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JP2013073175A - 液晶表示装置 - Google Patents

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伸二 田辺
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節郎 小林
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克彦 石井
Akira Ishii
彰 石井
Kiyoshi Sento
潔 泉頭
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Abstract

【課題】液晶表示パネルと周辺に黒枠印刷を有するフロントウインドウとが紫外線硬化樹脂によって接着している液晶表示装置において、液晶表示パネルの対向基板の変形による画面周辺の黄色変色を防止する。
【解決手段】ＴＦＴ基板１００と対向基板２００がシール材１５０によって接着し、内部に液晶６０が充填されている液晶表示パネルと、周辺に黒枠印刷１１を有するフロントウインドウ１０が紫外線硬化樹脂５０によって接着している。液晶６０は滴下方式によって充填され、ＴＦＴ基板１００および対向基板２００は研磨によって、０．２ｍｍ程度に薄く形成されている。フロントウインドウ１０の黒枠印刷１１の内側端部よりも、液晶表示パネルのシール材１５０の内側端部を内側にすることによって、紫外線硬化樹脂５０が硬化するときに生ずるストレスによる液晶表示パネルの対向基板２００の変形を防止し、表示領域の周辺における黄色変色を防止する。
【選択図】図３

Description

本発明は液晶表示装置に係り、特にフロントウインドウを有する小型の表示装置に関する。
液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して、ＴＦＴ基板の画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された対向基板が設置され、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶が挟持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。
液晶表示装置では、画面は一定のサイズを保ったまま、セットの外形寸法を小さくしたいという要求と同時に液晶表示パネルを薄くしたいという要求が強い。液晶表示パネルを薄くするには、液晶表示パネルを製作した後、液晶表示パネルの外側を研磨して薄くしている。
液晶表示パネルを構成する画素電極、ＴＦＴ等が形成されているＴＦＴ基板、カラーフィルタが形成されているカラーフィルタ基板のガラス基板は例えば、０．５ｍｍあるいは０．７ｍｍというように規格化されている。これらの規格化された以外のガラス基板を市場から入手するのは困難である。また、非常に薄いガラス基板は製造工程で機械的強度、撓み等で問題を生じ、製造歩留まりを低下させる。したがって、規格化されたガラス基板を用いて液晶表示パネルを形成後、液晶表示パネルの外面を研磨して薄くしている。
液晶表示パネルを薄くすると機械的強度が問題となる。液晶表示パネルの表示面に機械的圧力が加わると液晶表示パネルが破壊する危険がある。これを防止するために、液晶表示パネルを携帯電話等のセットに組み込む際、液晶表示パネルの画面側にフロントウインドウを取り付ける。
フロントウインドウを液晶表示パネルにとりつけるには、一般には、紫外線硬化樹脂が使用される。ところで、フロントウインドウの周辺には、デザイン性、画質品位を高める等の目的から、フロントウインドウの周辺に黒枠印刷が行われる。黒枠印刷の部分は紫外線が通りにくく、紫外線硬化樹脂に不均一が生ずる。
「特許文献１」には、黒枠印刷による紫外線硬化樹脂の硬化度の不均一を解消するために、黒枠印刷にグラデーションをつけて黒枠印刷下の紫外線硬化樹脂を硬化させる方法がされている。すなわち、「特許文献１」では、黒枠印刷を内側の薄い領域と、外側の濃い領域に分けることによって、樹脂が硬化する際に、基板に発生する応力を防止する構成が記載されている。
特開２００９−１９２７９２号公報
しかし、「特許文献１」に記載の技術では、ガラス基板に発生する応力は必ずしも小さくならず、紫外線硬化樹脂の硬化度差を助長する場合もあることがわかった。また、黒枠印刷は表示品位を高めるために設置されるものであるが、黒枠印刷の内側の黒化度が低いと、画面にしまりが無くなるという問題も生ずる。
本発明の課題は、黒枠印刷が施されたフロントウインドウを液晶表示パネルに接着した液晶表示装置において、液晶表示パネルに接着材の硬化に伴い、液晶表示パネルの、特に、対向基板に生ずるストレスによる歪を緩和し、表示領域周辺に生ずる黄色変色等を防止することである。
本発明は上記問題を克服するものであり、具体的な手段は次のとおりである。すなわち、画素電極とＴＦＴを有する画素が形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタが形成された対向基板とがシール材によって接着し、内部に液晶が封入され、前記ＴＦＴ基板側には下偏光板が貼り付けられ、前記対向基板側には上偏光板が貼り付けられた液晶表示パネルにフロントウインドウが接着した液晶表示装置であって、前記フロントウインドウは周辺に黒枠印刷が施され、前記黒枠印刷が施された側のフロントウインドウと前記液晶表示パネルの前記上偏光板が紫外線硬化樹脂によって接着し、前記シール材の内側端部は、前記フロントウインドウの前記黒枠印刷の内側端部よりも内側に形成されていることを特徴とする液晶表示装置である。
前記液晶表示装置における前記シール材の内側端部は、前記フロントウインドウの前記黒枠印刷の内側端部よりも０．２ｍｍ以上内側に形成されていることがより好ましい。
本発明によれば、液晶表示パネルとフロントウインドウを紫外線硬化樹脂によって接着した液晶表示装置において、紫外線硬化樹脂の硬化収縮による対向基板の変形を抑えることが出来るので、表示領域周辺における黄色変色を抑えることが出来る。
本発明が適用され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。 図２のＤ部拡大図である。 液晶表示装置における表示領域周辺の黄色変色を示す模式平面図である。 従来例によるフロントウインドウにおける黒枠印刷と液晶表示パネルにおけるシール材の位置を示す断面図である。 紫外線硬化樹脂によって液晶表示パネルの対向基板が変形する状態を示す模式断面図である。 紫外線硬化樹脂の厚さが場所によって異なることを示す断面図である。 液晶を真空吸入によって充填するプロセスを示す図である。 液晶を滴下方式によって充填するプロセスを示す図である。
本発明の実施例を説明する前に、本発明が適用される液晶表示装置において生じていた問題点について説明する。図４は携帯電話等に使用される液晶表示装置の平面図である。図４において、表面にはフロントウインドウ１０が配置されている。フロントウインドウ１０の周辺には黒枠印刷１１が施されており、その内側が表示領域２０である。図４において、フロントウインドウ１０の下に配置される液晶表示パネルは、大きさがフロントウインドウ１０よりも小さいので、図４では、液晶表示パネルは現れていない。図４の左側には、液晶表示パネルに接続したフレキシブル配線基板３０およびバックライト用のフレキシブル配線基板３１が延在している。
図４において、表示領域２０の周辺、すなわち、黒枠印刷１１の内側には黄色変色部２１が存在している。後で説明するように、黄色変色部２１は液晶表示パネルにおいて、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００との間隔が大きくなっていることによって生じている。
図５は、図４のＢ−Ｂ断面図である。図５において、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間に液晶層６０が挟持されている。液晶層６０は、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の周辺に形成されたシール材１５０によってシールされている。シール材１５０の幅は０．８ｍｍ程度である。ＴＦＴ基板１００の下側には下偏光板１１０が貼り付けられ、対向基板２００の上側には上偏光板２１０が貼り付けられている。
上偏光板２１０の上には、接着材５０を介してフロントウインドウ１０が貼り付けられている。フロントウインドウ１０の下側周辺には、黒枠印刷１１が施されている。フレキシブル配線基板が接続されていない短辺における黒枠印刷１１の幅は１０ｍｍ程度である。接着材５０は紫外線硬化樹脂である。紫外線硬化樹脂は、当初は液体状であり、例えば、アクリルオリゴマーを２７％〜３０％含み、この他にUV反応性モノマー、光重合のための添加材等を含んだアクリル系の樹脂を使用することが出来る。この場合、接着の厚さは数μｍ〜３０μｍ程度とすることが出来る。
このような紫外線硬化樹脂５０は、硬化する際、硬化収縮を起こす。この接着材５０の硬化収縮は、図６の矢印に示すような方向に生ずるので、接着材５０の厚さが中央よりも周辺において、小さくなる。例えば、図４に示す、位置Ａ、位置Ｂ、位置Ｃにおける接着材の膜厚を図７に示す。図７において、周辺である位置Ａにおける接着材厚ｔＡは、５３μｍ、中央である位置Ｂにおける接着材厚ｔＢは７２μｍ、周辺である位置Ｃにおける接着材厚ｔＣは５４μｍである。このように、接着材の厚さが異なることによって、液晶表示パネルの、特に対向基板２００に応力が生じ、図６に示すような歪が発生する。
図６は紫外線硬化樹脂５０の硬化収縮の影響を示す模式図である。図６は模式図なので、上偏光板２１０、下偏光板１１０は省略されている。但し、以下で説明する紫外線硬化樹脂５０の硬化収縮の影響は、上偏光板２１０を通して液晶表示パネルの対向基板２００に及ぶ。図６において、矢印は、紫外線硬化樹脂５０が硬化収縮する方向を示している。したがって、接着材５０の厚さは中央において、周辺よりも大きくなる。
接着材５０の膜厚差に起因する応力によって、液晶表示パネルの対向基板２００が図６のように歪むことになる。そうすると、対向基板２００が歪んだ部分において、対向基板２００とＴＦＴ基板１００との間隔が広がる。例えば、対向基板２００とＴＦＴ基板１００の間隔は４μｍであるのに対し、対向基板２００が歪んで、間隔が広がった部分は４．４μｍである。これが、図４に示す基板周辺における黄色変色部２１の原因となっている。なお、図６に示すような、対向基板２００の変形は、接着材５０の膜厚差のみでなく、フロントウインドウ１０の黒枠印刷１１による紫外線による硬化度の差等も原因となっている。
図６に示すような、対向基板２００の変形は、図８に示すような、液晶の真空注入によって形成された液晶表示パネルには生じにくい。図８に示す液晶の真空注入において、図８（ａ）に示すように、液晶表示パネルに液晶を注入したあと、外部から力Ｆによって、液晶の１部を外部に出し、液晶が平坦なＴＦＴ基板と平坦な対向基板の間を完全に充填するようにする。その後、図８（ｂ）に示すように、封止材１６０によって液晶６０の注入孔を封止する。図８（ａ）、図８（ｂ）は減圧雰囲気中で行われる。その後、液晶表示パネルを大気中に移すと、大気の圧力によって、図８（ｃ）に示すように、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００は内側に凸の形状となる。このように、内側に凸であるＴＦＴ基板１００と対向基板２００は図６に示すような変形を生じにくい。
一方、液晶６０の充填方法として、滴下方法（ＯＤＦ、Ｏｎｅ Ｄｒｏｐ Ｆｉｌｌ）という方法がある。これは、図９（ａ）に示すように、シール材１５０が形成された対向基板２００内に量を正確にコントロールした液晶７０を滴下し、その後、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００を貼り合わせるものである。ＯＤＦは真空注入法に比べて、液晶の充填速度が速い。一方、図９（ｂ）に示すように、ＴＦＴ基板１００あるいは対向基板２００は内側に凸になることはなく、平坦である。したがって、対向基板２００は、図６に示すような、変形を生じやすい。
本発明は、図９に示すＯＤＦプロセスによって液晶６０を注入した液晶表示パネルについて特に効果がある。図１は、本発明が適用される、例えば、携帯電話用等の小型の液晶表示装置の平面図である。図１は、表示領域２０の周辺に黄色変色部が生じていない他は図４と同様であるので、説明を省略する。
図２は図１のＡ−Ａ断面図である。図２において、バックライト３００の上にフロントウインドウ１０が貼り付けられた液晶表示パネルが配置されている。バックライト３００は、光源であるＬＥＤ、導光板、反射シート、拡散シート、プリズムシート等が、例えば、樹脂モールドに収容されている構成である。液晶表示パネルは、樹脂モールドに載置される。
図２において、液晶表示パネルはＴＦＴ基板１００、対向基板２００、下偏光板１１０、上偏光板２１０から構成されている。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００との間に液晶層が挟持され、該液晶層は、シール材１５０によってシールされている。シール材は０．８ｍｍの幅で全周に亘って、切れ目無く形成されている。ＴＦＴ基板１００および対向基板２００は当初は０．５ｍｍの厚さであったものを、研磨によって０．２ｍｍ程度にまで薄く形成されている。
液晶はＯＤＦプロセスによって充填されている。この場合、シール材１５０は対向基板２００に形成され、液晶は滴下方式によって対向基板２００に滴下され、その後、ＴＦＴ基板１００と貼り合わせる。ＴＦＴ基板１００は対向基板２００よりも大きく形成され、ＴＦＴ基板１００が１枚となっている部分に、ＩＣドライバ４０が接続し、フレキシブル配線基板３０が接続している。
対向基板２００に貼り付けられた上偏光板２１０に紫外線硬化樹脂による接着材５０を介してフロントウインドウ１０が接着している。フロントウインドウ１０の周辺には黒枠印刷１１が施されている。黒枠印刷の幅は０．５ｍｍから１０ｍｍの間で形成される。本発明の特徴は、黒枠印刷１１の内側端部が、液晶表示パネルのシール材１５０の内側端部よりも内側に存在していることである。
図３は、図２のＤ部拡大図である。図３において、液晶表示パネルの上に、接着材５０を介してフロントウインドウ１０が接着している。液晶表示パネルは、ＴＦＴ基板１００、対向基板２００、その間に挟持された液晶層６０、液晶層の周辺を囲むシール材１５０、ＴＦＴ基板１００に貼り付けられた下偏光板１１０、対向基板２００に貼り付けられた上偏光板２１０から構成されている。
図３において、ＴＦＴ基板１００および対向基板２００はガラスで形成されているが、外側を研磨し、各々０．２ｍｍ程度にまで薄くなっている。上偏光板２１０、下偏光板１１０ともに０．１３ｍｍである。対向基板２００に偏光板２１０が接着していても、その合計の厚さは０．６６ｍｍである。したがって、外力が加われば容易に変形する。
フロントウインドウ１０の下側周辺部には黒枠印刷１１が形成されている。液晶表示パネルとフロントウインドウ１０とは紫外線硬化樹脂５０によって接着している。この紫外線硬化樹脂５０は、紫外線を照射すると、硬化収縮を起こし、その結果、接着材５０の膜厚が液晶表示パネル周辺において小さくなり、液晶表示パネルの対向基板２００に応力を生ずる。
対向基板２００は厚さが０．２ｍｍ程度であるから、応力がかかると容易に変形し、その結果、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００との間の間隔が変化することは、図６で説明したとおりである。接着材５０の硬化収縮に伴う応力は、特に、フロントウインドウ１０の黒枠印刷１１の端部付近において生じやすい。対向基板２００の変形が黒枠印刷１１の下側であれば、色等が変化しても遮蔽することが出来るが、黒枠印刷１１の端部よりも内側であれば、黄色変色等が視認される。
本発明は、図３に示すように、シール材１５０の内側端部Ｐ１の位置をフロントウインドウ１０の黒枠印刷１１の内側端部Ｐ２よりも内側に配置することである。好ましくは、シール材１５０の内側端部Ｐ１は、フロントウインドウ１０の黒枠印刷１１の内側端部Ｐ２よりも０．２ｍｍ以上内側である。また、図２において、パネルの厚さ方向で、黒枠印刷の内側端部Ｐ２がシール幅内に存在する。即ち、フロントウインドウ側から見た場合、黒枠印刷１１とシール材１５０が配置された領域は、一部で重なり合うように配置されている。
図３において、シール材１５０はエポキシ系の樹脂で、厚さ数μｍであり、接着強度は非常に強い。このようなシール材１５０によってＴＦＴ基板１００と対向基板２００とが強固に接着しているので、強度的には板厚が２倍となったと同様である。したがって、応力に対する変形量は、１/８となる。
このように、本発明では、最も応力の大きい場所にＴＦＴ基板１００と対向基板２００を接着するシール材１５０が形成されているので、対向基板２００の変形が生じにくく、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００との間隔も一定に保つことが出来る。
１０…フロントウインドウ、 １１…黒枠印刷、 ２０…表示領域、 ２１…黄色変色部、３０…フレキシブル配線基板、３１…バックライト用フレキシブル配線基板、 ４０…ＩＣドライバ、 ５０…接着材、 ６０…液晶層、 ７０…滴下液晶、 １００…ＴＦＴ基板、 １１０…下偏光板、 １５０…シール材、 ２００…対向基板、 ２１０…上偏光板、 ３００…バックライト

Claims (4)

  1. 画素電極とＴＦＴを有する画素が形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタが形成された対向基板とがシール材によって接着し、内部に液晶が封入され、前記ＴＦＴ基板側には下偏光板が貼り付けられ、前記対向基板側には上偏光板が貼り付けられた液晶表示パネルにフロントウインドウが接着した液晶表示装置であって、
    前記フロントウインドウは周辺に黒枠印刷が施され、前記黒枠印刷が施された側のフロントウインドウと前記液晶表示パネルの前記上偏光板が紫外線硬化樹脂によって接着し、
    前記シール材の内側端部は、前記フロントウインドウの前記黒枠印刷の内側端部よりも内側に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記シール材の内側端部は、前記フロントウインドウの前記黒枠印刷の内側端部よりも０．２ｍｍ以上内側に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
  3. 前記ＴＦＴ基板および前記対向基板は研磨によって薄く形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
  4. 前記液晶は滴下方式によって充填されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
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