JP2009175234A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、湾曲した状態であっても信頼性が高い液晶表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明による液晶表示装置は、液晶３０を挟持するアレイ側透明絶縁性基板１１０およびカラーフィルタ側透明絶縁性基板２１０と、アレイ側透明絶縁性基板１１０の液晶３０とは反対側の表面に形成されたアレイ側偏光板１２０ｂと、カラーフィルタ側透明絶縁性基板２１０の液晶３０とは反対側の表面に形成されたカラーフィルタ側偏光板２２０ｂとを備える液晶表示装置であって、アレイ側偏光板１２０ｂおよびカラーフィルタ側偏光板２２０ｂのうちの少なくとも一方は、対応するアレイ側透明絶縁性基板１１０およびカラーフィルタ側透明絶縁性基板２１０からはみ出したはみ出し部４１０、４２０を有し、当該はみ出し部４１０、４２０によりアレイ側透明絶縁性基板１１０およびカラーフィルタ側透明絶縁性基板２１０の端部を覆うことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、湾曲した状態での表示が可能な液晶表示装置に関する。

液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）に代表される平面表示装置は、軽量、薄型、低消費電力といった特徴を生かして各種分野で利用されている。特に、液晶表示装置は、パーソナル・コンピュータ等の情報機器に多用されており、近年ではＴＶ（Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）として広く用いられてブラウン管テレビに取って代わろうとしている。また、液晶表示装置では視野角やコントラストの制限、動画対応の高速応答への追従が困難であるなどの問題があるが、この問題を解決した、自発光型、広視野角度、高コントラスト、高速応答など、液晶表示装置にはない特徴を有するＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子のような発光体を画素表示部に用いた電界発光型ＥＬ表示装置も、次世代の薄型パネル用デバイスとして用いられるようになってきている。

近年、これらの表示装置は、軽量化のために薄型化が要求されている。また、表示画面が曲面であっても表示可能なように、より一層の薄型化が要求されている。このような要求を満足させるために薄型のガラス基板を用いることが考えられるが、０．５ｍｍ未満のガラス基板を用いて製造すると、自重によって基板が撓むなどの問題によって搬送などが困難となり、製造歩留まりを低減させる原因となる。また、製造工程中において、若干の衝撃に対しても端部の割れ、欠けだけでなく全体が破損しやすくなる。ガラス基板に代えてプラスチック製のフィルムなどを用いることも考えられるが、プラスチックフィルム基板は耐熱温度が２００℃であり、成膜温度などの制約を受けるため実用化は難しい。

このような問題の対策として、製造当初は比較的厚いガラス基板を用いて製造し、製造途中で基板の外面をエッチングによって薄くする方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法によれば、エッチングによって基板は０．１５ｍｍより薄く形成され、２００ｍｍの曲率半径で湾曲させることが可能となる。

特開２００４−０４６１１５号公報

特許文献１では、基板を切断したときに基板の切断面近傍に形成される微小な亀裂（マイクロクラック）が原因となって、表示画面を湾曲させたときに基板端部に設けられた端子部が他の基板表面部に比べて破損しやすいという問題がある。

本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、湾曲した状態であっても信頼性が高い液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明による液晶表示装置は、液晶を挟持する第１の基板および第２の基板と、第１の基板の液晶とは反対側の表面に形成された第１の偏光板と、第２の基板の液晶とは反対側の表面に形成された第２の偏光板とを備える液晶表示装置であって、第１の偏光板および第２の偏光板のうちの少なくとも一方は、対応する第１の基板および第２の基板からはみ出したはみ出し部を有し、当該はみ出し部により第１の基板および第２の基板の端部を覆うことを特徴とする。

本発明によると、第１の基板および第２の基板は液晶を挟持し、第１の偏光板は第１の基板の液晶とは反対側の表面に形成され、第２の偏光板は第２の基板の液晶とは反対側の表面に形成される液晶表示装置であって、第１の偏光板および第２の偏光板のうちの少なくとも一方は、対応する第１の基板および第２の基板からはみ出したはみ出し部を有し、当該はみ出し部により第１の基板および第２の基板の端部を覆うので、湾曲した状態であっても信頼性が高い液晶表示装置を提供することができる。

本発明の実施形態について、図面を用いて以下に説明する。

まず初めに、本発明の前提となる技術について説明する。

図１４は、本発明の前提となる液晶表示装置の平面図である。図１４に示すように、アレイ基板１００には、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、電極および配線などの能動素子が形成されている。カラーフィルタ基板２００は、共通電極や画像を表示するためのカラーフィルタが形成されている。アレイ基板１００とカラーフィルタ基板２００とは、３〜１０μｍの隙間に液晶を挟持して貼り合わされている。

アレイ基板１００の表面積の大部分は画像を構成する画素エリア２０４が設けられており、多数の画素がマトリクス状に形成されている。例えば、画素サイズが１４インチ（対角線長、約３６ｃｍ）、表示規格ＶＧＡ（Ｖｉｄｅｏ Ｇｒａｐｈｉｃ Ａｒｒａｙ）では、画素エリア２０４に画素がマトリクス状に約９２万個（≒６４０×４８０×３個）形成されている。また、アレイ基板１００の周辺部には、多数の画素部に電気信号を入力するために電気信号入力端子部１０３が形成され、電気信号入力端子部１０３にはフレキシブルケーブル１０４が接続されている。

図１５は、図１４に示す液晶表示装置のＹ−Ｙ線における断面図である。図１５に示すように、アレイ基板１００は、ガラス板などの透明絶縁性基板であるアレイ側透明絶縁性基板１１０、ヨウ素分子などの偏光成分を含む膜厚０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの高分子フィルム製のアレイ側偏光板１２０ａ、アレイ側透明絶縁性基板１１０とアレイ側偏光板１２０ａとを接着する膜厚約０．１ｍｍ程度の樹脂性接着剤のアレイ側接着層１３０から構成される。能動素子部１４０は、ＴＦＴ部、画素部、容量部を備えており、アレイ側透明絶縁性基板１１０上に形成される。配線部１４１は、能動素子部１４０に電気信号を伝達するために設けられ、その一部は電気信号入力端子部１０３を形成する。

カラーフィルタ基板２００は、カラーフィルタ側透明絶縁性基板２１０、カラーフィルタ側偏光板２２０ａ、カラーフィルタ側透明絶縁性基板２１０とカラーフィルタ側偏光板２２０ａとを接着するカラーフィルタ側接着層２３０から構成される。ここで、アレイ側透明絶縁性基板１１０とカラーフィルタ側透明絶縁性基板２１０、アレイ側偏光板１２０ａとカラーフィルタ側偏光板２２０ａ、アレイ側接着層１３０とカラーフィルタ側接着層２３０のそれぞれは、同様の構成および材質である。

フィルタ電極部２４０は、フィルタ層および共通電極を形成しており、カラーフィルタ側透明絶縁性基板２１０に形成される。アレイ側偏光板１２０ａとカラーフィルタ側偏光板２２０ａとは、画素エリア２０４を覆うように貼り付けられている。また、液晶３０は、アレイ基板１００とカラーフィルタ基板２００との間に存在し、シール材４０を用いてアレイ基板１００とカラーフィルタ基板２００とを貼り合わせることによって、液晶３０が外部に漏れないように封止している。矢印Ａは、光源からの光の進行方向を示し、アレイ基板１００を透過した光は液晶３０によって調光され、カラーフィルタ基板２００を透過して画素エリア２０４上に発色表示される。

上記の液晶表示装置では、例えば、アレイ側透明絶縁性基板１１０およびカラーフィルタ側透明絶縁性基板２１０をガラス板によって形成した場合には、各々のガラス板の厚さを０．１５ｍｍ程度にして応力を加えると、曲率２００ｍｍ程度まで割れずに曲げることが可能である。従って、表示面が湾曲した状態で電気信号を印加すれば、湾曲した表示画面上に画像を映し出すことができるが問題も生じる。

図１６〜図１８を用いて、表示面が湾曲した状態の液晶表示装置における問題点について説明する。

図１６は、本発明の前提となる液晶表示装置の製造工程を示す図である。図１６に示すように、マザーガラス３００上に４つの液晶表示装置セル３１０を形成する。その後、切断線３２０に沿ってマザーガラス３００を切断して、別個の液晶表示装置セル３１０に分離する。

図１７は、図１６において切断して分離された後の液晶表示装置セル３１０を示す図である。分離後、液晶表示装置セル３１０に偏光板１２０ａおよび偏光板２２０ａを貼り付けてフレキシブルケーブル１０４を接続し、図１４に示すような構造にする。

図１８は、図１７に示すＢの部分の拡大図であり、切断して分離された後の液晶表示装置セル３１０の端面の状態を示す図である。図１８に示すように、マザーガラス３００の切断時に、切断面の近傍に微小な亀裂（マイクロクラック）３４０が生じる。マイクロクラック３４０は、液晶表示装置の使用時におけるガラスの亀裂発生の原因となるが、目視や顕微鏡を用いても発見されにくい。特に、切断方向（例えば、図１４におけるＸ−Ｘ方向）に液晶表示装置を湾曲させて使用する場合、信頼性上の重大な問題となる。

特許文献１では、製造当初は比較的厚いガラス基板を用いて製造し、製造途中で基板の外面をエッチングによって薄くするとともに、２枚のガラス基板の各外側表面にガラス基板より厚い偏光板をガラス基板の端縁まで貼り付けることによって、製造工程中のガラス基板の破損を防止している。

しかし、このような方法では、フレキシブルケーブル１０４が接続されている電気信号入力端子部１０３部分のガラス基板内側表面や端面が偏光板で覆われずに露出しているため、偏光板で覆われているガラス基板の外側表面に比べて破損しやすくなるという問題がある。

本発明は、上記の問題を解決するためのものであり、以下に順に説明する。

〈実施形態１〉
図１は、本発明の実施形態１による液晶表示装置の平面図である。図２は図１のＹ１−Ｙ１線における断面図を、図３は図１におけるＹ２−Ｙ２線における断面図をそれぞれ示している。これらの図に示すように、本実施形態１の液晶表示装置は、アレイ側偏光板１２０ｂおよびカラーフィルタ側偏光板２２０ｂはそれぞれはみ出し部４１０、４２０を有し、アレイ側偏光板１２０ｂのはみ出し部４１０とカラーフィルタ側偏光板２２０ｂのはみ出し部４２０とは端部同士が固定されていることを特徴とする。その他の構成要素については、図１４および図１５に示す構成要素と同様である。

図２および図３に示すように、アレイ側透明絶縁性基板１１０（第１の基板）およびカラーフィルタ側透明絶縁性基板２１０（第２の基板）は液晶３０を挟持しており、アレイ側偏光板１２０ｂ（第１の偏光板）はアレイ側透明絶縁性基板１１０の液晶３０とは反対側の表面に形成され、カラーフィルタ側偏光板２２０ｂ（第２の偏光板）はカラーフィルタ側透明絶縁性基板２１０の液晶３０とは反対側の表面に形成されている。アレイ側偏光板１２０ｂおよびカラーフィルタ側偏光板２２０ｂのうちの少なくとも一方（本実施形態においては両方）は、対応するアレイ側透明絶縁性基板１１０およびカラーフィルタ側透明絶縁性基板２２０からはみ出したはみ出し部４１０、４２０を有し、当該はみ出し部４１０、４２０によりアレイ側偏光板１２０ｂおよびカラーフィルタ側偏光板２２０ｂの基板の端面を覆っている。

アレイ側偏光板１２０ｂおよびカラーフィルタ側偏光板２２０ｂは、それぞれアレイ側透明絶縁性基板１１０およびカラーフィルタ側透明絶縁性基板２１０よりも大きい。また、カラーフィルタ側偏光板２２０ｂの端部およびアレイ側偏光板１２０ｂの端部は、それぞれアレイ側透明絶縁性基板１１０およびカラーフィルタ側透明絶縁性基板２２０の最も外側の端部よりもさらに外側の位置にあり、それぞれはみ出し部４１０、４２０を形成している。

基板の端部の外側の部分に位置するカラーフィルタ側偏光板２２０ｂのはみ出し部４２０の端部とアレイ側偏光板１２０ｂのはみ出し部４１０の端部とは、相互に接着剤などで固定されている。なお、カラーフィルタ側偏光板２２０ｂのはみ出し部４２０の端部とアレイ側偏光板１２０ｂのはみ出し部４１０の端部との接着は、接着剤で直接固定してもよいし、図２に示すようにフレキシブルケーブル１０４を挟持して固定してもよい。また、基板の端部と基板の端部を覆う各偏光板とは、接着剤などで貼り付けられている。

以上のことから、基板の亀裂発生の原因となるマイクロクラックを有する基板の端面部分を偏光板で覆って貼り付けるため、基板の亀裂が生じにくく、表示面を湾曲した状態においても高い信頼性を得ることができる。

〈実施形態２〉
本発明の実施形態２では、実施形態１における液晶表示装置の製造方法について説明する。図４〜図１１は、本発明の実施形態２における液晶表示装置の製造工程を示す図である。

図４に示すように、アレイ基板本材１１１には能動素子部１４０および引き出し配線部１４１などが、カラーフィルタ基板本材２１１上にはフィルタ電極部２４０が、それぞれ微細加工技術によって形成されている。ここで、アレイ基板本材１１１およびカラーフィルタ基板本材２１１の各々は、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍの厚さのガラス板からなる。なお、本実施形態２では４つ分の液晶表示装置セルが形成されているが、単数または複数の液晶表示装置セルが形成されてもよい。

能動素子部１４０を囲うようにシール材４０を枠状に塗布した後、アレイ基板本材１１１の全周を囲うようにダミーシール材４１を枠状に塗布する。ここで、シール材４０およびダミーシール材４１は、加熱によって硬化する熱硬化型、または紫外線などの光を照射することによって硬化する光硬化型のエポキシ系接着剤などを用いる。その後、液晶材料３１をシール材４０で覆われた能動素子部１４０上に滴下する。このようにして形成された構造の断面図を図５に示す。

次に、図６では、位置決めしたアレイ基板本材１１１とカラーフィルタ基板本材２１１とを貼り合わせ、シール材４０およびダミーシール材４１を硬化させることによって接着する。このとき、液晶３０はアレイ基板本材１１１とカラーフィルタ基板本材２１１との間に侠在する。

図７では、アレイ基板本材１１１およびカラーフィルタ基板本材２１１を化学的機械研磨法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）や、化学エッチング法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｔｃｈｉｎｇ）によって薄板化し、薄板化後のアレイ基板本材１１３および薄板化後のカラーフィルタ基板本材２１３を形成する。なお、これらの方法によって、アレイ基板本材１１１およびカラーフィルタ基板本材２１１の厚さを約０．１ｍｍまで薄板化することが可能である。

図８では、薄板化した液晶表示装置を図中の点線Ｃの位置で切断し、１枚のガラス基板からそれぞれの液晶表示装置に分離する。図９は、切断によって分離された後の液晶表示装置を示す。

図１０では、フレキシブルケーブル１０４を電気信号入力端子部１０３に圧着する。

図１１では、アレイ側透明絶縁性基板１１０に対してアレイ側偏光板１２０ｂを、アレイ側接着剤１３０を用いて貼り合わせる。このとき、アレイ側透明絶縁性基板１１０の端部よりアレイ側偏光板１２０ｂの端部の方がはみ出るように貼る。同様に、カラーフィルタ側透明絶縁性基板２２０に対してカラーフィルタ側偏光板２２０ｂを、カラーフィルタ側接着剤２３０を用いて貼り合わせる。このとき、カラーフィルタ側透明絶縁性基板２２０の端部よりカラーフィルタ側偏光板２２０ｂの端部の方がはみ出るように貼る。その後、アレイ側偏光板１２０ｂの端部とカラーフィルタ側偏光板２２０ｂの端部とを貼り合わせることによって、図２および図３に示すような構造となる。なお、ここでは、アレイ側偏光板１２０ｂに対して予めアレイ側接着剤１３０を塗布したが、アレイ側透明絶縁性基板１１０にアレイ側接着剤１３０を塗布した後にアレイ側偏光板１２０ｂを貼り合わせてもよい。また、カラーフィルタ側についても同様である。

そして、液晶表示装置に応力を加えて湾曲させることによって完成する。

以上のことから、本実施形態２による方法によれば、従来の製造方法をほとんど変更することなく、信頼性の高い液晶表示装置を製造することが可能である。

〈実施形態３〉
図１２および図１３は、本発明の実施形態３による液晶表示装置の断面図である。実施形態３は、アレイ側偏光板１２０ｂおよびカラーフィルタ側偏光板２２０ｂのうちの一方ははみ出し部（例えば、４３０）を有し、当該はみ出し部４３０はアレイ側透明絶縁性基板１１０およびカラーフィルタ側透明絶縁性基板２１０の端部を包み込んで他方の基板側に固定されることを特徴とする。

図１２および図１３に示すように、例えば、アレイ側偏光板１２０ｂをアレイ側透明絶縁性基板１１０と同じ大きさか若干小さめにし、カラーフィルタ側偏光板２２０ｂをカラーフィルタ側透明絶縁性基板２１０より大きくして、カラーフィルタ側偏光板２２０ｂの端面をアレイ側偏光板１２０ｂの端面およびアレイ側透明絶縁性基板１１０の端面を包み込むように折り曲げて、アレイ側偏光板１２０ｂに固定する。

なお、本実施形態３では、カラーフィルタ側偏光板２２０ｂをカラーフィルタ側偏光板１２０ｂよりも大きくしたが、アレイ側偏光板１２０ｂをアレイ側透明絶縁性基板１１０より大きくしてカラーフィルタ側偏光板２２０ｂおよびカラーフィルタ側透明絶縁性基板２１０の端面を包み込むように折り曲げてカラーフィルタ側偏光板２２０ｂに固定するようにしてもよい。また、アレイ側偏光板１２０ｂおよびカラーフィルタ側偏光板２２０ｂの両方をアレイ側透明絶縁性基板１１０およびカラーフィルタ側透明絶縁性基板２１０よりも大きくして、互いの端面を包み込むように折り曲げて固定するようにしてもよい。

以上のことから、偏光板の少なくとも一方を基板よりも大きくして基板端面部を包み込むように折り曲げて固定しているため、マイクロクラックが原因となる基板の亀裂発生を抑制し、表示面を湾曲した状態においても高い信頼性を得ることができる。

なお、本実施形態１〜３では、全ての端面を偏光板に貼り付ける例を示したが、部分的に端面を偏光板に貼り付けてもよく、例えば、カラーフィルタ側偏光板２２０ｂによってアレイ側透明絶縁性基板１１０の電気信号入力端子部１０３が設けられているところのみを覆うようにしてもよい。また、アレイ側偏光板１２０ｂとカラーフィルタ側偏光板２２０ｂとが重なったり相互に接着した例を示したが、ガラス基板の端面が保護されていればどのような形態であってもよい。さらに、本実施形態では、湾曲した液晶表示装置について説明したが、平面な液晶表示装置であっても高い信頼性を得ることができる。

本発明の実施形態１による液晶表示装置の平面図である。 本発明の実施形態１による液晶表示装置の断面図である。 本発明の実施形態１による液晶表示装置の断面図である。 本発明の実施形態２による液晶表示装置の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態２による液晶表示装置の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態２による液晶表示装置の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態２による液晶表示装置の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態２による液晶表示装置の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態２による液晶表示装置の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態２による液晶表示装置の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態２による液晶表示装置の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態３による液晶表示装置の断面図である。 本発明の実施形態３による液晶表示装置の断面図である。 従来における液晶表示装置の平面図である。 従来における液晶表示装置の断面図である。 従来における液晶表示装置の製造工程を示す図である。 従来における液晶表示装置の問題点を示す図である。 従来における液晶表示装置の問題点を示す図である。

符号の説明

３０ 液晶、３１ 液晶材料、４０ シール材、４１ ダミーシール材、１００ アレイ基板、１０３ 電気信号入力端子部、１０４ フレキシブルケーブル、１１０ アレイ側透明絶縁性基板、１１１ アレイ基板本材、１２０ａ アレイ側偏光板、１２０ｂ アレイ側偏光板、１３０ アレイ側接着層、１４０ 能動素子部、１４１ 引き出し配線部、２００ カラーフィルタ基板、２０４ 画素エリア、２１０ カラーフィルタ側透明絶縁性基板、２１１ カラーフィルタ基板本材、２２０ａ カラーフィルタ側偏光板、２２０ｂ カラーフィルタ側偏光板、２３０ カラーフィルタ側接着層、２４０ フィルタ電極部、３００ マザーガラス、３１０ 液晶表示装置セル、３２０ 切断線、３４０ マイクロクラック、４１０ はみ出し部、４２０ はみ出し部、４３０ はみ出し部。

Claims (3)

1. 液晶を挟持する第１の基板および第２の基板と、
   前記第１の基板の前記液晶とは反対側の表面に形成された第１の偏光板と、
   前記第２の基板の前記液晶とは反対側の表面に形成された第２の偏光板と、
   を備える液晶表示装置であって、
   前記第１の偏光板および前記第２の偏光板のうちの少なくとも一方は、対応する前記第１の基板および前記第２の基板からはみ出したはみ出し部を有し、当該はみ出し部により前記第１の基板および前記第２の基板の端部を覆うことを特徴とする、液晶表示装置。
2. 前記第１の偏光板および前記第２の偏光板はそれぞれ前記はみ出し部を有し、前記第１の偏光板の前記はみ出し部と前記第２の偏光板の前記はみ出し部とは端部同士が固定されていることを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第１の偏光板および前記第２の偏光板のうちの一方は前記はみ出し部を有し、当該はみ出し部は前記第１の基板および前記第２の基板の端部を包み込んで他方の基板側に固定されることを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示装置。

Images