JP2007140132A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】使用中などに外力が液晶パネルに加わった際、液晶パネルが割れてしまうことの少ない液晶表示装置を実現することである。
【解決手段】液晶表示装置２７は、２枚の透明基板１１、１２をシール材で貼り合わせた貼合せ基板と、それぞれの透明基板１１、１２の外面に接着剤で貼着された偏光板１３、１４とを有する液晶パネル１０であって、液晶パネル１０の観察面側が凸状に撓んだ状態で収納されている構成とする。
【選択図】図７

Description

本発明は、２枚の透明基板をシール材で貼り合わせた貼合せ基板と、それぞれの透明基板の外面に接着剤で貼着された偏光板とを有する液晶パネルを備えた液晶表示装置及びその製造方法に関するものである。

液晶表示装置は更なる薄型化が進んでおり、使用されるガラス基板も薄型化されている。その結果、使用中の振動など、外力が液晶パネルに加わることで、液晶パネルが割れやすくなっている。その対策として様々な手法が提案されている。

例えば特許文献１には、表示側のガラス基板の厚み又は単位当たりの強度を、反対側のガラス基板の厚み又は強度に比べて厚くする液晶表示装置が開示されている。
特開２００１−７５０７９号公報

そもそも表示装置内の液晶パネルが割れる理由の大部分は、振動、或いは使用者が液晶パネルを触ったり抑えたりすることで液晶パネルに外力が加わった際に、平らな状態に配置されている液晶パネルが観察面側とは反対側に撓み、この撓みに基板の強度が耐えられなくなって割れたり、液晶パネルの背面側に存在するバックライト等他の部材と接触することによる。

特に、ガラス基板の薄型化が進んでいる液晶パネルの用途として、携帯電話など野外で使用されるものが大部分であるが、このような携帯電話などは、表示用の液晶パネルの背面側に光源としてのバックライトや、バックライトが不要な液晶パネルにおいても様々な回路基板や部品が高密度に実装されている。したがって液晶パネルが背面側へ撓むような外力が加わると、これら背面側の部材と接触する可能性も高くなり、割れる危険性も増してしまう。

そこで本発明は、使用中に誤って液晶パネルを割ってしまうことの少ない液晶表示装置を実現することを目的とする。また、その製造方法を提供することも目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、２枚の透光性基板をシール材で貼り合わせた貼合せ基板と、それぞれの透光性基板の外面に接着剤で貼着された偏光板とを有する液晶パネルを備えた液晶表示装置において、前記液晶パネルが観察面側に凸状となるように撓んでいることを特徴とする。

この構成によると、表示面を押すような外力がかかった場合、従来であれば平らな状態の液晶パネルが押されるので液晶パネルが割れやすいが、本発明では液晶パネルが表示面側に撓んでいるので外力により表示面が押されても液晶パネルは最初に平らな状態となるので割れにくい。

また本発明は、２枚の透光性基板をシール材で貼り合わせた貼合せ基板と、それぞれの透光性基板の外面に接着剤で貼着された偏光板とを有する液晶パネルを備えた液晶表示装置の製造方法において、観察面側に前記液晶パネルが凸状となるよう撓ませた状態で該液晶パネルを収納することを特徴とする。

本発明によれば、液晶パネルの観察面側が通常時に凸状となるように撓んでいることによって、表示面を押すような外力がかかった場合、液晶パネルは最初に平らな状態に戻る方向に撓むので、その分背面側に撓む距離を確保でき割れにくくなる。従って、使用中に誤って液晶パネルを割ってしまうことの少ない液晶表示装置を実現することができる。

以下、本発明を説明するために、ＴＦＴアクティブマトリクス型カラー液晶パネルを例に説明するが、液晶パネルの方式には特に限定はなく、その他のアクティブマトリクス方式や単純マトリクス方式の液晶パネルにも適用することができる。

図１は、ＴＦＴアクティブマトリクス型カラー液晶パネル１０の所定部分の断面図である。１１、１２は透光性基板であり、無アルカリガラス等からなる第１の透明基板、第２の透明基板である。１３、１４は各透明基板１１、１２の外側に貼着された偏光板である。

なお、透明基板１１、１２の厚みは、液晶パネルの薄型化のため０．５ｍｍ以下であることが好ましく、特に０．３ｍｍ以下の透明基板をもちいる場合には、基板が割れる可能性が非常に高くなるため、本発明が非常に効果的である。

偏光板１３、１４には、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）／ヨウ素系や、ポリエチレンフィルムなどを用いることができる。例えば、ＰＶＡ／ヨウ素系の偏光板は、ヨウ素イオンを吸着させたＰＶＡ高分子フィルムを一軸延伸してＰＶＡ偏向フィルムを作製し、ＰＶＡ偏向フィルムの表裏に基板フィルム（例えばトリアセチルセルロース）を貼り、一方の面に保護フィルム（例えばポリエチレンテレフタレートやポリエチレン）を、他面にアクリル系の接着剤と離型フィルムとを積層して作製される。このような偏光板１３、１４は０．２〜０．４ｍｍの厚みのものが好適に用いられる。

なお、偏光板１３、１４と透明基板１１、１２との間には位相差板が設けられることもある。

また、１５は金属薄膜等からなる配線であり、１６は配線１５とＴＦＴ（不図示）を繋ぐドレイン電極、１７は配線１５又は第１の透明基板１１の上に形成されたアクリル樹脂等からなる絶縁膜、１８は絶縁膜１７の接続用穴を通してドレイン電極１６に接続された、画素ドット毎の透明導電膜からなる画素電極である。

また、１９は第２の透明基板１２の内側に画素ドット毎に貼着されたカラーフィルタ（ＣＦ）であり、２０は非表示部分を遮光するためのブラックマトリクス、２１は画素電極１８上及び後述する対向共通電極２３上にそれぞれ塗布された配向膜である。

また、２２はカラーフィルタ１９及びブラックマトリクス２０上に形成された透明導電膜からなる対向共通電極である。２３は第２の透明基板１２の外周のほぼ全周にわたって形成され、第２の透明基板１２と絶縁膜１７とを接着するシール材である。そして、シール材２３で囲まれた部分は液晶層２４で満たされている。

次に、液晶パネル１０を備えた液晶表示装置の製造プロセスについて説明する。大きく分けてアレイ工程、セル工程、モジュール工程の３つの工程がある。アレイ工程とは、第１の透明基板１１を加工して配線１５、ドレイン電極１６、絶縁体１７、画素電極１８、ＴＦＴ等を作り込むアレイ基板の工程である。なお周知とおりカラーフィルタが形成される第２の透明基板１２側であるＣＦ基板を作り込む工程も別途存在している。

次工程のセル工程は、先に出来上がったアレイ基板とこれに対向するＣＦ基板、つまり第２の透明基板１２とを表面処理を行った後、両者を貼り合わせて組み立て、その２枚の透明基板の隙間（ギャップ）に液晶を注入し封じ込め、両基板に偏光板を貼り付ける工程である。

最後のモジュール工程は、先に出来上がったアレイ・ＣＦ基板を電気的に制御できるように駆動系の電子回路などを取り付ける工程であり、更に、光源となるバックライトなどの電子部品・材料を取り付ける工程でもある。

そして、例えば液晶パネルを携帯電話の表示部として用いるのであれば、携帯電話の筐体内に設置され、携帯電話内の他の部品と電気的に接続される、様々な信号のやりとりが行われることになる。

この時に本発明においては、使用者が観察する側である表示面側に凸状に撓んだ状態の液晶パネルが固定・収納される。なお実施例においては、液晶パネル１０を構成する第２の透明基板側を表示面側としている。

ここで上記のセル工程について更に詳しく説明する。まず完成したＴＦＴアレイ基板の上に配向膜２１を形成する。これは、ポリイミド樹脂等を溶剤に溶かし、精密なゴム板等で印刷するか、或いは、スピンナ法によって塗布する。

次に、液晶分子の配列方向を決めるために配向膜２１上に溝（不図示）を形成する。具体的には毛足の長い布を巻き付けたローラを回転させながら配向膜２１上を擦る。次に、スクリーン印刷によって第１の透明基板１１又は第２の透明基板１２にシール材２３を塗布する。また、セルギャップを一定に保つためにプラスチックビーズ等のスペーサ材を画面上に散布する。散布方法は、紛状のスペーサ材に高電圧を印加し、静電気の力によって散布する方法（ドライ散布）等を用いることができる。

なお、セルギャップを一定に保つための他の手段として、透明基板１１又は１２上に一定厚のリブを形成しておいてもよい。

次に、予め設けた位置合せマスクパターンを用いて２枚の電極基板間を精密に貼り合わせる。貼り合わせた基板は密閉度をよくするために加圧しながら熱や紫外線を照射し、シール材２３を硬化させる。

次に、貼り合わせた基板の外周部の捨てシロを切断する。また、その基板から液晶パネルが何枚か取れる多面取りに対しては、その面取り切り離し切断も同時に行う。

次に、個々に分離された空きセルに真空方式の注入装置によって液晶材料を注入する。液晶材料を注入後、セルの注入口に接着剤などを塗布し、熱や紫外線照射によって注入口を塞いで貼合せ基板が完成する。

次に、偏光板１３、１４を上記工程で作製された貼合せ基板へ貼着するが、ここで偏光板１３、１４を貼着する前の貼合せ基板の状態において、シール材２３の張力により貼合せ基板が既に撓んでいる場合がある。特に薄い基板を用いた場合に撓んでいる場合が多い。

この撓む方向はシール材の配置などによって変わり、第１の透明基板１１側に凸状となったり、第２の透明基板１２側に凸状となったりする。第２の透明基板１２側に凸状となっていればそのまま偏光板を貼着することで、第２の透明基板側に凸状の液晶パネルとなるので、その液晶パネルを用いればよい。

しかし図２示すように、第１の透明基板１１側が凸状となっている場合がある。この場合には第２の透明基板１２側に凸状となるようにしなければならない。

その方法として、両偏光板１３、１４に厚みの異なったものを用いる方法がある。具体的には第２の透明基板１２（ＣＦ基板）側の偏光板１４に、第１の透明基板１１（アレイ基板）側の偏光板１３よりも薄い偏光板を用いる。そして、図２の状態の貼合せ基板に、接着剤が塗布された両偏光板１３、１４をそれぞれ透明基板１１、１２に気泡が入らないようにゴムローラ等で押さえながら貼り付ける。続いて、チャンバー内で加熱・加圧して偏光板１３、１４の貼着を完成させる。そうすると、加熱により偏光板１３、１４及び接着剤が収縮して貼合せ基板は図３のように変形し、第２の透明基板１２側が凸状となる。この変形は、薄い偏光板よりも厚い偏光板の方が熱による収縮力が強いことによって生じるものである。

また例えば、貼合せ基板を撓ませた状態で前記両偏光板を貼着する方法がある。具体的には、図２の状態の貼合せ基板を装置で挟んで第２の透明基板１２側が凸面になるように応力を掛け、その状態で接着剤が塗布された両偏光板１３、１４をそれぞれ透明基板１１、１２に気泡が入らないようにゴムローラ等で押さえながら貼り付け、チャンバー内で加熱・加圧して偏光板１３、１４の貼着を完成させる方法である。そうすると、偏光板１３、１４を貼着した貼合せ基板は、図４のように第２の透明基板１２側が凸状となる。

また例えば、両偏光板１３、１４の貼着順序を定める方法がある。具体的には、図２の状態の貼合せ基板に、接着剤が塗布された偏光板１４を第２の透明基板１２に気泡が入らないようにゴムローラ等で押さえながら貼り付け、チャンバー内で加熱・加圧して偏光板１４の貼着を完成させる。そうすると、加熱により偏光板１４及び接着剤が収縮して貼合せ基板は図５のように、第１の透明基板１１側が凸状となった状態が保たれる。続いて、接着剤が塗布された偏光板１３を第１の透明基板１１に気泡が入らないようにゴムローラ等で押さえながら貼り付け、図６の状態にする。そしてチャンバー内で加熱・加圧して偏光板１３の貼着を完成させる。そうすると、加熱により偏光板１３及び接着剤が収縮して貼合せ基板は図４のように変形して、第２の透明基板１２側が凸状となる。このように、偏光板１４を先に貼着・加熱・加圧し、続いて偏光板１３を貼着・加熱・加圧する方法によっても第２の透明基板１２側が凸面となるように制御できる。

これらの手法により、当初第１の透明基板側に凸状となっていた貼り合せ基板は、表示面側（第２の透明基板側）が凸状となるように制御された液晶パネル１０となる。なお、上記の偏光板１３、１４の加熱・加圧時の条件は、例えば５０℃・０．５ＭＰａとすることができる。

また、これらの方法は何れも表示面側が凸状に撓んだ状態を保っているため、液晶パネル１０を固定・収納する際に、わざわざ表面側が凸状に撓むよう液晶パネル１０を曲げる必要がないので簡単に固定・収納することができる。また液晶パネル１０を曲げた際に曲げ過ぎたために液晶パネル１０が割れてしまうという恐れもない。

このようにして表示面側に凸状に撓んだ液晶パネル１０は、筐体に組み付けられる。図７は、筐体中の液晶パネルの状態を示す液晶表示装置の概略断面図である。液晶パネル１０は表示面側が凸となった状態を保って筐体２５に組み付けられ、液晶パネル１０の上方の筐体２５部分には窓が形成され、その窓にアクリル等からなる透明の保護板２６が設けられている。

この液晶表示装置２７に、保護板２６が押される方向（矢印Ｆ方向）の外力がかかった場合、例えばユーザが保護板２６を押した場合など、保護板２６が撓んで液晶パネル１０が押される。図８に、保護板２６が押された場合の液晶表示装置２７の概略断面図を示す。液晶パネル１０は、保護板２６に押されて平らな状態となっている。また、これ以上の外力がかかった場合、液晶パネル１０は偏光板１３側が凸状となるように背面側へ撓む。

このように、矢印Ｆ方向の外力がかかった場合、従来であれば平らな状態の液晶パネルが押されるので液晶パネルが割れやすいが、本発明では液晶パネル１０が筐体２６中で表示面側に撓んでいるので、外力により表示面が押されても液晶パネル１０は最初に平らな状態を経てから逆方向に撓んだ状態となるので割れにくい。従って、使用中に誤って液晶パネル１０を割ってしまうことの少ない液晶表示装置２７を実現することができる。

例えば、液晶パネル１０が２インチの場合、液晶パネル１０の撓み（水平板上に載置した場合の水平板から液晶パネル１０までの最大高さ）は０．１ｍｍ未満であることが望ましい。なお、上記した保護板２６は必ずしも必要ではなく、偏光板１４が外部に晒されている構成でもよい。

本発明の液晶表示装置の製造方法は、液晶パネルの両外面に偏光板を有する液晶表示装置に適用することができる。また本発明は、２インチ程度の液晶パネルに有効に利用できる。このサイズの液晶パネルは携帯電話機等に利用できる。

ＴＦＴアクティブマトリクス型カラー液晶パネルの所定部分の断面図である。 貼合せ基板の断面図である。 厚みの異なる偏光板を貼着した貼合せ基板の断面図である。 貼合せ基板を撓ませた状態で両偏光板を貼着した貼合せ基板の断面図である。 第２の透明基板に偏光板を貼着・加熱・加圧した貼合せ基板の断面図である。 第１の透明基板に偏光板を貼着した貼合せ基板の断面図である。 筐体中の液晶パネルの状態を示す液晶表示装置の概略断面図である。 保護板が押された場合の液晶表示装置の概略断面図である。

符号の説明

１０ 液晶パネル
１１ 第１の透明基板
１２ 第２の透明基板
１３、１４ 偏光板
２３ シール材
２７ 液晶表示装置

Claims (6)

1. ２枚の透光性基板をシール材で貼り合わせた貼合せ基板と、それぞれの透光性基板の外面に接着剤で貼着された偏光板とを有する液晶パネルを備えた液晶表示装置において、
   前記液晶パネルが観察面側に凸状となるように撓んでいることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記両偏光板の厚みは、観察面側の方が薄くなっていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. ２枚の透光性基板をシール材で貼り合わせた貼合せ基板と、それぞれの透光性基板の外面に接着剤で貼着された偏光板とを有する液晶パネルを備えた液晶表示装置の製造方法において、
   観察面側に前記液晶パネルが凸状となるよう撓ませた状態で該液晶パネルを収納することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
4. 観察面側に前記液晶パネルが凸状となるように、前記両偏光板の貼着順序を定めることを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置の製造方法。
5. 観察面側に前記液晶パネルが凸状となるように、前記貼合せ基板を撓ませた状態で前記両偏光板を貼着することを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置の製造方法。
6. 観察面側に前記液晶パネルが凸状となるように、前記両偏光板の厚みが異なることを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置の製造方法。

Images