JP7000901B2 - 画像表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は画像表示装置及びその製造方法に関する。

液晶表示装置等の画像表示装置を構成する画像表示部である例えばＬＣＤ（liquid crystal display）やＴＦＴ－ＬＣＤ（thin-film-transistor liquid-crystal display）は、プラスチックやガラスなどの透明カバーにより保護されているのが通常である。また、加飾の目的で画像表示部に透明カバーを設ける場合もある。

特開２００５－５５６４１号公報 国際公開第２００８／１２６８９号公報 特開２０１６－１６４６３３号公報

このように画像表示部を透明カバーで保護したり加飾したりする場合、画像表示部の表面に透明カバーが接触してしまうと画像表示部の表面にキズが付いたり外力が透明カバーを介して画像表示部に加わったりすることがあり、画像表示装置の故障や表示品質の低下に至る恐れがある。このため、画像表示部の表面と透明カバーの裏面との間に隙間である空気層を設け、透明カバーが画像表示部に直接接触しないようにしている。

ところが、画像表示部と透明カバーとの間の空気層の存在により、透明カバーと空気層、あるいは空気層と画像表示部の表面の屈折率差に起因して、これらの界面で光が反射してしまい、特に外光環境下では表示画像の視認性が著しく低下する。

そこで、透明カバーあるいは画像表示部の表面の屈折率に近い屈折率を有する光学弾性樹脂により透明カバーと画像表示部とを全面に亘って貼合することにより、それらの境界面による界面反射を抑えて画像表示部の視認性を向上させる技術が提案されている（特許文献１－３参照）。

この全面張り合わせ技術はオプティカルボンディングまたはダイレクトボンディングと呼ばれ、光学的な効果だけでなく、透明カバーが破損した場合の飛散防止や耐衝撃性向上といった機械的な効果も期待できることから、近年、広く採用されるようになってきている。

しかしながら、画像表示部または透明カバーの一方に光学弾性樹脂を塗布してこれらを重ね合わせて貼合する方法を採用しようとすると、貼合する際に光学弾性樹脂が気泡を巻き込んで混入してしまうことがある。このため、光学弾性樹脂に混入した気泡が少しでも画像表示エリアに残ると、品質が低下したり、不良品となり歩留まりが悪化したりすることが課題となっている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、画像表示部と透明カバーとを光学弾性樹脂により貼合する際に光学弾性樹脂に気泡が混入した場合であっても、その気泡が画像表示エリアに残ってしまうことを防止可能な画像表示装置及びその製造方法を提供することにある。

請求項１の発明によれば、画像表示部（１２）に透明カバー（８）を光学弾性樹脂（１１）により貼合する際に、光学弾性樹脂（１１）に気泡（Ａ）が混入し、その気泡（Ａ）が透明カバー（８）における画像表示エリア（９）外に移動したときは、気泡（Ａ）は透明カバー（８）に形成された保持部に保持されるようになる。これにより、光学弾性樹脂に気泡（Ａ）が混入した場合であっても、画像表示エリアに気泡（Ａ）が残ることはないので、品質が低下したり、不良品となり歩留まりが悪化したりしてしまうことを防止できる。

一実施形態を模式的に示す画像表示装置の断面図 車室の前部を示す図 画像表示装置の斜視図 模式的に示す画像表示装置の分解斜視図 光学弾性樹脂の塗布工程を模式的に示す画像表示部の断面図 透明カバーの貼合工程を模式的に示す要部の断面図 光学弾性樹脂による起点を設けた構成を模式的に示す要部の断面図 光学弾性樹脂に気泡が混入した場合の透明カバーの貼合工程を模式的に示す要部の断面図 溝部が形成された構成を模式的に示す透明カバーの正面図 模式的に示す要部の断面図（その１） 模式的に示す要部の断面図（その２） 模式的に示す要部の断面図（その３） 模式的に示す要部の断面図（その４） 模式的に示す要部の断面図（その５） 模式的に示す要部の断面図（その６） 凹部が形成された構成を模式的に示す透明カバーの正面図

以下、本発明を自動車の画像表示装置に適用した一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図２に示すように、車室１の前部にはインストルメントパネル２が設けられていると共に、インストルメントパネル２の前方にフロントガラス３が設けられている。インストルメントパネル２において運転席の前方となる部位にはステアリングホイール４が設けられ、中央部にはメータ部５や画像表示装置６が設けられ、さらに運転席と助手席との間のセンターコンソール部分にはシフトレバー７が設けられている。

画像表示装置６はタッチ検知機能を有しており、ナビゲーション機能が選択された場合はナビゲーション装置を操作するための各種スイッチや地図を表示し、オーディオ機能が選択された場合はオーディオ装置を操作するための各種スイッチを表示する。ユーザが画像表示装置６に表示された所望のスイッチをタッチ操作により選択することでナビゲーション装置やオーディオ装置を操作したり、地図上の任意の位置を選択することで目的地を設定したりすることができる。

画像表示装置６は、図３に示すように全体が透明カバー８により覆われている。この透明カバー８の前面部８ａは平坦形状であり、その前面部８ａの上部には裏面側に向かって湾曲形成した湾曲部８ｂが形成されている。前面部８ａ及び湾曲部８ｂの両側端には裏面側に折曲形成された側面部８ｃが一体形成されている。前面部８ａにおいて画像表示エリア９を囲繞する部位にはブラックマスク１０が設けられている。尚、湾曲部８ｂにもブラックマスク１０が設けられており、図２に示すように画像表示装置６が車内に装着された状態で車室１に露出する部位における画像表示エリア９を除いた部位がブラックマスク１０により隠蔽されている。

画像表示装置６は、図４に模式的に示すように、ブラックマスク１０が設けられた透明カバー８に加えて、光学弾性樹脂１１、画像表示部１２、バックライトモジュール１３、裏カバー１４などから構成されており、透明カバー８により光学弾性樹脂１１、画像表示部１２、バックライトモジュール１３、及び裏カバー１４が覆われるようになっている。尚、図４では、画像表示部１２やバックライトモジュール１３に搭載されている各種電子部品やコネクタやケーブルなどの図示を省略しており、実際の形状とは異なっている。

透明カバー８は、画像表示部１２を保護したり意匠面を造形したりするための光透過性を有するガラスや樹脂の成型部品で、平面形状や曲面形状を組み合わした形状に形成されている。本実施形態のようにタッチ検知機能を備えている場合は、透明カバー８の裏面にタッチセンサーが貼合されたり、一体成型されたり、印刷形成されている。

透明カバー８の前面に設けられたブラックマスク１０は、透明カバー８の外周を印刷や塗装により被覆している額縁で、画像表示部１２において画像表示エリア９外に搭載されている電子部品などを前方からユーザが視認可能となることを防止したり、意匠面を加飾したりするためのものである。透明カバー８と一体で樹脂成型されている場合もあるし、別部品として透明カバー８に被覆されている場合もある。

光学弾性樹脂１１は、透明カバー８や画像表示部１２の表面部材の屈折率に近い、或いは両者の中間の屈折率を有する透明で弾性を有する樹脂であり、光学用透明樹脂（Optical Clear Resin、ＯＣＲ）と呼ばれることもある。透明カバー８と画像表示部１２とを光学弾性樹脂１１により貼合することにより、透明カバー８や画像表示部１２の境界面での界面反射を抑制して表示画面の視認性を向上させる効果を発揮する。このような光学的な効果だけでなく、透明カバー８が破損した場合の飛散防止や耐衝撃性向上といった機械的な効果も期待できる。光学弾性樹脂１１の主成分は、光透過性を有するアクリル、シリコン、ウレタンなどのゲル状物質が採用されており、時間経過や混合物質との反応や紫外線照射等により粘性が高められるようになっている。この場合、光学弾性樹脂１１の粘性が高められた状態であってもゲル状態は維持されており完全に硬化することはない。これは、光学弾性樹脂１１が完全に硬化した場合は、光学弾性樹脂１１が硬化に伴う収縮により画像表示部１２や透明カバー８に対して応力が作用して歪んでしまう恐れがあるからである。

画像表示部１２は、画像を表示する主構成部品である液晶デバイスや有機ＥＬデバイスを主体とする。液晶デバイスの場合は裏側にバックライトが必要となるが、有機ＥＬデバイスの場合は自発光であるのでバックライトは不要となる。画像表示部１２のサイズは本実施形態のように車載品の場合には４．２～１７インチ程度であるが、民生品の場合には４．２～８０インチ程度となり、使用用途によってはそれ以上の場合もあり様々である。

バックライトモジュール１３は、バックライトと制御基板とを一体化して構成されており、制御基板により画像表示部１２の画像表示やバックライトの点灯を制御する。画像表示部１２が有機ＥＬデバイスの場合は、画像表示部１２を制御する制御基板のみとなる。
裏カバー１４は、バックライトモジュール１３などの各構成要素を保護、あるいは背面側の意匠面を造形するための部品である。

次に、画像表示部１２に透明カバー８を光学弾性樹脂１１により貼合するオプティカルボンディングについて説明する。
まず、図５に示すように、図示しないロボットによりバックライトモジュール１３と一体化された画像表示部１２を画像表示側が上方となるように水平面に載置した状態で、画像表示部１２の中央部の所定距離上方に塗布用ノズル１５を位置させた後、塗布用ノズル１５から所定量の光学弾性樹脂１１を吐出して画像表示部１２の中央部に塗布する。この場合、光学弾性樹脂１１は粘性を有した液状であるが、ある程度粘性があることから、液体のように短時間で広がって画像表示部１２から垂れ落ちてしまうことはない。

光学弾性樹脂１１の粘度としては、本実施形態の製造方法では３～３０Ｐａ・ｓ程度が適しているが、光学弾性樹脂１１のメーカーや種類により粘度は様々であり、製造方法に適したものを使用する必要がある。また、光学弾性樹脂１１を画像表示部１２上の１ヶ所に定点塗布する場合や、移動しながらパターン塗布する場合や、間欠的に多点塗布する場合などがあり、画面表示部の形状、大きさなどにより適切な塗布方法を採用する。

次に、図６に示すように、図示しないロボットにより透明カバー８を把持して画像表示部１２の真上から徐々に下降させることで、透明カバー８を画像表示部１２に押さえ付ける。このとき、透明カバー８が光学弾性樹脂１１に接触して押し広げる際に気泡を巻き込み易くなることから、気泡が極力混入しないように下降スピードや押し荷重を調整しながら貼合する。
以上のようにして、透明カバー８を画像表示部１２に光学弾性樹脂１１により貼合することで各構成要素が一体化されて画像表示装置６を完成することができる。

尚、図７に示すように、予め透明カバー８の中央部に光学弾性樹脂１１を塗布することで起点１１ａを設け、その起点１１ａが光学弾性樹脂１１を押圧することで中央部から気泡を押し出しながら透明カバー８を下降させる方法も気泡が混入を抑制する方法として有効である。

ところで、画像表示部１２と光学カバーとを光学弾性樹脂１１により貼合する際に、上述したように透明カバー８が光学弾性樹脂１１に接触して押し広げる際に気泡を巻き込むことがないように注意して製造するようにしているが、それでも光学弾性樹脂１１に気泡を巻き込んでしまうことがある。このような場合、光学弾性樹脂１１に巻き込まれた気泡は画像表示部１２の画像表示エリア９外に押し出されるように移動するものの、図８に示すように押し出された気泡Ａが移動方向に位置する透明カバー８の側面部８ｃで跳ね返されて画像表示エリア９の方向に戻ってしまうことがある。このように透明カバー８による光学弾性樹脂１１の押し広げが円滑に行われず、光学弾性樹脂１１に混入した気泡Ａが画像表示エリア９に少しでも残ってしまうような場合は、製品の品質が低下したり、不良品の原因となって歩留まりが悪化したりする。

このような事情から、光学弾性樹脂１１に気泡Ａが混入した場合であっても、次のようにして製品の品質が低下したり、不良品の原因となって歩留まりが悪化したりすることを防止するようにした。

即ち、図９及び図１０に示すように、透明カバー８において画像表示エリア９外となる部位に、画像表示エリア９を囲繞するように断面矩形状の溝部１６（保持部に相当）を連続的に形成した。この溝部１６は、透明カバー８を金型成型する際に一体に形成されており、ブラックマスク１０により透明カバー８の前方から隠蔽される部位に位置している。この場合、溝部１６の幅及び深さは、光学弾性樹脂１１に混入すると想定される気泡よりも十分に大きく設定されている。

さて、上述したようにして画像表示部１２と光学カバーとを光学弾性樹脂１１により貼合する際に、光学弾性樹脂１１が画像表示部１２の中心から外方に移動することに伴って気泡Ａを巻き込んだ場合、巻き込まれた気泡Ａには上方へ浮上しようとする力が作用しているので、気泡Ａが透明カバー８に形成された溝部１６を通過する際に上方に位置する溝部１６内に浮上して進入するようになる。そして、気泡Ａが溝部１６内に進入した状態では、溝部１６の底面が最も上方に位置していることから、気泡Ａは溝部１６の底面に留まるようになる。

しかしながら、光学弾性樹脂１１に巻き込まれた気泡Ａが溝部１６を通過してしまうような場合は、通過した気泡Ａが透明カバー８の側面部８ｃで跳ね返されて戻ってしまうことがある。このようにして光学弾性樹脂１１に混入した気泡Ａが画像表示エリア９に少しでも残ってしまいユーザが視認可能となるような場合は、不良品の原因となる気泡Ａを溝部１６に誘導する。つまり、光学弾性樹脂１１は粘性を有した液状であり、気泡Ａは移動可能であることから、気泡Ａを光学カバーに形成された溝部１６に誘導することは可能である。溝部１６に誘導された気泡Ａは上方に位置する溝部１６内に浮上して進入するようになるので、気泡Ａを溝部１６に保持することができる。

表示エリアに位置する気泡Ａを溝部１６へ誘導する方法としては、画像表示装置６を傾けたり、画像表示装置６に振動を加えたりする方法を採用することができるが、画像表示装置６を傾けながら振動を加えるのが望ましい。これは、気泡Ａは粘性を有した液状の光学弾性樹脂１１から抵抗を受けて移動が抑制されているが、光学弾性樹脂１１に振動が加わると、気泡Ａが振動して浮上する力が増大するからである。この結果、気泡Ａが水平方向から傾斜した透明カバー８の面に沿って上方側に移動するようになるので、気泡Ａが溝部１６に移動したところで当該溝部１６に保持されるようになる。

ここで、透明カバー８において画像表示エリア９外となる部位の前面はブラックマスク１０により被覆されているので、溝部１６に保持された気泡Ａをユーザが透明カバー８を介して視認することはできない。

以上のようにして、画像表示部１２と透明カバー８とを貼合する際に光学弾性樹脂１１に気泡Ａが混入した場合であっても、図１に示すように画像表示エリア９に気泡Ａが残ることがない画像表示装置６を製造することができる。

このような実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
画像表示部１２と透明カバー８とを光学弾性樹脂１１により貼合する際に、光学弾性樹脂１１に混入した気泡が画像表示エリア９外の溝部１６へ移動した場合に当該溝部１６で保持するようにしたので、画像表示エリア９への気泡残りを防止することができる。これにより、従来の製造方法では、光学弾性樹脂１１に巻き込んでしまった気泡が画像表示エリア９に残ってしまい、本来なら不良品となっていた製品を良品とすることができるので、製品の品質や歩留りを向上することができる。

溝部１６を透明カバー８に形成するようにしたので、溝部１６を別体の部品から構成するのに比較して、部品点数が増加することなく実施することができる。また、溝部１６を別体の部品から構成する場合は、光学弾性樹脂１１に混入した気泡を確実に保持するために別体の部品の厚さ寸法を気泡よりも十分に大きく設計する必要があり、全体の厚さ寸法が増大してしまう。これに対して、本実施形態のように溝部１６を透明カバー８に陥没形成する構成では、別体の部品を設けることなく実施できるので、全体の厚さ寸法が増大してしまうことを抑制できる。

透明カバー８に形成された溝部１６は透明カバー８を金型成型する際に同時に形成することができるので、製造コストが大幅に上昇することなく実施することができる。
透明カバー８において画像表示エリア９以外となる前面をブラックマスク１０で被覆するようにしたので、溝部１６に保持された気泡をユーザが透明カバー８を介して前方から視認できないようにすることができる。

尚、透明カバー８に形成する溝部１６の断面形状としては矩形状に限定されることなく、図１１に示す半丸形状、図１２に示す二等辺三角形状、さらには図１３に示す直角三角形状に形成しても良いし、図示しない他の形状に形成するようにしても良い。

また、図１４に示すように、透明カバー８における光学弾性樹脂１１との接触面における中心部から画像表示エリア９外に延長するようにスロープ形状の傾斜面１７（保持部に相当）を形成しても良い。この場合、傾斜面１７は、図示上方向、つまり透明カバー８の前面側に向かって傾斜するように形成されている。

このような構成によれば、光学弾性樹脂１１に混入した気泡は、上方に位置する傾斜面１７に沿って移動し易くなるので、光学弾性樹脂１１に混入した気泡を溝部１６側に移動し易くできる。これにより、透明カバー８を光学弾性樹脂１１により画像表示部１２に貼合する際に光学弾性樹脂１１に巻き込まれた気泡を画像表示エリア９外に誘導し易くなり製造工数の短縮を図ることができる。また、画像表示装置６が水平状態に載置されていても画像表示装置６を傾斜させていることと同等であり、画像表示装置６を傾けることなく上下方向に振動すれば良いので、作業効率の向上を期待することができる。

透明カバー８に形成する傾斜面１７としては直線状のスロープ形状に限定されることなく、図１５に示す曲面状のスロープ形状の傾斜面としても良い。
保持部としては連続的な溝部１６や傾斜面１７に限定されることなく、図１６に示すように複数の凹部１８（保持部に相当）を間欠的に複数設けたり、図１４や図１５に示した傾斜面１７を間欠的に複数設けたりしても良い。

（その他の実施形態）
画像表示部１２に光学弾性樹脂１１を塗布して透明カバー８を押さえ付けるのに代えて、透明カバー８に光学弾性樹脂１１を塗布して画像表示部１２を透明カバー８に押さえ付けるようにしても良い。

溝部１６や凹部１８としては画像表示エリア９を１重で囲繞するのに限定されることなく２重や３重で囲繞するようにしても良いし、螺旋形状で囲繞するようにしても良い。凹部１８を２重や３重で画像表示エリア９を囲繞する場合は、千鳥配置するのが有効である。
透明カバー８の中間層にブラックマスク１０を設けるようにしても良い。

本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

図面中、６は画像表示装置、８は透明カバー、９は画像表示エリア、１１は光学弾性樹脂、１２は画像表示部、１６は溝部（保持部）、１７は傾斜面（保持部）、１８は凹部（保持部）である。

Claims (5)

1. 画像表示部（１２）と、
   前記画像表示部に光学弾性樹脂（１１）を介在して貼合される透明カバー（８）と、
   前記透明カバーに形成され、前記画像表示部と前記透明カバーとを前記光学弾性樹脂を介在して貼合する際に、前記光学弾性樹脂に混入して前記画像表示部の画像表示エリア（９）外となる部位に移動した気泡を保持する保持部（１６、１７）と、
   を備え、
   前記保持部は、連続的に設けられている画像表示装置。
2. 前記保持部は、前記透明カバーにおいて前記画像表示エリアに対応する部位を囲繞する部位に設けられた溝部（１６）である請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記保持部は、前記透明カバーにおいて前記画像表示エリアに対応する部位から前記画像表示エリア外となる部位に延長して設けられた傾斜面（１７）である請求項１に記載の画像表示装置。
4. 前記透明カバーの前面に設けられ、前記画像表示エリア外となる部位を隠蔽するブラックマスク（１０）を備えた請求項１から３のいずれか一項に記載の画像表示装置。
5. 画像表示部（１２）と、
   前記画像表示部に光学弾性樹脂（１１）を介在して貼合される透明カバー（８）と、
   前記透明カバーに形成され、前記画像表示部と前記透明カバーとを前記光学弾性樹脂を介在して貼合する際に、前記光学弾性樹脂に混入して前記画像表示部の画像表示エリア（９）外となる部位に移動した気泡を保持する保持部（１６、１７）と、を備え、前記保持部が連続的に設けられている画像表示装置（６）の製造方法であって、
   前記画像表示装置を傾けたり振動を加えたりすることで前記光学弾性樹脂に混入した気泡を前記保持部に移動させる画像表示装置の製造方法。

Images