第２保護層の復元力（反発力）をより大きくすることができる。従って、外部から加えられた応力は第２保護層によって、より効果的に緩和、分散される。その結果、比較的脆弱な表示パネルに伝わる応力をより効果的に抑制することができ、より優れた機械的耐久性を実現することができる。
【００２７】
また本発明に係る表示装置は、上記表示パネルは液晶表示パネルであっても構わない。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように、本発明によれば、表示パネルを覆う第１保護層及び第２保護層により外部からの応力や衝撃が緩和、分散されるので、表示パネルを応力や衝撃から効果的に保護することができる。その結果、機械的耐久性に優れた表示装置を実現することがでる。また、第１保護層と表示パネルとを離間する必要はなく軽量小型且つ高輝度な表示装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３０】
図１は、本実施形態に係る液晶表示装置１の概略断面図である。
【００３１】
この液晶表示装置１は、液晶表示パネル４と、液晶表示パネル４の背面（図１で下側）に設けられたバックライトユニット３と、液晶表示パネル４の画像表示側表面（図１で上側）と側面とを覆う第１保護層５と、第１保護層５に積層された第２保護層６と、これらを収納する筐体２と、筐体２に取り付けられ、第２保護層の周縁部分を覆うベゼル７と、を備えている。
【００３２】
筐体２の材料は、液晶表示装置１の機械的耐久性を担保することができるものであれば、何ら限定されるものではなく、例えば、鉄やアルミニウム、マグネシウム等の金属により形成することができる。
【００３３】
バックライトユニット３は、何ら限定されるものではなく、例えばエッジライト方式であっても、またエリアライト方式であっても構わない。液晶表示装置１は、透過型の液晶表示装置であるためバックライト３を必要とするが、例えば反射型の液晶表示装置や、自発光型表示装置（例えばＥＬ表示装置、プラズマ表示装置等）等である場合は、バックライトユニット３を必ずしも設ける必要はない。
【００３４】
液晶表示パネル４は、薄膜トランジスタがマトリクス状に配設されたアクティブマトリクス基板と、そのアクティブマトリクス基板に対向するように設けられた上部共通電極と、アクティブマトリクス基板と上部共通電極とにより狭持された液晶層とを有する。そして、液晶層とアクティブマトリクス基板との間、及び液晶層と上部共通電極との間には配向膜がさらに設けられている。尚、上記液晶表示パネル４の構成は、例示であり、本発明において液晶表示パネル４の構造は何ら限定されるものではない。液晶表示パネル４は、パッシブマトリクス方式の液晶表示パネル等であっても勿論構わない。
【００３５】
第１保護層５は、液晶表示パネル４の画像表示側表面と側面とを覆うように設けられている。この第１保護層５は、粘弾性を有するものである。そして、より好ましくは、第１保護層５は、外部から加える刺激（応力、歪み等）と、それに対する応答との関係がフォークト（Ｖｏｉｇｔ）モデル（カルバン（Ｋｅｌｖｉｎ）モデル）、マクスウエル（Ｍａｘｗｅｌｌ）モデル等で挙動を説明することができる粘性的挙動を示すものである。尚、「粘弾性」とは、粘性と弾性とを双方有する性質のことをいい、粘弾性を有する部材は、加圧に対して歪みが経時的に増大するクリープ、応力が時間と共に減少する応力緩和等を示すものである。また、より好ましくは、第１保護層５は外部から加えられる刺激（応力、歪み等）と、それに対する応答との関係が非線形弾性（ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ）の挙動を示すものである。尚、より好ましくは、第１保護層５は、酸素透過率及び水分透過率の低いものである。
【００３６】
この第１保護層５に好適な材料としては、例えばエチレンメタクリル酸共重合体、エラストマー等の無定形高分子等が挙げられる。
【００３７】
第２保護層６は、第１保護層５よりも弾性率が高い弾性体である。より好ましくは、第２保護層６は、衝撃、曲げ等の外力に対して第２保護層６の変形量が一次相関する（１次関数的に変化する）線形弾性（ｌｉｎｅａｒ  ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ）であり、おおよそフック（Ｈｏｏｋｅ）の法則によりモデル化できるものである。
【００３８】
このような第２保護層６に好適な材料としては、例えば、ＰＭＭＡ等のアクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、トリアセチルセルロース樹脂（ＴＡＣ）、アートン（ＡＲＴＯＮ（登録商標））樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）等のポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。
【００３９】
また、第１保護層５及び第２保護層６は、表示パネル４からの光を透過するものであるため、光透過率の高いものであることがより好ましい。
【００４０】
次に、本実施形態の液晶表示装置１が有する高い機械的耐久性について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４１】
図２は、液晶表示装置１の中央部分に応力が加えられた場合の第１保護層５及び第２保護層６の作用を説明する概略断面図である。
【００４２】
図３は、液晶表示装置１のベゼル７部分に応力が加えられた場合の第１保護層５及び第２保護層６の作用を説明する概略断面図である。
【００４３】
また、図４は、第２保護層６の周縁部分に応力が加えられた場合の第１保護層５及び第２保護層６の作用を説明する概略断面図である。
【００４４】
上述の通り第１保護層５は、粘弾性を有するものであり、一定の応力[σ]を加えたときの時間ｔにおける歪みｒ（ｔ）は下記数式１により表される。
【００４５】
（数式１）
ｒ（ｔ）＝（σ／Ｅ）×（１−ｅ-Et/η）
【００４６】
ここで、Ｅは弾性率を表す。ηは粘性率を表す。
【００４７】
また、遅延時間（τ）は下記数式２の関係を示す。従って、上記数式１に下記数式２を代入することにより下記数式３が得られる。
【００４８】
（数式２）
τ＝η／Ｅ
【００４９】
（数式３）
ｒ（ｔ）＝（σ／Ｅ）×（１−ｅ-t/τ）
【００５０】
上記数式３より、ダッシュポットが存在しない（η＝０）、すなわち遅延時間τが０である場合は、弾性的な変形のみが瞬間的に起こる。一方、フォークト（Ｖｏｉｇｔ）モデルのように、ダッシュポットが並列に接続され、粘性率ηが存在する場合は、数式２より粘性率ηの増大と共に遅延時間τも増大する。その結果、数式３からわかるように瞬間的な歪みｒ（ｔ）が抑制され、外部から加わった応力（特に瞬間的に加えられた応力、衝撃）は緩和、抑制される。従って、比較的脆弱な表示パネル４に伝わる外部からの応力や衝撃を効果的に抑制することができ、優れた機械的耐久性を得ることができる。
【００５１】
また、第１保護層５の上には弾性率の高い第２保護層６が設けられている。そのため、図２に示すように、外部から応力が加わると、第２保護層６に復元力（反発力）が発生する。従って、外部から加えられた応力は緩和されると共に、表示パネル４の表面に向けて分散される。その結果、比較的脆弱な表示パネル４に伝わる応力を効果的に抑制することができ、より優れた機械的耐久性を得ることができる。
【００５２】
上述のように、第１保護層５は瞬間的に加えられた応力に対して大きな効果を奏するものであるが、ゆっくりと加えられた応力に対しては、第１保護層５が与える遅延の効果はあまり得られない。しかし、液晶表示装置１のように第１保護層５の上に第２保護層６を設けることにより、ゆっくりと加えられた応力も緩和、分散することができる。その原理は以下の通りである。
【００５３】
ゆっくりと応力が加えられた場合、弾性率の大きな第２保護層６は大きくは変形することなく、第１保護層５全体に加えられた応力を分散して伝える。そのため、第１保護層５を介して液晶表示パネル４に伝えられる応力を効果的に緩和、分散することができる。その結果、比較的脆弱な表示パネル４に伝わる応力を効果的に抑制することができ、優れた機械的耐久性を得ることができる。
【００５４】
また、図４に示すように第１保護層５及び第２保護層６は、液晶表示パネル４の側面をさらに覆うように設けられている。そのため、例えば液晶表示装置１を側面から落下させた場合のように、液晶表示装置１の側面に大きな衝撃や応力等が加わった場合であっても液晶表示パネル４が筐体２やベゼル７等に衝突することもなく、液晶表示パネル４に伝わる応力を効果的に抑制することができる。その結果、優れた機械的耐久性を得ることができる。本実施形態では第１保護層５及び第２保護層６が液晶表示パネル４の側面を覆っているが、本発明は何らこの構成に限定されるものではない。第１保護層５及び第２保護層６は液晶表示パネル４の画像表示面（一方面）のみを覆うように設けられていても構わない。
【００５５】
また、第１保護層５は、液晶表示パネル４の周縁部分に設けられた端子部４ａを被覆するように設けることにより、端子部４ａに加わる応力を効果的に抑制することができ、端子部４ａにおける断線等を抑制することができる。また、第１保護層５は、透湿性及び酸素透過率が比較的低い。そのため、比較的水分や酸素等により劣化しやすい端子部４ａを酸素や水分から効果的に遮断することができる。その結果、高い信頼性を実現することができる。
【００５６】
また、この液晶表示装置１は、第２保護層６の周縁部分を覆うベゼル７を有する。そして、ベゼル７は筐体２に固定されている。ベゼル７は、例えば第２保護層６よりも硬度が大きな鉄やアルミニウム、マグネシウム等の材料により形成されており、表示パネル４の周縁部分を保護する機能を有するものである。そのため、図３に示すように、ベゼル７部分に応力が加わった場合、ベゼル７により大半の応力は吸収され、また第２保護層６に伝わった応力も、第２保護層６と第１保護層５との効果により緩和、分散される。その結果、優れた機械的耐久性を実現することができる。
【００５７】
ところで、第２保護層６の曲げ剛性は、第２保護層６を形成する材料の持つ弾性率Ｅと、第２保護層６の構造による断面２次モーメントＩにより決定される。例えば、第２保護層６の支持間隔をＬとし、第２保護層６に荷重Ｐを加えたときの、３点曲げによって生じる最大たわみ量δｍａｘは、下記数式４により表される。
【００５８】
（数式４）
δｍａｘ＝β×（Ｐ×Ｉ3）／（Ｅ×Ｉ）
【００５９】
ここで、上記数式中βは荷重Ｐのかかり方と、そのときに想定される支持の状態で決定される係数である。
【００６０】
図５に、第２保護層６の支持の状態と係数βの関係を説明するための模式図を示す。
【００６１】
ベゼル７を設けず、第２保護層６の周縁部分が固定されていない状態において、第２保護層６の周縁部分に応力が加わった場合、第２保護層６は図５（ａ）に示す自由端梁の曲げ挙動を示す。このとき、係数βは、１／２４となる。一方、第２保護層６の中央部分に応力が加わった場合、第２保護層６は図５（ｂ）に示す両端支持梁の曲げ挙動を示す。このとき、係数βは１／４８となる。
【００６２】
このように、第２保護層６の周縁部分は、その中央部分と比較して係数βが２倍大きい。従って、数式４より第２保護層６の周縁部分の最大たわみ量δｍａｘは、中央部分の最大たわみ量δｍａｘの２倍に匹敵する。すなわち、周縁部分は中央部分より２倍外部からの応力の影響を受けやすい。
【００６３】
この液晶表示装置１では、外部からの応力の影響を受けやすい周縁部分は硬度の大きなベゼル７により覆われている。そのため、液晶表示パネル４の応力や衝撃による損傷を効果的に抑制することができ、優れた機械的耐久性を実現することができる。本実施形態ではベゼル７が筐体２の外周を覆うように設けられているが、本発明はこの構成に限定されるものではない。ベゼル７は筐体２の内部（液晶表示パネル４等を収納する凹部内）に設けられ、液晶表示パネル４の周縁部分を覆うものであっても構わない。
【００６４】
また、この液晶表示装置１では、第２保護層６の周縁部分は、接着面７ａでベゼル７に接着固定されている。第２保護層６の周縁部分をベゼル７に固定した場合、第２保護層６は図５（ｃ）に示す両端固定梁の曲げ挙動を示す。このとき、係数βは、１／１９２となり、自由端梁の曲げ挙動を示す場合の係数βの１／８、両端支持梁の曲げ挙動を示す場合の係数βの１／４となる。すなわち、第２保護層６の周縁部分をベゼル７に固定することによって液晶表示パネル４に伝わる応力を効果的に抑制することができる。特に、第２保護層６のベゼル７近辺に応力が加わった場合は、図４に示すように、より大きな復元力（反発力）が発生し、液晶表示パネル４に伝わる応力をより効果的に抑制することができる。その結果、優れた機械的耐久性を得ることができる。
【００６５】
尚、第２保護層６をベゼル７に接着固定する方法は、何ら限定されるものではなく、例えば両面粘着テープ等により接着固定することができる。
【００６６】
また、第２保護層６をベゼル７に固定することにより筐体２も含めた液晶表示装置１の断面２次モーメントが大きくなり、液晶表示装置１の曲げや捩れに対する強度を向上させることができる。
【００６７】
また、液晶表示装置１では、ベゼル７を設け、第２保護層６をそのベゼル７に固定する構成を取っているが、本発明は何らこの構成に限定されるものではない。例えば、ベゼル７を設けずに、第２保護層６を筐体２に固定しても勿論構わない。この場合であっても、第２保護層６をベゼル７に固定した場合と同様の効果、すなわち第２保護層６の応力の緩和、分散させる効果が得られ、より優れた機械耐久性が得られる。
【００６８】
また、第１保護層５及び第２保護層６は偏光板や位相差板等の光学フィルムを積層したものであってもよく、表面に反射防止処理や帯電防止処理等を施したものであっても構わない。この構成によっても、優れた機械的耐久性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本実施形態に係る液晶表示装置１の概略断面図である。
【図２】液晶表示装置１の中央部分に応力が加えられた場合の第１保護層５及び第２保護層６の作用を説明する概略断面図である。
【図３】液晶表示装置１のベゼル７部分に応力が加えられた場合の第１保護層５及び第２保護層６の作用を説明する概略断面図である。
【図４】第２保護層６の周縁部分に応力が加えられた場合の第１保護層５及び第２保護層６の作用を説明する概略断面図である。
【図５】第２保護層６の支持の状態と係数βの関係を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００７０】
１  液晶表示装置
２  筐体
３  バックライトユニット
４  液晶表示パネル
５  第１保護層
６  第２保護層
７  ベゼル
７ａ  固定部
【図１】
2006071972.tif 000003
【図２】
2006071972.tif 000004
【図３】
2006071972.tif 000005
【図４】
2006071972.tif 000006
【図５】
2006071972.tif 000007