JP2009133931A - 強化ガラス板とそれを用いた液晶表示パネル - Google Patents

Abstract

【課題】薄肉ガラス基板に好都合の簡単な工程により少ない工数で製造できる強化ガラス板とそれを用いた液晶表示パネルを提供する。
【解決手段】液晶表示セル２における液晶を挟持するための一対のガラス基板２１、２２の液晶挟持側とは反対側の各外面に、弾性材料からなる偏光シート１、１をそれぞれ所定の張力を加えて引っ張り、その張力の方向をガラス基板２１、２２の長手方向に一致させて貼着し、各ガラス基板２１、２２に圧縮応力α１、α２を発生させ、これら圧縮応力α１、α２により、曲げ荷重Ｆが加わった際に各ガラス基板２１、２２に生じる引っ張り応力β１、β２を相殺させ、曲げ荷重Ｆによるガラス基板２１、２２の破壊を防止する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、強化ガラス板とそれを用いた液晶表示パネルに関する。

液晶表示パネルや有機エレクトロルミネッセンス表示パネル等を用いたＦＰＤ（Flat Panel Display）モジュールは、適用機器の薄型化に有利であるという利点から、近年、携帯電話機やＰＤＡ（Personal Digital Assistance）等のモバイル機器のディスプレイとして用いられている。このモバイル機器のディスプレイに対しては、小型薄型化の要求が極めて厳しく、ＦＰＤモジュールに対しても更なる薄型化が要求されている。

ＦＰＤでは、透明基板としてガラス基板が好適に用いられるが、ＦＰＤを薄型化するためにガラス基板の厚さを薄くした場合、ガラス基板が外力により壊れ易いという問題がある。

ガラス基板の機械的強度を増加させる方法としては、特許文献１に示されるような転移点以下の温度でアルカリ溶融塩浴中に浸漬する化学的方法や、特許文献２に示されるような加熱と冷却による物理的方法がある。
特開平７−３１８９１５号公報 特開２００４−９１３１１号公報

上述した何れの方法も、工程が大掛かりなものとなり、製造工数がアップする。

本発明の目的は、簡単な工程により少ない工数で製造できる強化ガラス板とそれを用いた液晶表示パネルを提供することである。

本発明の請求項１に記載の強化ガラス板は、ガラス基板と、弾性材料からなり、所定方向に張力を加えた状態で少なくとも前記ガラス基板の一方の主面に貼着された圧縮応力付加シートとを有すること、を特徴とするものである。

請求項２に記載の強化ガラス板は、請求項１の強化ガラス板において、ガラス基板が矩形をなし、前記圧縮応力付加シートが前記張力の方向を前記ガラス基板の長手方向に一致させて貼着されていること、を特徴とするものである。

請求項３に記載された強化ガラス板は、請求項１または請求項２に記載の強化ガラス板において、ガラス基板と前記圧縮応力付加シートが実質的に透明であり、液晶表示パネルの液晶を挟持する基板として用いられること、を特徴とするものである。

本発明の請求項４に記載された液晶表示パネルは、少なくとも一方が実質的に透明であり、間に液晶を挟持する一対のガラス基板と、弾性材料からなり、前記一対のガラス基板の液晶を挟持する側とは反対側の各外表面に、所定方向へ張力を加えた状態でそれぞれ貼着された偏光シートとを有すること、を特徴とするものである。

請求項５に記載された液晶表示パネルは、請求項４の液晶表示パネルにおいて、偏光シートが、光吸収軸の方向と平行な方向に張力を加えた状態で一対のガラス基板の各外表面にそれぞれ貼着されていること、を特徴とするものである。

請求項６に記載された液晶表示パネルは、請求項４の液晶表示パネルにおいて、偏光シートが、一対のガラス基板の液晶を挟持する側とは反対側の各外表面に、光吸収軸を互いに平行にして、且つ光吸収軸の方向と平行な方向に張力を加えた状態でそれぞれ貼着されていること、を特徴とするものである。

本発明によれば、強化ガラス板とそれを用いた液晶表示パネルを、簡単な工程により少ない工数で製造することができる。

図１（ａ）は本発明の圧縮応力付加シートの一実施形態としての偏光シートを示した模式的断面図で、（ｂ）はそれを用いた液晶表示パネルを示す側面図、（ｃ）は前記液晶表示パネルに曲げ荷重を加えたときの変形状態を示した説明図である。

本実施形態における偏光シート１は、偏光膜１１を一対のＴＡＣ（三酢酸セルロース：Tri Acetyl Cellulose）膜１２、１２で挟んだ３層膜の一方の主面に保護シート１３を被着し、他方の主面にアクリル樹脂からなる粘着層１４を介してＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート：polyethylene terephthalate）からなる離型シート１５を被着してなる。従って、この偏光シート１は、樹脂の層が積層された積層フィルムとしての弾性を備えている。

上述の偏光シート１は、液晶表示セル２の液晶（不図示）を挟持する矩形ガラス基板２１、２２の液晶挟持面とは反対側の各外面に、両端部を互いに逆方向の矢印Ａ、Ｂ方向へ引っ張った状態、すなわち引っ張り応力を加えた状態でそれぞれ貼着されている。この貼着に際しては、偏光シート１の引っ張り方向と矩形ガラス基板２１、２２の長手方向を一致させる。

ここで、ガラス基板２１、２２外面に貼着された各偏光シート１、１は、その弾性からシート自体が矢印Ｃ、Ｄ方向に収縮しようとし、その結果、貼着されているガラス基板２１、２２に対して互いに逆方向の作用する圧縮応力α１、α２を発生させている。すなわち、偏光シート１、１は、貼着されているガラス基板２１、２２に対する圧縮応力付加シートとなっている。

なお、偏光シート１は引っ張られることにより或る程度の弾性変形が生じ、これにより、偏光作用等の光学特性が変化する。しかし、偏光シート１の貼着前の初期特性値を引っ張り弾性変形による光学特性の変化量を予め見込んだ特性値に設定しておくことにより、変形による偏光作用等の光学特性の変化に起因する表示不良等の不具合の発生を実質的に回避することができる。

上述のように一対の偏光シート１、１を所定範囲の張力で引っ張った状態で各ガラス基板２１、２２外面に貼着した液晶表示パネルに対し、図１（ｃ）に示すように外力Ｆが作用したとき、各ガラス基板２１、２２には互いに逆方向に作用する引っ張り応力β１、β２や、圧縮応力α３、α４が発生する。

このとき、偏光シート１が引っ張らずに通常に貼着されていたとすると、引っ張り強度の低いガラス基板２１、２２が前記引っ張り応力β１、β２により破壊される虞がある。しかし、本実施形態においては、引っ張って貼着された偏光シート１によりガラス基板２１、２２には圧縮応力α１、α２がそれぞれ付与されているから、ガラス基板２１、２２の破壊が防止される。

すなわち、矩形をなす液晶表示パネルが外部から荷重Ｆが加えられたときは、図示されるように長手方向に沿って撓み、ガラス基板２１、２２にはその曲げ荷重Ｆに応じて引っ張り応力β１、β２や圧縮応力α１、α２も長手方向に沿って発生する。ここで、本実施形態においては、矩形をなす各ガラス基板２１、２２の長手方向に引っ張り方向を一致させて偏光シート１、１がそれぞれ貼着されているから、互いに逆方向に作用する圧縮応力α１と引っ張り応力β１及び圧縮応力α２と引っ張り応力β２が相殺し合い、ガラス基板２１、２２の破壊が防止される。

上述した実施形態における液晶表示パネルは、液晶層を挟んで配置される２枚のガラス基板２１、２２の両面に貼り付けられる各偏光シート１の光吸収軸１ａが互いに平行な配置とするのが好ましい。この場合、前記各偏光シート１をその光吸収軸１ａに沿った方向に引っ張り応力を加えた状態で、前記２枚のガラス基板２１、２２の外側両面にそれぞれ貼り付ける。この構造によれば、２枚の偏光シート１、１はそれぞれ光吸収軸１ａに沿った方向に張力が加えられるので、偏光シート１の偏光膜１１を形成する高分子の配列方向と同じ方向に張力が加えられるため、前記張力による前記偏光シート１の偏光特性に与える影響を実質的になくすことができる。

次に、図２（ａ）、（ｂ）に基づき、上記偏光シート１を液晶表示セル２に貼着する装置とその工程について説明する。

ワークとしての液晶表示セル２が載置されるテーブル３の上方には、繰出しリール４が軸支されている。この繰出しリール４には、前記偏光シート２をテープ化した偏光シートテープ５が巻回収納されている。なお、繰出しリール４は、図示しないブレーキ機構を備えている。

６は、押圧ローラであり、繰り出される偏光シートテープ５を液晶表示セル２に向けて所定の圧力で押し付けつつテーブル３表面に平行な矢印方向へ走行駆動される。押圧ローラ６には、図示しないチャック機構とカッターが装備されている。

押圧ローラ６の走行方向下流側には、中継ローラ７と離型紙テープ８の巻取りリール９が配設されている。中継ローラ７はその軸７１が図示しない位置調整機構により弾性支持されている。位置調整機構は、軸７１に加わる圧力が略一定範囲内に収まるように軸７１の位置を調整する。巻取りリール９には、共に図示されていないが例えばタイミングベル等からなる繰出しリール４との連動機構や逆回転を阻止するラチェット機構が装備されている。

まず、液晶表示セル２をテーブル３の所定位置にセットし、表に向いたガラス基板２１の外面の端部所定位置に偏光シートテープ５の先端部を押圧ローラ６により所定の圧力で押し付ける。偏光シートテープ５の先端部は中継ローラ７の周面で離型紙テープ８が分離されて粘着層１４（図１（ａ）参照）が剥き出しになっており、押圧ローラ６により充分な圧力で押し付けられることにより粘着層１４を介してガラス基板２１外面に強力に固着される。この状態において、中継ローラ７の位置調整機構により、偏光シートテープ５が所期の張力（テンション）を保って張架されている。

次いで、図２（ｂ）に示すように、押圧ローラ６を上記圧力で偏光シートテープ５を押し付けた状態のままテーブル３表面に平行な矢印方向へ走行させる。この際、偏光シートテープ５は、必要分だけ繰出しリール４から繰り出されるが、その張力は、中継ローラ７の前記位置調整機構により前述した所期の大きさで略一定に維持される。これにより、偏光シートテープ５がガラス基板２１外面の略全面に上記張力を保ったまま貼着される。

次に、押圧ローラ６に装備されているカッターにより貼着されている偏光シートテープ５を切り離すと同時にチャック機構により偏光シートテープ５の新たに生じた先端部を把持させる。そして、偏光シートテープ５の新たな先端部を把持した押圧ローラ６を液晶表示セル２から退避させ、ガラス基板２１外面に図１（ｂ）に示す偏光シート１が所期の張力が保持されたまま貼着された液晶表示セル２を搬出する。

この後、新たな液晶表示セルがテーブル３上にセットされ、これに向けて偏光シートテープ５の先端部を把持した押圧ローラ６を図２（ａ）に示すホームポジションに復帰させ、所定の圧力で新たな液晶表示セルに前記先端部を押し付けた状態でチャック機構を解除し、新たな液晶表示セルに対する偏光シートの貼着工程を開始する。

なお、本実施形態では、ワークとしての液晶表示セル２をテーブル３にセットして押圧ローラ６を走行させたが、押圧ローラを液晶表示セルに対し接離させるだけとし液晶表示セルをベルト搬送する構成としてもよい。

以上のように、本実施形態の液晶表示パネルは、一対のガラス基板２１、２２の各外面に弾性材料からなる偏光シート１、１をそれぞれ所定の張力で引っ張ったまま貼着し、その弾性復元力により各ガラス基板２１、２２に対し圧縮応力を付加する構成としたから、液晶表示パネルの表裏両面に加わる曲げ荷重に対する強度が増強される。

また、弾性偏光シート１を張力を保ってガラス基板２１、２２に貼り付けるだけの簡単な作業工程によってガラス基板２１、２２の曲げ強度を増強できるから、ガラス基板２１、２２が薄肉であってもその曲げ強度を少ない工数で簡単に増強でき、しかも、機械的強度に優れた液晶表示パネルを少ない工数で製造することができる。

そして、偏光シート１をテープ化してロールｔｏロール方式により張力を付与しつつ連続的に繰り出してガラス基板に貼着する工程とすることにより、本発明に係わる液晶表示パネルの製造工数をより低減することが可能となる。

次に、本発明の他の実施形態について図３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。

本実施形態の強化ガラス板は、ガラス基板１０の一方の主面に圧縮応力付加シートとしての透明補強シート２０を貼着したものである。透明補強シート２０は、透明性に優れたポリカーボネイト樹脂シートであり、上記実施形態と同様に、ガラス基板１０が湾曲に変形しない程度の張力で引っ張った状態で、その引っ張り方向をガラス基板１０の長手方向に一致させ、アクリル樹脂の粘着剤により貼着されている。

上述のように構成された強化ガラス板は、図３（ｂ）に示されるように、上記実施形態と同様のメカニズムにより曲げ荷重Ｆに対する強度が増強される。従って、本実施形態の強化ガラス板は、曲げ強度が大きく且つ透明性に優れているから、液晶表示パネルや有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス：electro-luminescence）ディスプレイ等のＦＰＤ用ガラス基板として好適であり、液晶表示パネルに適用する場合は、透明補強シート２０が貼着された主面を外面として液晶を挟持させ、透明補強シート２０の上に偏光シートを貼着すればよい。この場合、偏光シートは張力を付与せずに通常に貼着されるから、引っ張り変形による光学特性のずれを考慮する必要がなくなる。

以上のように、本実施形態の強化ガラスは、透明度の高いポリカーボネイト樹脂シートを圧縮応力付加シートとして用いるから、液晶表示パネルや有機ＥＬディスプレイパネル等のＦＰＤのガラス基板として好適に用いられる。

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、圧縮応力付加シートは、ガラス基板の表裏両主面にそれぞれ貼着してもよい。ただし、これを液晶表示パネルや有機ＥＬディスプレイパネルのガラス基板として適用する場合、圧縮応力付加シートの材料として、その材質が液晶や有機ＥＬ材料に不純物を溶出させないものを選定する必要がある。

（ａ）は一実施形態としての液晶表示パネルに適用される偏光シートを示す模式的断面図、（ｂ）は前記液晶表示パネルを示す側面図、（ｃ）は前記液晶表示パネルに曲げ荷重を加えた状態を示す説明図である。 上記偏光シートの貼着工程を示す説明図で、（ａ）は貼着開始時点、（ｂ）は貼着途中をそれぞれ示している。 （ａ）は本発明の強化ガラス板の他の実施形態を示す側面図、（ｂ）は前記強化ガラス板に曲げ荷重を加えた状態を示す説明図である。

符号の説明

１ 偏光シート
１ａ 光吸収軸
１１ 偏光膜
１２ ＴＡＣ膜
１３ 保護シート
１４ 粘着層
１５ 離型シート
２ 液晶表示セル
２１、２２ ガラス基板
３ テーブル
４ 繰出しリール
５ 偏光シートテープ
６ 押圧ローラ
７ 中継ローラ
７１ 軸
８ 離型シートテープ
９ 巻取りリール
１０ ガラス基板
２０ 透明補強シート

Claims (6)

1. ガラス基板と、
   弾性材料からなり、所定方向に張力を加えた状態で少なくとも前記ガラス基板の一方の主面に貼着された圧縮応力付加シートとを、有することを特徴とする強化ガラス板。
2. ガラス基板は矩形をなし、前記圧縮応力付加シートは前記張力の方向を前記ガラス基板の長手方向に一致させて貼着されていることを特徴とする請求項１に記載の強化ガラス板。
3. ガラス基板と前記圧縮応力付加シートは実質的に透明であり、液晶表示パネルの液晶を挟持する基板として用いられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の強化ガラス板。
4. 少なくとも一方が実質的に透明であり、間に液晶を挟持する一対のガラス基板と、
   弾性材料からなり、前記一対のガラス基板の液晶を挟持する側とは反対側の各外表面に、所定方向へ張力を加えた状態でそれぞれ貼着された偏光シートとを、有することを特徴とする液晶表示パネル。
5. 偏光シートは、光吸収軸の方向と平行な方向に張力を加えた状態で一対のガラス基板の各外表面にそれぞれ貼着されていることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示パネル。
6. 偏光シートは、一対のガラス基板の液晶を挟持する側とは反対側の各外表面に、光吸収軸を互いに平行にして、且つ光吸収軸の方向と平行な方向に張力を加えた状態でそれぞれ貼着されていることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示パネル。

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