JP2011203522A - 液晶表示装置及びこれを備える電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】 透明体と液晶パネルと照明装置とが接着剤により固定された液晶表示装置において、接着剤を供給しやすくするとともに、耐衝撃性を向上させる。
【解決手段】 液晶パネルは、表示面に液晶パネルよりも外周の小さな透明体8が全面接着され、背面に照明装置の導光板または導光板12上の光学シート14が粘着材17により固定される。導光板や光学シート14及び液晶パネルは枠体16に収納され、液晶パネルの端子部を除く外周がこの枠体16の側壁により囲まれる。枠体16の側壁の高さは透明体8の上面よりも低く設定されており、側壁と液晶パネル及び透明体との間隙にほぼ側壁と同じ高さまで接着剤18を設け、透明体8と液晶パネルと照明装置を接着固定する。
【選択図】 図2

Description

本発明は、薄型の表示パネルを持つ表示装置に関する。特に、表示面に配置した保護板やタッチパネルと板状部材で表示パネルを挟んだ構成の液晶表示装置およびこの液晶表示装置を備える電子機器の補強構造に関する。
携帯電話やPDA等の携帯型の電子機器の薄型化に伴い、これらの電子機器に組み込まれる表示装置も薄型化されている。表示装置には、STNやTN液晶を用いたパッシブマトリックス方式の液晶表示装置、TN液晶をVAモードやIPSモードでTFT素子により駆動するアクティブマトリックス方式の液晶表示装置、有機EL及びプラズマディスプレイ等がある。中でも、液晶パネルを用いた液晶表示装置は、代表的な薄型表示パネルとして知られている。
液晶パネルは、カラーフィルターやTFTを形成した2枚のガラス基板をガラス基板の外周に設けたシール剤で接着して、その間隙に液晶を封入した構造である。ガラス基板の表面に設けた電極に駆動信号を印加することで液晶は駆動される。駆動信号は、ガラス基板に異方性導電膜によりフェイスダウン実装されたドライバICにより供給される。液晶パネルは、駆動信号のON信号、OFF信号により液晶分子を制御し、表裏に配置した光吸収型偏光板により光の吸収と透過を制御することにより表示している。
この液晶パネルの表示方式には、外光を利用して表示する反射型と、背面に光源を配置して表示する透過型がある。透過型の液晶パネルでは、背面にバックライトが配置される。
従来、液晶パネルの固定方法として、液晶パネルの表示部の外周に約0.02〜0.1mmの厚みの両面テープを設けて、液晶パネルを背面部材に固定する方法が知られている。
また、背面部材をバックライトし、耐衝撃性を向上させる固定方法として、光散乱粒子を配した弾性体を緩衝部材として用いて、液晶パネルの裏面との発光面を密着する方法が知られている(例えば、特許文献1を参照)。
また、バックライトの導光板に拡散板やレンズシートを組み込むための凹みを設け、導光板の外周部に遮光両面テープを設けてフィルムを貼り付けてバックライトを構成し、このフィルムと液晶パネルを密着させる構造により、押し圧強度を向上させることが知られている(例えば、特許文献2を参照)。その他にも、液晶パネルの裏面を直接光学接着剤で導光板の発光面に全面接着する方法がある。
近年、これら液晶パネルとバックライトに加えて、表示面に配置される保護板や透明タッチパネル等の透明体を備える表示装置も広く用いられるようになっている。保護板はガラス基板の割れを防止するために用いられ、PMMAなどのアクリルや強化ガラスで作製される。強化ガラスは、ガラス厚が0.5〜10mmのときには化学強化ガラスが多く採用されている。特にガラス厚が厚い場合は、風冷強化ガラスが採用される。タッチパネルには、アナログ抵抗膜方式やデジタル抵抗膜方式、静電容量方式、超音波方式、電磁誘導方式などがある。電磁誘導方式の場合は、表示パネルの表示面に、傷防止のガラス基板を貼り合せる場合がある。静電容量方式においても、表示面に強化ガラスを貼り合せる場合がある。
このように透明体を有する液晶表示装置では、透明体と液晶パネルは、表示エリアの外周に設けた枠状の両面粘着テープで粘着固定されるか、表示エリアを含む全領域に透明接着剤や透明粘着シートを設けることにより全面貼付けされる。
また、液晶パネルの表示面に保護板やタッチパネル等の透明体を全面接着し、液晶パネルと導光板との間に流れ止め部材を設け、透明体と導光板が表示パネルの外側で重なりあう部分で接着固定する方法が知られている(例えば、特許文献3を参照)。この方法によれば、液晶パネルとバックライトを剥がれなく、かつ輝度を低下させることなく固定できるとともに、表示装置の耐衝撃を向上させることができる。
また、表示面側に透明体を持つ表示装置を電子機器に収納する構造には、表示部に開口を持つ外装ケースを用いて透明体の外周上部から押さえる構造、透明体に段差を設けてその一段下がった段差部を外装ケースで押さえる構造、透明体に表示パネルより大きい固定用の外周部があり、その外周部の裏面に粘着シートを貼り付けて電子機器と粘着固定する構造がある。
特許第2999369号公報(第4頁、第1図) 特開2004−347957号公報(第5頁、第2図) 特開2009−122655号公報
携帯機器の薄型化に伴い、表示パネルを構成するガラス基板の厚みは0.1mm程度まで、またバックライトの導光板の厚みは0.25mm程度まで薄型化が進み、落下などの衝撃によりガラス基板の割れが多発するようになった。また、表示パネルの厚みが0.2mm程度になった場合に、特許文献3の方法を用いると、接着剤を供給することが困難になった。すなわち、液晶パネルの表示面に透明体を全面接着し、透明体と導光板とを表示パネルの外側で重なりあう部分で接着固定すると、接着剤を塗布するノズルの径は約0.5mmと大きいため、透明体と導光板の間に入らないという課題が生じた。
また、表示装置を用いた電子機器においては、透明体を表示パネルに貼り付けた構造の表示装置を、外周上面より外装ケースで押さえる場合には、外装ケースの肉厚分だけ厚みが厚くなった。また、透明体に段差を設ける構造でも、段差を形成するために透明体を厚くする必要がある。透明体を大きくして、裏面に粘着シートを設ける構造では一定以上の幅の「粘着固定しろ」が必要となるため額縁が大きくなる課題があった。
上述した課題を解決するために、本発明の液晶表示装置は、液晶パネルの表示面に、液晶パネルよりも外周の小さなタッチパネル、または保護板等の透明体が全面接着される。そして液晶パネルの背面に照明装置の導光板または導光板上に配置された光学シートが粘着材により固定される。導光板および光学シート等の板状の光学部材と液晶パネルは枠体に収納され、液晶パネルの端子部を除く外周がこの枠体の側壁により囲まれる。枠体の側壁の高さは透明体の上面よりも低く設定されている。さらに、枠体の側壁と液晶パネル及び透明体との間隙にほぼ側壁と同じ高さまで接着剤を設け、透明体と液晶パネルと照明装置を一体的に接着し、固定する。
また、粘着材は、導光板または光学シートの外周に設けられ、接着剤が液晶パネルと光学シートの間隙に浸入するのを防ぐ流れ止めの機能を有する。
さらに、液晶パネルの外周を覆うメタルフレームが設けられてもよい。
また、透明体は液晶パネルの端子部を覆うように延長され、延長された端部が枠体に固定されてもよい。さらに枠体には延長された透明体の端部に隣接するようにフランジが形成されてもよい。
また、本発明の電子機器は、液晶パネルの表示面に、液晶パネルよりも外周の小さな透明体を全面接着する。そして液晶パネルの背面に照明装置の板状の光学部材を粘着材により固定する。導光板および光学シート等の板状の光学部材と液晶パネルは枠体に収納され、液晶パネルの端子部を除く外周がこの枠体の側壁により囲まれる。枠体の側壁の高さは透明体の上面よりも低く設定されている。さらに、枠体の側壁と液晶パネル及び透明体との間隙にほぼ側壁と同じ高さまで接着剤を設け、透明体と液晶パネルと照明装置を一体的に接着し、固定する。そして、外装ケースにより、側壁を押さえて固定する。
本発明によれば、液晶パネルの厚みに影響されずに接着剤を用いて透明体と液晶パネルと照明装置を一体化できる。そのため、表示装置の薄型化が可能となり、液晶パネルの剥がれ方向や押し方向の耐衝撃性を向上させることができる。また、液晶パネルに接着された透明体に段差や粘着固定しろが無くとも外装ケースで押さえる事が出来るため、透明体の外周や厚みを小さくでき、電子機器を薄型化することができる。
本発明の表示装置の構成を模式的に示す上面図である。 本発明の表示装置と外装ケースの構成を模式的に示す断面図である。 本発明で用いたバックライトを模式的に示す上面図である。 本発明の表示装置の構成を模式的に示す上面図である。 本発明の表示装置と外装ケースの構成を模式的に示す断面図である。 本発明の表示装置の構成を模式的に示す上面図である。 本発明の表示装置と外装ケースの構成を模式的に示す断面図である。 本発明で用いたバックライトを模式的に示す上面図である。
本発明の表示装置は、液晶パネルの表示面に液晶パネルの外周よりも小さい透明体が接着されており、液晶パネルは、背面に設置された照明装置の板状の光学部材と粘着材により固定される。液晶パネルと光学部材は枠体に収納されており、液晶パネルの端子部を除いた外周は、この枠体の側壁により囲まれる。この枠体の側壁と液晶パネル及び透明体との間隙には接着剤が塗布される。接着剤の上面は、側壁の上面とほぼ同じ高さで、透明体の上面よりも低くなっている。
このように、透明体と側壁の間隙に接着剤が供給されることにより、透明体と照明装置を表示パネルの側面を含めて接着固定することができ、表示パネルの薄型化による強度低下を防ぐことができる。また、透明体を液晶パネルの外周より小さく、かつ表示領域を覆うように配置し、透明体と枠体の側壁に隙間を設けることにより、液晶パネルの厚みに関係なく接着剤を塗布するノズルの直径を大きくすることができる。
なお、表示面側に設けられる透明体は、タッチパネルやタッチスイッチ、PMMAなどのアクリルや強化ガラス等で形成された保護板でもよい。
また、板状の光学部材は、照明装置の導光体、または導光体の上に積層される拡散フィルムやプリズムシート等の光学シートであってもよい。
また、粘着材は、これらの光学部材の周囲に設けられ、液晶パネルと光学部材との間隙に接着剤が浸入するのを防ぐ流れ止めの機能をもつ。
また、透明体と液晶パネルとは、光硬化型の透明接着剤により全面接着されてもよい。
枠体の側壁と液晶パネル及び透明体との間に塗布される接着剤に、常温硬化型の接着剤を用いてもよい。接着剤は、表示装置の6時方向以外の3辺のいずれか、または3辺すべてに塗布されてもよい。
また、透明体は液晶パネルの端子部を覆うように延長され、延長された端部が枠体に固定されてもよい。さらに枠体には延長された透明体の端部に隣接するようにフランジが形成されてもよい。
また、本発明の電子機器は、上述の表示装置の構成にさらに外装ケースを備える。外装ケースにより、枠体の側壁が固定され、表示装置はこの外装ケースに収納される。本発明の電子機器では、液晶パネル外周を囲う側壁の高さと、接着剤の塗布面の高さは透明体より低くなっている。そのため、表示装置を外装ケースで押さえる場合に、側壁と透明体とにケース肉厚分の段差を設け、厚みを増やすことなく固定してもよい。
このような構成により、落下時の表示パネルの表示面背面からの衝撃を外装ケースと接着剤と液晶パネル外周を囲う側壁で受けることができ、背面からの耐落下衝撃を向上させることができる。また、透明体に段差や粘着固定しろが無くとも外装ケースで押さえる事が出来るため、電子機器を薄型化できる。
本発明は、表示装置を構成する個々の部材が薄くなったときに、表示面に設けられる透明体を含めて一体化することで表示装置としての強度を向上させようとするものなので、表示パネルを構成する基板の厚みとしては0.1〜0.2mm、導光板等の板状の厚みが0.2〜0.6mm、特に0.2〜0.3mm程度の構成で優れた効果が得られる。以下に、実施例を詳細に説明する。
本実施例の表示装置の構成を図面に基づいて説明する。図2は、本実施例の表示装置の断面構成を模式的に示す図である。図2に示すように対向基板1と基板2の間隙には液晶(図示しない)が封入される。本実施例の対向基板1と基板2には、それぞれ厚さ0.1〜0.15mmのガラスが用いられる。液晶の周囲には保持シール剤(図示しない)が設けられており、これら基板間の間隙を保持している。シール剤は、約1mm幅のUV硬化型接着剤を用いてもよい。また、本実施例では、対向基板1にはカラーフィルターと透明電極が形成され、基板2にはTFTアレイ素子とドライバICを実装する端子が形成される。
液晶パネルには、表示面側に光吸収型偏光板3が、裏面側に光吸収型偏光板と光反射型偏光板を粘着剤により積層した偏光素子4が、粘着フィルムで貼り付けられる。表示面の光吸収型偏光板3に位相差補正フィルムなどを粘着剤や接着剤で積層してもよい。偏光素子4は、光吸収型偏光板だけでもよいし、その他の光学素子を更に粘着剤や接着剤で積層してもよい。
基板2の端子部には液晶を駆動するためのドライバIC5が異方性導電膜で実装される。基板2の端子部には、ドライバIC5に信号を供給するための第一のフィルム基板6が異方性導電膜により接続される。フィルム基板にドライバICが実装されたCOFを用いてもよい。基板2に実装されたドライバIC5と第一のフィルム基板6の周囲には、耐湿性を向上するための防湿コート(図示しない)が塗布される。ドライバIC5が実装された部位にはモールド材(図示しない)が設けられる。また、その実装部の裏面には、液晶パネルの裏面の偏光素子4と同じ厚みのスペーサー7が、この偏光素子4と間隔が空かないように連続して貼り付けられる。
表示面側には保護板8が透明な光学接着剤9により液晶パネルに全面接着される。本実施例では、保護板8としてソーダライムガラスを化学強化処理した強化ガラス(厚さ約1.0mm)を用いる。図1は、本実施例の表示装置の上面図である。図1に示すように、保護板8は、外周が液晶パネルの対向基板1より小さく、液晶パネルの表示エリア(Active Area)の外形寸法より0.5mm程大きい。また、保護板8を形成する強化ガラスの表面には、指紋防止コートや反射防止膜が設けられてもよいし、ガラス飛散防止フィルムなどが貼りつけられてもよい。また、保護板8は、液晶パネルに光学粘着シートを用いて全面接着されてもよい。
本実施例の表示装置のバックライトは、光源であるLED10と、LED10からの光を上面より出射する導光板12を備える。LED10は、第二のフィルム基板11に搭載される。LED10は、ドライバIC5が実装された液晶パネルの端子の延長上に配置されることが望ましい。また、導光板12の側面(入光面)にLED10の発光部ができるだけ密着するように第二のフィルム基板11を配置するとよい。なお、本実施例では導光板12に、厚さ280μmのポリカーボネートを用いる。導光板12の上には、光学シートが配置される。(ここでは、拡散フィルムやレンズシートなどの光学的な機能を持つシートを光学シートと総称する。)本実施例では、光学シートとして厚さ38μmの拡散フィルム13と更にその上に厚さ64μmのレンズシート14が配置される。輝度を得るためにレンズシートを更にもう一枚追加してもよい。またレンズシートを2枚積層した場合に発生するモアレ縞を消すために、更に拡散シートを積層してもよい。導光板12の裏面には、銀を蒸着した反射シート15が見切りの外側に設けられた両面テープ(図示しない)で導光板12に貼り付けられる。
LED10、第二のフィルム基板11、導光板12および光学シートは、枠体16に収納される。導光板12および光学シートは、枠体16により固定される。(本実施例では、導光板またはその上に配置される光学シートを板状の光学部材と総称する。)枠体16は白色のポリカーボネートから形成され、バックライトの発光効率を向上させる光反射体としても機能する。図3は、本実施例で用いたバックライトの構成を説明する上面図である。(なお、説明の便宜上、LED10と第二のフィルム基板11は図示しない。)図3に示すように、枠体16の側壁が、外部接続用配線が形成される端子部周辺を除いて、液晶パネルの外周を囲っている。図2に示すように側壁は保護板8の上面より0.5mm程低い位置まで設けられており、側壁と保護板8の側面との間には1mm程の隙間が設けられる。
次に、上述のバックライトと液晶パネルを固定する方法について説明する。図2に示すように、バックライトの導光板12上のレンズシート14と、液晶パネルの偏光素子4との間には、粘着材17が設けられる。粘着材17は、枠体16の側端部と積層された光学シートの側端部の隙間を覆うように設けられる。本実施例では、粘着材17の高さは約100μmである。
図3に示すように、粘着材17は、レンズシート14を囲むようにロの字形状に設けられる。粘着材17はロの字状の内径寸法が、液晶パネルの表示領域を覆わないように設けられる。液晶パネルは、この粘着材17でバックライトの板状の光学部材に固定される。
このようにして、液晶パネル上に全面接着された保護板8と液晶パネルとバックライトが固定されることになる。なお、本実施例では、導光板12上の光学シートに粘着材17が設けられているが、光学シートを配置せず、導光板12に直接、粘着材17を設けてもよい。
さらに、常温硬化型の接着剤18を枠体16の側壁内側に沿って塗布し硬化させる。本実施例では、直径が約0.5mm程度のノズルを用いて塗布する。接着剤18の材質としては、例えば、アクリル変成シリコーン樹脂などが例示できる。また、硬化後の硬度がショアーA硬度で50〜70の接着剤が好ましい。図1に示すように、接着剤18は、液晶パネルの6時側の辺、すなわちドライバIC5と第一のフィルム基板6が実装されている端子部が設けられた辺を除いて、3辺に設けられる。このとき、粘着材17は、接着剤18がバックライトの内側にしみこむのを防止する。また、図2に示すように、接着剤18の塗布面の高さは、液晶パネル外周を囲う枠体16の側壁の高さを超えないようにする。このような構成により、液晶パネルと保護板8と板状の光学部材とが一体的に接着固定され、表示装置の耐衝撃性を向上させることができる。また、接着剤18が液晶パネルの側面を覆っているので、液晶パネルのシールに加わる剥離力に対しても接着剤18で保護することが可能となる。
次に、本実施例の表示装置を組み込んだ電子機器について図2をもとに説明する。なお、表示装置の構成は上述と同じであるため、説明を省略する。図示するように、表示装置は電子機器の外装ケース19に収納される。このとき、保護板8と、側壁及び接着剤18の上面とは0.5mm程の段差ができている。そのため、液晶パネルに保護板8が貼り付けられた構造の表示装置を、表示装置の外周上面から外装ケース19で押さえる場合でも、外装ケース19の厚みに影響されず、表示装置を薄型にすることができる。すなわち、側壁の高さと接着剤の塗布面の高さを、外装ケースのケース肉厚分低くすると、厚みを増やすことなく表示装置を外装ケースで押さえることができる。そのため、透明体に段差や粘着固定しろが無くとも外装ケースで押さえる事ができ、透明体の外周や厚みを小さくしてコストダウンができる。なお、外装ケースには埃などの浸入を防ぐ為、ガスケット20が設けられる。
以下に、本実施例を図面に基づいて説明する。図4は、本実施例の表示装置の上面図である。図5は、本実施例の断面構成を模式的に示す図である。本実施例と実施例1とでは、メタルフレーム21が表示装置の構成部材に加わっている点で異なる。なお、実施例1と重複する構成については説明を適宜省略する。
本実施例では、液晶パネルの外周がメタルフレーム21によりカバーされる。図4に示すように、メタルフレーム21は、枠体16の側壁よりも広い開口部をもつ。メタルフレーム21は保護板8が貼り付けられた液晶パネルとバックライトとが粘着材17によって接着固定された後、液晶表示装置に被せられる。その後、実施例1同様に、端子部が設けられた辺を除いた残りの3辺に、枠体16の側壁内側に沿って接着剤18が塗布される。このようにメタルフレーム21を追加することにより、表示装置のドライバIC5側の強度を上げることができる。
なお、本実施例の電子機器の構成では、図5に示すように、電子機器の外装ケース19は、メタルフレーム21の外側に設けられ、メタルフレーム21を介して枠体16を固定する。
以下に、本実施例を図面に基づいて説明する。図6は本実施例の表示装置の上面図である。図7は、本実施例の断面構成を模式的に示す図である。また、図8は、本実施例に用いられるバックライトの構成を説明する上面図である。本実施例と実施例1とは、バックライトの構造と保護板の大きさが異なる。なお、実施例1と重複する構成については説明を適宜省略する。
本実施例の表示装置では、図6及び図7に示すように、保護板8が、液晶パネルの端子部側へ延長されており、保護板8の端部がバックライトの枠体16に両面テープ22で固定される。また、図8に示すように、バックライトの枠体16の6時側の両端部には、両面テープ22が設けられ、両面テープ22の外側にフランジ23が形成される。フランジ23は、保護板8の延長された端部と隣接している。このような構成により、保護板8によりドライバIC5が実装された端子部が覆われるため、表示装置の強度を上げることができる。
また、本実施例の電子機器の構成では、図7に示すように、枠体16のフランジ23は外装ケース19により押さえられ、固定される。
なお、本実施例の表示装置および電子機器に実施例2の金属フレームを設けてもよい。
また、上述の各実施例では、透明体に保護板を用いたが、これに限らず、透明体はタッチパネルやタッチスイッチであってもよい。
また、上述の各実施例では、ロの字状に粘着材17を設けてバックライトと液晶パネルとを接着固定しているが、必要に応じて接着箇所を減らしてもよい。粘着材17として両面粘着テープを用いてもよい。
また、別の接着剤を用いてコーナーを更に補強してもよい。接着剤の種類は1種類に限定するものではない。保護板8と液晶パネルの固定方法は光学透明接着剤による全面接着に限られず、表示エリア外周を粘着材などで固定してもよい。
携帯電話やPDA、電子辞書などの携帯型の電子機器およびその表示装置に適応できる。
1 対向基板
2 基板
3 光吸収型偏光板
4 偏光素子
5 ドライバIC
6 第一のフィルム基板
7 スペーサー
8 保護板
9 光学接着剤
10 LED
11 第二のフィルム基板
12 導光板
13 拡散フィルム
14 レンズシート
15 反射シート
16 枠体
17 粘着材
18 接着剤
19 外装ケース
20 ガスケット
21 メタルフレーム
22 両面テープ
23 フランジ

Claims (6)

  1. 液晶パネルと、
    前記液晶パネルの表示面に接着され、前記液晶パネルの外周よりも小さい透明体と、
    前記液晶パネルの背面に粘着材により固定された照明装置の板状の光学部材と、
    前記光学部材と前記液晶パネルを収納し、前記液晶パネルの端子部を除いた外周を囲う側壁を設けた枠体と、
    前記側壁と前記液晶パネル及び前記透明体との間隙に設けられた接着剤を備え、
    前記接着剤の上面が、前記側壁の上面とほぼ同じ高さで、前記透明体の上面よりも低いことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記光学部材は、導光板またはその上に配置された光学シートであり、
    前記粘着材は、前記光学シートの外周に設けられ、前記接着剤が前記液晶パネルと前記光学シートの間隙に浸入するのを防ぐことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 前記液晶パネルの外周を覆うメタルフレームをさらに備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の液晶表示装置。
  4. 前記透明体は、前記液晶パネルの端子部を覆うように延長されるとともに、延長された前記透明体の端部が前記枠体に固定されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
  5. 前記枠体には前記端部に隣接してフランジが形成されることを特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置。
  6. 液晶パネルと、
    前記液晶パネルの表示面に接着され、前記液晶パネルの外周よりも小さい透明体と、
    前記液晶パネルの背面に粘着材により固定された照明装置の板状の光学部材と、
    前記光学部材と前記液晶パネルを収納し、前記液晶パネルの端子部を除いた外周を囲う側壁が形成された枠体と、
    前記側壁と前記液晶パネル及び前記透明体との間隙に設けられた接着剤と、
    前記側壁を固定する外装ケースと、を備え、
    前記接着剤の上面が、前記側壁の上面とほぼ同じ高さで、前記透明体の上面よりも低いことを特徴とする電子機器。
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