JP2011107391A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示パネルに貼り付けられている偏光板が温度上昇した場合に、偏光板が１軸延伸方向に縮むことによって液晶表示パネルが湾曲する現象を防止する。
【解決手段】ＴＦＴ基板１００も対向基板２００も薄く形成され、フレキシブルディスプレイとなっている。対向基板２００と偏光板３０とは粘着材３３によって１点で固定されている。偏光板３０は温度が上昇すると１軸延伸方向に縮む。しかし、偏光板３０と対向基板２００とは１点で固着しているので、偏光板３０の縮みによって対向基板２００が湾曲することは無い。ＴＦＴ基板１００と図示しない下側の偏光板も１点で固着しているので、温度上昇したさい、ＴＦＴ基板１００が偏光板の１軸延伸方向への縮みによって湾曲することは無い。
【選択図】図１

Description

本発明は表示装置に係り、特に表示画面を湾曲することが可能なフレキシブルディスプレイに関する。

液晶表示装置は、ディスプレイ装置を薄くできること、重量が大きくならないこと等から、携帯電話用端末等、小型のディスプレイにも需要が拡大している。液晶表示装置は、画素電極や薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を有する画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタ等が形成された対向基板の間に液晶層を挟持し、各画素に信号電圧を供給し、画素毎に液晶層を透過する光の量を制御することによって画像を形成している。

液晶は、偏光光のみを制御することが出来るので、例えば、液晶表示パネルの背面に配置されたバックライトからの光を液晶表示パネルの背面に貼り付けられた偏光板によって直線偏光に変換し、直線偏光光を液晶層によって制御する。液晶層によって制御された光は、液晶表示パネルの前面に貼り付けられた偏光板によって再び偏光されて人間の目に視認される。

偏光板は、例えば、ポロビニルアルコール（ＰＶＡ）で形成されたフィルムを１軸延伸させ、ヨウ素を含浸させることによって形成された偏光子をトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムでサンドイッチして形成されている。液晶を駆動することによって偏光板の温度が上昇すると、ＰＶＡが１軸延伸した方向に縮む。偏光板は、粘着材によって液晶表示パネルに貼り付けられているので、液晶表示パネルに対して偏光板による応力が加わることになる。

液晶表示パネルに偏光板による応力が加わると色むらの原因になる。偏光板による応力に起因する色むらを対策するために、「特許文献１」には、偏光板の全面に粘着材を形成するのではなく、偏光板に形成する粘着材の面積を、偏光板の全面積に対して１０％から９０％の範囲にすることによって、偏光板による液晶表示パネルへの応力を緩和する構成が記載されている。

一方、液晶表示装置を組み立て後、最終検査において、不合格となる場合がある。このような場合、検査不合格品を分解し、良品の部品は再生して使用する。液晶表示パネルと偏光板を分離して再生する場合、液晶表示パネルと偏光板が粘着材によって接着していると、液晶表示パネルまたは偏光板のみを再生することが出来ない。

「特許文献２」には、液晶表示パネルと偏光板を分離して再生するために、液晶表示パネルと偏光板の間に粘着材を使用しない、あるいは、偏光板の１辺のみに粘着材を形成し、液晶表示パネルと偏光板の分離を容易にする構成が記載されている。

特開２００５−７００９４号公報 特開２００９−２０１６８号公報

従来液晶表示装置はフラットディスプレイとして用いられて来たが、軽量である特徴を生かして、表示面が湾曲可能なディスプレイとしての開発も進められている。液晶表示パネルを構成するＴＦＴ基板、対向基板には、ガラス基板が用いられてきた。ガラス基板は、薄くすると弾性が増し、曲面を形成することが出来る。そして、ガラス基板を薄くするほど、曲率半径を小さくすることが出来る。

しかし、液晶表示パネルを曲面ディスプレイとして使用できる程度に薄くすると、偏光板の温度が上昇した場合、偏光板が１軸延伸した方向に縮むことによる応力の影響で、液晶表示パネルが湾曲してしまうという現象を生ずる。「特許文献１」には、粘着材を偏光板の１０％から９０％の範囲に形成する構成が記載してあるが、このような構成では、フレキシブル液晶表示パネルが湾曲する現象を回避することが出来ない。

図１７〜図２２を用いてこの問題を説明する。図１７は偏光板３０の構造を示す模式図である。偏光板３０は、一定方向に振動する光のみを通す偏光子３１を、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム３２によってサンドイッチしたものである。偏光子３１は一般にＰＶＡフィルムをヨウ素の水溶液に浸漬し、一方向に延伸（１軸延伸）して作られる。このとき、延伸方向にヨウ素が並ぶために、延伸方向が光の吸収軸となる。図１８は偏光子３１の基材となるＰＶＡを矢印４０の方向に延伸している状態を示している。ＰＶＡは１軸延伸の方向４０に３〜７倍に延伸される。

偏光子３１は機械的に弱いため、ＴＡＣフィルム３２によってサンドイッチされ、偏光板３０の強度を確保している。偏光板３０は基板に接着して使用されるために、一方のＴＡＣフィルム３２には粘着材３３が設置されている。この粘着材３３によって偏光板３０がＴＦＴ基板あるいは対向基板に強く接着される。図１７において、偏光板３０がＴＦＴ基板あるいは対向基板に接着されるまでは、粘着材３３は離型フィルム３４によって保護されている。また、粘着材３３が設置されていないＴＡＣフィルム３２は、偏光板３０が液晶表示パネルに接着されるまで、保護フィルム３５によって保護されている。

偏光板３０は以上のような構造であるために、偏光板３０に熱が加わると偏光子３１が１軸延伸した方向に縮む現象を生ずる。図１９は、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００によって形成される液晶表示パネルの対向基板２００側に偏光板３０を貼り付けて、加熱した場合に、液晶表示パネルが湾曲する様子を示している。

図１９において、２０℃においては、フラットであった液晶表示パネルが８５℃に加熱されると、湾曲してしまう。図１９におけるＴＦＴ基板１００、および対向基板２００の厚さは８０μｍである。すなわち、ガラス基板がこの程度の厚さになると「特許文献１」に記載のような粘着材の形成範囲であっても、液晶表示パネルは湾曲してしまう。

偏光板３０は実際には、図２０に示すように、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００に貼り付けられている。図２０は、上側の偏光板３０の延伸軸４０と下側の偏光板３０の延伸軸４０の方向が直角方向の場合である。このような場合、液晶表示パネルは、上側の偏光板３０によって上側に湾曲し、下側の偏光板３０によって下側に湾曲するために、複雑な形状となる。

図２１は、２０℃のときに平面であった液晶表示パネルが８５℃になったときに、図２０のＡ−Ａ断面が湾曲する様子を示す断面図である。図２２は、２０℃のときに平面であった液晶表示パネルが８５℃になったときに、図２０のＢ−Ｂ断面が湾曲する様子を示す断面図である。このように、液晶表示パネルが薄くなってフレキシブル（湾曲可能）となった場合には、偏光板３０による応力によって、表示面が所定の曲面を維持することが出来なくなる。なお、偏光板３０は、液晶表示パネルの背面に配置されたバックライトによって８５℃に加熱されることはありうる。

以上は、液晶表示装置における問題点を説明したが、有機ＥＬ表示装置についても同様な問題を生ずる。すなわち、有機ＥＬ表示装置では、画素を構成する有機ＥＬ層がマトリクス状に形成された素子基板を、外部からの水分を防止するための封止基板によって封止した構成となっている。そして、トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置では、封止基板側から、ボトムエミッション型有機ＥＬ表示装置では、素子基板側から画像を形成する光を取り出す。

有機ＥＬ表示装置において、外光の不要反射を抑制するために画像を取り出す面に円偏光板を配置する場合がある。円偏光板は偏光板と１／４波長板との積層フィルムであるので、偏光板が温度上昇すると、液晶表示装置において説明したように、偏光板が１軸延伸方向に縮む現象が生ずる。

有機ＥＬ表示装置では、各画素が発光することによってディスプレイの温度が上昇するので、偏光板の温度も上昇する。一方、有機ＥＬ表示装置も素子基板および封止基板を薄くすることによってフレキシブルなディスプレイとすることが可能である。したがって、有機ＥＬ表示装置においても、偏光板によって画面が湾曲する現象が生ずる。

本発明の課題は、以上のような問題点を解決するものであり、フレキシブルな液晶表示装置、あるいは、有機ＥＬ表示装置において、偏光板の温度が上昇して偏光板が１軸延伸方向に縮んでも、表示装置が、所定の画面の形状を保つことが出来る構成を実現することである。

本発明は以上のような課題を解決するために、偏光板をＴＦＴ基板（第１の基板）あるいは対向基板（第２の基板）と一点において固定する。固定する点は、表示領域であっても、非表示領域であってもよい。または、偏光板を偏光板の１軸延伸と直角方向を結ぶ線上で、非表示領域の２点において固定する。具体的な手段は次のとおりである。

（１）第１の基板と第２の基板との間に液晶が挟持され、前記第１の基板には第１の偏光板が取り付けられ、前記第２の基板には第２の偏光板が取り付けられた液晶表示装置であって、前記第１の偏光板は表示領域の第１の点において粘着材または接着材によって前記第１の基板に取り付けられ、前記第１の点の面積は前記第１の偏光板の面積の１％以下であり、前記第２の偏光板は表示領域の第２の点において粘着材または接着材によって前記第２の基板に取り付けられ、前記第２の点の面積は前記第２の偏光板の面積の１％以下であることを特徴とする液晶表示装置。

（２）前記第１の点は表示領域の中央であり、前記第２の点は表示領域の中央であることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（３）第１の基板と第２の基板との間に液晶が挟持され、前記第１の基板には第１の偏光板が取り付けられ、前記第２の基板には第２の偏光板が取り付けられた液晶表示装置であって、前記第１の偏光板は表示領域外の第１の点において粘着材または接着材によって前記第１の基板に取り付けられ、前記第１の点の面積は前記第１の偏光板の面積の１％以下であり、前記第２の偏光板は表示領域外の第２の点において粘着材または接着材によって前記第２の基板に取り付けられ、前記第２の点の面積は前記第２の偏光板の面積の１％以下であることを特徴とする液晶表示装置。

（４）前記第１の点は前記第１の偏光板のコーナー部であり、前記第２の点は前記第２の偏光板のコーナー部であることを特徴とする（３）に記載の液晶表示装置。

（５）前記第１の点は前記第１の偏光板の長辺であり、前記第２の点は前記第２の偏光板の長辺であることを特徴とする（３）に記載の液晶表示装置。

（６）前記第１の点は前記第１の偏光板の短辺であり、前記第２の点は前記第２の偏光板の短辺であることを特徴とする（３）に記載の液晶表示装置。

（７）第１の基板と第２の基板との間に液晶が挟持され、前記第１の基板には第１の偏光板が取り付けられ、前記第２の基板には第２の偏光板が取り付けられた液晶表示装置であって、前記第１の偏光板は表示領域外の第１の点および第２の点において粘着材または接着材によって前記第１の基板に取り付けられ、前記第１の点の面積は前記第１の偏光板の面積の１％以下であり、前記第２の点の面積は前記第１の偏光板の面積の１％以下であり、前記第１の点と前記第２の点を結ぶ線は前記第１の偏光板の１軸延伸方向と８５度〜９５度の角度をなしており、前記第２の偏光板は表示領域外の第３の点および第４の点において粘着材または接着材によって前記第２の基板に取り付けられ、前記第３の点の面積は前記第２の偏光板の面積の１％以下であり、前記第４の点の面積は前記第２の偏光板の面積の１％以下であり、前記第３の点と前記第４の点を結ぶ線は前記第２の偏光板の１軸延伸方向と８５度〜９５度の角度をなしていることを特徴とする液晶表示装置。

（８）前記第１の偏光板と前記第１の基板との対向する面は、前記第１の偏光板または前記第１の基板が粗面化されており、前記第２の偏光板と前記第２の基板とが対向する面は、前記第２の偏光板または前記第２の基板が粗面化されていることを特徴とする（１）〜（７）のいずれかに記載の液晶表示装置。

（９）前記第１の基板には画素電極およびＴＦＴが形成されており、前記第２の基板にはカラーフィルタが形成されていることを特徴とする（１）〜（８）のいずれかに記載の液晶表示装置。

（１０）前記第１の基板と前記第２の基板は、プラスチック基板であることを特徴とする（１）〜（９）のいずれかに記載の液晶表示装置。

（１１）前記第１の基板と前記第２の基板は、ガラス基板であることを特徴とする（１）〜（９）のいずれかに記載の液晶表示装置。

（１２）前記ガラス基板は、厚さが１００μｍ以下であることを特徴とする（１１）に記載の液晶表示装置。

（１３）前記第１の基板は、ガラス基板とプラスチック基板の複合材で形成されていることを特徴とする（１）〜（９）のいずれかに記載の液晶表示装置。

（１４）前記液晶表示装置は、表示面が湾曲していることを特徴とする（１）〜（１３）いずれかに記載の液晶表示装置。

本発明は、偏光板とＴＦＴ基板、あるいは、偏光板と対向基板を一点で固着するので、偏光板の温度が上昇して偏光板が１軸延伸の方向に縮むことがあっても、ＴＦＴ基板あるいは対向基板が偏光板とともに湾曲するという現象を防止することができ、ＴＦＴ基板あるいは対向基板が薄い場合であっても、当初の画面の形状を維持することができる。

また、本発明の他の側面によれば、偏光板とＴＦＴ基板、あるいは、偏光板と対向基板を、偏光板の１軸延伸と直角方向に存在する２点で固着するので、偏光板の温度が上昇して偏光板が１軸延伸の方向に縮むことがあっても、ＴＦＴ基板あるいは対向基板が偏光板とともに湾曲するという現象を防止することができ、ＴＦＴ基板あるいは対向基板が薄い場合であっても、当初の画面の形状を維持することができる。

実施例１による液晶表示装置の平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 液晶表示パネルを前面板と背面板で挟持した断面図である。 液晶表示パネルの表示領域の断面図である。 ＩＰＳ方式の液晶表示装置における画素電極とコモン電極の関係を示す平面図である。 実施例２の第１の形態を示す平面図である。 図６のＢ−Ｂ断面図である。 実施例２の第２の形態を示す断面図である。 実施例２の第３の形態を示す平面図である。 実施例２の第４の形態を示す平面図である。 実施例３による液晶表示装置の平面図である。 図１１のＣ−Ｃ断面図である。 実施例３による液晶表示装置の裏面図である。 図１１のＤ−Ｄ断面図である。 実施例４の第１の形態を示す断面図である。 実施例４の第２の形態を示す断面図である。 偏光板の断面模式図である。 偏光子を１軸延伸した状態を示す模式図である。 従来例の問題点を示す断面図である。 液晶表示パネルの斜視図である。 温度が上昇した場合の問題点を示す液晶表示パネルの第１の断面図である。 温度が上昇した場合の問題点を示す液晶表示パネルの第２の断面図である。

以下に実施例を用いて本発明の内容を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１を示す平面図である。図１の例は、携帯電話等に使用される小型の液晶表示装置である。図１は、画面が平面の場合の例であるが、本発明が適用される液晶表示パネルはフレキシブルディスプレイであるので、画面が曲面の場合もありうる。図１において、ＴＦＴ基板１００（第１の基板）の上に対向基板２００（第２の基板）が配置されている。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間に図示しない液晶層が挟持されている。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００とは額縁部に形成された図示しないシール材によって接着している。図１においては、液晶は滴下方式によって封入されるので、封入孔は形成されていない。

ＴＦＴ基板１００は対向基板２００よりも大きく形成されており、ＴＦＴ基板１００が対向基板２００よりも大きくなっている部分には、液晶表示パネルに電源、映像信号、走査信号等を供給するための端子部１５０が形成されている。また、端子部１５０には、図示しない走査信号線、映像信号線等を駆動するためのＩＣドライバ５０が設置されている。

図１において、対向基板２００の上には偏光板３０が貼り付けられている。偏光板３０内の点線で囲まれた部分が表示領域１０である。偏光板３０、あるいは表示領域１０のほぼ中心部に偏光板３０と対向基板２００を固着するための粘着材３３が形成されている。図１の背面には図示しないバックライトが配置され、バックライトからの熱によって偏光板３０の温度が上昇する。偏光板３０の温度が上昇すると、偏光板３０は１軸延伸の方向に縮むことになる。しかし、図１においては、対向基板２００と偏光板３０とは１点で固着しているので、偏光板３０が縮んでも、対向基板２００が応力を受けて湾曲することは無い。したがって、表示領域１０の形状は、温度が上昇しても当初の形状を維持することが出来る。

図１において、重要な点は、粘着材３３の面積を大きくすると、応力が発生するので、基板が応力によって変形（湾曲）する危険があるということである。図１において、粘着材３３の面積は、例えば、３ｍｍ□である。一般的には、偏光板３０の面積の１％以下とすることが望ましい。なお、偏光板３０と対向基板２００とを紫外線硬化性あるいは熱硬化性の接着材を用いて固着してもよい。この場合は、接着材の面積は１ｍｍ□でよい。接着材を用いる場合も粘着材を用いる場合も、屈折率はガラスとほぼ同じ１．５程度とする必要がある。なお、粘着材は感圧性の接着材とも呼ばれているものであり、一種の接着材である。以上は、対向基板２００と偏光板３０の関係について説明したが、ＴＦＴ基板１００と偏光板３０の関係も同様である。

図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図２において、上側の偏光板３０の１点に形成された粘着材３３によって偏光板３０が対向基板２００に固着されている。対向基板２００は透明なプラスチック基板で形成されており、厚さは８０μｍ程度である。偏光板３０の厚さは、１００μｍ程度であり、粘着材の厚さは１０μｍ以下である。このように粘着材３０の厚さは薄いために、対向基板２００と偏光板３０の間にはほとんど隙間は存在しない。

対向基板２００とは周辺に形成されたシール材２０を介してＴＦＴ基板１００が対向して配置されており、対向基板２００とＴＦＴ基板１００との間に液晶層３００が挟持されている。ＴＦＴ基板１００には、画素電極、ＴＦＴ等が形成されている。ＴＦＴは高温で形成されるので、プラスチック基板では耐熱性が十分ではない。したがって、ＴＦＴ基板１００はガラスによって形成されている。ガラスの厚さは例えば、５０μｍである。しかし、厚さが５０μｍのガラス基板では、剛性が無いので、プロセスを通すことが出来ない。したがって、ＴＦＴ基板１００を形成するときは、厚さ０．４〜０．５ｍｍの厚さのガラスを用い、このガラスの外側をエッチングによって５０μｍ程度に薄くする。

その後、薄くしたＴＦＴ基板１００に、厚さ１０μｍ程度に粘着層１６０を形成した厚さ８０μｍの透明プラスチック基板１７０を貼り付ける。その後、透明プラスチック基板１７０と偏光板３０を粘着材３３によって固着する。偏光板３０は、ＴＦＴ基板１００側のプラスチック基板１７０のほぼ中央部において、粘着材３３によって１点で固着されている。なお、ＴＦＴ基板１００側においても、偏光板３０と透明プラスチック基板１７０とは紫外線硬化性あるいは熱硬化性の接着材によって固着してもよい。

偏光板３０は、対向基板２００あるいはＴＦＴ基板１００側のプラスチック基板１７０と１点のみで固着されているので、周辺における偏光板３０の固着状態が問題となるが、実際に液晶表示装置として組み立てられる時点では、図３に示すように、透明なプラスチックで形成された前面板１８０および背面板１９０によって挟持されるので、偏光板３０が不安定になることは無い。なお、前面板１８０あるいは背面板１９０はプラスチックによって薄く形成され、周辺において、表示装置のフレームによって固定される。

図４は、偏光板が貼り付けられていない状態の液晶表示パネルの表示領域における断面図である。図４は、ＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｔｉｃｈｉｎｇ）方式液晶表示パネルの構造について説明するものであるが、本発明はＩＰＳ方式に限らず、通常のＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）方式、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式等、他の方式の液晶表示装置に対しても適用することが出来る。図２におけるＴＦＴはｐｏｌｙ−Ｓｉを用いている。ｐｏｌｙ−Ｓｉによれば、駆動回路もＴＦＴで形成することが出来るので、小型の液晶表示装置に好適である。しかしながら、ｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴは、プロセス温度が高いために、プラスチック基板を用いることが出来ない。

したがって、ＴＦＴ基板１００を形成するときは、ガラス基板を使用する必要がある。しかし、ガラス基板は、湾曲可能にまで薄くすると強度が十分でなく、製造することが出来ない。そこで、ＴＦＴ、画素電極等を形成するときは、ガラス基板として厚さが０．４ｍｍ〜０．５ｍｍ程度のものを用いてＴＦＴ等を製作し、その後ガラス基板をエッチングによって研磨し、５０μｍ程度にまで薄くする。

図４において、ガラス基板１００の上にＳｉＮからなる第１下地膜１０１およびＳｉＯ_２からなる第２下地膜１０２がＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって形成される。第１下地膜１０１および第２下地膜１０２の役割はガラス基板１００からの不純物が半導体層１０３を汚染することを防止することである。この時点でのガラス基板の厚さは例えば０．５ｍｍである。

第２下地膜１０２の上には半導体層１０３が形成される。この半導体層１０３は第２下地膜１０２に上にＣＶＤによってａ−Ｓｉ膜を形成し、これをレーザアニールすることによってｐｏｌｙ−Ｓｉ膜に変換したものである。このｐｏｌｙ−Ｓｉ膜をフォトリソグラフィによってパターニングする。

半導体膜の上にはゲート絶縁膜１０４が形成される。このゲート絶縁膜１０４はＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）によるＳｉＯ_２膜である。この膜もＣＶＤによって形成される。その上にゲート電極１０５が形成される。ゲート電極１０５は走査信号線３０と同層で、同時に形成される。ゲート電極１０５は例えば、ＭｏＷ膜によって形成される。ゲート配線１０５の抵抗を小さくする必要があるときはＡｌ合金が使用される。

ゲート電極１０５はフォトリソグラフィによってパターニングされるが、このパターニングの際に、イオンインプランテーションによって、リンあるいはボロン等の不純物をｐｏｌｙ−Ｓｉ層にドープしてｐｏｌｙ−Ｓｉ層にソースＳあるいはドレインＤを形成する。また、ゲート電極１０５のパターニングの際のフォトレジストを利用して、ｐｏｌｙ−Ｓｉ層のチャネル層と、ソースＳあるいはドレインＤとの間にＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）層を形成する。

その後、ゲート電極１０５あるいはゲート電極１０５と同層で形成されたゲート配線を覆って、ゲート電極１０５を覆って層間絶縁膜１０６をＳｉＯ_２によって形成する。層間絶縁膜１０６はゲート配線１０５とソース電極１０７を絶縁するためである。層間絶縁膜１０６の上にソース電極１０７が形成される。ソース電極１０７は、スルーホール１３０を介して画素電極１１２と接続する。図４においては、ソース電極１０７は広く形成され、ＴＦＴを覆う形となっている。一方、ＴＦＴのドレインＤは、図示しない部分においてドレイン電極と接続している。

ソース電極１０７は映像信号線と同層で、同時に形成される。ソース電極１０７あるいは映像信号線（以後ソース電極１０７で代表させる）は、抵抗を小さくするために、ＡｌＳｉ合金が使用される。ＡｌＳｉ合金はヒロックを発生したり、Ａｌが他の層に拡散したりするので、ＭｏＷによるバリア層、およびＳＤキャップ層によってＡｌＳｉをサンドイッチする構造がとられている。

ソース電極１０７とＴＦＴのソースＳを接続するために、ゲート絶縁膜１０４と層間絶縁膜１０６にスルーホールが形成され、ＴＦＴのソースＳとソース電極１０７とが接続される。ソース電極１０７を覆って無機パッシベーション膜（絶縁膜）１０８が被覆され、ＴＦＴ全体を保護する。無機パッシベーション膜１０８は第１下地膜１０１と同様にＣＶＤによって形成される。

無機パッシベーション膜１０８を覆って有機パッシベーション膜１０９が形成される。有機パッシベーション膜１０９は感光性のアクリル樹脂で形成される。有機パッシベーション膜は、アクリル樹脂の他、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等でも形成することが出来る。有機パッシベーション膜１０９は平坦化膜としての役割を持っているので、厚く形成される。有機パッシベーション膜１０９の膜厚は２μｍ程度である。

画素電極１１０とドレイン電極１３０との導通を取るために、無機パッシベーション膜１０８および有機パッシベーション膜１０９にスルーホール１３０が形成される。有機パッシベーション膜１０９をレジストとしてドライエッチにより無機パッシベーション膜１０８にスルーホールを形成する。こうして、ドレイン電極１３０と画素電極１１０を導通するためのスルーホール１３０が形成される。

このようにして形成された有機パッシベーション膜１０９の上面は平坦となっている。有機パッシベーション膜１０９の上にアモルファスＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）をスパッタリングによって被着し、コモン電極１１０をスルーホール１３０を避けて、平面ベタ状にパターニングされる。その後、２３０℃で焼成して、ＩＴＯを多結晶化して、電気抵抗を低下させる。ＩＴＯによって形成されるコモン電極１１０の厚さは例えば、７７μｍである。

コモン電極１１０を覆って、層間絶縁膜１１１をＣＶＤによって成膜し、その後、スルーホール部１３０において、層間絶縁膜１１１に開口を設ける。層間絶縁膜１１１の上にアモルファスＩＴＯをスパッタリングし、フォトリソグラフィ工程によって、櫛歯状の画素電極１１２を形成する。画素電極１１２はスルーホール１１３を介してソース電極１０７と接続する。画素電極１１２には信号電圧が印加され、コモン電極１１０との間に発生する電界によって、液晶分子を回転させ、画素毎に液晶層の光の透過量を制御し、画像を形成する。画素電極１１２は透明導電膜であるＩＴＯによって形成され、膜厚は、例えば、４０ｎｍから７０ｎｍ程度である。

図５は、櫛歯状の画素電極１１２と平面ベタで形成されたコモン電極１１０の関係を示す平面図である。図５において、画素電極１１２は、図示していない層間絶縁膜を挟んでコモン電極１１０の上に配置されている。画素電極１１２の櫛歯１１２１と櫛歯１１２１の間のスリット１１２２を通して、画素電極１１２上面からコモン電極１１０に電気力線が伸び、この電気力線によって液晶分子を回転させることになる。

図４に戻り、画素電極１１２の上に配向膜１１３を形成し、配向膜１１３に対し液晶分子３０１を初期配向させるために、ラビング処理を施す。これによってＴＦＴ基板が完成する。この状態では、ガラス基板１００は０．５ｍｍの状態である。フレキシブルディスプレイとするためには、ガラス基板１００を５０μｍ程度に薄くする必要がある。このために、ＴＦＴ基板１００の配向膜１１３側に粘着層等を介して保護フィルムを形成し、ＴＦＴ基板全体をエッチング液でエッチングすると、ガラス基板１００がエッチングされ、薄くなる。エッチング時間を制御することによってガラス基板１００を所定の厚さ、例えば、５０μｍ程度とする。

その後、粘着層１６０が形成されたプラスチック基板１７０をエッチングによって薄くなったガラス基板１００に接着する。プラスチック基板１７０の厚さは８０μｍ程度である。粘着層１６０は、例えば、透明なアクリル樹脂を用い、屈折率はガラスとほぼ同等の１．５程度のものを使用する。これによってＴＦＴ基板側の構造が完成する。

対向基板２００は厚さ８０μｍ程度のプラスチック基板が使用される。対向基板２００には、ＴＦＴを製作するときのような高温のプロセスは存在しないので、最初からプラスチック基板を使用することが出来る。対向基板２００の内側には、カラーフィルタ２０１が形成されている。カラーフィルタ２０１は画素毎に、赤、緑、青のカラーフィルタが形成されており、カラー画像が形成される。カラーフィルタ２０１とカラーフィルタ２０１の間にはブラックマトリクス２０２が形成され、画像のコントラストを向上させている。なお、ブラックマトリクス２０２はＴＦＴの遮光膜としての役割も有し、ＴＦＴに光電流が流れることを防止している。

カラーフィルタ２０１およびブラックマトリクス２０２を覆ってオーバーコート膜２０３が形成されている。カラーフィルタ２０１およびブラックマトリクス２０２の表面は凹凸となっているために、オーバーコート膜２０３によって表面を平らにしている。オーバーコート膜の上には、液晶の初期配向を決めるための配向膜１１３が形成されている。なお、図２はＩＰＳ方式であるから、対向電極はＴＦＴ基板１００側に形成されており、対向基板２００側には形成されていない。

ＴＦＴ基板１００と対向基板２００を周辺に形成されたシール材２０を介して重ねあわせ、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間に液晶を注入し、液晶層を形成する。図４に示すように、画素電極１１２とコモン電極１１０の間に形成された電界によって画素電極１１２毎に液晶分子を回転させ、画像を形成する。

図４に示すように、ＩＰＳ方式では、対向基板２００の内側には導電膜が形成されていない。そうすると、対向基板２００の電位が不安定になる。また、外部からの電磁ノイズが液晶層３００に侵入し、画像に対して影響を与える。このような問題を除去するために、対向基板２００の外側に外部導電膜２１０が形成される。外部導電膜２１０は、透明導電膜であるＩＴＯをスパッタリングすることによって形成される。

このようにして形成された液晶表示パネルの厚さ次のようになる。すなわち、対向基板の厚さは８０μｍで、ＴＦＴ基板側はガラス基板１００が５０μｍでプラスチック基板１７０が８０μｍであるから、合計２１０μｍである。したがって、フレキシブルなディスプレイを形成することが出来る。また、図１あるいは図２に示すように、偏光板３０はＴＦＴ基板側のプラスチック基板１７０あるいは対向基板２００とは１点で固着されているので、偏光板３０の温度が上昇して偏光板３０が１軸延伸方向に収縮しても、対向基板２００あるいはＴＦＴ基板１００には応力は加わらない。したがって、フレキシブルディスプレイは当初の画面形状を維持することが出来る。

図６は実施例２の表示装置を示す平面図である。図６において、偏光板３０と対向基板２００とは表示領域１０の外側のコーナー部１点にて固着されている。図６において、偏光板３０の端部と表示領域１０の端部の距離ｄは１〜１．５ｍｍである。この幅の範囲に粘着材３３を形成する。粘着材３３の代わりに紫外線硬化性あるいは熱硬化性の接着材を使用してもよい。

図６において、コーナー部に略１．５ｍｍ□の範囲で粘着材３３を形成している。しかし、粘着材３３の形成領域は、正方形に限らず、１．５ｍｍ×３ｍｍｍ等の長方形でも良いし、あるいは他の形状でもよい。ただし、粘着材３３の形成面積は偏光板３０全体の面積の１％以下であることが望ましい。偏光板３０が温度上昇したときの、１軸延伸方向への収縮の影響による液晶表示パネルへの応力を小さくするためである。図６において、その他の構成は図１と同じであるので、説明を省略する。

図７は図６のＢ−Ｂ断面図である。図７において、対向基板２００の端部と偏光板３０の端部が粘着材３３によって固着している。また、ＴＦＴ基板側のプラスチック基板１７０の端部と偏光板３０の端部が粘着材３３によって固着している。その他の部分では、偏光板３０は固着していない。しかし、この場合も、液晶表示パネルが液晶表示装置として組み立てられると図３に示すように、前面板１８０と背面板１９０によって偏光板３０は挟持されるので、偏光板３０が不安定になることは無い。図７のその他の構成は実施例１における図２と同様なので説明を省略する。

図８は、本実施例における他の例である。上偏光板３０は対向基板２００にコーナー部の表示領域外の１点において固着されている。一方、下偏光板３０は、ＴＦＴ基板側のプラスチック基板１７０に他のコーナー部の表示領域外の１点において固着されている。図８であっても図７であっても偏光板３０の１軸延伸方向の収縮による応力防止についての効果は同じである。

図９は、本実施例におけるさらに他の例を示す平面図である。図９において、偏光板３０と対向基板２００は表示領域１００の外側で、長辺のほぼ中央部の１点で固着されている。図９における粘着材３３の平面形状は例えば、１．５ｍｍ×２ｍｍ程度である。粘着材３３の形状は長方形に限らず正方形でも、あるいは他の形状でもよい。粘着材３３の面積は、偏光板３０全体の面積の１％以下であることが望ましい。

図９には図示しないが、ＴＦＴ基板側のプラスチック基板１７０に固着される偏光板３０の形状や位置も表示領域１００外の偏光板３０の長辺に形成されることは同様である。ただし、対向基板２００側の偏光板３０が固着する位置と、ＴＦＴ基板側のプラスチック基板１７０に偏光板３０が固着される位置が、互いに対向する逆の長辺であってもよい。図９の他の構成は図１と同様であるので説明は省略する。

図１０は、本実施例におけるさらに他の例を示す平面図である。図１０において、偏光板３０と対向基板２００は表示領域１００の外側で、短辺のほぼ中央部の１点で固着されている。図１０における粘着材３３の平面形状は例えば、１．５ｍｍ×２ｍｍ程度である。粘着材３３の形状は長方形に限らず正方形でも、あるいは他の形状でもよい。粘着材３３の面積は、偏光板全体の面積の１％以下であることが望ましい。

図１０には図示しないが、ＴＦＴ基板側のプラスチック基板１７０に固着される偏光板３０の形状や位置も表示領域１００外の偏光板３０の長辺に形成されることは同様である。ただし、対向基板２００側の偏光板３０が固着する位置と、ＴＦＴ基板側のプラスチック基板１７０に偏光板３０が固着される位置が、互いに対向する逆の短辺であってもよい。図１０の他の構成は図１と同様であるので説明は省略する。

本実施例では、偏光板３０と対向基板２００あるいはＴＦＴ基板側のプラスチック基板１７０とは表示領域１００外において粘着材３３によって固着されているので、粘着材３３の有無による表示領域むらは皆無に出来る。また、偏光板３０と対向基板２００あるいはＴＦＴ基板側のプラスチック基板１７０とは表示領域１００外において１点で固着されているので、偏光板３０が加熱された場合に１軸延伸方向に縮むことによる対向基板２００、ＴＦＴ基板側のプラスチック基板１７０等にかかる応力を防止できることは実施例１と同様である。また、粘着材３３の代わりに紫外線硬化性の接着材あるいは熱硬化性の接着材を使用出来ることも実施例１と同様である。

図１１は実施例３の液晶表示装置を示す平面図である。図１１において、偏光板３０と対向基板２００とは表示領域１００の外側の２点において粘着材３３によって固着されている。図１１において、粘着材３３が形成されている２点を結ぶ線は、図１１に示す偏光板３０の１軸延伸方向４０と直角の方向である。この方向であれば、偏光板３０の温度が上昇して偏光板３０が１軸延伸方向に縮んだ場合でも、偏光板３０による対向基板２００への応力は生じない。なお、上記粘着材３３が形成されている２点を結ぶ線は、図１１に示す偏光板３０の１軸延伸方向と完全な直角の方向でなくとも、８５度以上９５度以下であれば十分に効果を上げることが出来る。

図１１において、２点の粘着材３３の形状は、長方形であり、例えば１．５ｍｍ×２ｍｍである。但し、形状は正方形でも他の形状でもよい。２点の粘着材３３の面積は、各々、偏光板３０の全面積の１％以下であることが望ましい。したがって、２点の粘着材３３の面積は、偏光板３０の全面積の２％以下であることが望ましい。

図１２は、図１１のＣ−Ｃ断面図である。上偏光板３０は対向基板２００と両端の２点において固着されている。粘着材３３の厚さは１０μｍ程度である。粘着材３３の代わりに紫外線硬化性の接着材あるいは、熱硬化性の接着材を用いてもよい。図１２のその他の構成は図２と同様であるので、説明は省略する。

図１３は、本実施例における液晶表示装置を裏面から見た図である。図１３において、ＴＦＴ基板側のプラスチック基板１７０に下偏光板３０が表示領域１００外の短辺２点において固着されている。図１３において、粘着材３３が形成されている２点を結ぶ線は、図１３に示す偏光板３０の１軸延伸方向と直角の方向である。この方向であれば、偏光板３０の温度が上昇して偏光板３０が１軸延伸方向に縮んだ場合でも、偏光板３０によるＴＦＴ基板側のプラスチック基板１７０への応力は生じない。なお、この角度は８５度以上９５度以下であれば効果を得ることが出来ることは、図１１の場合と同様である。図１３における偏光板３０の１軸延伸方向は、図１１における偏光板の１軸延伸とは９０度の角度をなしている。図１３における粘着材３３の形状、面積等は図１１において説明したのと同様である。

図１４は、図１１のＤ−Ｄ断面図である。図１１のＤ−Ｄ断面図は図１３のＤ−Ｄ断面図に対応する。下偏光板３０はＴＦＴ基板側プラスチック基板１７０と両端の２点において固着されている。この固着点は、偏光板３０の短辺に存在している。その他の構成は図１２で説明した構成と同様である。以上は偏光板３０と対向基板２００あるいはＴＦＴ基板側のプラスチック基板１７０との固着を粘着材で行うとして説明したが、紫外線硬化性の接着材あるいは熱硬化性の接着材によっても可能であることは実施例１等と同様である。

本実施例では、偏光板３０を表示領域外の２点で固定するので、実施例１〜２の場合に比較して、液晶表示パネルを前面板１８０あるいは背面板１９０によって挟持する前において、偏光板３０を安定して固定できるという利点がある。また、本実施例では、粘着材３３を表示領域の外側に形成するので、表示画面には粘着材３３の影響は生じない。

偏光板３０と対向基板２００あるいはＴＦＴ基板側のプラスチック基板１７０とを１点あるいは２点の粘着材３３で固着する場合、粘着材３３の厚さが大きくなると、偏光板３０と対向基板２００あるいはＴＦＴ基板側のプラスチック基板１７０との間に隙間が生ずる場合がある。このような隙間が生ずると、この部分にニュートンリングが発生して画像の視認性を損ねる。

図１５は実施例１の構成において、粘着材３３の厚さが大きいために、画面の中心付近において偏光板３０と対向基板２００あるいはＴＦＴ基板側のプラスチック基板１７０との間に隙間２５０が生じている例である。この場合は、表示領域１００の中心付近にニュートンリングが生じ、画像の視認性が損なわれる。図１６は、実施例２の構成において、粘着材３３の厚さが大きいために、表示領域１００の周辺部に隙間２５０が生じている場合である。この場合は、表示領域１００の周辺部において、ニュートンリングが生じて画像の視認性を損ねる。実施例３の場合も同様である。

本実施例では、偏光板３０の対向基板２００と対向する面あるいは、あるいは偏光板３０のＴＦＴ基板側のプラスチック基板１７０と対向する面を粗面化することによってニュートンリングを防止する。また、偏光板３０ではなく、対向基板２００あるいはＴＦＴ基板側のプラスチック基板１７０の面を粗面化してもよい。さらには、偏光板３０と対向基板２００あるいはＴＦＴ基板側のプラスチック基板１７０の両方を粗面化してもよい。粗面化の方法としては、微粒子を偏光板３０の表面、対向基板２００の表面、ＴＦＴ基板側のプラスチック基板１７０の表面に吹き付ける等の方法を用いることが出来る。

なお、本実施例のように、偏光板３０、対向基板２００、ＴＦＴ基板側のプラスチック基板２００等の面を粗面化することによって、仮に密着むらが生じてもニュートンリングの発生を防止することが出来るという利点がある。

以上のように、本実施例によれば、偏光板３０が温度上昇して１軸延伸方向に縮んだ場合でも、対向基板２００あるいはＴＦＴ基板１００が湾曲するという現象を防止することが出来るとともに、粘着材３３を１点あるいは２点のみ用いることに起因して偏光板３０と対向基板２００等の間にわずかな隙間が発生することがあっても、ニュートンリングを防止することが出来、画像の劣化を防止することが出来る。

実施例１〜４の説明では、ＴＦＴ基板側はガラス基板１００とプラスチック基板１７０の複合材で形成されているとして説明した。この場合、ガラス基板１００とプラスチック基板１７０を合わせてＴＦＴ基板として考えることが出来る。すなわち、ガラス基板１００とプラスチック基板１７０の複合材とするのは、ＴＦＴ基板に耐熱温度と機械的な強度を持たせるための手段である。

また、実施例１〜４では、液晶表示パネルのＴＦＴ基板側はガラス基板１００とプラスチック基板１７０の複合材であり、対向基板２００はプラスチック基板として説明したが、本発明は、このような構成に限らず、例えば、対向基板もＴＦＴ基板も薄いガラス基板で構成されている場合にも適用することが出来る。この場合、フレキシブルディスプレイを形成するためには、薄いガラス基板の厚さは１００μｍ以下、望ましくは５０μｍ以下にするとよい。

更に本発明は、例えば、対向基板もＴＦＴ基板もプラスチック基板で構成されている場合にも適用することが出来る。この場合は、プラスチック基板上に転写法を用いてＴＦＴを形成するとよい。

更に本発明は、実施例１〜４のようにカラーフィルタを対向基板（第２の基板）形成するのではなく、カラーフィルタをＴＦＴ共にＴＦＴ基板（第１の基板）に形成する場合にも適用することが出来る。

以上は本発明を液晶表示装置に対して適用する場合について説明した。本発明は、液晶表示装置に限らず、有機ＥＬ表示装置に対しても適用することが出来る。すなわち、本発明の課題の項で説明したように、有機ＥＬ表示装置では、外光の反射を抑制する場合、画像を形成する光を取り出す面、例えばトップエミッションの場合は、封止基板の表面に円偏光板を配置する。円偏光板は偏光板と１／４波長板との積層フィルムである。したがって、偏光板の温度が上昇することによって偏光板の１軸延伸方向に偏光板が縮む。有機ＥＬ表示装置の素子基板、および封止基板が薄い場合は、これらの基板が湾曲する。

この対策として、実施例１〜４で説明した液晶表示装置についての構成をそのまま、有機ＥＬ表示装置における偏光板を含む円偏光板と封止基板あるいは素子基板との関係について適用することが出来る。これによって、円偏光板が温度上昇したことによる有機ＥＬ表示装置が湾曲する現象を防止することが出来る。また、実施例４で述べた構成によれば、ニュートンリングの発生を防止することが出来る。

１０…表示領域、 ２０…シール材、 ３０…偏光板、 ３１…偏光子、 ３２…ＴＡＣフィルム、 ３３…粘着材、 ３４…離型フィルム、 ３５…保護フィルム、 ４０…偏光板延伸軸、 ５０…ＩＣドライバ、 １００…ＴＦＴガラス基板、 １０１…第１下地膜、 １０２…第２下地膜、 １０３…半導体層、 １０４…ゲート絶縁膜、 １０５…ゲート電極、 １０６…層間絶縁膜、 １０７…ソース電極、 １０８…無機パッシベーション膜、 １０９…有機パッシベーション膜、 １１０…コモン電極、 １１１…層間絶縁膜、 １１２…画素電極、 １１３…配向膜、 １３０…スルーホール、 １５０…端子部、 １６０…粘着層、 １７０…ＴＦＴ基板側プラスチック基板、 １８０…前面板、 １９０…背面板、 ２００…対向基板、 ２０１…カラーフィルタ、 ２０２…ブラックマトリクス、 ２０３…オーバーコート膜、 ２１０…外部導電膜、 ２５０…隙間、 ３００…液晶層、 ３０１…液晶分子、 １１２１…櫛歯電極、 １１２２…スリット。

Claims (14)

1. 第１の基板と第２の基板との間に液晶が挟持され、前記第１の基板には第１の偏光板が取り付けられ、前記第２の基板には第２の偏光板が取り付けられた液晶表示装置であって、
   前記第１の偏光板は表示領域の第１の点において粘着材または接着材によって前記第１の基板に取り付けられ、前記第１の点の面積は前記第１の偏光板の面積の１％以下であり、
   前記第２の偏光板は表示領域の第２の点において粘着材または接着材によって前記第２の基板に取り付けられ、前記第２の点の面積は前記第２の偏光板の面積の１％以下であることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第１の点は表示領域の中央であり、前記第２の点は表示領域の中央であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 第１の基板と第２の基板との間に液晶が挟持され、前記第１の基板には第１の偏光板が取り付けられ、前記第２の基板には第２の偏光板が取り付けられた液晶表示装置であって、
   前記第１の偏光板は表示領域外の第１の点において粘着材または接着材によって前記第１の基板に取り付けられ、前記第１の点の面積は前記第１の偏光板の面積の１％以下であり、
   前記第２の偏光板は表示領域外の第２の点において粘着材または接着材によって前記第２の基板に取り付けられ、前記第２の点の面積は前記第２の偏光板の面積の１％以下であることを特徴とする液晶表示装置。
4. 前記第１の点は前記第１の偏光板のコーナー部であり、前記第２の点は前記第２の偏光板のコーナー部であることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記第１の点は前記第１の偏光板の長辺であり、前記第２の点は前記第２の偏光板の長辺であることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
6. 前記第１の点は前記第１の偏光板の短辺であり、前記第２の点は前記第２の偏光板の短辺であることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
7. 第１の基板と第２の基板との間に液晶が挟持され、前記第１の基板には第１の偏光板が取り付けられ、前記第２の基板には第２の偏光板が取り付けられた液晶表示装置であって、
   前記第１の偏光板は表示領域外の第１の点および第２の点において粘着材または接着材によって前記第１の基板に取り付けられ、前記第１の点の面積は前記第１の偏光板の面積の１％以下であり、前記第２の点の面積は前記第１の偏光板の面積の１％以下であり、
   前記第１の点と前記第２の点を結ぶ線は前記第１の偏光板の１軸延伸方向と８５度〜９５度の角度をなしており、
   前記第２の偏光板は表示領域外の第３の点および第４の点において粘着材または接着材によって前記第２の基板に取り付けられ、前記第３の点の面積は前記第２の偏光板の面積の１％以下であり、前記第４の点の面積は前記第２の偏光板の面積の１％以下であり、
   前記第３の点と前記第４の点を結ぶ線は前記第２の偏光板の１軸延伸方向と８５度〜９５度の角度をなしていることを特徴とする液晶表示装置。
8. 前記第１の偏光板と前記第１の基板との対向する面は、前記第１の偏光板または前記第１の基板が粗面化されており、
   前記第２の偏光板と前記第２の基板とが対向する面は、前記第２の偏光板または前記第２の基板が粗面化されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の液晶表示装置。
9. 前記第１の基板には画素電極およびＴＦＴが形成されており、前記第２の基板にはカラーフィルタが形成されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の液晶表示装置。
10. 前記第１の基板と前記第２の基板は、プラスチック基板であることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の液晶表示装置。
11. 前記第１の基板と前記第２の基板は、ガラス基板であることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の液晶表示装置。
12. 前記ガラス基板は、厚さが１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
13. 前記第１の基板は、ガラス基板とプラスチック基板の複合材で形成されていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の液晶表示装置。
14. 前記液晶表示装置は、表示面が湾曲していることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれかに記載の液晶表示装置。

Images