JP2008009225A - 表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】透明板と表示素子とを貼り合わせる際に気泡の混入を防止することができる表示装置を提供すること。
【解決手段】本発明の一態様に係る表示装置１００は、表示素子２０と、表示素子２０に対向配置されたタッチパネル１０と、表示素子２０の表示領域２７の略全面に配置され、表示素子２０とタッチパネル１０とを接着する粘着シート１４と、表示素子２０の反透明基板側の面に実装された電子部品２９とを備え、粘着シート１４の厚みは、１００μｍ以上であるものである。
【選択図】 図６

Description

本発明は表示装置及びその製造方法に関し、特に詳しくは、表示素子の一面に粘着シートにより接着された透明体を備える表示装置及びその製造方法に関する。

近年、表示素子の表示面上に配置され、直接使用者の指で押圧して所望の機能選択等の入力操作を行う透明型のタッチパネルを用いた表示装置が実用化されている。特に、携帯端末機や銀行端末機のように携帯性や操作性が重要視される場合においては、キーボードに代わってタッチパネルが広く用いられている。タッチパネルによる入力方法は表示画面に従って使用者が直接入力できるので、コンピュータの知識や熟練の必要が無く、操作性が非常に優れている。

従来、このような透明型のタッチパネルは、液晶表示素子などの表示素子の視認側に、間隙を設けて配置されていた。しかしながら、タッチパネルと表示素子との間に空気層があると、これらの界面における光の反射が大きく、コントラスト比の低下など表示素子の視認性が低下する問題点があった。

そこで、タッチパネルと表示素子との間に液体状の接着材を充填した後に硬化させたり、表示素子の全面に設けた粘着シートによってタッチパネルと表示素子とを貼り合わせる構成が提案されている。これにより、タッチパネルと表示素子との間の空気層をガラスの屈折率に近いものとして、視認性の改善が行われている。特許文献１には、表示素子の視認側の全面に設けたアクリル系の透明粘着シートによってタッチパネルと表示素子とを貼り合わせる構成が開示されている。
特開平７−１０５７８１号公報

しかしながら、液体状の接着材を用いる場合には、表示素子とタッチパネルの間の接着層の厚みのコントロールが難しいという問題がある。この厚みをコントロールするために、スペーサ材を添加すると白濁が生じ、視認性が劣化してしまう。また、スペーサ材の高さをそろえるためには、高い圧力をかける必要がある。

また、粘着シートを用いる場合においても、気泡の混入を防止するために、全体に均一な圧力を加えて接着処理する必要がある。通常、表示素子の反表示面側には、駆動回路等の電子部品が実装されている。一般的に、タッチパネルと表示素子とを接着する工程においては、表示素子に実装された電子部品に対応した凹部を有する治具が用いられている。電子部品を治具の凹部に挿入することにより、表示素子の接着面を平坦にしてタッチパネルとの接着を行う。

しかしながら、電子部品が実装された領域では、上述のとおり治具に凹部が形成されており、印加される圧力が小さくなってしまう。これにより、タッチパネルと表示素子との間に気泡が生じてしまうという問題がある。混入した気泡は光を乱反射させるため、表示品質が低下してしまう。

この問題を解消するために、圧力を大きくすることも考えられる。しかながら、圧力を大きくすると表示素子及びタッチパネルが破損し、製造歩留りが低下してしまう。このような問題は、タッチパネルを接着する場合だけでなく、主に屋外用として使用されるカバーなどを表示素子に接着するときにも同様に発生する。

本発明は、このような事情を背景としてなされたものであり、本発明の目的は、透明板と表示素子とを貼り合わせる際に気泡の混入を防止することができる表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に係る表示装置は、表示素子と、前記表示素子に対向配置された透明体と、前記表示素子の表示領域の略全面に配置され、前記表示素子と前記透明体とを接着する粘着シートと、前記表示素子の反透明体側の面又は前記透明体の反表示素子側の面に実装された部品とを備える表示装置であって、前記粘着シートの厚みは、１００μｍ以上であるものである。これにより、透明体と表示素子との間に気泡が混入するのを防止することができる。

本発明の第２の態様に係る表示装置の製造方法は、表示素子又は透明体に部品を実装し、前記部品が実装された面が外面となるように、前記表示素子と前記透明体とを前記表示素子の表示領域の略全面に設けられた１００μｍ以上の厚みを有する粘着シートにより接着し、前記透明体と前記表示素子とを、０．７５ｋｇｆ／ｃｍ^２以下の圧力で押圧して貼り合わせる。これにより、透明体と表示素子との間に気泡が混入するのを防止することができるとともに、表示装置の破損を抑制することが可能となる。

本発明の第３の態様に係る表示装置の製造方法は、上記の製造方法において、減圧下において、前記透明体と前記表示素子とを貼り合わせる。これにより、さらに透明体と表示素子との間に気泡が混入するのを防止することができる。

本発明によれば、透明体と表示素子とを貼り合わせる際に気泡の混入を防止することができる表示装置及びその製造方法を提供することができる。

以下に、本発明を適用可能な実施の形態が説明される。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１について、図１を参照して説明する。図１は、実施の形態１に係る透明板を備える表示装置１００の構成の一例を示す断面図である。本実施の形態においては、透明体の一例として静電容量方式のタッチパネル１０について説明する。本実施の形態に係る表示装置１００は、表示素子２０と表示素子２０の視認側に配置されたタッチパネル１０とを備えている。タッチパネル１０は、視認側から順にカバー１１、接着層１２、２枚の透明基板からなる電極基板１３を備えている。表示素子２０とタッチパネル１０とは粘着シート１４により貼り合わされている。また、本実施の形態において、表示素子２０は、例えば、液晶表示素子であり、視認側から順に偏光板２６、対向基板２４、ＴＦＴアレイ基板２３、偏光板２５、及びバックライトユニット２２を備えている。

まず、表示素子２０の構成について説明する。ここでは、表示素子の一例として、アクティブマトリクス型の液晶表示素子について説明する。もちろん、表示素子２０は、アクティブマトリクス型の液晶表示素子に限らず、パッシブマトリクス型の液晶表示素子であってもよい。さらには、表示素子２０は、液晶表示素子に限らず、有機ＥＬ表示素子などの他の表示素子であってもよい。

表示素子２０は、入力される表示信号に基づいて画像表示を行う。表示素子２０は、液晶表示パネル２１とバックライトユニット２２を有している。液晶表示パネル２１は、対向基板２４とＴＦＴアレイ基板２３との間に液晶を封入した構成を有している。対向基板２４及びＴＦＴアレイ基板２３は、例えば、透明なガラス基板から構成される。

ＴＦＴアレイ基板２３には、複数の走査線が一定間隔を隔てて形成されている。また、走査線の上には、複数の信号線が一定間隔を隔てて形成されている。走査線と信号線とは、絶縁膜を介して交差するように配置されている。そして、走査線と信号線との交差点近傍にスイッチング素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が配置される。このＴＦＴを介して、画素電極に信号線から表示信号が供給される。画素電極は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電膜から形成されている。液晶表示パネル２１の表示領域２７はマトリクス状に配置された複数の画素により構成されている。表示領域２７は通常、矩形状に形成される。さらに、液晶表示パネル２１には、表示領域２７を囲むように設けられた額縁領域２８が設けられている。

対向基板２４には、例えば、ブラックマトリクス（ＢＭ）及びＲ、Ｇ、Ｂの着色層からなるカラーフィルタが形成されている。各着色層は、ＢＭの間に形成され、画素に対応する。この着色層とＢＭの上には、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる対向電極が形成されている。このようなＴＦＴアレイ基板２３と対向基板２４とがシール材を介して貼り合わせられている。

また、液晶表示パネル２１の額縁領域２８には、駆動回路（不図示）が接続される。駆動回路は、外部から入力される表示信号に基づいて、画像の表示に必要な各種の制御信号、走査電圧及び表示電圧などを出力する。なお、駆動回路はＴＦＴアレイ基板２３の端部上にＣＯＧ（Chip On Glass）実装されていてもよい。画素電極と対向電極との間の電圧によって液晶の配向状態が変化する。これにより、液晶表示パネル２１を透過する光の量が調整され、表示を行うことができる。

ＴＦＴアレイ基板２３及び対向基板２４の外面には、偏光板２５、２６がそれぞれ貼着されている。これにより、液晶表示パネル２１が形成される。具体的には、ＴＦＴアレイ基板２２の反視認側の面には、偏光板２５が設けられている。また、対向基板２４の視認側の面には、偏光板２６が貼り合わせられている。偏光板２６及び偏光板２５は、それぞれ所定の方向に吸収軸を有している。従って、偏光板２６又は偏光板２５を通過した光は直線偏光になる。このように、表示素子２０は、一般的な構成の液晶表示パネル２１を有している。

液晶表示パネル２１の背面側には、バックライトユニット２２が備えられている。バックライトユニット２２は、液晶表示パネル２１の反視認側から液晶表示パネル２１に対して面状の光を照射する。バックライトユニット２２としては、例えば、光源、導光板、プリズムシートなどを備えた一般的な構成のものを用いる。

なお、図１においては、図示していないが、表示装置２０の反視認側には、バックライトユニット等に電源を供給するためのインバータ回路、タッチパネル１０の検出回路等の電子部品が実装されている。本実施の形態においては、バックライトユニット２２の反視認側に電子部品が実装されている。

次に、表示素子２０の視認側に配置されたタッチパネル１０の構成について説明する。タッチパネル１０は、例えば、静電容量方式のタッチパネルである。図１に示すように、タッチパネル１０は、カバー１１、接着層１２、２枚の透明基板からなる電極基板１３、第１ＦＰＣ１５、第２ＦＰＣ１６等を有している。

ここで、電極基板１３の構成について図２〜図４を用いて説明する。図２は、電極基板１３の構成を示す図である。図３は、電極基板１３の一方の透明基板１３１の外面に形成された電極のパターンを示す平面図である。図４は、電極基板１３の他方の透明基板１３２の外面に形成された電極パターンを示す平面図である。

図２〜４に示すように、電極基板１３は、ガラスなどからなる２枚の透明基板１３１、１３２を有している。そして、２枚の透明基板１３１、１３２をシール材を介して接着している。図３に示すように、透明基板１３１の視認側の面上には、垂直方向に互いに平行に延設された複数の第１電極３１が形成されている。また、図４に示すように透明基板１３２の反視認側の面上には、水平方向に互いに平行に延設された複数の第２電極３２が形成されている。従って、図２に示すように、電極基板１３には、第１電極３１と第２電極３２とが互いに交差するように形成されている。すなわち、第１電極３１と第２電極３２とは、透明基板１３１、１３２を介して直交するように配置されている。

第１電極３１と第２電極３２とが形成されている領域が有効エリア３３となる。この有効エリア３３は、表示素子２０の表示領域２７に対応している。従って、有効エリア３３は、表示素子２０の表示領域２７と同じ矩形状に形成される。この有効エリア３３の外側の枠状の領域が非有効エリア３４となる。有効エリア３３に形成された第１電極３１及び第２電極３２は、例えば、ＩＴＯによって形成されている。また、導電膜はＩＴＯのみならず、ＩＺＯ、ＩＴＺＯなど他の透明導電膜でもよい。従って、タッチパネル１０の有効エリア３３は透明であり、視認側から表示素子２０に表示されている内容をタッチパネル１０を介して確認することができる。従って、本実施の形態においては、タッチパネル１０が透明体である。

図３に示すように、透明基板１３１の視認側の面には、複数の第１電極３１が一定の間隔で配置されている。そして、非有効エリア３４には、第１電極３１と接続される第１接続配線３５が形成されている。第１接続配線３５は第１電極３１とそれぞれ接続されている。図３では、６つの第１電極３１に接続されるため、６本の第１接続配線３５が形成されている。なお、第１電極３１及び第１接続配線３５の数はこれに限られるものではない。

第１接続配線３５は、有効エリア３３の下端において第１電極３１と接続されている。そして、第１接続配線３５は有効エリア３３の下端から透明基板１３１の下端まで延設されている。この第１接続配線３５は、例えば、第１電極３１と同じ透明導電膜によって構成される。すなわち、第１接続配線３５は第１電極３１から延在されている。なお、ここでは図示していないが、透明基板３７の下端には、第１接続配線３５と接続される第１ＦＰＣ１５が設けられている。

一方、図４に示すように透明基板１３２の反視認側の面には、複数の第２電極３２が一定の間隔で配置されている。そして、非有効エリア３４には、第２電極３２と接続される第２接続配線３６が設けられている。第２接続配線３６は第２電極３２とそれぞれ接続されている。図４では、６つの第２電極３２に接続されるため、６本の第２接続配線３６が形成されている。なお、第２電極３２、及び第２接続配線３６の数はこれに限られるものではない。

第２接続配線３６は、有効エリア３３の右端又は左端において第２電極３２と接続されている。そして、第２接続配線３６は有効エリア３３の右端又は左端から透明基板１３２の下端まで延設されている。この第２接続配線３６は、透明導電膜と金属膜との積層構造を有している。例えば、第２電極３２と同じ透明導電膜とその上に形成された金属膜によって、第２接続配線３６を形成することができる。もちろん、第２接続配線３５の構成はこれに限られるものではない。なお、ここでは図示していないが、透明基板１３２の下端には、第２接続配線３６と接続される第２ＦＰＣ１６が設けられている。

図１に示すように、電極基板１３の視認側には、カバー１１が接着層１２により貼り付けられている。カバー１１は、例えば、厚み０．８ｍｍのプラスチック板によって構成されている。カバー１１と電極基板１３との間には、接着層１２が設けられている。なお、カバー１１の表面は、操作時に指等の位置指示体が接触する操作面となる。接着層１２は、例えば、両面接着シートや接着材であり、カバー１１と電極基板１３とを貼り合わせる。接着層１２は、例えば、厚み１７５μｍの透明な樹脂材料などによって形成されている。接着層１２は、表示領域２７の略全体に配置されている。

電極基板１３の一端には、第１ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）１５と第２ＦＰＣ１６とが接続されている。第１ＦＰＣ１５は、電極基板１３の視認側の面に取り付けられ、第２ＦＰＣ１６は電極基板１３の反視認側の面に取り付けられている。この第１ＦＰＣ１５、及び第２ＦＰＣ１６によって電極基板１３に対する信号の入出力が行なわれる。

このようにして形成されたタッチパネル１０は、表示素子２０の視認側すなわち表示面側に粘着シート１４によって貼り付けられている。粘着シート１４としては、アクリル樹脂等からなる両面粘着シートが用いられる。なお、粘着シート１４として、ＰＥＴ（poly (ethylene terephthalate)）樹脂等からなる基材の両面に粘着層を有するものを用いることも可能である。粘着シート１４は、厚みが１００μｍ以上の透明な樹脂材料によって形成されている。本実施の形態においては、粘着シート１４は、例えば、１２５μｍの厚みに形成されている。また、粘着シート１４は、表示領域２７の略全体に配置されている。

このように、接着層の１４の厚みを１００μｍ以上とすることによって、タッチパネル１０と表示素子２０との間に気泡が混入するのを抑制することができる。このため、混入した気泡による表示品質の低下を抑制することができる。また、タッチパネル１０と表示素子２０との間に気泡が混入しても、粘着層１４内に気泡を粘着シート１４内に小さな気泡として分散させることができる。このため、表示品質の低下を抑制することができる。また、粘着シート１４の厚みは、０．５ｍｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは、０．３ｍｍ以下である。これにより、粘着シート１４の光の反射損などにより起因する輝度低下を抑制することができる。

ここで、上述のタッチパネル１０の動作について説明する。第１電極３１と第２電極３２の各交差点では固定容量が形成されている。使用者がカバー１１の上から有効エリア３３内の第１電極３１に指等を接近させることによって、指先と第１電極３１の間の寄生容量及び人体の寄生容量が固定容量に並列に接続されることとなる。これにより、合成容量の値が変化し、固定容量の両端の電圧が変化する。この電圧の変化を検出回路にて検出することにより、接触した位置を検出することができる。表示素子２０が所定の表示を行なっている状態で、使用者が有効エリア３３の任意の位置に接近すると、その表示に基づいた処理が実行される。

ここで、図５及び図６を参照して、本実施の形態に係る表示装置１００の製造方法について説明する。図５は、本実施の形態に係る表示装置１００の製造方法を説明するためのフロー図である。また、図６は、本実施の形態に係る表示装置１００の表示素子２０とタッチパネル１０とを貼り合わせる前の状態を示す図である。図６において、図１と同一の構成要素には、同一の符号を付している。

まず、図５に示すように、それぞれの透明基板１３１、１３２上に透明導電膜を成膜し、当該透明導電膜をパターニングして、第１電極３１、第２電極３２等が設けられた透明基板１３１、１３２を第１電極３１と第２電極３２等を外側に向けてシール材を介して貼合せて、電極基板１３を形成する（ステップＳ１０１）。この透明導電膜の形成方法としては、ＤＣスパッタ法等を用いることができる。その後、各透明基板１３１、１３２において、第１接続配線３５上には第１ＦＰＣ１５を、第２接続配線３６上には第２ＦＰＣ１６をそれぞれ接続する（ステップＳ１０２）。ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）などを用いて熱圧着することにより、第１ＦＰＣ１５及び第２ＦＰＣ１６と電極基板１３とを接続することができる。そして、接着層１２により、電極基板１３にガラス等からなるカバー１１を取り付ける（ステップＳ１０３）。これにより、タッチパネル１０が完成する。

そして、タッチパネル１０と表示素子２０とを厚みが１００μｍ以上の粘着シート１４により貼り合せる（ステップＳ１０４）。本実施の形態においては、タッチパネル１０と表示素子２０の貼り合わせは、減圧下で、圧着ツールを用いてタッチパネル１０を表示素子２０に押し付けることによって行う。従って、真空チャンバ内にタッチパネル１０と表示素子２０とを配置して貼り合わせを行う。これによりタッチパネル１０と表示素子２０との間に気泡が混入するのをより効果的に抑制することができる。

まず、表示素子２０の表示面側に、表示領域２７の略全面にわたって厚みが１００μｍ以上の粘着シート１４を形成する。そして、図６に示すように、真空チャンバ内において表示素子２０の表示面とタッチパネル１０の電極基板１３を対向配置する。図６に示すように、表示素子２０の裏面側には、電子部品２９が実装されている。従って、ここでは図示しないが、表示素子２０を固定・保持する治具には電子部品２９の実装部分に対応した逃がし穴が形成されている。治具に形成されている逃がし穴に電子部品２９を収納することによって、表示素子２０を平坦に保つことができ、精度よくタッチパネル１０の貼り付けを行うことができる。

そして、表示素子２０の表示領域２７とタッチパネル１０の有効エリア３３とを位置合わせして、表示素子２０とタッチパネル１０とを粘着シート１４により接着する。このとき、圧着ツールにより印加する圧力を０．７５ｋｇｆ／ｃｍ^２以下とする。上述のように、粘着シート１４は厚みが１００μｍ以上である。このため、電子部品が実装された領域では、上述のとおり治具に凹部が形成されており、印加される圧力が小さくなってしまうが、粘着シート１４の厚みにより、タッチパネルと表示素子との間に気泡が生じるのを抑制することができる。また、気泡の発生に起因する表示品質の低下を抑制することができる。

また、印加する圧力を小さくすることができるため、表示素子２０及びタッチパネル１０のワレ、カケ等の破損を抑制することができ、製造歩留りを向上させることができる。その後、図５に示すように、動作及び外観の検査を行い（ステップＳ１１５）、表示装置１００が完成する。

このように、接着面の裏面側に電子部品等の凹凸を有する表示素子２０と、タッチパネル１０との貼り合わせをする場合、気泡の発生のない良好な表示素子１００を製造することが可能である。また、低い圧力で貼り付けを行うことができるため、ワレ、カケ等の不良の発生を抑制することができ、製造歩留りを向上させることができる。

なお、本実施の形態においては、表示素子の表示面側にタッチパネルを貼り付ける構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、主に屋外用として使用される表示素子において、傷付き防止の透明カバーなどを貼り付けるときにも適用可能である。また、表示素子２０ではなく、液晶表示パネル２１に透明カバー等を貼り付けるときにも、適用可能である。また、タッチパネルとして、カバー１１と電極基板１３とを接着したもので説明したが、電極基板１３のみを表示素子２０に貼り付けてもよい。さらに、透明体としてＩＴＯヒータであってもよい。

実施例．
以下、本発明の実施例について説明する。本実施例においては、真空チャンバ内で、３．５インチの液晶表示パネルにガラス基板を加圧して粘着シートを用いて接着した。粘着シート１４としては、日東電工製の基材が入っていないＣＳ９６２１（２５μｍｍ）及びＰＥＴ基板が入っているＮｏ．５６０３（３０μｍ）、Ｎｏ．５６０６（６０μｍ）、Ｎｏ．５６０８（８０μｍ）、Ｎｏ．５６１０（１００μｍ）、Ｎｏ．５６１２（１２０μｍ）、Ｎｏ．５６１５（１５０μｍ）を用いた。

また、粘着シート１４としては、住友３Ｍ製の基材が入っていない８１４１（２５μｍ）、８１４２（５０μｍ）、８１６１（２５μｍ）、Ｆ−９４７３ＰＣ（２５５μｍ）、４６７ＭＰ（５０μｍ）、４６８ＭＰ（１２５μｍ）９４８３（１２５μｍ）を用いた。

この結果、基材が入っているといないとにかかわらず、５０μｍ以下の厚みの粘着シート１４を用いた場合、０．８ｋｇｆ／ｃｍ^２以上の圧力を印加しても、気泡が生じてしまった。また、５０〜１００μｍの厚みの粘着シート１４を用いた場合、０．７５ｋｇｆ／ｃｍ^２以上の圧力を印加することによって、気泡の発生は抑制できたが、基板の破損が懸念される。一方、１００μｍ以上の厚みの粘着シート１４を用いた場合には、０．２５ｋｇｆ／ｃｍ^２前後の比較的低い圧力で、気泡の発生を抑制でき、良好な貼り付けを行うことができた。

実施の形態に係る表示装置の構成を示す平面図である。 実施の形態に係る電極基板の構成を示す平面図である。 実施の形態に係る一方の透明基板の一方の面の電極の構成を示す図である。 実施の形態に係る他方の透明基板の一方の面の電極の構成を示す図である。 実施の形態に係る表示装置の製造方法を説明するフロー図である。 実施の形態に係る表示装置の表示素子と入力装置とを貼り合わせる前の状態を示す図である。

符号の説明

１０ タッチパネル
１１ カバー
１２ 接着層
１３ 電極基板
１４ 接着層
１５ 第１ＦＰＣ
１６ 第２ＦＰＣ
２０ 表示素子
２１ 液晶表示パネル
２２ バックライトユニット
２３ ＴＦＴアレイ基板
２４ 対向基板
２５ 偏光板
２６ 偏光板
２７ 表示領域
２８ 額縁領域
２９ 電子部品
３１ 第１電極
３２ 第２電極
３３ 有効エリア
３４ 非有効エリア
３５ 第１接続配線
３６ 第２接続配線
３８ 絶縁層
１３１ 透明基板
１３２ 透明基板

Claims (3)

1. 表示素子と、
   前記表示素子に対向配置された透明体と、
   前記表示素子の表示領域の略全面に配置され、前記表示素子と前記透明体とを接着する粘着シートと、
   前記表示素子の反透明体側の面又は前記透明体の反表示素子側の面に実装された部品と、
   を備える表示装置であって、
   前記粘着シートの厚みは、１００μｍ以上である表示装置。
2. 表示素子又は透明体に部品を実装し、
   前記部品が実装された面が外面となるように、前記表示素子と前記透明体とを前記表示素子の表示領域の略全面に設けられた１００μｍ以上の厚みを有する粘着シートにより接着し、
   前記透明体と前記表示素子とを、０．７５ｋｇｆ／ｃｍ^２以下の圧力で押圧して貼り合わせる表示装置の製造方法。
3. 減圧下において、前記透明体と前記表示素子とを貼り合わせる請求項２に記載の表示装置の製造方法。

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