JP2005017885A

JP2005017885A - 表示パネル保持構造および表示モジュール

Info

Publication number: JP2005017885A
Application number: JP2003185055A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Nakajima; 康雅中島
Original assignee: Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd
Current assignee: Japan Display Central Inc
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】液晶表示パネルの柔軟性を積極的に活用可能にする。
【解決手段】表示パネル保持構造は柔軟な液晶表示パネル１０の外縁を支持するフレーム２０と、このフレームに固定され表示パネルを裏側から照明する光源システム３０とを備える。特に、この光源システム３０は液晶表示パネル１０に対向する複数の発光素子３１、およびこれら発光素子３１を支持する柔軟なベースユニット３２を含む。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、柔軟な表示パネルを光源と一緒に保持する表示パネル保持構造および表示モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示装置が、軽量、薄型、低消費電力という利点からノートパソコン、携帯情報端末、ゲーム機のようなモバイル機器の内蔵ディスプレイとして使用されている。液晶表示装置は一般に液晶層が一対の電極基板間に保持される平面状の液晶表示パネルおよび液晶表示パネルの外縁を支持するフレームを含む表示モジュールとしてモバイル機器に組み込まれる。バックライト光源あるいはフロントライト光源を用いて液晶表示パネルを照明する場合には、例えば冷陰極管のような光源とこの光源からの光源光を液晶表示パネルに導く導光板とを組み合わせた光源システムが表示モジュールに追加される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
近年では、樹脂フィルムを電極基板として用いた極めて薄い液晶表示パネルが開発され、モバイル機器の厚さをさらに低減可能にしている。しかしながら、樹脂フィルムは２００°Ｃ程度までの処理にしか耐えられないため、アモルファスシリコンの多結晶化において４００°Ｃ以上の高温処理を必要とするポリシリコン薄膜トランジスタを画素スイッチや駆動回路として電極基板に形成することが難しい。
【０００４】
さらに、樹脂フィルムが柔軟であるため、例えばドライバＩＣチップを載置したＴＣＰ（ＴａｐｅＣａｒｒｉｅｒＰａｃｋａｇｅ）等を液晶表示パネルの外縁に接続した場合に、このＩＣチップが外力による液晶表示パネルの湾曲や変形に対応したストレスにより損傷し易くなる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−０９１９４７号公報（図２）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
表示モジュールにおいて、フレームは上述のような理由から外力による液晶表示パネルの湾曲や変形を阻止できる固定形状にある。光源システムはフレームによって液晶表示パネルが平らに維持されることを前提にした構造であり、液晶表示パネルに重ねてフレームに固定される。従って、モバイル機器の形状がこれらフレームおよび光源システムにより制約される結果となっている。
【０００７】
本発明の目的は、液晶表示パネルの柔軟性を積極的に活用することが可能な表示パネル保持構造および表示モジュールを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、柔軟な表示パネルの外縁を支持するフレームと、このフレームに固定され表示パネルを裏側から照明する光源システムとを備え、この光源システムが表示パネルに対向する複数の発光素子、およびこれら発光素子を支持する柔軟なベースユニットを含む表示パネル保持構造が提供される。
【０００９】
さらに、本発明によれば、柔軟な表示パネルと、この表示パネルの外縁を支持するフレームと、このフレームに固定され表示パネルを裏側から照明する光源システムとを備え、この光源システムが表示パネルに対向する複数の発光素子、およびこれら発光素子を支持する柔軟なベースユニットを含む表示モジュールが提供される。
【００１０】
これら表示パネル保持構造および表示モジュールでは、複数の発光素子が柔軟なベースユニットによって支持される。このベースユニットは例えば表示パネルと一緒に湾曲可能であるため、表示パネルを湾曲させて支持する固定形状にフレームを形成できる。また、外力による表示パネルの湾曲あるいは変形に伴って表示パネルと一緒に湾曲あるいは変形するよう柔軟材で一体的にフレームおよびベースユニットを形成できる。このように液晶表示パネルの柔軟性を積極的に活用することにより、モバイル機器の形状的な制約を緩和できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態に係る表示モジュールについて図面を参照して説明する。この表示モジュールはユーザの腕に取り付けて使用される着用型携帯情報端末に内蔵ディスプレイとして組み込まれる。
【００１２】
図１はこの表示モジュールＤＭを分解して示し、図２は図１に示す透過型液晶表示パネル１０の平面構造を示し、図３は図１に示す液晶表示パネル１０の断面構造を示し、図４は図３に示す液晶表示パネル１０に重ねられた光源システム３０の断面構造を示し、図５は図１に示す表示モジュールＤＭを組み込んだ携帯情報端末の外観を示す。
【００１３】
表示モジュールＤＭは、柔軟な透過型液晶表示パネル１０、この液晶表示パネル１０の外縁を支持するフレーム２０、このフレーム２０に固定され液晶表示パネル１０を裏側から照明する光源システム３０、および液晶表示パネル１０の外縁に接続される外部回路基板４０を備える。ここで、フレーム２０および光源システム３０は液晶表示パネル１０用の表示パネル保持構造を構成するために協力する。図１に示すように、フレーム２０は液晶表示パネル１０を湾曲させて支持する固定形状を有する。光源システム３０は液晶表示パネル１０に対向する複数の発光素子３１、複数の発光素子３１を支持する柔軟なベースユニット３２、および複数の発光素子３１を覆うようにベースユニット３１に重ねられこれら発光素子３１からの光源光を拡散させて液晶表示パネル１０に入射させる柔軟な光学シート３３を含む。複数の発光素子３１は例えば発光ダイオードからなり、発光面を露出させてベースユニット３２に埋め込まれ、さらにこれらが同時に発光するように配線される。これら発光素子３１はベースユニット３２の平面内で均一に配置され、光学シート３３と協力して面光源を構成する。ベースユニット３２は例えばシリコンラバーのような弾性体からなり、光学シート３３は例えば樹脂フィルムからなる。外部回路基板４０は図１に示すように液晶表示パネル１０の外縁に配置される複数のＯＬＢ（ＯｕｔｅｒＬｅａｄＢｏｎｄｉｎｇ）パッドＰＤの裏側において液晶表示パネル１０に接着され、フレキシブル配線板ＦＷを介してこれらＯＬＢパッドＰＤに接続される。フレキシブル配線板ＦＷは、異方性導電膜（ＡＣＦ）によってこれらにＯＬＢパッドＰＤに電気的にコンタクトする。液晶表示パネル１０は光源システム３０に重ねて湾曲させた状態でフレーム２０に装着される。ベースユニット３２および光学シート３３は液晶表示パネル１０に接着される外部回路基板４０に対応する位置にそれぞれ切欠き３４を有し、これにより外部回路基板４０を除いた液晶表示パネル１０の裏面に密着する。フレーム２０には、一対の係止部２１が液晶表示パネル１０および光源システム３０を湾曲させた状態で係止するために設けられている。
【００１４】
ここで、液晶表示パネル１０の構造についてさらに説明する。液晶表示パネル１０はアレイ基板ＡＲと、このアレイ基板ＡＲに対向する対向基板ＣＴと、これらアレイ基板ＡＲおよび対向基板ＣＴ間に挟持される液晶層ＬＱとを有する。
【００１５】
図２および図３に示すように、アレイ基板ＡＲは略マトリクス状に配置される複数の画素電極ＰＥ、互いに略直交するように配置される複数の信号線Ｘ（Ｘ１〜Ｘｎ）および複数の走査線Ｙ（Ｙ１〜Ｙｍ）、複数の信号線Ｘ１〜Ｘｎと複数の走査線Ｙ１〜Ｙｍとの交差位置近傍に配置され複数の画素電極ＰＥをそれぞれスイッチングする複数の画素スイッチ１１、複数の信号線Ｘ１〜Ｘｎを駆動する信号線駆動回路ＸＤ、および複数の走査線Ｙ１からＹｍを駆動する走査線駆動回路ＹＤをガラス板ＧＬ１上に形成した第１電極基板である。対向基板ＣＴは複数の画素電極ＰＥに対向する対向電極ＣＥをガラス板ＧＬ２上に形成した第２電極基板である。各画素スイッチ１１は多結晶シリコン薄膜トランジスタからなる。また、信号線駆動回路ＸＤおよび走査線駆動回路ＹＤの各々も画素スイッチ１１の多結晶シリコン薄膜トランジスタと共通の製造処理で一緒に形成される複数の多結晶シリコン薄膜トランジスタからなる。
【００１６】
画素スイッチ１１の薄膜トランジスタは、ソース領域ＳＲ、ドレイン領域ＤＲ、並びにソース領域ＳＲおよびドレイン領域ＤＲ間に配置されたチャネル領域ＣＨを活性層として含む多結晶シリコン半導体膜と、例えばＴＥＯＳ膜からなるゲート絶縁膜１２を介してチャネル領域ＣＨ上に配置されるゲート電極１１Ｇと、ドレイン領域ＤＲにコンタクトしたドレイン電極１１Ｄと、ソース領域ＳＲにコンタクトしたソース電極１１Ｓとを備える。ゲート電極１１Ｇは例えばＭｏＷ合金膜からなり、走査線Ｙと一体的に形成される。走査線Ｙおよびゲート電極１１Ｇを覆ってＳｉＯ_２等の層間絶縁膜１３が形成される。そして、この層間絶縁膜１３上に例えばＡｌＮｄ合金膜からなる、ドレイン電極１１Ｄ及びこれと一体の信号線Ｘ、さらにはソース電極１１Ｓが形成される。ドレイン電極１１Ｄ及びソース電極１１Ｓは層間絶縁膜１３に形成されたコンタクトホールを介してそれぞれ多結晶シリコン半導体膜のドレイン領域ＤＲ及びソース領域ＳＲに接続されている。さらに層間絶縁膜１３上には、カラーフィルタ層ＣＦが形成される。カラーフィルタＣＦは、例えば、赤、緑、青にそれぞれ着色されたネガタイプのカラーレジスト層の露光および現像により形成されている。これら３色のカラーフィルタ層は、それぞれ対応色の表示画素部ＰＸ毎に配置されている。画素電極ＰＥは、例えばＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）やＩＺＯ（インジウム・ジンク・オキサイド）のような光透過性の導電性部材からなり、ソース電極１１Ｓにコンタクトしてカラーフィルタ層ＣＦ上に形成される。すべての画素電極ＰＥは、有効表示領域ＤＳの全面に対応して配置される配向膜１４により覆われる。
【００１７】
対向基板ＣＴにおいて、対向電極ＣＥは例えばＩＴＯのような光透過性の導電性部材からなり、有効表示領域ＤＳの全面に対応して配置される配向膜１５により覆われる。
【００１８】
有効表示領域ＤＳにおいては、さらに柱状スペーサ１６がアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの間に所定の間隙（例えば４μｍ程度）を設けるために配置される。この柱状スペーサ１６は例えばアレイ基板ＡＲ上で黒色樹脂をパターニングすることにより得られる。また、有効表示領域ＤＳの外側となる非表示領域ＮＤＳには、遮光層１７が額縁状に配置される。この遮光層１７は遮光性を有する樹脂からなり、例えば柱状スペーサ１６のためのパターニングにおいて黒色樹脂の一部を遮光層１７用に残すことによって得ることができる。
【００１９】
アレイ基板ＡＲおよび対向基板ＣＴは、これらを柱状スペーサ１６により規定される間隙だけ離した状態で液晶層ＬＱを取り囲むように配置されるシール材１８で貼り合わされている。また、偏光板ＰＬ１およびＰＬ２が液晶層ＬＱに対して反対側となるガラス板ＧＬ１およびＧＬ２の表面にそれぞれ接着剤層ＡＤ１，ＡＤ２を介して貼り付けられている。偏光板ＰＬ１およびＰＬ２の偏光方向は液晶層ＬＱの特性に合わせて設定される。
【００２０】
アレイ基板ＡＲおよび対向基板ＣＴの厚さは各々０．１５ｍｍ以下に設定される。これらアレイ基板ＡＲおよび対向基板ＣＴにおいて、ガラス板ＧＬ１，ＧＬ２以外のコンポーネントはガラス板ＧＬ１，ＧＬ２に比べて極めて薄いため、アレイ基板ＡＲおよび対向基板ＣＴの厚さは概ねガラス板ＧＬ１，ＧＬ２に等しい。これらガラス板ＧＬ１，ＧＬ２は実際のところ約０．１ｍｍの厚さまで表面研磨されている。柔軟性、研磨精度、機械強度、回路素子の製造処理で生じる内部応力等の条件を考慮すると、ガラス板ＧＬ１，ＧＬ２の厚さは約０．１５ｍｍ以下であることが好ましい。ガラス板ＧＬ１，ＧＬ２を０．１５ｍｍ以上とした場合、曲げに対して柔軟性がなくなり割れ易くなってしまう。逆に、ガラス板ＧＬ１，ＧＬ２を薄くしすぎると、水分等の浸入を防止できず、液晶表示パネル１０としての信頼性が低下してしまう。そこで、ガラス板ＧＬ１，ＧＬ２の厚さは約０．０１ｍｍ以上であることが好ましい。偏光板ＰＬ１，ＰＬ２は、柔軟性を有してガラス板ＧＬ１，ＣＬ２を覆う樹脂からなり、補強を兼ねてこれらガラス板ＧＬ１，ＣＬ２よりも厚い例えば０．３ｍｍの厚さに設定される。
【００２１】
信号線駆動回路ＸＤおよび走査線駆動回路ＹＤは、外部回路基板４０上に設けられる液晶コントローラ４１によって制御される。この液晶コントローラ４１は携帯情報端末の処理部からのデジタル映像信号および同期信号を受取り、画素表示信号、垂直走査制御信号および水平走査制御信号を発生する。垂直走査制御信号は例えば垂直スタートパルスおよび垂直クロック信号等を含み、走査線駆動回路ＹＤに供給される。水平走査制御信号は水平スタートパルス、水平クロック信号等を含み、画素表示信号と共に信号線駆動回路ＸＤに供給される。
【００２２】
走査線駆動回路ＹＤは１垂直走査（フレーム）期間毎に垂直スタートパルスを垂直クロック信号に同期してシフトすることにより走査線Ｙ１〜Ｙｍを順次選択し、１水平走査期間から水平ブランキング期間を除いた有効走査期間にこの選択走査線に走査信号を供給する。信号線駆動回路ＸＤは各走査線Ｙが走査信号により駆動される１水平走査期間毎に水平スタートパルスを水平クロック信号に同期してシフトすることにより複数の信号線Ｘ１〜Ｘｎを順次選択し、選択信号線に対して画素表示信号を供給する。各表示画素ＰＸにおいて、画素スイッチ１１は走査信号が走査線Ｙから供給されるときに信号線Ｘ上の画素表示信号を画素電極ＰＥに印加する。これにより、この表示画素ＰＸの光透過率がこの画素電極ＰＥの電位と対向電極ＣＥの電位との電位差に基づいて制御される。透過型液晶表示パネル１０では、光源光が光源システム３０から出射されると、これが偏光板ＰＬ１を介して液晶表示パネル１０に入射し、表示画素ＰＸ単位に制御される画素電極ＰＥおよび対向電極ＣＥ間の電界に対応して液晶層ＬＱにより変調され、偏光板ＰＬ２を選択的に透過する。
【００２３】
図４は液晶表示パネル１０と光源システム３０とを重ねた状態を示す。光源システム３０のベースユニット３２は柔軟性を有するため、図１に示すようなフレーム２０に装着されることにより、液晶表示パネル１０と一緒に湾曲した状態となる。表示モジュールＤＭは液晶表示パネル１０および光源システム３０をこのような状態でフレーム２０に支持させて完成し、図５に示すようにユーザの腕を包み込むような形状に成型される着用型携帯情報端末５０に組み込まれる。この携帯情報端末５０は表示モジュールＤＭの手前側にキー入力用制御ボードＣＰを有し、背面側に設けられた例えば伸縮自在のベルトＢＤを用いてずれ落ちないようにユーザの腕に固定される。
【００２４】
本実施形態の表示モジュールＤＭでは、光源システム３０が液晶表示パネル１０に対向する複数の発光素子３１、これら発光素子３１を支持する柔軟なベースユニット３２、および複数の発光素子３１を覆うようにベースユニット３１に重ねられこれら発光素子３１からの光源光を拡散させて液晶表示パネル１０に入射させる光学シート３３を含む。ベースユニット３２および光学シート３３は表示パネル１０と一緒に湾曲可能な柔軟性を有するため、フレーム２０が液晶表示パネル１０を湾曲させて支持する固定形状に形成でき、これによりユーザの腕を包み込むような形状に携帯情報端末５０を成型することが可能となる。このように液晶表示パネル１０の柔軟性を積極的に活用することにより携帯情報端末５０の形状的な制約を緩和し、その自由度を増大させることができる。また、上述の構造は携帯情報端末５０への組み込みに際して表示モジュールＤＭの取付自由度も増大させることができる。さらに、ベースユニット３２の弾性は液晶表示パネル１０に加わる振動や衝撃を吸収してストレスの集中を阻止することから、振動や衝撃に対して高い耐性を要求するような使用環境に表示モジュールＤＭを適合させることができる。この結果として、表示モジュールＤＭを組み込むことが可能な機器の範囲を携帯情報端末５０のようなモバイル機器からさらに拡大できる。
【００２５】
表示モジュールＤＭは第１実施形態においてフレーム２０によって液晶表示パネル１０を湾曲させて支持するように構成されが、シリコンラバー等の柔軟材をベースユニット３２だけでなくフレーム２０にも用いて液晶表示パネル１０を平面状のまま支持するように構成してもよい。この場合、着用型携帯情報端末５０のケーシングもシリコンラバー等の柔軟材にすることになる。
【００２６】
以下、本発明の第２実施形態に係る表示モジュールについて説明する。この表示モジュールＤＭは上述のようにフレーム２０に柔軟性を持たせるように構成されること除いて第１実施形態と同様である。このため、第１実施形態と相違する事項について図６および図７を参照して説明する。図６および図７では、第１実施例と同様部分を同一参照符号で示し、重複する説明を省略する。
【００２７】
図６は図２に示す信号線Ｘに平行な方向において表示モジュールＤＭの断面構造を示し、図７は図２に示す走査線Ｙに平行な方向において表示モジュールＤＭの断面構造を示す。ここでは、フレーム２０およびベースユニット３２が同一の柔軟材であるシリコンラバーからなる。フレーム２０は液晶表示パネル１０の外縁上部および外縁側部を覆うような形状に形成される。光学シート３３は液晶表示パネル１０と同じ平面サイズに形成され、ベースユニット３２は複数の発光素子３１を支持し液晶表示パネル１０の外縁からさらに延出する平面サイズに形成される。光学シート３３は複数の発光素子３１を覆ってベースユニット３２に重ねられ、液晶表示パネル１０がこの光学シート３３に重ねられる。フレーム２０はこの状態で液晶表示パネル１０の外縁から延出したベースユニット３２の部分に接着剤等を用いて一体化され、このベースユニット３２と協力して液晶表示パネル１０を支持する。
【００２８】
本実施形態では、フレーム２０およびベースユニット３２が柔軟材で一体的に形成される。これらは、外力が携帯情報端末５０のケーシングを介して液晶表示パネル１０に加えられたときに、液晶表示パネル１０と一緒に湾曲あるいは変形することができる。すなわち、表示モジュールＤＭはユーザが携帯情報端末５０を着用していない状態で平面状になっており、着用したときにユーザの腕の曲面に沿って携帯情報端末５０と一緒に全体的に湾曲する。このような構成でも、液晶表示パネルの柔軟性を積極的に活用することができ、モバイル機器の形状的な制約を緩和できる。また、上述の構造は携帯情報端末５０への組み込みに際して表示モジュールＤＭの取付自由度も増大させることができる。さらに、ベースユニット３２およびフレーム２０の弾性は液晶表示パネル１０に加わる振動や衝撃を効果的に吸収してストレスの集中を阻止することから、振動や衝撃に対して高い耐性を要求するような使用環境に表示モジュールＤＭをより適合させ易くなる。
【００２９】
尚、本発明は上述の実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。
【００３０】
例えば光源システム３０の光学シート３３はベースユニット３２に配置される複数の発光素子３１によって液晶表示パネル１０を均一に照明できる場合に省略されてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、液晶表示パネルの柔軟性を積極的に活用できる表示パネル保持構造および表示モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る表示モジュールを分解して示す図である。
【図２】図１に示す透過型液晶表示パネルの平面構造を示す図である。
【図３】図１に示す液晶表示パネルの断面構造を示す図である。
【図４】図３に示す液晶表示パネルに重ねられた光源システムの断面構造を示す図である。
【図５】図１に示す表示モジュールを組み込んだ携帯情報端末の外観を示す図である。
【図６】図２に示す信号線に平行な方向において表示モジュールの断面構造を示す図である。
【図７】図２に示す走査線に平行な方向において表示モジュールの断面構造を示す図である。
【符号の説明】
１０…透過型液晶表示パネル、１１…画素スイッチ、２０…フレーム、３０…光源システム、３１…発光素子、３２…ベースユニット、３３…光学シート、４０…外部回路基板、４１…液晶コントローラ、５０…携帯情報端末、ＤＭ…表示モジュール、ＡＲ…アレイ基板、ＣＴ…対向基板、ＬＱ…液晶層、ＰＥ…画素電極、ＣＥ…対向電極、Ｘ…信号線、Ｙ…走査線、ＸＤ…信号線駆動回路、ＹＤ…走査線駆動回路、ＧＬ１，ＧＬ２…ガラス板、ＰＬ１，ＰＬ２…偏光板。

Claims

柔軟な表示パネルの外縁を支持するフレームと、前記フレームに固定され前記表示パネルを裏側から照明する光源システムとを備え、前記光源システムは前記表示パネルに対向する複数の発光素子および前記複数の発光素子を支持する柔軟なベースユニットを含むことを特徴とする表示パネル保持構造。
前記フレームは前記表示パネルを湾曲させて支持する固定形状を有することを特徴とする請求項１に記載の表示パネル保持構造。
前記フレームおよび前記ベースユニットは柔軟材で一体的に形成されることを特徴とする請求項１に記載の表示パネル保持構造。
柔軟な表示パネルと、前記表示パネルの外縁を支持するフレームと、前記フレームに固定され前記表示パネルを裏側から照明する光源システムとを備え、前記光源システムが前記表示パネルに対向する複数の発光素子、および前記複数の発光素子を支持する柔軟なベースユニットを含むことを特徴とする表示モジュール。
前記フレームは前記表示パネルを湾曲させて支持する固定形状を有することを特徴とする請求項４に記載の表示モジュール。
前記フレームおよび前記ベースユニットは柔軟材で一体的に形成されることを特徴とする請求項４に記載の表示モジュール。
前記表示パネルは、略マトリクス状に配置される複数の画素電極、互いに略直交するように配置される複数の信号線および複数の走査線、前記複数の信号線と複数の走査線と交差位置近傍に配置され前記複数の画素電極をそれぞれスイッチングする複数の画素スイッチ、前記複数の信号線を駆動する信号線駆動回路、および前記複数の走査線を駆動する走査線駆動回路をガラス板上に形成した第１電極基板と、前記複数の画素電極に対向する対向電極をガラス板上に形成した第２電極基板と、前記第１および第２電極基板間に挟持される液晶層とを含むことを特徴とする請求項４に記載の表示モジュール。
前記画素スイッチは多結晶シリコン薄膜トランジスタからなることを特徴とする請求項７に記載の表示モジュール。
前記信号線駆動回路および前記走査線駆動回路の各々は複数の多結晶シリコン薄膜トランジスタからなることを特徴とする請求項８に記載の表示モジュール。
前記第１電極基板および前記第２電極基板はそれぞれ０．１５ｍｍ以下の厚さを有することを特徴とする請求項７に記載の表示モジュール。