JP5162834B2

JP5162834B2 - 表示モジュール

Info

Publication number: JP5162834B2
Application number: JP2006051396A
Authority: JP
Inventors: 博行西; 政光岸上
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2026-02-28
Also published as: JP2007232809A

Description

本発明は、面状に光を出射させる面発光照射パネルを備える表示モジュールに関するものである。

液晶表示パネルや有機エレクトロルミネッセンス表示パネル等の平型表示パネル（以下、ＦＰＤ（Flat Panel Display）という）を用いる画像表示モジュールは、適用機器の薄型化に有利であるという利点から、近年、携帯電話機やＰＤＡ（Personal Digital Assistance）等のモバイル機器のディスプレイとして多用されている。しかし、モバイル機器のディスプレイに対しては、小型薄型化の要求が極めて厳しく、ＦＰＤモジュールに対しても更なる薄型化が要求されている。

ＦＰＤモジュールのうちでも、特に、バックライト等の光源を必要とする液晶表示パネルでは、バックライトとして薄型化に有利な導光板を用いたサイドライト型面発光照射パネルが多用されているが、液晶表示パネル及びサイドライト型面発光照射パネルの両パネルの薄型化を促進すれば、ＦＰＤモジュール全体としての強度が低下し、ガラス基板や導光板等の板部材の変形による表示欠陥が発生し易くなる。

特許文献１や特許文献２に示した液晶表示モジュールは、液晶表示パネルと面発光照射パネルの両パネルを個々に所定位置に収容保持するフレーム部材を用いて個々のパネルに外力が直接作用するのを阻止し、液晶表示モジュール全体としての剛性を補う構成としたものである。
特開２００３−６８１２５号公報特開２００２−２３１４０号公報

しかし、フレーム部材を用いると液晶表示モジュールの厚さや外形がその分だけ増加してしまい、近年のＦＰＤに対する小型薄型化の要求に逆行することになる。

本発明の目的は、小型薄型化されると共に必要とされる剛性も十分に備え、且つ、良好な表示品質を長期にわたり維持できる、フラットパネル型の表示モジュールを提供することである。

本発明の表示モジュールは、実質的に透明な導光板の端面に光源が対向配置されてなり、前記光源から射出された光を前記導光板の対向端面から入射させて一方の主面から面状に出射させる面発光照射パネルと、前記面発光照射パネルの光出射側に配置され、均等に光が照射される有効照射領域に対応した有効表示領域における光の透過を入力情報に応じ制御して表示を行う表示パネルと、前記表示パネルの前記面発光照射パネルとの対向面には偏光板が設けられ、前記偏光板と前記面発光照射パネルとの間の前記面発光照射パネルの前記主面上に設けられ、前記有効照射領域を囲む大きさの枠状をなす枠状スペーサと、前記枠状スペーサに囲まれ、前記面発光照射パネルの前記主面上に固着して設けられた光拡散シートと、前記枠状スペーサに囲まれ、前記光拡散シート上に設けられたプリズムシートと、を備え、前記枠状スペーサは、前記光拡散シート及び前記プリズムシートの厚さより厚いことによって、前記プリズムシートと前記偏光板との間に所定の間隙が確保されていることを特徴とするものである。

本発明の表示モジュールによれば、表示パネルと面発光照射パネルとを固着部材により所定の間隙を保って固着したから、フレーム部材を用いずにモジュール全体の必要とされる強度を確保することができ、小型薄型化が促進されると共に、部材の変形による表示欠陥の無い良好な表示品質を長期にわたり維持することができる。

本発明の表示モジュールは、前記固着部材が前記有効照射領域を囲む大きさの枠状をなす前記間隙を確保するためのスペーサと接着材からなり、前記スペーサが前記面発光照射パネルと前記表示パネルとの間に介装され、前記スペーサの外周に沿った両パネルの間隙に前記接着材が全周にわたり配置されている構成とすることが好ましく、これにより、有効照射領域が正確に画定されると共に、表示パネルと面発光照射パネルを全周縁にわたって固着するからそれら両パネルが強固に固着され、モジュール全体の強度がより向上する。

また、本発明の表示モジュールは、前記固着部材が前記間隙を確保するためのスペーサ粒子を分散混合させた接着材からなり、該接着材が前記面発光照射パネルと前記平面表示パネルとの間隙に前記有効照射領域の外周に沿わせて配置されている構成とすることが好ましく、これにより、小型薄型化が促進されると共に必要な剛性を備えたフラットパネル型の表示モジュールを容易に製造することができる。

加えて、本発明は、表示パネルが一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶表示パネルである液晶表示モジュールに有効に適用され、これにより、小型薄型化が促進されると共に必要な剛性を備え、且つ、外力による変形が原因の表示欠陥を発生させずに良好な表示品質が長期にわたり維持される、液晶表示モジュールが得られる。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態としての液晶表示モジュールを示す模式的断面図で、図２はその液晶表示モジュールについて、外装ケースを省略して示す平面図である。

図１に示されるように、本液晶表示モジュールの外装ケースは、扁平な直方体をなす箱の天板を除去した形状の収納ケース１に、底板を除去した同形状のカバーケース２が、嵌装されてなる。これら両ケース１、２は、共に金属板を加工して形成されている。カバーケース２の天板２ａには、表示を観察するための表示窓２ｂが穿設されている。

外装ケース内の上側（表示の観察側）には、液晶表示パネル３が収容されている。液晶表示パネル３は、電極（不図示）が形成された一対の前、後ガラス基板４、５を、それぞれの電極形成面を対向させて枠状シール材（不図示）により所定の間隙を保って接合し、枠状シール材で囲まれた前、後ガラス基板４、５間に液晶（不図示）を封入して、構成されている。前、後ガラス基板４、５の液晶封入側とは反対側の各外面には、一対の前、後偏光板６、７がそれぞれ貼着されている。

本実施形態の液晶表示パネル３における一対の前、後ガラス基板４、５の大きさは、表示面側となる前ガラス基板４よりも後ガラス基板５の方が大きく、これら大きさの異なる前、後ガラス基板４、５は後ガラス基板５の一縁辺が前ガラス基板４の対応する縁辺から突出する配置で接合されている。後ガラス基板５の突出縁辺５ａには、各電極から引き回された配線とその各端部の接続端子（不図示）が配設されている。そして、この突出縁辺５ａの先端縁に設けられている入力端子列には、フレキシブル配線基板（以下、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）という）８が導通接合され、このＦＰＣ８は外装ケース外に引き出されている。

上述した液晶表示パネルの背面側（後側）には、サイドライト型の面状照射パネル１０が設置されている。このサイドライト型面状照射パネル１０は、外形が照射対象の液晶表示パネル３に大略対応した矩形をなす導光板１１を備えている。導光板１１は、端面を光入射面とし主面の一方を光出射面として、端面から入射させた光をその一方の主面から面状に出射させる透明な板である。本実施形態の導光板１１は、アクリル樹脂等の透明な樹脂材料を用いて型成形により形成され、一方の端面１１ａを光入射面とし、光出射面とする前面１１ｂの反対側の後面１１ｃは、導光板１１内の伝播光を光出射面（前面）１２ｂに向けて反射させるために微細な凹凸面に形成されている。

導光板１１の一方の端面（光入射面）１１ａには、点光源としての発光ダイオード（以下、ＬＥＤ（Light-Emitting Diode）という）１２が、図２に示されるように３個が等間隔で対向配置されている。これら３個のＬＥＤ１２は、それぞれ、印刷回路基板（以下、ＰＣＢ（Printed-Circuit Board）という）１３上に等間隔で直接搭載されている。このＰＣＢ１３にはＦＰＣ１４が導通接合されており、このＦＰＣ１４も前述したＦＰＣ８と同様に外装ケース外に引き出されている。

導光板１１の後面１１ｃには光反射シート１５が装着されている。この光反射シート１５は、微小な凹凸面に形成された後面１１ｃで反射されずに外部に出射した光を反射して導光板１１内に再入射させるために設けられており、これにより、各ＬＥＤ１２からの射出光の利用効率が高められる。

導光板１１の前面１１ｂには、光拡散シート１６が設置され、この上に一対のプリズムシート１７、１８がそれぞれの表面に形成されている平行に延在する複数の突条（不図示）の延在方向を直交させて重畳設置されている。光拡散シート１６は導光板１１から面状に出射される照射光の輝度分布を均一化するために、一対のプリズムシート１７、１８は照射光の出射方向を正面方向に揃えるために、それぞれ設置されている。

本実施形態では、これら光拡散シート１６と一対のプリズムシート１７、１８が、液晶表示パネル３の有効表示領域Ｄｄを適長幅の縁辺領域を確保して内側に含む有効照射領域Ｄｉの全域にわたり重畳設置されている。

上述のように構成されたサイドライト型面状照射パネル１０においては、３個のＬＥＤ１２から射出された光が、導光板１１内にその対向する端面（光入射端面）１１ａから入射し、この入射光が微小な凹凸が形成された後面１１ｃに入射すると、ここで前面（光出射面）１１ｂに向けて全反射され、前面１１ｂから面状に出射される。前面１１ｂから面状に出射された光は、光拡散シート１６とプリズムシート１７、１８を透過することにより、有効照射領域Ｄｉにわたり輝度分布が略均一で且つ正面方向の輝度が高い面状光となって液晶表示パネル３に照射される。

そして、前述した液晶表示パネル３と上記面状照射パネル１０は、後偏光板７とこれに対向するプリズムシート１８との間に所定の間隙ｃを確保して固着されている。この間隙ｃの大きさは、０．２〜０．４ｍｍが好適であり、そのうちでも、０．２５〜０．３５ｍｍが好ましい。本実施形態においては、両パネル３、１０を所定の間隙ｃを保ち固着する固着部材として、枠状スペーサ１９と接着材２０が用いられている。

枠状スペーサ１９は、図２にも示すように、有効照射領域Ｄｉの外周に沿ってこれを囲む矩形の枠形状に形成されている。この枠状スペーサ１９は、液晶ポリマ等の樹脂材料で形成され、厚さｔが光拡散シート１６と一対のプリズムシート１７、１８及び両パネル間の確保すべき間隙ｃを併せた寸法に設定されている。

接着材２０としては、エポキシ樹脂やＵＶ（紫外線）硬化型アクリル樹脂等が好適に用いられ、枠状スペーサ１９の外周に沿って全周にわたり配置されている。

液晶表示パネル３を面状照射パネル１０に固着する際は、まず、導光板１１の前面１１ｂ上に光拡散シート１６とプリズムシート１７、１８を載置し、これらを内側に収容する配置で枠状スペーサ１９を位置決めしつつ載置し、仮止めする。この後、接着材２０を枠状スペーサ１９の外周に沿ってその全周にわたり塗布し、この上に液晶表示パネル３を載置する。次いで、液晶表示パネル３と面状照射パネル１０を所定の圧力で圧着し、枠状スペーサ１９を後偏光板７と導光板前面１２ｂとで挟持した状態で、接着材２０をエポキシ樹脂の場合は加熱しＵＶ（紫外線）硬化型アクリル樹脂の場合は紫外線を照射して硬化させる。

なお、枠状スペーサ１９を位置決めし仮止めする際の部材としては、両面接着シート（不図示）が好適に用いられるが、この場合、枠状スペーサ１９の厚さｔを両面接着シートの厚さ分だけ薄く設定する。

以上のように、本実施形態の液晶表示モジュールは、液晶表示パネル３と面状照射パネル１０とを、有効照射領域Ｄｉを囲む枠状スペーサ１９を介すると共にその枠状スペーサ１９の外周に沿ってその全周にわたり接着材２０を配置して固着したから、液晶表示パネル３と面状照射パネル１０とが強固に一体化されて、薄型化を促進すべくガラス基板を薄くしたために剛性が低下した液晶表示パネル３を用いるにも拘わらず、液晶表示モジュール全体の強度が増加し、両パネル３、１０を収容保持するためのフレーム部材を用いなくても、前、後ガラス基板４、５や導光板１１の板部材の外力による変形が有効に防止される。

また、液晶表示パネル３の後偏光板７とこれに対向する面状照射パネル１０のプリズムシート１８との間には、有効照射領域Ｄｉの全域にわたり間隙ｃが確保され、後偏光板７とプリズムシート１８とが接触する領域が存在しない。したがって、後偏光板７とプリズムシート１８とが密着して空気層が存在しない領域と間隙が確保されて空気層が存在する領域との光学的に異質な領域の境界が有効表示領域Ｄｄ内に発現しない。その結果、光学的に異質な領域の境界が視認されることにより表示品質が低下する不具合の発生が、回避される。

よって、本実施形態の液晶表示モジュールによれば、小型薄型化が促進されると共に、外力による変形に起因する表示欠陥や光学的に異質な領域の境界が視認されることの無い良好な表示品質が安定して確保される。

そして、本実施形態においては、導光板１１の前面１１ｂに載置される光拡散シート１６と一対のプリズムシート１７、１８からなる光学シート積層体は枠状スペーサ１９により接着材２０と確実に仕切られているから、接着材２０が光学シート積層体側に進入して有効照射領域Ｄｉから延いては有効表示領域Ｄｄを狭める不具合の発生が防止され、両領域Ｄｉ、Ｄｄを常に正確に画定することができる。

なお、本実施形態においては、光拡散シート１６と一対のプリズムシート１７、１８の大きさを有効照射領域Ｄｉに合致させ、これらが枠状スペーサ１９内に収容される構成としたが、これに限らず、それら各光学シート１６〜１８を拡大してそれらの周縁部が枠状スペーサ１９と導光板前面１１ｂ間に挟持される構成としてもよい。

次に、本発明の他の実施形態について、図３及び図４に基づき説明する。なお、上記実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。

本実施形態の液晶表示モジュールにおける面状照射パネル２１は、上記実施形態のものと同じ導光板１１の前面１１ｂに、これと略同じ面積の光拡散シート２２と一対のプリズムシート２３、２４が隙間なくラミネートされた光学シート積層体が固着設置されてなる。

そして、液晶表示パネル３と上記面状照射パネル２１とは、粒径の略均一なスペーサ粒子２５がバインダ樹脂２６中に分散混合されてなる接着材２７により固着されている。この場合のスペーサ粒子２５としては、ジビニルベンゼン系重合体等の樹脂材料からなる粒子を用いる。また、バインダ樹脂２６としては、上記実施形態の接着材２０と同じエポキシ樹脂を用いる。なお、スペーサ粒子２５とバインダ樹脂２６の材料の組み合わせは、上記材料に限らず、種々の材料の組み合わせが可能であることは勿論である。

本実施形態では、導光板１１に固設された光学シート積層体と液晶表示パネル３とが接着材２７により固着されているから、スペーサ粒子２５の平均粒径を両パネル３、２０間に確保すべき間隙ｃの大きさに一致させる。したがって、スペーサ粒子２５の平均粒径は、０．２〜０．４ｍｍが好ましく、その内でも、０．２５〜０．３５ｍｍがより好ましい。

液晶表示パネル３を面状照射パネル２０に固着する際は、まず、図４（ａ）に示すように、面状照射パネル２０のプリズムシート２４上に接着材２７を有効照射領域Ｄｉを囲むように配置する。このとき、接着材２７を有効照射領域Ｄｉのコーナー部に間隙を設け、且つ４辺に沿って幅ｗの無配置代Ａｅを確保し配置する。ここで、無配置代Ａｅの幅ｗは、接着材２７がスペーサ粒子２５の平均粒径の厚さに圧縮された際のその延伸量を見込み、接着材２７が有効照射領域Ｄｉ内に進入しないように設定される。なお、この接着材２７の配置は、スクリーン印刷法を用いることにより、より正確且つ容易に実施できる。

次いで、液晶表示パネル３を位置合わせを行いつつプリズムシート２４上に載置し、スペーサ粒子２５が後偏光板７とプリズムシート２４とで挟持されるまで押圧する。これにより、図４（ｂ）に示されるように、接着材２７が延伸され４コーナー部の間隙が埋められる。また、接着材２７は有効照射領域Ｄｉ内に向けても延伸されるが、有効照射領域Ｄｉとの間に確保されている無配置代Ａｅの範囲内で延伸されるだけで、有効照射領域Ｄｉ内には進入しない。

このように、接着材２７を有効照射領域Ｄｉの外周に沿って矩形枠状に連続配置せずに４コーナー部に間隙を設けて配置することにより、接着材２７が圧縮されたときに内部（有効照射領域Ｄｉ側）の空気が４コーナー部の間隙から円滑に外部に排出される。したがって、接着材２７内部に空気が封入されて圧縮され、気圧の上昇により配置した接着材２７の枠が変形若しくは破壊される不具合の発生が、確実に防止される。

以上のように、本実施形態の液晶表示モジュールでは、液晶表示パネル３と面状照射パネル２０とが、バインダ樹脂２６中にスペーサ粒子２５を分散混合させた接着材２７により固着されているから、両パネル３、２０の固着作業を容易に実施でき、小型薄型化が促進されると共に外力による変形に起因する表示欠陥や光学的に異質な領域の境界が視認されることの無い良好な表示品質が安定して確保される液晶表示モジュールを、より少ない工数で製造することが可能となる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、面状照射パネルの光出射側にプリズムシート等の光学シートを配置しないＦＰＤモジュールにも、本発明は有効に適用される。この場合、面状照射パネルの導光板に液晶表示パネル等の表示パネルを直接固着する構成となるから、図３に示したスペーサ粒子２５を含有する接着材２７を用いる実施形態がより有効である。

また、本発明は、バックライトを備えた透過型液晶表示モジュールに限らず、フロントライトを備える反射型液晶表示モジュール、或いは液晶表示モジュール以外の面状照射光源装置を備えるＦＰＤモジュール等にも広く適用できることは、勿論である。

本発明の一実施形態としての液晶表示モジュールを示す模式的断面図である。上記液晶表示モジュールについて、外装ケースを省略して示した平面図である。本発明の他の実施形態としての液晶表示モジュールを示した模式的断面図である。上記他の実施形態としての液晶表示モジュールの製造工程を示す説明図で、（ａ）は接着材を配置した段階を示し、（ｂ）は接着材が押圧延伸された状態を示す（ａ）のＱ部詳細図である。

符号の説明

１収納ケース
２カバーケース
３液晶表示パネル
４、５前、後ガラス基板
６、７前、後偏光板
８、１４フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）
１０、２１面状照射パネル
１１導光板
１２発光ダイオード（ＬＥＤ）
１３印刷回路基板（ＰＣＢ）
１５光反射シート
１６、２２光拡散シート
１７、１８、
２３、２４プリズムシート
１９枠状スペーサ
２０、２７接着材
２５スペーサ粒子
２６バインダ樹脂

Claims

実質的に透明な導光板の端面に光源が対向配置されてなり、前記光源から射出された光を前記導光板の対向端面から入射させて一方の主面から面状に出射させる面発光照射パネルと、
前記面発光照射パネルの光出射側に配置され、均等に光が照射される有効照射領域に対応した有効表示領域における光の透過を入力情報に応じ制御して表示を行う表示パネルと、
前記表示パネルの前記面発光照射パネルとの対向面には偏光板が設けられ、
前記偏光板と前記面発光照射パネルとの間の前記面発光照射パネルの前記主面上に設けられ、前記有効照射領域を囲む大きさの枠状をなす枠状スペーサと、
前記枠状スペーサに囲まれ、前記面発光照射パネルの前記主面上に固着して設けられた光拡散シートと、
前記枠状スペーサに囲まれ、前記光拡散シート上に設けられたプリズムシートと、
を備え、
前記枠状スペーサは、前記光拡散シート及び前記プリズムシートの厚さより厚いことによって、前記プリズムシートと前記偏光板との間に所定の間隙が確保されていることを特徴とする表示モジュール。
前記枠状スペーサの外周に沿った両パネルの間隙に接着材が全周にわたり配置されていることを特徴とする請求項１に記載の表示モジュール。
前記表示パネルは、一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶表示パネルであることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示モジュール。