JP2006184349A - 表示モジュールとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表示パネルがケース内の所定位置に正確且つ安定的に保持されるとともに小型薄型化に好都合な表示モジュールとそれを容易に製造する方法を提供する。
【解決手段】収納ケース１内において液晶表示パネル３を所定位置に保持するフレーム４が、液晶表示パネル３の突出縁辺６ａ側を除く３方の端部を把持する態様にアウトサート成形され、このフレーム４内における液晶表示パネル３の背面側空間に、サイドライト型面状照明装置１１が背面カバー２０に支持され配置されている。サイドライト型面状照明装置１１では、導光板１２の一端面に発光ダイオード１３が対向配置され、導光板１２の液晶表示パネル３に対向させた前面１２ａから調光部材１６を介して面状に光が出射される。
【選択図】図１

Description

本発明は、フラットディスプレイパネルがフレームにより保持された表示モジュールとその製造方法に関する。

従来、フラットディスプレイパネルの例えば液晶表示パネルを収納ケース内の所定位置へ正確且つ安定的に設置するために、液晶表示パネルを所定位置に保持するフレームが用いられている。この場合、液晶表示パネルをフレームで保持する方法としては、フレームに液晶表示パネルを支持する支持面を形成し、この支持面に液晶表示パネルを両面接着シート等の接着部材を用いて貼着する方法や、特許文献１に示されているように、フレームに固定フックを形成しておき、このフックを弾性変形させて液晶表示パネルを係合保持させる方法が知られている。

前者の接着部材を用いて貼着する方法は、貼着時に位置ズレが発生し易く、液晶表示パネルの設置位置の精度を上げることが難しい。また、液晶表示パネルを支持するための支持面に接着部材を配置するために比較的広い支持面を必要とし、これが液晶表示モジュールの小型化に不利となる。

一方、後者の固定フックによる係合保持方法は、固定フックの弾性変形を利用して装着するために、フックとパネル端面間に多少の隙間が発生することは避けられず、振動や衝撃により液晶表示パネルの位置がずれるという問題がある。また、固定フックが液晶表示モジュールの薄型化の障害となる。
特開２００３−２７９９３２号公報

本発明の課題は、表示パネルがケース内の所定位置に正確且つ安定的に保持されるとともに適用される製品の小型薄型化に好都合な表示モジュールとそれを容易に製造する方法を提供することである。

本発明の表示モジュールは、外形が略平板状をなし、表示エリアの周囲に額縁部を備える表示パネルと、前記表示パネルを収納するケースと、樹脂材料を用いて前記表示パネルの前記額縁部に対しアウトサート成形され、前記ケース内の所定位置に前記表示パネルを保持するフレームとからなることを特徴とするものである。

また、本発明の表示モジュールの製造方法は、外形が略平板状をなし、表示エリアの周囲に額縁部を備える表示パネルと、前記表示パネルを収納するケースと、前記ケース内の所定位置に前記表示パネルを保持するフレームとからなる表示モジュールの製造方法であって、前記フレームは、樹脂材料を用いて前記表示パネルの前記額縁部に対しアウトサート成形され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、ケース内において表示パネルを保持するフレームが樹脂材料を用い表示パネルの額縁部にアウトサート成形されているから、表示パネルがガタツキなく所定位置に正確且つ確実に保持されるとともに、必要最小限に小さい躯体で効率良く表示パネルを保持でき、表示モジュールの小型薄型化を大幅に促進することができる。

また、本発明の表示モジュールの製造方法によれば、表示パネルの額縁部にフレームをアウトサート成形するから、表示パネルをフレームに装着する作業がなくなり、表示パネルが正確且つ確実に保持され、小型薄型化が促進された表示モジュールを少ない工数で容易に製造することができる。

本発明の表示モジュールにおいては、表示パネルにアウトサート成形するフレームの樹脂材料として、成形時の金型温度が低くてすみ且つ流動性に優れた液晶ポリマを用いることが好ましく、これにより、フレームを８０℃程度の金型温度で比較的低い射出圧力によりアウトサート成形することができ、その結果、成形時における表示パネルやそれに搭載される駆動回路素子に加わる熱的ダメージや機械的ストレスが最小限に抑えられた信頼性に富む表示モジュールが得られる。

また、本発明の表示モジュールとその製造方法は、液晶表示モジュールとその製造方法に特に好適であり、液晶表示パネルのガラス基板上に駆動回路素子としてのＬＳＩチップが直接搭載された液晶表示モジュールに適用する場合は、ＬＳＩチップの封止膜をフレームと同じ樹脂材料によりそのアウトサート成形時に同時に被着することにより、ＬＳＩチップが防水、防塵、及び静電気帯電防止の各効果に優れた保護膜により封止された信頼性に富む液晶表示モジュールが、少ない工数で容易に製造される。

以下、本発明の好適な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ある。

本液晶表示モジュールの筐体は、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。

上記筐体内には、液晶表示パネル３がフレーム４により所定位置に保持され収納されている。液晶表示パネル３は、電極（不図示）が形成された一対のガラス基板５、６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ガラス基板５、６間に液晶（不図示）を封入して、構成されている。ガラス基板５、６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７、８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はアクティブマトリックス方式の液晶表示パネルであり、ガラス基板５の内面には１枚膜状の対向電極が設置され、他方のガラス基板６の内面には複数の画素電極がマトリックス状に配設され、それら双方の電極の対向部が画素となり、これら画素がマトリックス配置された表示領域Ｄdが形成されている。

本例の液晶表示パネル３における一対のガラス基板５、６の大きさは、前側ガラス基板５よりも後側ガラス基板６の方が大きく、これら大きさの異なるガラス基板５、６は後側ガラス基板６の一縁辺を前側ガラス基板５の対応する縁辺から適長突出させた配置で接合されている。後側ガラス基板６の突出縁辺６ａには、各電極に電気接続されている配線とその各端部の接続端子が配設されて駆動回路部が形成されており、この駆動回路部には駆動回路素子としてのＬＳＩチップ９がＣＯＧ（Chip On Glass）搭載されている。なお、図示されてはいないが、ＬＳＩチップ９の端子電極接続部には、この部分を封止する防塵、防湿用の保護膜が被着されている。そして、この駆動回路部の入力端子エリアには、フレキシブル配線基板１０(ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit)が導通接合されている。

液晶表示パネル３を示す平面図の図２(ａ)に示されるように、ガラス基板５、６の突出縁辺６ａが形成されている側を除く他の３方における表示領域Ｄｄ外の各縁辺には、切り欠き部５ａ、６ｂがそれぞれ形成されている。切り欠き部５ａ、６ｂは、各縁辺に１個づつ、ガラス基板５の切欠部５ａとガラス基板６の切欠部６ｂが重ならないようにそれぞれ位置を異ならせて形成されている。これら切り欠き部５ａ、６ｂは、次に述べるアウトサート成形されるフレーム４に対する係合部となる。

上述のように構成された液晶表示パネル３に対し、フレーム４がアウトサート成形されている。本実施形態のフレーム４は、樹脂材料として液晶ポリマを用いアウトサート成形されている。液晶ポリマは、成形時の金型温度を８０℃程度の比較的低いレベル設定して液晶表示パネル３に対しアウトサート成形できる熱可塑性樹脂であり、したがって、成形時における液晶表示パネル３に対して加えられる熱的ダメージを略支障の無い程度に抑えることができる。また、液晶ポリマは溶融粘度が極めて低く成形時における材料の流動性が良好であるから、射出圧力を低く設定でき、成形時において液晶表示パネル３に加わる機械的ストレスが顕著に軽減される。

フレーム４は、図２(ｂ)に示されるように、液晶表示パネル３の周囲縁辺に沿った矩形枠状体に形成されている。この枠状体のうちの、液晶表示パネル３の突出縁辺６ａ側を除く３方の縁辺に対応する部分は、図３(ａ)、(ｂ)に示されるように、液晶表示パネル３の両ガラス基板５、６の各縁辺が重なった端部を把持する把持部４ａと、この把持部を支持する足部４ｂとからなる。残る１方の突出縁辺６ａの端部は、図３(ｂ)に示されるように、その突出縁辺６ａを支持する略平板状の支持台部４ｃのみからなる。この支持台部４ｃには、その突出縁辺６ａを支持する面とは反対側の下面に、突起４ｄが凸設されている。この突起４ｄは、後述する光学シートを係止するために設けられている。

上述のようなフレーム４を液晶表示パネル３にアウトサート成形するには、図４(ａ)、図４(ｂ)に示されるようなアウトサート成形用金型１００を用いる。アウトサート成形用金型１００は、上型１１０と下型１２０からなり、各型には、樹脂材料が射出されるキャビティ１１１、１２１と、アウトサート成形対象物である液晶表示パネル３のアウトサート成形されない部分を収容するスペース１１２、１２２とが、それぞれ形成されている。また、下型１２０には、位置決め用凸部１２３が、液晶表示パネル３の突出縁辺６ａ以外の他の３方の縁辺に対応する各キャビティ１２１内に、それぞれ各１個づつ凸設されている。

アウトサート成形工程においては、まず、下型１２０内に、液晶表示パネル３を載置する。この際、図示されるように、３個の位置決め用凸部１２３に対して対応するガラス基板６の端面を、キャビティ１２１の壁面１２１ａには突出縁辺６ａの端面を、それぞれ当接させることにより、液晶表示パネル３の位置が決められる。

この後は、下型１２０に上型１１０を接合して閉ざされたキャビティ１１１、１２１内に材料の液晶ポリマを射出し、所定時間にわたる型締めを行う。このとき、液晶ポリマは２９０℃〜３２０℃程度に加熱溶融された状態で射出されるが、金型温度は８０℃程度と比較的低温にコントロールされている。これにより、液晶ポリマが「バリ」や「ヒケ」を発生させることなく良好に硬化し、且つ、液晶表示パネル３の封入液晶やＬＳＩチップ９に熱的ダメージを加える不具合も回避される。また、液晶ポリマは溶融粘度が低いから、その射出圧力を１５ＭＰａ〜４５ＭＰａ程度と低く設定でき、これにより成形時においてガラス基板５、６に加わる機械的ストレスが極めて小さくて済む。

所定の型締め時間が経過したら、上型１１０と下型１２０を離隔させて型開きを行い、アウトサート成形品を離型して取り出す。図３(ａ)、(ｂ)は、その取り出されたアウトサート成形品を示している。このアウトサート成形品においては、液晶表示パネル３の突出縁辺６ａ側を除く３方の端部をフレーム４の把持部４ａが密着して把持しており、液晶表示パネル３がガタツキ無く確実に保持される。

また、ガラス基５、６の３方の縁辺に形成されている各切り欠き部５ａ、６ｂ内に射出樹脂材料が進入して、係合凸部４ｅがそれぞれ形成されている。この係合構造により、フレーム４が経年劣化で収縮したり撓んだりした際に、液晶表示パネル３がフレーム４から剥がれて脱落する不具合が防止され、液晶表示モジュールの信頼性が向上する。

図１に戻って、フレーム４内の保持された液晶表示パネル３の背面側(図中下方)で、３方をフレーム足部４ｂで囲まれた下部スペースには、サイドライト型の面状照明装置１１が収容されている。本実施形態のサイドライト型面状照明装置１１は、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透明な導光板１２の一端側に、点光源としてのＬＥＤ（Light-Emitting Diode）１３が本例では２個配置され、導光板１２の液晶表示パネル３に対向させる前面１２ａとは反対側の後面１２ｂには光反射シート１４が設置されて、構成されている。導光板１２の光反射シート１４が設置される後面１２ｂには、ＬＥＤ１３から射出され導光板１２に入射した光を前面に向けて均一に反射させるための同心円状の凹凸パターン（不図示）が形成されている。

ＬＥＤ１３は、導光板１２の光入射面とする一端面に形成されている凹部１２ｃ内に収容された配置でフレキシブル配線基板１５上に直接搭載され、このフレキシブル配線基板１５は、導光板後面１２ｂの光反射シート１４が設けられていない光源側縁部に設置されている。

上述のように構成されたサイドライト型面状照明装置１１においては、ＬＥＤ１３から射出された光が、導光板１２内にその対向する端面から入射し、この入射光が後面１２ｂの同心円状凹凸パターンに入射すると、ここで前面１２ａに向けて全反射され、前面１２ａから面状に出射される。なお、同心円状凹凸パターンに入射した後に導光板１２外に出射する光も存在するが、これらの出射光は光反射シート１４により反射されて導光板１２内に再入射させられる。これにより、ＬＥＤ１３からの射出光の利用効率が格段に高められる。

導光板１２の前面１２ａ側つまり液晶表示パネル４と面状照明装置１１との間には、導光板１２から面状に出射される照射光の輝度分布や出射方向等の光学特性を調整するための調光部材１６が設置されている。調光部材１６は、複数枚の光学シートが互いに面方向へ自在に伸縮可能に重畳載置されてなる。本実施形態における調光部材１６は、第１光拡散シート１７、プリズムシート１８及び第２光拡散シート１９の３枚の光学シートがこの順序で導光板前面１２ａ上において面方向へ互いに規制しあうことなく実質的に自在に伸縮可能な状態で重畳載置されている。

また、３枚の光学シート１７〜１９の各光源側端部には、係止孔１６ａがそれぞれ穿設されている。これら係止孔１６ａをフレーム４の支持板部４ｃ下面に立設されている係合突起４ｄに外挿させることにより、各光学シート１７〜１９の面方向への移動が規制されている。これにより、導光板前面１２ａ上に重畳載置されただけの各光学シート１７〜１９の位置が導光板前面１２ａ上から大きくずれる不具合が防止され、適正載置状態が長期にわたり安定して維持される。

そして、各光学シート１７〜１９の大きさは、端面全周が配置スペースの壁面との間に所要のクリアランスを確保できる大きさに設定されている。すなわち、各シート端面とフレーム足部４ｂの内面との間にクリアランスｃが確保される大きさに設定されている。

上述のように各光学シート１７〜１９を配置することにより、各光学シート１７〜１９の温度が光源や外気の熱により上昇しても、それらの熱膨張による面方向への伸長は規制されることなく許容される。その結果、各シート１７〜１９の温度上昇による撓みや皺の発生が防止される。

従って、導光板１２の前面１２ａから面状に出射された光は、略水平な状態で適正位置に安定的に載置された第１、第２光拡散シート１７、１９を透過することにより輝度分布が均一化されるとともに、同じく略水平に安定載置されたプリズムシート１８を透過することにより、大部分の照射光の進行方向が表示の正面方向(導光板前面１２ａの法線方向)に揃えられる。その結果、この良好な光学特性を備えた照射光が入射された液晶表示パネル３により、表示ムラが無く輝度分布が表示領域Ｄｄ全域にわたり均一で且つ正面輝度が充分に高い良好な表示が、長期にわたり安定して得られる。

調光部材１６を構成する３枚の光学シート１７〜１９が重畳積載された面状照明装置１１は、フレーム４の足部４ｂで囲まれた背面側スペース内の所定位置に、背面カバー２０に支持された状態で収納されている。背面カバー２０は、板金を加工して形成されており、背面側スペースの底を閉じる配置でフレーム４に嵌合装着されている。

背面カバー２０の後面には、駆動制御回路基板２１が設置されている。この駆動制御回路基板２１は、本液晶表示モジュール全体の駆動を制御するものであり、従って、前述した液晶表示パネル３のガラス基板６端部に導通接合されたフレキシブル配線基板１０やＬＥＤ１３が搭載されたフレキシブル配線基板１５の各接続端子部が、導通接続されている。

以上のように、本実施形態の液晶表示モジュールにおいては、収納ケース２内において液晶表示パネル３を保持するフレーム４を、液晶表示パネル３に対しアウトサート成形するから、フレーム４により液晶表示パネル３の周端部を密着状態で確実に把持できるとともに、液晶表示パネル３の終端部を長期にわたり安定して確実に把持するための必要で且つ充分な肉厚にフレーム４の把持部４ａを形成できる。その結果、フレーム４の無意味な大型化が阻止され、液晶表示モジュールの小型薄型化が顕著に促進される。

また、フレーム４の樹脂材料として溶融粘度が低く流動性に富む液晶ポリマを用いるから、アウトサート成形の際の金型温度を８０℃程度、樹脂材料の射出圧力を１５ＭＰａ〜４５ＭＰａと、それぞれ共に低いレベルに設定でき、その結果、アウトサート成形時において液晶表示パネル３に加わる熱的ダメージや機械的ストレスを顕著に抑制することができる。

次に、上記実施形態の変形例について、図５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。

本変形例の液晶表示モジュールは、液晶表示パネル３にＣＯＧ搭載された駆動回路素子としてのＬＳＩチップ１０を封止する保護膜を、フレームを液晶表示パネルにアウトサート成形する際に同じ材料で同時に被着したものである。したがって、図５(ａ)に示すように、その成形用金型２００の上型２１０には、フレーム成形用のキャビティ２１１に加えて保護膜形成用のキャビティ２１２が形成されている。下型２２０には、上記実施形態において用いた下型１２０と同じフレーム成形用キャビティ２２１と液晶表示パネルの収容スペース２２２が形成されている。

図５(ｂ)は、上記成形用金型２００を用い、上記実施形態と同様のプロセスで液晶表示パネル３にフレーム４をアウトサート成形した成形品を示している。ＬＳＩチップ９には、その全露出面を覆って封止保護膜３０が被着されている。

上述のようにして製造された本変形例の液晶表示モジュールでは、駆動回路素子としてのＬＳＩチップ１０が液晶ポリマからなる封止保護膜３０により全露出面を覆われて封止されているから、ＬＳＩチップ９に対する優れた防水、防塵及び静電気破壊防止効果が長期にわたって得られる。また、その優れた性能を備える封止保護膜３０をフレーム４をアウトサート成形する際に同時に形成するから、封止保護膜３０を形成するための専用工程が不要となり、上記実施形態と同様に小型薄型化が大幅に促進されると共にＬＳＩチップ１０の耐久性がアップして信頼性がより一層向上した液晶表示モジュールを、少ない工数で容易に製造することが可能となる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
例えば、フレームのアウトサート成形用樹脂材料としては、液晶ポリマに限らず、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート：Polybutylene Terephthalate）やＰＯＭ（ポリオキシメチレン（アセタール）：PolyOxyMethylene）等、成形時の金型温度を比較的低温に設定できる他の射出成形用樹脂材料も好適に用いることができる。

また、本発明は、液晶表示モジュールに限らず、エレクトロルミネッセンス表示パネル等の他の種々のフラットディスプレイパネルを用いるフラットタイプの表示モジュール全般に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透過型液晶表示モジュールを示す模式的断面図である。 (ａ)は上記透過型液晶表示モジュールの液晶表示パネルを示す平面図で、(ｂ)は上記液晶表示パネルにフレームをアウトサート成形した成形品を示す平面図である。 上記アウトサート成形品を示す模式的断面図で、(ａ)は図２(ｂ)におけるIIIａ−IIIａ断面図、(ｂ)は図２(ｂ)におけるIIIｂ−IIIｂ断面図である。 上記アウトサート成形品をアウトサート成形する際の型締め状態を示す模式的断面図で、(ａ)は図３(ａ)に対応する断面図、(ｂ)は図３(ｂ)に対応する断面図である。 (ａ)は上記実施形態の変形例としての液晶表示パネルにフレームをアウトサート成形する際の型締め状態を示す図４(ｂ)に対応する模式的断面図で、(ｂ)はそのアウトサート成形品を示す図３(ｂ)に対応する模式的断面図断面図である。

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 フレーム
５、６ ガラス基板
７、８ 偏光板
９ ＬＳＩチップ
１０ フレキシブル配線基板
１１ サイドライト型面状照明装置
１２ 導光板
１３ 発光ダイオード
１４ 光反射シート
１６ 調光部材
１７、１９ 光拡散シート
１８ プリズムシート
２０ 背面カバー
２１ 駆動制御回路基板

Claims (7)

1. 外形が略平板状をなし、表示エリアの周囲に額縁部を備える表示パネルと、
   前記表示パネルを収納するケースと、
   樹脂材料を用いて前記表示パネルの前記額縁部に対しアウトサート成形され、前記ケース内の所定位置に前記表示パネルを保持するフレームとからなることを特徴とする表示モジュール。
2. 前記樹脂材料は液晶ポリマであることを特徴とする請求項１に記載の表示モジュール。
3. 前記表示パネルは、一対のガラス基板間に液晶が封入され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又は請求項２に記載の表示モジュール。
4. 前記ガラス基板の額縁部に駆動回路素子としてのＬＳＩチップが直接搭載され、該ＬＳＩチップには前記フレームと同じ樹脂材料による封止膜がアウトサート成形により被着されていることを特徴とする請求項３に記載の表示モジュール。
5. 外形が略平板状をなし、表示エリアの周囲に額縁部を備える表示パネルと、
   前記表示パネルを収納するケースと、
   前記ケース内の所定位置に前記表示パネルを保持するフレームとからなる表示モジュールの製造方法であって、
   前記フレームは、樹脂材料を用いて前記表示パネルの前記額縁部に対しアウトサート成形されることを特徴とする表示モジュールの製造方法。
6. 前記表示モジュールは、一対のガラス基板間に液晶が封入されてなる液晶表示パネルであることを特徴とする請求項５に記載の表示モジュールの製造方法。
7. 前記前記ガラス基板の額縁部に駆動回路素子としてのＬＳＩチップが直接搭載され、前記フレームのアウトサート成形時に同時に同じ樹脂材料で前記ＬＳＩチップを被覆し封止することを特徴とする請求項６に記載の表示モジュールの製造方法。

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