JP2004354468A - 曲面液晶パネル、液晶表示装置、曲面液晶パネルの製造装置、曲面液晶パネルの製造方法および液晶表示装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】湾曲状態を保持させた液晶パネルを提供する。
【解決手段】紫外線硬化型のシール剤１３と、高分子分散液晶１５を形成するための紫外線重合性モノマーと液晶および重合開始剤の混合物と、を挟んだ一対の可撓性基板１１、１２を湾曲した状態にて保持し、その湾曲状に保持された状態の可撓性基板１１、１２の表裏両面から紫外線を照射し、前記シール剤および前記混合物を同時に硬化する。
【選択図】 図１
【解決手段】紫外線硬化型のシール剤１３と、高分子分散液晶１５を形成するための紫外線重合性モノマーと液晶および重合開始剤の混合物と、を挟んだ一対の可撓性基板１１、１２を湾曲した状態にて保持し、その湾曲状に保持された状態の可撓性基板１１、１２の表裏両面から紫外線を照射し、前記シール剤および前記混合物を同時に硬化する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、湾曲形状を保持した曲面液晶パネル、液晶表示装置、曲面液晶パネルの製造装置、曲面液晶パネルの製造方法および液晶表示装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶表示装置は、薄型で、且つ、消費電力が少ないこともあり、携帯電話機、電子手帳、電子ブック等の各種の電子機器において広く用いられている。
【０００３】
なお、液晶表示装置は、液晶パネルと駆動回路とを備え、必要に応じて、バックライト、導光板、ケーシング等の付帯機器を装着して構成されている。通常の液晶表示装置が電子機器に用いられる場合、その液晶表示装置の表示面は、電子機器の筐体とほぼ平行に、且つ、平面形状にて配置されて構成されることとなる。
【０００４】
このため、従来の液晶表示装置の具備する液晶パネルは、図５に示すように、液晶層３５を駆動するための電極を有する基板３１、３２が平面形状で構成されており、この一対の基板３１、３２を、所定の間隔を保持するためのスペーサ３４を介して対向させ、該対向させた両基板３１、３２を接着するためのシール剤３３を、基板３１、３２の縁辺に配した構造にて形成されている。そして、この空の液晶パネルに、液晶を注入して、その注入口部を接着剤で封止し、さらに液晶の表示モードにより、その基板３１、３２の外面に偏光板、位相板、反射板等が貼り合わされることで液晶パネルが構築されることとなる。
【０００５】
なお、近年では電子機器の表示部に対して、その電子機器の筐体外面に沿った曲面形状を持つ液晶パネルを備えた液晶表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
この特許文献１には、曲面表示液晶パネル、曲面表示液晶パネルの製造装置および製造方法に関する技術が開示されており、紫外線硬化性のシール材を挟み、可撓性を持つ一対の透明基板を湾曲した状態で圧着し、その圧着状態にて紫外線を照射することでシール材を硬化させ、曲面形状を有する空の曲面表示液晶パネルを製造するものである。そして、その製造した空の曲面表示液晶パネルに対して、液晶注入、偏光板等の貼り付けをすることとなる。
【０００７】
また、液晶パネルの表示面の表示方式には、ＴＮモード（ツインステッド・ネマチック・モード）やＳＴＮモード（スーパ・ツインストテッド・ネマチック・モード）に代表されるような偏光板を１枚もしくは２枚用いて液晶の複屈折や旋光性を利用した表示方式がある。しかしながら、ＴＮモードやＳＴＮモードでは、偏光板による光の吸収が行われ、その光利用効率が理論的には５０％以下となり表示が暗くなる虞がある。そこで、偏光板を使用せずに明るい表示を実現するために、光散乱性を利用した相転移モード及び高分子分散モードがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
この特許文献２は、曲面液晶パネルを高分子分散型液晶で実現する製造方法が開示されている。平面形状の高分子分散型液晶パネルを湾曲させて形成しようとすると、湾曲方向への液晶の配向が生じて、コントラスト、視認性の低下を招く不具合がある。この不具合を解決するために、特許文献２は、少なくとも一方が透明な電極である一対の電極面の間に、紫外線硬化型の高分子分散型液晶を挟持した表示装置の製造方法において、紫外線を用いて高分子分散型液晶を硬化する際に、透明な電極を曲面に保持して紫外線を照射することで液晶の配向を生じることなく曲面表示を可能にするものである。
【０００９】
また、それぞれ曲面を有する一対の透明基板を形成し、該形成した透明基板間に高分子分散液晶層を設けることで、曲面表示が可能な液晶表示装置がある（例えば、特許文献３参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１０−２６８２４５号公報
【特許文献２】
特開２０００−２４１８０６号公報
【特許文献３】
実開平５−７１８２１号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１において、曲面形状の液晶パネルを製造しても、空の液晶パネルに液晶を注入する工程が必要であり、また、その曲面形状に合わせて、液晶を注入する注入装置及び冶工具を改良する必要がある。また、曲面形状の液晶パネルに対して、偏光板等の光学フィルムの貼り付けを行うことは、従来の貼り付け装置では困難であり、また、光学フィルムの温度、湿度の変化による伸縮により、湾曲形状を保持することが困難である。
【００１２】
また、特許文献２において、空の曲面表示液晶パネルに、紫外線（ＵＶ）により架橋反応し重合するアクリルレートモノマー等の紫外線重合性モノマーと、正の誘電異方性を有するネマチック液晶と、の混合物を注入して湾曲形状に保持するため、シール剤が硬化している状態で湾曲させると、一対の基板の湾曲された内面と外面との基板の曲率の差が原因で、液晶パネルに不自然な応力がかかり、特に、シール剤近傍に、上記の紫外線重合性モノマーと液晶との混合物が蓄積してしまい、表示面を劣化させる要因となる。また、その状態で高分子分散液晶を硬化しても、液晶パネルに残留する応力のために、湾曲形状を保持することが困難となる。
【００１３】
また、特許文献３は、それぞれの透明基板を所定の曲面形状にあらかじめ加工するものであり、湾曲状態をそれぞれの透明基板が保持するために、剛性の高い透明な素材を用いる必要がある。しかし、剛性の高い素材を曲面形状に加工するには、プレス加工等の高温、高圧での工程が必要となるために、液晶表示装置の生産性が低く、液晶表示装置を製造するためのエネルギー消費が大きくなる。また、曲面形状の基板を用いてシール剤の塗布、透明基板の貼り合わせ、液晶の注入等の工程を行うには、通常の液晶パネルを製造する際の製造装置、製造方法とは異なる製造装置、製造方法を新たに構築する必要がある。
【００１４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、湾曲状態を保持させた液晶パネル、曲面表示性能を有する液晶表示装置を提供することを目的とする。
また、生産性の高い湾曲状態を保持させた液晶パネルの製造方法、液晶パネルの製造装置、曲面表示性能を有する液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために本発明は以下のような特徴を有する。
請求項１記載の発明は、紫外線硬化型のシール剤と、少なくとも紫外線重合性モノマーと液晶との混合物と、を挟持した、少なくとも一方が透明である一対の可撓性の基板を、湾曲した状態で保持し紫外線を照射することにより湾曲形状が保持されることを特徴とする。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の曲面液晶パネルにおいて、少なくとも一方の可撓性の基板の厚みは２５０μｍ以下のプラスチック基板であることを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の曲面液晶パネルにおいて、曲面液晶パネルの各画素を独立に駆動する薄膜トランジスタのスイッチング素子を更に有することを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の曲面液晶パネルにおいて、薄膜トランジスタを構成する半導体層が有機物からなることを特徴とする。
【００１９】
請求項５記載の発明は、請求項３または４記載の曲面液晶パネルにおいて、薄膜トランジスタを構成する基板の厚みが１００μｍ以下の金属基板であることを特徴とする。
【００２０】
請求項６記載の発明は、請求項１記載の曲面液晶パネルにおいて、混合物は、重合開始剤を更に有することを特徴とする。
【００２１】
請求項７記載の発明は、請求項１から６の何れか１項に記載の曲面液晶パネルと、曲面液晶パネルを駆動する駆動回路と、が配線基板で接続してなることを特徴とする。
【００２２】
請求項８記載の発明は、紫外線硬化型のシール剤と、高分子分散液晶を形成するための紫外線重合性モノマーと液晶および重合開始剤の混合物と、挟持し一対の基板を圧着する曲面液晶パネルの製造装置であって、紫外線を透過し、一対の基板を湾曲した状態で表裏両面から保持する基板保持部と、シール剤および混合物に向けて紫外線を照射する紫外線源と、を有することを特徴とする。
【００２３】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の曲面液晶パネルの製造装置において、紫外線源は、一対の基板の表裏両面から照射する２つの紫外線源からなることを特徴とする。
【００２４】
請求項１０記載の発明は、紫外線硬化型のシール剤と、高分子分散液晶を形成するための紫外線重合性モノマーと液晶および重合開始剤の混合物と、を挟んで一対の可撓性基板を圧着して曲面液晶パネルを製造する曲面液晶パネルの製造方法であって、紫外線を透過し、一対の可撓性基板を湾曲した状態に表裏両面から保持する湾曲状態保持工程と、湾曲状態保持工程により、一対の可撓性基板が湾曲状態に保持された状態で紫外線を照射し、シール剤および混合物を同時に硬化する硬化工程と、を行うことを特徴とする。
【００２５】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の曲面液晶パネルの製造方法において、硬化工程は、紫外線を、一対の可撓性基板の表裏両方向から照射してシール剤および混合物を硬化することを特徴とする。
【００２６】
請求項１２記載の発明は、請求項１１または１２記載の曲面液晶パネルの製造方法により製造された曲面液晶パネルを、曲面液晶パネルを駆動する駆動回路基板と配線基板にて接続し、該接続した配線基板を折り曲げて駆動回路基板を曲面液晶パネルの背面に配置して液晶表示装置を製造することを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明にかかる実施の形態について詳細に説明する。
【００２８】
まず、図１を参照しながら、本発明にかかる液晶パネルについて説明する。
なお、図１は、液晶パネルが、湾曲方向に沿った断面形状の構成図を示す。
本発明にかかる液晶パネルは、少なくとも一方が透明な可撓性基板１１、１２が、基板間の厚みを保つスペーサ１４を介して対向し、その対向した基板１１、１２が、基板１１、１２の縁周辺に配置された紫外線硬化型のシール剤１３で接着されている。そして、基板１１と基板１２との間に、調光層として高分子分散液晶層１５が充填された構造となっている。
【００２９】
なお、可撓性の透明基板１１、１２としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）等のポリマーフィルムが最適であるが、特に限定されるものではない。
【００３０】
紫外線硬化型のシール剤１３は、例えば、アクリレート系、メタアクリレート系、変性ウレタンアクリレート系、変性エポキシアクリレート系の樹脂が用いられる。
【００３１】
高分子分散液晶層１５は、紫外線（ＵＶ）により架橋反応して重合するアクリレートモノマーなどの紫外線重合性モノマーとなる高分子樹脂とネマチック液晶とを均一に混合溶解させた混合物に、紫外線（ＵＶ）を照射することで形成される液晶層である。なお、高分子樹脂とネマチック液晶とを均一に混合溶解させた混合物に、紫外線硬化開始剤を添加し、重合反応速度を制御することも可能である。
【００３２】
次に、図１に示す液晶パネルの製造方法について説明する。
【００３３】
まず、一対の透明な可撓性基板１１、１２に対してスパッタリング等の真空成膜法等の手法を用いて、透明導電膜、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を成膜する。
【００３４】
次に、フォトリソグラフィーにより、所定のパターンの透明導電膜を基板１１、１２上に形成する。
【００３５】
次に、少なくとも一方の基板にセル厚を一定に保つためのスペーサ１４を分散させて配置し、さらに一方の基板に紫外線硬化型のシール剤１３を印刷する。なお、シール剤１３を印刷した基板に（本実施の形態では）、少なくとも紫外線重合性モノマーと液晶との混合物を、ディスペンサー等を用いて所定量滴下し配置する。
【００３６】
次に、両基板１１、１２を湾曲状態に保持するための湾曲状態保持装置（図２参照）に設置し、両基板１１、１２を圧着状態で保持する。この状態で紫外線（ＵＶ）を照射することで、シール剤１３と、少なくとも紫外線重合性モノマーと液晶との混合物と、を同時に硬化させることが可能となる。
【００３７】
以上の工程を行うことで高分子分散型液晶を調光層とする曲面液晶パネルが製造されることとなる。なお、上記製造方法において、シール剤１３を印刷した基板への混合物の滴下は、湾曲状態保持装置（図２参照）において基板１１、１２を設置した状態にて行うことも可能である。
【００３８】
このように、本発明の曲面液晶パネルは、湾曲状態を保持した状態で紫外線を照射し、シール剤１３と、少なくとも紫外線重合性モノマーと液晶との混合物と、の硬化を同時に行うことで製造されるので、シール剤１３、基板１１、１２、及び、高分子分散液晶層１５に不自然な応力が残らずに湾曲した状態で固定されることとなる。
【００３９】
また、上記の曲面液晶パネルの製造方法により、湾曲状態が保持された曲面液晶パネルを製造できるとともに、従来のように、空の曲面液晶パネルを製造した後に、紫外線重合性モノマーと液晶との混合物を注入する工程も必要なくなり、また、シール剤と、紫外線重合性モノマーと液晶との混合物と、の硬化が同時に行われるため、曲面液晶パネルの製造工程の簡略化と、製造時間の短縮も可能となる。
【００４０】
ここで、図２を参照しながら、上記曲面液晶パネルを製造する際の湾曲状態保持装置について説明する。
この湾曲状態保持装置は、図２に示すように、基板２１を湾曲状態に保持するための圧着型２３、２４と、紫外線源２６と、で構成される。圧着型の一方（図２では２３）は、圧着型を上下に駆動する駆動部２５と連結されており、各圧着型２３、２４に基板２１を、例えば、吸着保持した状態で、上記におけるシール剤と、紫外線重合性モノマーと液晶との混合物と、を挟み込んで湾曲状態に保持して圧着することが可能となる装置を構築している。
【００４１】
また、基板２１を各圧着型２３、２４に吸着させた状態で、少なくとも一方の基板状に、紫外線重合性モノマーと液晶との混合物を滴下するための装置を、図２に示す湾曲状態保持装置に併置する構成とすることで、曲面液晶パネルの製造方法を簡略化した曲面液晶パネルの製造装置を構築することが可能となる。
【００４２】
なお、圧着型２３、２４は、紫外線（ＵＶ）を透過する材料、例えば、紫外線透過性ガラス、水晶、紫外線透過性プラスチックなどで形成されている。
【００４３】
このように、紫外線硬化型のシール剤と、高分子分散液晶を形成するための紫外線重合性モノマーと液晶および重合開始剤の混合物と、を挟んで可撓性の一対の基板を圧着する曲面液晶パネルの製造装置において、紫外線を透過する材料にて形成され、一対の基板を湾曲した状態で表裏両面から圧着して保持する圧着型と、紫外線硬化型のシール剤と、高分子分散液晶を形成するための紫外線重合性モノマーと液晶の混合物と、に向けて紫外線を照射する紫外線源と、を有することで、湾曲状態が保持された曲面液晶パネルを効率よく生産できる曲面液晶パネルの製造装置を構築することが可能となる。
【００４４】
また、図２に示すように、紫外線源２６が圧着型の上下に配置されている製造装置を構築することで、上下からの紫外線照射が可能となり、一方向からの紫外線照射により十分にシール剤の接着強度が得られない場合、また、紫外線重合性モノマーの重合が進まないような素材の場合も含めて、確実な硬化が可能となる。また、硬化のための時間が短縮され、生産効率に優れた曲面液晶パネルの製造方法を構築できる。
【００４５】
なお、本発明の曲面液晶パネルにおいて、可撓性基板として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）等のポリマーフィルムを用いる場合、厚みが２５０μｍ以下の基板を使用することが好ましい。厚みが２５０μｍ以下の基板を使用することで、湾曲状態を保持する信頼性（高温高湿、温度サイクル等の環境試験）を確保することができることとなる。
【００４６】
また、厚みが２５０μｍ以下のプラスチック基板を使用することは、軽量性、厚みの点でも好ましく、また、フィルム状でロール ｔｏ ロール工法により透明導電膜の成膜が可能となるため、生産性に優れ、コスト面でも有効な曲面液晶パネルの製造方法を構築できる。このように、厚みが２５０μｍ以下のプラスチック基板は、可視光の透過性、耐熱性（〜１５０度）、基板の軽量性、厚みの点に優れ、曲面液晶パネルを製造した場合、信頼性および表示品質が高く、軽量性、可撓性、生産性にも優れることとなる。
【００４７】
なお、本発明にかかる高分子分散型の曲面液晶パネルにおいて、高精細で、且つ、高コントラストの表示を可能とするには、多数の液晶素子毎にスイッチング素子で駆動することが必要となる。スイッチング素子としては、二つの電極間に絶縁層を設けたＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｍｅｔａｌ）素子に代表されるような薄膜二端子素子や三端子素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などを使用することができる。なお、スイッチング性能や階調制御性の点を考慮して、特に、三端子素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を使用することが好ましい。
【００４８】
図３は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０４が、液晶素子毎に設けられたパネル（６素子分）の一例を湾曲のない方向に沿った断面図で示している。なお、図３は、密接して配置された高分子分散液晶層１０１を簡略化して液晶層１０１として示したものである。薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０４は、各素子に対応する透明電極１０６の下に設けられており、光吸収層１０５と層間絶縁膜１０７とに形成されたコンタクトホール１０８を介して透明電極１０６に導通している構成をとる。
【００４９】
なお、本実施の形態において、光吸収層１０５を設置した理由を以下に説明する。高分子分散液晶層は、光散乱−光透過型の調光層であり、この調光層が散乱状態であれば、調光層への入射光は後方散乱成分と前方散乱成分とにわかれ、後方散乱性成分は、透明基板１０９を透過して外部に出射され、前方散乱成分は、光吸収層１０５に吸収されるが、外部からは白表示として認識される。
【００５０】
調光層が透明であれば入射光は、すべて光吸収層１０５に吸収されるので結果として黒表示が得られる。このようにして、調光層の光散乱−光透過状態の制御で白黒表示を実現するための光吸収層１０５を設置した。
【００５１】
なお、図４は、図３に示す薄膜トランジスタ１０４の構造を簡略化して示したものである。基板１０２としては、可撓性の薄膜ガラス、プラスチック等の絶縁体または表面を絶縁化した金属基板を用いる。観察者側の透明基板１０９は、光学的に透明な薄膜ガラスやプラスチック等を用い、共通電極として透明電極１０３が形成されている。また、ゲート電極１１０は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ等の金属薄膜から構成されており、ゲート絶縁膜１１１は、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ、Ｔａ２ Ｏ５ 、ＢａＴｉＯ３ 、ＳｒＴｉＯ３ 、ＰＬＺＴ、シアノメチルプルラン、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリメチルメタクリレート、パリレン等の絶縁体薄膜から構成されている。
【００５２】
また、チャネル１１２は、ａ−Ｓｉ、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ等の半導体薄膜から構成されており、ソース電極１１３は、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｕ等の金属薄膜から構成されている。また、ドレイン電極１１４は、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｕ等の金属薄膜から構成されており、層間絶縁膜１０７は、ＳｉＯｘ、ポリイミド、パリレン等から構成されている。コンタクトホール１０８は、Ｗ等のコンタクトメタルで穴埋めされている。
【００５３】
なお、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０４は、スパッタリング法、化学蒸着ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、塗布法等の薄膜形成技術と、ウェットエッチング法、ドライエッチング法等のパターンニング技術とを組み合わせた公知の手法を用いて作製することができる。
【００５４】
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０４は、ゲート電極１１０に印加する電圧と、ソース電極１１３とドレイン電極１１４との間に印加する電圧とで、ソースからドレインに流れる電流を制御する能動素子であるが、一定時間電流を流した後にゲート電圧をオフにすると液晶層が持つ静電容量により電荷が蓄積され透過電極１０６の電位が上昇する。これにより、液晶層に電圧が印加される。
【００５５】
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０４の構造としては、上記の構造（逆スタガー型）以外に、ソース・ドレイン電極と半導体薄膜の順序を入れ替えたもの（プレーナ型）やゲート電極が最上層となるもの（スタガー型）等の構造で構築することも可能である。このように、曲面液晶パネルの各画素を独立に駆動する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０４をスイッチング素子として用いることで、高精細で、且つ、高コントラストな曲面液晶パネルを形成することが可能となる。
【００５６】
なお、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０４を構成する材料のうち、特に半導体層として、ａ−Ｓｉ、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ等の材料を用いると、成膜温度が高くなければ、トランジスタ性能が十分に発揮できないことや、曲面液晶パネルの製造装置が複雑で高価であることから、プラスチック基板上に薄膜トランジスタを形成する場合には、例えば、ガラス基板上に形成した薄膜トランジスタをプラスチック基板に転写する方法等、煩雑な工程で製造する必要が生じ、製造コストが高くなる等の問題がある。
【００５７】
そこで、少なくとも薄膜トランジスタを構成する半導体層が有機物からなるものであることが好ましい。有機半導体材料は、真空蒸着法や、スピンコート等の塗布法といった比較的簡便な方法を用いて室温付近の温度で成膜することが可能であるため、プラスチック基板を使用することが可能となり、生産性が高く、製造コストを低減できる。
【００５８】
有機半導体材料としては、ペンタセン、フタロシアニン等の低分子やポリアセチレン系導電性高分子、ポリパラフェニレン及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体等のポリフェニレン系導電性高分子、ポリピロール及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリフラン及びその誘導体等の複素環系導電性高分子、ポリアニリン及びその誘導体等のイオン性導電性高分子が挙げられる。また、これら導電性高分子は、適当なドーパントをドーピングすることにより導電率を高くして用いることも可能である。
【００５９】
ドーピングに用いるドーパントとしては、ポリスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、アルキルナフタレンスルホン酸等の蒸気圧の低いものを用いるのが好ましい。
【００６０】
なお、大面積に複数の微細な薄膜トランジスタを作製するためには、作製工程中における基板の耐性や形状・寸法安定性が更に重要となるため、薄膜トランジスタを作製する際の水、有機溶媒、酸、アルカリといった液体への浸漬や熱履歴に対して、プラスチック基板の耐性や形状・寸法安定性は充分とは言えず、表面に耐溶剤をコーティングするなどの工夫が必要になる場合がある。
【００６１】
そこで、本実施の形態では、ゲート電極１１０、ゲート絶縁膜１１１、有機半導体層１１２、ソース電極１１３及びドレイン電極１１４とからなる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を金属基板１０２上に形成してなる液晶パネルを提供する。
【００６２】
金属基板１０２は、大面積化が容易で、且つ、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）作製工程中での形状・寸法安定性に優れていることから、金属基板１０２を用いることで、液晶表示装置等に好適に使用可能な曲面液晶パネルを形成することが可能となる。
【００６３】
なお、金属基板１０２の材料としてはアルミニウム、銅、ニッケル、チタン、モリブデン、タングステン等の単体金属やジュラルミン等のＡｌ基合金、真鍮、コンスタンタン等のＣｕ基合金、クロメル、ニクロム、インコネル、モネル、ハステロイ等のＮｉ基合金、コバール、インバー、パーマロイ、ステンレス、Ｆｅ−Ｂアモルファス合金等のＦｅ基合金及びＴｉ基合金等を用いることができる。
【００６４】
従来から液晶パネルに使用されている薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板としてのＳｉ基板やガラス基板の比重は２．５ｇ／ｃｍ３ 前後であり、その厚さは、通常１ｍｍ程度以下である。ところが、金属基板で例示した鉄を主成分とし、ニッケル、クロム、コバルトのうち、少なくとも１つを含む合金は、比重が８ｇ／ｃｍ３ 程度である。従って、金属基板を用いて従来と同等以下の重量にするためには、その厚さを、概ね０．３ｍｍ以下とする必要がある。
【００６５】
本実施の形態においては、金属基板を１００μｍ（＝０．１ｍｍ）以下にすることで、湾曲形状を保持する曲面液晶パネルに適用できることを見いだした。これにより、生産性が高く、さらに軽量で、特性に優れた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板を形成することが可能となり、駆動特性、視認性に優れた曲面液晶パネルを形成することが可能となる。
【００６６】
また、本実施の形態における液晶表示装置は、紫外線硬化型のシール剤と、高分子分散液晶を形成するための紫外線重合性モノマーと液晶および重合開始剤の混合物と、を挟んで可撓性の一対の基板を圧着して製造される曲面液晶パネルと、該曲面液晶パネルを駆動する駆動回路と、を有して構成される。この曲面液晶パネルは、紫外線を透過し、一対の基板を湾曲した状態に表裏面から保持し、一対の基板が湾曲状態に保持された状態で紫外線を照射して、シール剤の硬化および高分子分散液晶を形成することで、湾曲形状が保持できる曲面液晶パネルが製造され、駆動回路と接続された状態で電子機器等に容易に組み込むことができるので、優れた曲面表示で、且つ、デザイン性に優れた液晶表示装置を構成できることとなる。
【００６７】
次に、本発明の実施の形態における実施例を以下に記す。
（実施例１）
図１に示す液晶パネルの構造において、透明電極を酸化インジウム膜（以後、ＩＴＯ膜と記す）で形成したＰＣ基板（厚み１００μｍ）１１、１２を用いた。スペーサ１４としては、積水化学製の粒径１５μｍの球形ポリマービーズを基板面（基板１１）に約２００個／ｍｍ２ の密度で散布した。また、紫外線硬化型アクリレート系のシール剤１３を基板１２の周囲にディスペンサーで塗布し、さらに、高分子分散液晶層１５を形成するため、大日本インキ化学工業（株）製のＰＮＬＣ用の液晶組成物、モノマー組成物、および、重合開始剤の混合物（製品名：ＰＮＭ−１０６）の所定量を基板面に定量ディスペンサーで滴下した。
【００６８】
この両基板を図２に示す湾曲状態保持装置を用いて、湾曲状態を保持するように圧着した。なお、圧着型２３、２４は、紫外線を透過するガラスを加工したものを用いた。紫外線源２６には高圧水銀ランプを用い、基板１１側より、波長３６５ｎｍ中心の紫外線（強度５０ｍＷ／ｃｍ２ ）を２分間照射し、シール剤の硬化と膜厚１５μｍの高分子分散液晶層を形成した。
【００６９】
上記の実施例１の方法で製造した曲面液晶パネルは、平面型に構成した液晶パネルと同等の表示性能を示すこととなる。また、この曲面液晶パネルは、高温放置（６０℃）、高温高湿（４０℃×６０％ＲＨ）で、２４０ｈｒのエージング試験後もその湾曲構造が変化することなく、その表示特性も劣化しない結果が得られた。
【００７０】
（実施例２）
実施例１と同様の材料構成において、圧着した状態で上下から紫外線を照射した。何れの紫外線源２６とも照射強度５０ｍＷ／ｃｍ２ で１分間照射して膜厚１５μｍの曲面液晶パネルを製造した。シール剤１３の接着強度及び高分子分散液晶層１５の構造とも、実施例１と同じであった。さらに、短時間の紫外線照射で済むため、曲面液晶パネルの製造工程時間を短縮できた。
【００７１】
（実施例３）
図３に示す薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０４を有する曲面液晶パネルを製造する。厚さ０．０５ｍｍのチタン合金（ＤＡＴ５１）を電解研磨し、基板１０２とする。この基板１０２の両面には、厚さ２μｍのＳｉＯ２ からなるコーティング層を形成した。ゲート電極１１０は、Ａｌを５０ｎｍ堆積し、幅２５μｍにした。ゲート絶縁膜１１１としてＳｉＮｘを１００ｎｍ堆積し、ソース電極１１３、ドレイン電極１１４は、厚さ２ｎｍのＣｒと３０ｎｍのＡｕを積層して形成し、そのチャネル長は５μｍとした。有機半導体層１１２は昇華精製したペンタセン５０ｎｍである。
【００７２】
上記の方法で製造した薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０４を、隣接素子間のピッチを０．２ｍｍとし、１０２４×７６８配置した。この薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０４の典型的な電界効果移動度は０．３ｃｍ２ ／Ｖｓ、オンオフ比が１０５ であった。
【００７３】
この薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板を基板１２、対向する基板１１をＰＣ基板（厚み１００μｍ）として、実施例１と同様の方法、材料にて曲面液晶パネルを製造すると、高精細で、且つ、駆動特性に優れた高品位の曲面表示が可能な液晶パネルとなる。
【００７４】
（実施例４）
実施例１で製造した曲面液晶パネルと駆動回路基板をフレキシブルな配線基板で接続し、この配線基板を折り曲げて駆動回路基板を曲面液晶パネルの背面に配置して、液晶表示装置を構成した。これにより、曲面液晶パネルにおける湾曲構造の保持の信頼性が高い、デザイン性に優れた液晶表示装置となる。
【００７５】
なお、上述する実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更実施が可能である。
【００７６】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように本発明は以下のような効果を奏する。
本発明にかかる曲面液晶パネルは、紫外線硬化型のシール剤と、少なくとも紫外線重合性モノマーと液晶の混合物と、を挟持した、少なくとも一方が透明である、一対の可撓性の基板を、湾曲した状態で保持し紫外線を照射することにより湾曲形状が保持された曲面液晶パネルとなる。
【００７７】
また、本発明にかかる液晶表示装置は、湾曲形状を保持した曲面液晶パネルと駆動回路とが一体化されることでデザイン性に優れた曲面表示の液晶表示装置となる。
【００７８】
また、本発明にかかる曲面液晶パネルの製造装置は、紫外線硬化型のシール剤と、高分子分散液晶を形成するための紫外線重合性モノマーと液晶および重合開始剤の混合物と、挟持し一対の基板を圧着する曲面液晶パネルの製造装置であって、紫外線を透過し、一対の基板を湾曲した状態で表裏両面から保持する基板保持部と、シール剤および混合物に向けて紫外線を照射する紫外線源と、を有することで生産性の高い曲面液晶パネルの製造装置となる。
【００７９】
また、本発明にかかる曲面液晶パネルの製造方法は、紫外線硬化型のシール剤と、高分子分散液晶を形成するための紫外線重合性モノマーと液晶および重合開始剤の混合物と、を挟んで一対の可撓性基板を圧着して曲面液晶パネルを製造する曲面液晶パネルの製造方法であって、紫外線を透過し、一対の可撓性基板を湾曲した状態に表裏両面から保持する湾曲状態保持工程と、湾曲状態保持工程により、一対の可撓性基板が湾曲状態に保持された状態で紫外線を照射し、シール剤および混合物を硬化する硬化工程と、を行うことで、液晶の注入工程が簡略化され、液晶パネルの製造工程時間も短縮されるなど、生産性の高い曲面液晶パネルの製造方法となる。
【００８０】
また、本発明にかかる液晶表示装置の製造方法は、曲面液晶パネルを、曲面液晶パネルを駆動する駆動回路基板と配線基板にて接続し、該接続した配線基板を折り曲げて駆動回路基板を曲面液晶パネルの背面に配置して液晶表示装置を製造することで、信頼性が高く、生産性にも優れた液晶表示装置の製造方法となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる曲面液晶パネルの構成を示す図であり、曲面液晶パネルの湾曲方向に沿った断面のモデルを示す図である。
【図２】本発明にかかる曲面液晶パネルの製造装置（湾曲状態保持装置）を示す図である。
【図３】薄膜トランジスタが液晶素子毎に設けられたパネル（６素子分）の一例を示す図である。
【図４】図３に示す薄膜トランジスタの構造を簡略化した構成図である。
【図５】従来の液晶パネルの構成を示す図である。
【符号の説明】
１１、１２、２１ 基板
１３、２２ シール剤
１４ スペーサ
１５ 高分子分散液晶層
２３、２４ 圧着型
２５ 駆動部
２６ 紫外線源
１０１ 高分子分散液晶層（液晶層）
１０２、１０９ 基板
１０３ 透明電極
１０４ 薄膜トランジスタ
１０５ 光吸収層
１０６ 透明電極
１０７ 層間絶縁膜
１０８ コンタクトホール
１１０ ゲート電極
１１１ ゲート絶縁膜
１１２ チャネル
１１３ ソース電極
１１４ ドレイン電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、湾曲形状を保持した曲面液晶パネル、液晶表示装置、曲面液晶パネルの製造装置、曲面液晶パネルの製造方法および液晶表示装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶表示装置は、薄型で、且つ、消費電力が少ないこともあり、携帯電話機、電子手帳、電子ブック等の各種の電子機器において広く用いられている。
【０００３】
なお、液晶表示装置は、液晶パネルと駆動回路とを備え、必要に応じて、バックライト、導光板、ケーシング等の付帯機器を装着して構成されている。通常の液晶表示装置が電子機器に用いられる場合、その液晶表示装置の表示面は、電子機器の筐体とほぼ平行に、且つ、平面形状にて配置されて構成されることとなる。
【０００４】
このため、従来の液晶表示装置の具備する液晶パネルは、図５に示すように、液晶層３５を駆動するための電極を有する基板３１、３２が平面形状で構成されており、この一対の基板３１、３２を、所定の間隔を保持するためのスペーサ３４を介して対向させ、該対向させた両基板３１、３２を接着するためのシール剤３３を、基板３１、３２の縁辺に配した構造にて形成されている。そして、この空の液晶パネルに、液晶を注入して、その注入口部を接着剤で封止し、さらに液晶の表示モードにより、その基板３１、３２の外面に偏光板、位相板、反射板等が貼り合わされることで液晶パネルが構築されることとなる。
【０００５】
なお、近年では電子機器の表示部に対して、その電子機器の筐体外面に沿った曲面形状を持つ液晶パネルを備えた液晶表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
この特許文献１には、曲面表示液晶パネル、曲面表示液晶パネルの製造装置および製造方法に関する技術が開示されており、紫外線硬化性のシール材を挟み、可撓性を持つ一対の透明基板を湾曲した状態で圧着し、その圧着状態にて紫外線を照射することでシール材を硬化させ、曲面形状を有する空の曲面表示液晶パネルを製造するものである。そして、その製造した空の曲面表示液晶パネルに対して、液晶注入、偏光板等の貼り付けをすることとなる。
【０００７】
また、液晶パネルの表示面の表示方式には、ＴＮモード（ツインステッド・ネマチック・モード）やＳＴＮモード（スーパ・ツインストテッド・ネマチック・モード）に代表されるような偏光板を１枚もしくは２枚用いて液晶の複屈折や旋光性を利用した表示方式がある。しかしながら、ＴＮモードやＳＴＮモードでは、偏光板による光の吸収が行われ、その光利用効率が理論的には５０％以下となり表示が暗くなる虞がある。そこで、偏光板を使用せずに明るい表示を実現するために、光散乱性を利用した相転移モード及び高分子分散モードがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
この特許文献２は、曲面液晶パネルを高分子分散型液晶で実現する製造方法が開示されている。平面形状の高分子分散型液晶パネルを湾曲させて形成しようとすると、湾曲方向への液晶の配向が生じて、コントラスト、視認性の低下を招く不具合がある。この不具合を解決するために、特許文献２は、少なくとも一方が透明な電極である一対の電極面の間に、紫外線硬化型の高分子分散型液晶を挟持した表示装置の製造方法において、紫外線を用いて高分子分散型液晶を硬化する際に、透明な電極を曲面に保持して紫外線を照射することで液晶の配向を生じることなく曲面表示を可能にするものである。
【０００９】
また、それぞれ曲面を有する一対の透明基板を形成し、該形成した透明基板間に高分子分散液晶層を設けることで、曲面表示が可能な液晶表示装置がある（例えば、特許文献３参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１０−２６８２４５号公報
【特許文献２】
特開２０００−２４１８０６号公報
【特許文献３】
実開平５−７１８２１号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１において、曲面形状の液晶パネルを製造しても、空の液晶パネルに液晶を注入する工程が必要であり、また、その曲面形状に合わせて、液晶を注入する注入装置及び冶工具を改良する必要がある。また、曲面形状の液晶パネルに対して、偏光板等の光学フィルムの貼り付けを行うことは、従来の貼り付け装置では困難であり、また、光学フィルムの温度、湿度の変化による伸縮により、湾曲形状を保持することが困難である。
【００１２】
また、特許文献２において、空の曲面表示液晶パネルに、紫外線（ＵＶ）により架橋反応し重合するアクリルレートモノマー等の紫外線重合性モノマーと、正の誘電異方性を有するネマチック液晶と、の混合物を注入して湾曲形状に保持するため、シール剤が硬化している状態で湾曲させると、一対の基板の湾曲された内面と外面との基板の曲率の差が原因で、液晶パネルに不自然な応力がかかり、特に、シール剤近傍に、上記の紫外線重合性モノマーと液晶との混合物が蓄積してしまい、表示面を劣化させる要因となる。また、その状態で高分子分散液晶を硬化しても、液晶パネルに残留する応力のために、湾曲形状を保持することが困難となる。
【００１３】
また、特許文献３は、それぞれの透明基板を所定の曲面形状にあらかじめ加工するものであり、湾曲状態をそれぞれの透明基板が保持するために、剛性の高い透明な素材を用いる必要がある。しかし、剛性の高い素材を曲面形状に加工するには、プレス加工等の高温、高圧での工程が必要となるために、液晶表示装置の生産性が低く、液晶表示装置を製造するためのエネルギー消費が大きくなる。また、曲面形状の基板を用いてシール剤の塗布、透明基板の貼り合わせ、液晶の注入等の工程を行うには、通常の液晶パネルを製造する際の製造装置、製造方法とは異なる製造装置、製造方法を新たに構築する必要がある。
【００１４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、湾曲状態を保持させた液晶パネル、曲面表示性能を有する液晶表示装置を提供することを目的とする。
また、生産性の高い湾曲状態を保持させた液晶パネルの製造方法、液晶パネルの製造装置、曲面表示性能を有する液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために本発明は以下のような特徴を有する。
請求項１記載の発明は、紫外線硬化型のシール剤と、少なくとも紫外線重合性モノマーと液晶との混合物と、を挟持した、少なくとも一方が透明である一対の可撓性の基板を、湾曲した状態で保持し紫外線を照射することにより湾曲形状が保持されることを特徴とする。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の曲面液晶パネルにおいて、少なくとも一方の可撓性の基板の厚みは２５０μｍ以下のプラスチック基板であることを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の曲面液晶パネルにおいて、曲面液晶パネルの各画素を独立に駆動する薄膜トランジスタのスイッチング素子を更に有することを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の曲面液晶パネルにおいて、薄膜トランジスタを構成する半導体層が有機物からなることを特徴とする。
【００１９】
請求項５記載の発明は、請求項３または４記載の曲面液晶パネルにおいて、薄膜トランジスタを構成する基板の厚みが１００μｍ以下の金属基板であることを特徴とする。
【００２０】
請求項６記載の発明は、請求項１記載の曲面液晶パネルにおいて、混合物は、重合開始剤を更に有することを特徴とする。
【００２１】
請求項７記載の発明は、請求項１から６の何れか１項に記載の曲面液晶パネルと、曲面液晶パネルを駆動する駆動回路と、が配線基板で接続してなることを特徴とする。
【００２２】
請求項８記載の発明は、紫外線硬化型のシール剤と、高分子分散液晶を形成するための紫外線重合性モノマーと液晶および重合開始剤の混合物と、挟持し一対の基板を圧着する曲面液晶パネルの製造装置であって、紫外線を透過し、一対の基板を湾曲した状態で表裏両面から保持する基板保持部と、シール剤および混合物に向けて紫外線を照射する紫外線源と、を有することを特徴とする。
【００２３】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の曲面液晶パネルの製造装置において、紫外線源は、一対の基板の表裏両面から照射する２つの紫外線源からなることを特徴とする。
【００２４】
請求項１０記載の発明は、紫外線硬化型のシール剤と、高分子分散液晶を形成するための紫外線重合性モノマーと液晶および重合開始剤の混合物と、を挟んで一対の可撓性基板を圧着して曲面液晶パネルを製造する曲面液晶パネルの製造方法であって、紫外線を透過し、一対の可撓性基板を湾曲した状態に表裏両面から保持する湾曲状態保持工程と、湾曲状態保持工程により、一対の可撓性基板が湾曲状態に保持された状態で紫外線を照射し、シール剤および混合物を同時に硬化する硬化工程と、を行うことを特徴とする。
【００２５】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の曲面液晶パネルの製造方法において、硬化工程は、紫外線を、一対の可撓性基板の表裏両方向から照射してシール剤および混合物を硬化することを特徴とする。
【００２６】
請求項１２記載の発明は、請求項１１または１２記載の曲面液晶パネルの製造方法により製造された曲面液晶パネルを、曲面液晶パネルを駆動する駆動回路基板と配線基板にて接続し、該接続した配線基板を折り曲げて駆動回路基板を曲面液晶パネルの背面に配置して液晶表示装置を製造することを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明にかかる実施の形態について詳細に説明する。
【００２８】
まず、図１を参照しながら、本発明にかかる液晶パネルについて説明する。
なお、図１は、液晶パネルが、湾曲方向に沿った断面形状の構成図を示す。
本発明にかかる液晶パネルは、少なくとも一方が透明な可撓性基板１１、１２が、基板間の厚みを保つスペーサ１４を介して対向し、その対向した基板１１、１２が、基板１１、１２の縁周辺に配置された紫外線硬化型のシール剤１３で接着されている。そして、基板１１と基板１２との間に、調光層として高分子分散液晶層１５が充填された構造となっている。
【００２９】
なお、可撓性の透明基板１１、１２としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）等のポリマーフィルムが最適であるが、特に限定されるものではない。
【００３０】
紫外線硬化型のシール剤１３は、例えば、アクリレート系、メタアクリレート系、変性ウレタンアクリレート系、変性エポキシアクリレート系の樹脂が用いられる。
【００３１】
高分子分散液晶層１５は、紫外線（ＵＶ）により架橋反応して重合するアクリレートモノマーなどの紫外線重合性モノマーとなる高分子樹脂とネマチック液晶とを均一に混合溶解させた混合物に、紫外線（ＵＶ）を照射することで形成される液晶層である。なお、高分子樹脂とネマチック液晶とを均一に混合溶解させた混合物に、紫外線硬化開始剤を添加し、重合反応速度を制御することも可能である。
【００３２】
次に、図１に示す液晶パネルの製造方法について説明する。
【００３３】
まず、一対の透明な可撓性基板１１、１２に対してスパッタリング等の真空成膜法等の手法を用いて、透明導電膜、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を成膜する。
【００３４】
次に、フォトリソグラフィーにより、所定のパターンの透明導電膜を基板１１、１２上に形成する。
【００３５】
次に、少なくとも一方の基板にセル厚を一定に保つためのスペーサ１４を分散させて配置し、さらに一方の基板に紫外線硬化型のシール剤１３を印刷する。なお、シール剤１３を印刷した基板に（本実施の形態では）、少なくとも紫外線重合性モノマーと液晶との混合物を、ディスペンサー等を用いて所定量滴下し配置する。
【００３６】
次に、両基板１１、１２を湾曲状態に保持するための湾曲状態保持装置（図２参照）に設置し、両基板１１、１２を圧着状態で保持する。この状態で紫外線（ＵＶ）を照射することで、シール剤１３と、少なくとも紫外線重合性モノマーと液晶との混合物と、を同時に硬化させることが可能となる。
【００３７】
以上の工程を行うことで高分子分散型液晶を調光層とする曲面液晶パネルが製造されることとなる。なお、上記製造方法において、シール剤１３を印刷した基板への混合物の滴下は、湾曲状態保持装置（図２参照）において基板１１、１２を設置した状態にて行うことも可能である。
【００３８】
このように、本発明の曲面液晶パネルは、湾曲状態を保持した状態で紫外線を照射し、シール剤１３と、少なくとも紫外線重合性モノマーと液晶との混合物と、の硬化を同時に行うことで製造されるので、シール剤１３、基板１１、１２、及び、高分子分散液晶層１５に不自然な応力が残らずに湾曲した状態で固定されることとなる。
【００３９】
また、上記の曲面液晶パネルの製造方法により、湾曲状態が保持された曲面液晶パネルを製造できるとともに、従来のように、空の曲面液晶パネルを製造した後に、紫外線重合性モノマーと液晶との混合物を注入する工程も必要なくなり、また、シール剤と、紫外線重合性モノマーと液晶との混合物と、の硬化が同時に行われるため、曲面液晶パネルの製造工程の簡略化と、製造時間の短縮も可能となる。
【００４０】
ここで、図２を参照しながら、上記曲面液晶パネルを製造する際の湾曲状態保持装置について説明する。
この湾曲状態保持装置は、図２に示すように、基板２１を湾曲状態に保持するための圧着型２３、２４と、紫外線源２６と、で構成される。圧着型の一方（図２では２３）は、圧着型を上下に駆動する駆動部２５と連結されており、各圧着型２３、２４に基板２１を、例えば、吸着保持した状態で、上記におけるシール剤と、紫外線重合性モノマーと液晶との混合物と、を挟み込んで湾曲状態に保持して圧着することが可能となる装置を構築している。
【００４１】
また、基板２１を各圧着型２３、２４に吸着させた状態で、少なくとも一方の基板状に、紫外線重合性モノマーと液晶との混合物を滴下するための装置を、図２に示す湾曲状態保持装置に併置する構成とすることで、曲面液晶パネルの製造方法を簡略化した曲面液晶パネルの製造装置を構築することが可能となる。
【００４２】
なお、圧着型２３、２４は、紫外線（ＵＶ）を透過する材料、例えば、紫外線透過性ガラス、水晶、紫外線透過性プラスチックなどで形成されている。
【００４３】
このように、紫外線硬化型のシール剤と、高分子分散液晶を形成するための紫外線重合性モノマーと液晶および重合開始剤の混合物と、を挟んで可撓性の一対の基板を圧着する曲面液晶パネルの製造装置において、紫外線を透過する材料にて形成され、一対の基板を湾曲した状態で表裏両面から圧着して保持する圧着型と、紫外線硬化型のシール剤と、高分子分散液晶を形成するための紫外線重合性モノマーと液晶の混合物と、に向けて紫外線を照射する紫外線源と、を有することで、湾曲状態が保持された曲面液晶パネルを効率よく生産できる曲面液晶パネルの製造装置を構築することが可能となる。
【００４４】
また、図２に示すように、紫外線源２６が圧着型の上下に配置されている製造装置を構築することで、上下からの紫外線照射が可能となり、一方向からの紫外線照射により十分にシール剤の接着強度が得られない場合、また、紫外線重合性モノマーの重合が進まないような素材の場合も含めて、確実な硬化が可能となる。また、硬化のための時間が短縮され、生産効率に優れた曲面液晶パネルの製造方法を構築できる。
【００４５】
なお、本発明の曲面液晶パネルにおいて、可撓性基板として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）等のポリマーフィルムを用いる場合、厚みが２５０μｍ以下の基板を使用することが好ましい。厚みが２５０μｍ以下の基板を使用することで、湾曲状態を保持する信頼性（高温高湿、温度サイクル等の環境試験）を確保することができることとなる。
【００４６】
また、厚みが２５０μｍ以下のプラスチック基板を使用することは、軽量性、厚みの点でも好ましく、また、フィルム状でロール ｔｏ ロール工法により透明導電膜の成膜が可能となるため、生産性に優れ、コスト面でも有効な曲面液晶パネルの製造方法を構築できる。このように、厚みが２５０μｍ以下のプラスチック基板は、可視光の透過性、耐熱性（〜１５０度）、基板の軽量性、厚みの点に優れ、曲面液晶パネルを製造した場合、信頼性および表示品質が高く、軽量性、可撓性、生産性にも優れることとなる。
【００４７】
なお、本発明にかかる高分子分散型の曲面液晶パネルにおいて、高精細で、且つ、高コントラストの表示を可能とするには、多数の液晶素子毎にスイッチング素子で駆動することが必要となる。スイッチング素子としては、二つの電極間に絶縁層を設けたＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｍｅｔａｌ）素子に代表されるような薄膜二端子素子や三端子素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などを使用することができる。なお、スイッチング性能や階調制御性の点を考慮して、特に、三端子素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を使用することが好ましい。
【００４８】
図３は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０４が、液晶素子毎に設けられたパネル（６素子分）の一例を湾曲のない方向に沿った断面図で示している。なお、図３は、密接して配置された高分子分散液晶層１０１を簡略化して液晶層１０１として示したものである。薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０４は、各素子に対応する透明電極１０６の下に設けられており、光吸収層１０５と層間絶縁膜１０７とに形成されたコンタクトホール１０８を介して透明電極１０６に導通している構成をとる。
【００４９】
なお、本実施の形態において、光吸収層１０５を設置した理由を以下に説明する。高分子分散液晶層は、光散乱−光透過型の調光層であり、この調光層が散乱状態であれば、調光層への入射光は後方散乱成分と前方散乱成分とにわかれ、後方散乱性成分は、透明基板１０９を透過して外部に出射され、前方散乱成分は、光吸収層１０５に吸収されるが、外部からは白表示として認識される。
【００５０】
調光層が透明であれば入射光は、すべて光吸収層１０５に吸収されるので結果として黒表示が得られる。このようにして、調光層の光散乱−光透過状態の制御で白黒表示を実現するための光吸収層１０５を設置した。
【００５１】
なお、図４は、図３に示す薄膜トランジスタ１０４の構造を簡略化して示したものである。基板１０２としては、可撓性の薄膜ガラス、プラスチック等の絶縁体または表面を絶縁化した金属基板を用いる。観察者側の透明基板１０９は、光学的に透明な薄膜ガラスやプラスチック等を用い、共通電極として透明電極１０３が形成されている。また、ゲート電極１１０は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ等の金属薄膜から構成されており、ゲート絶縁膜１１１は、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ、Ｔａ２ Ｏ５ 、ＢａＴｉＯ３ 、ＳｒＴｉＯ３ 、ＰＬＺＴ、シアノメチルプルラン、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリメチルメタクリレート、パリレン等の絶縁体薄膜から構成されている。
【００５２】
また、チャネル１１２は、ａ−Ｓｉ、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ等の半導体薄膜から構成されており、ソース電極１１３は、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｕ等の金属薄膜から構成されている。また、ドレイン電極１１４は、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｕ等の金属薄膜から構成されており、層間絶縁膜１０７は、ＳｉＯｘ、ポリイミド、パリレン等から構成されている。コンタクトホール１０８は、Ｗ等のコンタクトメタルで穴埋めされている。
【００５３】
なお、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０４は、スパッタリング法、化学蒸着ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、塗布法等の薄膜形成技術と、ウェットエッチング法、ドライエッチング法等のパターンニング技術とを組み合わせた公知の手法を用いて作製することができる。
【００５４】
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０４は、ゲート電極１１０に印加する電圧と、ソース電極１１３とドレイン電極１１４との間に印加する電圧とで、ソースからドレインに流れる電流を制御する能動素子であるが、一定時間電流を流した後にゲート電圧をオフにすると液晶層が持つ静電容量により電荷が蓄積され透過電極１０６の電位が上昇する。これにより、液晶層に電圧が印加される。
【００５５】
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０４の構造としては、上記の構造（逆スタガー型）以外に、ソース・ドレイン電極と半導体薄膜の順序を入れ替えたもの（プレーナ型）やゲート電極が最上層となるもの（スタガー型）等の構造で構築することも可能である。このように、曲面液晶パネルの各画素を独立に駆動する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０４をスイッチング素子として用いることで、高精細で、且つ、高コントラストな曲面液晶パネルを形成することが可能となる。
【００５６】
なお、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０４を構成する材料のうち、特に半導体層として、ａ−Ｓｉ、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ等の材料を用いると、成膜温度が高くなければ、トランジスタ性能が十分に発揮できないことや、曲面液晶パネルの製造装置が複雑で高価であることから、プラスチック基板上に薄膜トランジスタを形成する場合には、例えば、ガラス基板上に形成した薄膜トランジスタをプラスチック基板に転写する方法等、煩雑な工程で製造する必要が生じ、製造コストが高くなる等の問題がある。
【００５７】
そこで、少なくとも薄膜トランジスタを構成する半導体層が有機物からなるものであることが好ましい。有機半導体材料は、真空蒸着法や、スピンコート等の塗布法といった比較的簡便な方法を用いて室温付近の温度で成膜することが可能であるため、プラスチック基板を使用することが可能となり、生産性が高く、製造コストを低減できる。
【００５８】
有機半導体材料としては、ペンタセン、フタロシアニン等の低分子やポリアセチレン系導電性高分子、ポリパラフェニレン及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体等のポリフェニレン系導電性高分子、ポリピロール及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリフラン及びその誘導体等の複素環系導電性高分子、ポリアニリン及びその誘導体等のイオン性導電性高分子が挙げられる。また、これら導電性高分子は、適当なドーパントをドーピングすることにより導電率を高くして用いることも可能である。
【００５９】
ドーピングに用いるドーパントとしては、ポリスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、アルキルナフタレンスルホン酸等の蒸気圧の低いものを用いるのが好ましい。
【００６０】
なお、大面積に複数の微細な薄膜トランジスタを作製するためには、作製工程中における基板の耐性や形状・寸法安定性が更に重要となるため、薄膜トランジスタを作製する際の水、有機溶媒、酸、アルカリといった液体への浸漬や熱履歴に対して、プラスチック基板の耐性や形状・寸法安定性は充分とは言えず、表面に耐溶剤をコーティングするなどの工夫が必要になる場合がある。
【００６１】
そこで、本実施の形態では、ゲート電極１１０、ゲート絶縁膜１１１、有機半導体層１１２、ソース電極１１３及びドレイン電極１１４とからなる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を金属基板１０２上に形成してなる液晶パネルを提供する。
【００６２】
金属基板１０２は、大面積化が容易で、且つ、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）作製工程中での形状・寸法安定性に優れていることから、金属基板１０２を用いることで、液晶表示装置等に好適に使用可能な曲面液晶パネルを形成することが可能となる。
【００６３】
なお、金属基板１０２の材料としてはアルミニウム、銅、ニッケル、チタン、モリブデン、タングステン等の単体金属やジュラルミン等のＡｌ基合金、真鍮、コンスタンタン等のＣｕ基合金、クロメル、ニクロム、インコネル、モネル、ハステロイ等のＮｉ基合金、コバール、インバー、パーマロイ、ステンレス、Ｆｅ−Ｂアモルファス合金等のＦｅ基合金及びＴｉ基合金等を用いることができる。
【００６４】
従来から液晶パネルに使用されている薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板としてのＳｉ基板やガラス基板の比重は２．５ｇ／ｃｍ３ 前後であり、その厚さは、通常１ｍｍ程度以下である。ところが、金属基板で例示した鉄を主成分とし、ニッケル、クロム、コバルトのうち、少なくとも１つを含む合金は、比重が８ｇ／ｃｍ３ 程度である。従って、金属基板を用いて従来と同等以下の重量にするためには、その厚さを、概ね０．３ｍｍ以下とする必要がある。
【００６５】
本実施の形態においては、金属基板を１００μｍ（＝０．１ｍｍ）以下にすることで、湾曲形状を保持する曲面液晶パネルに適用できることを見いだした。これにより、生産性が高く、さらに軽量で、特性に優れた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板を形成することが可能となり、駆動特性、視認性に優れた曲面液晶パネルを形成することが可能となる。
【００６６】
また、本実施の形態における液晶表示装置は、紫外線硬化型のシール剤と、高分子分散液晶を形成するための紫外線重合性モノマーと液晶および重合開始剤の混合物と、を挟んで可撓性の一対の基板を圧着して製造される曲面液晶パネルと、該曲面液晶パネルを駆動する駆動回路と、を有して構成される。この曲面液晶パネルは、紫外線を透過し、一対の基板を湾曲した状態に表裏面から保持し、一対の基板が湾曲状態に保持された状態で紫外線を照射して、シール剤の硬化および高分子分散液晶を形成することで、湾曲形状が保持できる曲面液晶パネルが製造され、駆動回路と接続された状態で電子機器等に容易に組み込むことができるので、優れた曲面表示で、且つ、デザイン性に優れた液晶表示装置を構成できることとなる。
【００６７】
次に、本発明の実施の形態における実施例を以下に記す。
（実施例１）
図１に示す液晶パネルの構造において、透明電極を酸化インジウム膜（以後、ＩＴＯ膜と記す）で形成したＰＣ基板（厚み１００μｍ）１１、１２を用いた。スペーサ１４としては、積水化学製の粒径１５μｍの球形ポリマービーズを基板面（基板１１）に約２００個／ｍｍ２ の密度で散布した。また、紫外線硬化型アクリレート系のシール剤１３を基板１２の周囲にディスペンサーで塗布し、さらに、高分子分散液晶層１５を形成するため、大日本インキ化学工業（株）製のＰＮＬＣ用の液晶組成物、モノマー組成物、および、重合開始剤の混合物（製品名：ＰＮＭ−１０６）の所定量を基板面に定量ディスペンサーで滴下した。
【００６８】
この両基板を図２に示す湾曲状態保持装置を用いて、湾曲状態を保持するように圧着した。なお、圧着型２３、２４は、紫外線を透過するガラスを加工したものを用いた。紫外線源２６には高圧水銀ランプを用い、基板１１側より、波長３６５ｎｍ中心の紫外線（強度５０ｍＷ／ｃｍ２ ）を２分間照射し、シール剤の硬化と膜厚１５μｍの高分子分散液晶層を形成した。
【００６９】
上記の実施例１の方法で製造した曲面液晶パネルは、平面型に構成した液晶パネルと同等の表示性能を示すこととなる。また、この曲面液晶パネルは、高温放置（６０℃）、高温高湿（４０℃×６０％ＲＨ）で、２４０ｈｒのエージング試験後もその湾曲構造が変化することなく、その表示特性も劣化しない結果が得られた。
【００７０】
（実施例２）
実施例１と同様の材料構成において、圧着した状態で上下から紫外線を照射した。何れの紫外線源２６とも照射強度５０ｍＷ／ｃｍ２ で１分間照射して膜厚１５μｍの曲面液晶パネルを製造した。シール剤１３の接着強度及び高分子分散液晶層１５の構造とも、実施例１と同じであった。さらに、短時間の紫外線照射で済むため、曲面液晶パネルの製造工程時間を短縮できた。
【００７１】
（実施例３）
図３に示す薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０４を有する曲面液晶パネルを製造する。厚さ０．０５ｍｍのチタン合金（ＤＡＴ５１）を電解研磨し、基板１０２とする。この基板１０２の両面には、厚さ２μｍのＳｉＯ２ からなるコーティング層を形成した。ゲート電極１１０は、Ａｌを５０ｎｍ堆積し、幅２５μｍにした。ゲート絶縁膜１１１としてＳｉＮｘを１００ｎｍ堆積し、ソース電極１１３、ドレイン電極１１４は、厚さ２ｎｍのＣｒと３０ｎｍのＡｕを積層して形成し、そのチャネル長は５μｍとした。有機半導体層１１２は昇華精製したペンタセン５０ｎｍである。
【００７２】
上記の方法で製造した薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０４を、隣接素子間のピッチを０．２ｍｍとし、１０２４×７６８配置した。この薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０４の典型的な電界効果移動度は０．３ｃｍ２ ／Ｖｓ、オンオフ比が１０５ であった。
【００７３】
この薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板を基板１２、対向する基板１１をＰＣ基板（厚み１００μｍ）として、実施例１と同様の方法、材料にて曲面液晶パネルを製造すると、高精細で、且つ、駆動特性に優れた高品位の曲面表示が可能な液晶パネルとなる。
【００７４】
（実施例４）
実施例１で製造した曲面液晶パネルと駆動回路基板をフレキシブルな配線基板で接続し、この配線基板を折り曲げて駆動回路基板を曲面液晶パネルの背面に配置して、液晶表示装置を構成した。これにより、曲面液晶パネルにおける湾曲構造の保持の信頼性が高い、デザイン性に優れた液晶表示装置となる。
【００７５】
なお、上述する実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更実施が可能である。
【００７６】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように本発明は以下のような効果を奏する。
本発明にかかる曲面液晶パネルは、紫外線硬化型のシール剤と、少なくとも紫外線重合性モノマーと液晶の混合物と、を挟持した、少なくとも一方が透明である、一対の可撓性の基板を、湾曲した状態で保持し紫外線を照射することにより湾曲形状が保持された曲面液晶パネルとなる。
【００７７】
また、本発明にかかる液晶表示装置は、湾曲形状を保持した曲面液晶パネルと駆動回路とが一体化されることでデザイン性に優れた曲面表示の液晶表示装置となる。
【００７８】
また、本発明にかかる曲面液晶パネルの製造装置は、紫外線硬化型のシール剤と、高分子分散液晶を形成するための紫外線重合性モノマーと液晶および重合開始剤の混合物と、挟持し一対の基板を圧着する曲面液晶パネルの製造装置であって、紫外線を透過し、一対の基板を湾曲した状態で表裏両面から保持する基板保持部と、シール剤および混合物に向けて紫外線を照射する紫外線源と、を有することで生産性の高い曲面液晶パネルの製造装置となる。
【００７９】
また、本発明にかかる曲面液晶パネルの製造方法は、紫外線硬化型のシール剤と、高分子分散液晶を形成するための紫外線重合性モノマーと液晶および重合開始剤の混合物と、を挟んで一対の可撓性基板を圧着して曲面液晶パネルを製造する曲面液晶パネルの製造方法であって、紫外線を透過し、一対の可撓性基板を湾曲した状態に表裏両面から保持する湾曲状態保持工程と、湾曲状態保持工程により、一対の可撓性基板が湾曲状態に保持された状態で紫外線を照射し、シール剤および混合物を硬化する硬化工程と、を行うことで、液晶の注入工程が簡略化され、液晶パネルの製造工程時間も短縮されるなど、生産性の高い曲面液晶パネルの製造方法となる。
【００８０】
また、本発明にかかる液晶表示装置の製造方法は、曲面液晶パネルを、曲面液晶パネルを駆動する駆動回路基板と配線基板にて接続し、該接続した配線基板を折り曲げて駆動回路基板を曲面液晶パネルの背面に配置して液晶表示装置を製造することで、信頼性が高く、生産性にも優れた液晶表示装置の製造方法となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる曲面液晶パネルの構成を示す図であり、曲面液晶パネルの湾曲方向に沿った断面のモデルを示す図である。
【図２】本発明にかかる曲面液晶パネルの製造装置（湾曲状態保持装置）を示す図である。
【図３】薄膜トランジスタが液晶素子毎に設けられたパネル（６素子分）の一例を示す図である。
【図４】図３に示す薄膜トランジスタの構造を簡略化した構成図である。
【図５】従来の液晶パネルの構成を示す図である。
【符号の説明】
１１、１２、２１ 基板
１３、２２ シール剤
１４ スペーサ
１５ 高分子分散液晶層
２３、２４ 圧着型
２５ 駆動部
２６ 紫外線源
１０１ 高分子分散液晶層（液晶層）
１０２、１０９ 基板
１０３ 透明電極
１０４ 薄膜トランジスタ
１０５ 光吸収層
１０６ 透明電極
１０７ 層間絶縁膜
１０８ コンタクトホール
１１０ ゲート電極
１１１ ゲート絶縁膜
１１２ チャネル
１１３ ソース電極
１１４ ドレイン電極
Claims (12)
- 紫外線硬化型のシール剤と、少なくとも紫外線重合性モノマーと液晶との混合物と、を挟持した、少なくとも一方が透明である一対の可撓性の基板を、湾曲した状態で保持し紫外線を照射することにより湾曲形状が保持されることを特徴とする曲面液晶パネル。
- 前記少なくとも一方の可撓性の基板の厚みは２５０μｍ以下のプラスチック基板であることを特徴とする請求項１記載の曲面液晶パネル。
- 曲面液晶パネルの各画素を独立に駆動する薄膜トランジスタのスイッチング素子を更に有することを特徴とする請求項１または２記載の曲面液晶パネル。
- 前記薄膜トランジスタを構成する半導体層が有機物からなることを特徴とする請求項３記載の曲面液晶パネル。
- 前記薄膜トランジスタを構成する基板の厚みが１００μｍ以下の金属基板であることを特徴とする請求項３または４記載の曲面液晶パネル。
- 前記混合物は、重合開始剤を更に有することを特徴とする請求項１記載の曲面液晶パネル。
- 請求項１から６の何れか１項に記載の曲面液晶パネルと、前記曲面液晶パネルを駆動する駆動回路と、が配線基板で接続してなることを特徴とする液晶表示装置。
- 紫外線硬化型のシール剤と、高分子分散液晶を形成するための紫外線重合性モノマーと液晶および重合開始剤の混合物と、挟持し一対の基板を圧着する曲面液晶パネルの製造装置であって、
紫外線を透過し、前記一対の基板を湾曲した状態で表裏両面から保持する基板保持部と、
前記シール剤および前記混合物に向けて紫外線を照射する紫外線源と、
を有することを特徴とする曲面液晶パネルの製造装置。 - 前記紫外線源は、
前記一対の基板の表裏両面から照射する２つの紫外線源からなることを特徴とする請求項８記載の曲面液晶パネルの製造装置。 - 紫外線硬化型のシール剤と、高分子分散液晶を形成するための紫外線重合性モノマーと液晶および重合開始剤の混合物と、を挟んで一対の可撓性基板を圧着して曲面液晶パネルを製造する曲面液晶パネルの製造方法であって、
紫外線を透過し、前記一対の可撓性基板を湾曲した状態に表裏両面から保持する湾曲状態保持工程と、
前記湾曲状態保持工程により、前記一対の可撓性基板が湾曲状態に保持された状態で紫外線を照射し、前記シール剤および前記混合物を同時に硬化する硬化工程と、
を行うことを特徴とする曲面液晶パネルの製造方法。 - 前記硬化工程は、
前記紫外線を、前記一対の可撓性基板の表裏両方向から照射して前記シール剤および前記混合物を硬化することを特徴とする請求項１０記載の曲面液晶パネルの製造方法。 - 請求項１１または１２記載の曲面液晶パネルの製造方法により製造された曲面液晶パネルを、前記曲面液晶パネルを駆動する駆動回路基板と配線基板にて接続し、該接続した配線基板を折り曲げて前記駆動回路基板を前記曲面液晶パネルの背面に配置して液晶表示装置を製造することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
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