JP2011175117A - 液晶表示素子とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】透明ヒータを備え、製造に際して歩留まりを高くすることができる液晶表示素子、及びその製造方法を提供する。
【解決手段】一対のガラス基板１、２間に液晶４を挟持してなる液晶表示素子の表示の観察側に位置させる前ガラス基板１の外面には前偏光板７が粘着層８を介して貼着され、反対側の後ガラス基板２の外面には、ＩＴＯ膜を圧力勾配型プラズマガンを使用する活性化反応蒸着法により透明ヒータ層１４が一方の主面に積層された後偏光板１５が、粘着層１６を介し貼着されており、その透明ヒータ層１４は後ガラス基板２後面の中継配線２１と第２フレキシブル配線基板２２を介し第１フレキシブル配線基板１３に導通接続されている。
【選択図】 図２

Description

この発明は、透明ヒータを備えた液晶表示素子とその製造方法に関する。

液晶ディスプレイは、他の表示方式に比べて温度依存性が大きく、低温環境下で液晶の応答速度が遅くなり表示品位が低下するという問題点を有している。その対策として、特許文献１に示されるように、液晶を挟持する一対の基板に透明ヒータを設置して低温時に液晶を加温する方策が提案されている。

特開平３−１６７５２２号公報

上述の基板に透明ヒータを設置する方策の場合、基板内面には液晶を駆動するための透明電極やカラーフィルタ或いはアクティブマトリクス型であれば薄膜トランジスタ等の各種機能薄膜を積層するため、基板外面に透明導電膜からなる透明ヒータを形成する。このような内面に各種機能薄膜が積層され、外面に透明ヒータが形成されるような基板の場合、当該基板を支持する領域が狭くなってパネルの取り扱いが難しくなり、その結果として、例えば製造工程時において透明ヒータを傷つけ易くなるなどの理由で、歩留まりが低くなるおそれがあった。

本発明の目的は、透明ヒータを備え、製造に際して歩留まりを高くすることができる液晶表示素子、及びその製造方法を提供することである。

本発明の請求項１に記載された液晶表示素子の発明は、液晶を挟持する一対の透明基板と、前記一対の透明基板の各外面に粘着層を介してそれぞれ貼着された一対の偏光板と、を備え、前記一対の偏光板は、一方の主面に透明導電膜からなるヒータ層が積層された第一の偏光板を含むことを、特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載された液晶表示素子の発明において、前記第一の偏光板の前記一方の主面が前記粘着層と対向していることを、特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の液晶表示素子において、前記ヒータ層が前記粘着層と接するように前記第一の偏光板が配置されていることを、特徴とするものである。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の液晶表示素子において、前記ヒータ層がインジウム錫酸化物からなり、該ヒータ層の対向する縁部に導電性ペーストからなる一対の電圧印加用電極が配設されていることを、特徴とするものである。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の液晶表示素子において、前記導電性ペーストは、有機保護コロイドで覆われた金属ナノ粒子と、銀フィラーとを少なくとも含有する低温焼成型銀ペーストであることを、特徴とするものである。

本発明の請求項６に記載された液晶表示素子の製造方法の発明は、透明導電膜材料からなるヒータ層が一方の主面に積層された第一の偏光板を含む一対の偏光板を準備する偏光板準備工程と、液晶を挟持する一対の透明基板の各外面に、前記一対の偏光板を粘着層を介してそれぞれ貼着する偏光板貼着工程と、を含むことを、特徴とするものである。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の液晶表示素子の製造方法において、前記偏光板貼着工程において、前記第一の偏光板の前記一方の主面が前記粘着層と対向するように前記第一の偏光板を貼着することを、特徴とするものである。

請求項８に記載の発明は、請求項６または７に記載の液晶表示素子の製造方法において、前記偏光板貼着工程において、前記ヒータ層が前記粘着層に接するように前記第一の偏光板を貼着することを、特徴とするものである。

請求項９に記載の発明は、請求項６乃至８の何れかに記載の液晶表示素子の製造方法において、前記偏光板準備工程において、偏光板の一方の主面に前記ヒータ層を積層することで前記第一の偏光板を準備することを、特徴とするものである。

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の液晶表示素子の製造方法において、前記偏光板準備工程において、インジウム錫酸化物を材料として、圧力勾配型プラズマガンを使用する活性化反応蒸着法を用いて前記ヒータ層を積層することを、特徴とするものである。

本発明の請求項１１に記載された液晶表示素子の発明は、液晶を挟持する一対の透明基板を備え、１以上の部材を有する光学シートが前記一対の透明基板の各外面に粘着層を介してそれぞれ貼着され、前記各外面のうち一方に貼着された光学シートが有する前記１以上の部材のうち前記透明基板と隣接したまたは最も近接した部材に透明導電膜からなるヒータ層が積層されていることを、特徴とするものである。

本発明の請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載された液晶表示素子において、前記ヒータ層は、該ヒータ層が積層された部材のうち前記一方の外面と対向した主面に積層されていることを、特徴とするものである。

本発明の請求項１３に記載の発明は、請求項１１または１２に記載の液晶表示素子において、前記１以上の部材は、偏光板、位相差板、１／４λ板及び反射偏光板のいずれかを含むことを特徴とするものである。

本発明によれば、透明ヒータを備えた液晶表示素子において、製造に際して歩留まりを高くすることができる。

本発明の一実施形態としての液晶表示素子を示す平面図である。 図１のII−II切断線から見た断面図である。 上記液晶表示素子に組付けられる本発明に係るユニット部材を示した平面図である。 図１のIV−IV切断線から見た断面図である。

本実施形態の液晶表示素子は単純マトリクス型の液晶表示素子であり、図２に示されるように、一対の矩形をなすガラス基板１、２が所定の間隙を保ち対向配置された状態で枠状シール材３により接合され、これら一対のガラス基板１、２間には、液晶４が封入されている。なお、ガラス基板の他にも例えばプラスチック基板といった透明な絶縁性基板を用いることもできる。一対のガラス基板１、２の各対向面（内面）には、それぞれ互いに直交する方向に、複数のストライプ形状をなす透明電極の走査電極５と表示電極６が等間隔で平行に延在させて配設されている。これら走査電極５と表示電極６は、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide：以下ＩＴＯという）で形成されている。

上述した走査電極５と表示電極６が液晶４を介して対向する領域が画素を形成し、これら画素がマトリクス配置された表示領域Ｄｄが形成されている。

表示の観察側に位置させる一方のガラス基板（以下、前ガラス基板という）１の液晶を挟持する面とは反対側の外面には、前偏光板７が粘着層８を介して貼着されている。

他方のガラス基板（以下、後ガラス基板という）２には、一縁辺を前ガラス基板１の対応する縁辺よりも適長突出させて突出縁部２０１が形成されている。この突出縁部２０１には、走査電極５と表示電極６とに各種信号電圧を供給するための出力信号配線９が引き回し配設されて駆動回路部が形成されており、この駆動回路部には駆動回路素子としての駆動制御装置１１がＣＯＧ（Chip On Glass）方式で直接搭載されている。この駆動制御装置１１の搭載位置と突出縁部２０１の先端面との間には、複数の入力信号配線１２が並設されている。そして、突出縁部２０１の先端部には、複数の入力信号配線１２の各接続端子が並設され、この接続端子アレイ部には、第１フレキシブル配線基板１３が導通接合されている。この第１フレキシブル配線基板１３は、外部の駆動制御回路基板（不図示）と液晶表示素子を電気接続する配線基板である。

そして、後ガラス基板２の液晶を挟持する面とは反対側の外面には、透明ヒータ層１４が直接積層された光学シートとしての後偏光板１５が粘着層１６を介して貼着されている。後偏光板１５は前偏光板７よりも突出縁部２０１側に一定長延出させた分だけ大面積に形成されており、これに対し、透明ヒータ層１４は、後偏光板１５の表示領域Ｄｄを含む前偏光板７に重なる領域の略全域にわたり積層されている。

ここで、透明ヒータ層１４が直接積層された偏光板を準備する偏光板準備工程について記載する。透明ヒータ層１４が積層される後偏光板１５は、通常、ＰＶＡ（ポリビニールアルコール）等からなる偏光膜の両面にＴＡＣ（三酢酸セルロース）等の樹脂原料からなる透明保護フィルムを積層した３層構造に形成されている。従って、透明ヒータ層１４の形成方法としては、保護膜のＴＡＣが変質しない低温状態下で実施できる方法を選定する必要がある。

本実施形態では、透明導電膜材料であるＩＴＯを材料として圧力勾配型プラズマガンを使用する活性化反応蒸着法を用い、ＩＴＯ薄膜からなる透明ヒータ層１４を後偏光板１５の一方の主面に直接積層する。この蒸着法によれば、被蒸着基板（後偏光板１５）の温度を保護膜のＴＡＣが変質しない低温状態下に保持した状態でＩＴＯ薄膜を積層でき、従って、後偏光板１５の保護膜を変質させずに偏光能等の光学特性を損ねることなく透明ヒータ層１４を直接積層することができる。

上述の活性化反応蒸着法を用いてＩＴＯ膜を膜厚が３０〜１００ｎｍになるように積層することにより、３０〜１００Ωのシート抵抗値を備えた透明ヒータ層１４が得られる。なお、ＩＴＯ薄膜の偏光板表面への直接積層方法としては、前記蒸着法に限らず、スパッタリングやＣＶＤ（化学気相成長：Chemical Vapor Deposition）法等の低温積層方法も好適に用いられる。

図３に示されるように、透明ヒータ層１４には、一対の電圧印加用の電極層１７ａ、１７ｂが、長手縁辺に沿って延在積層されている。これら電極層１７ａ、１７ｂの一方の端部が、後偏光板１５の透明ヒータ層１４が被着されていない延出部分１５１に給電用配線部１８ａ、１８ｂとしてそれぞれ引き出されている。これら給電用配線部１８ａ、１８ｂのうちの一方の給電用配線部１８ｂは、透明ヒータ層１４の一方の短手縁辺に沿って引き回された後、他方の給電用配線部１８ａに平行に延設されている。そして、それら給電用配線部１８ａ、１８ｂの平行に延設した各端部には、接続パッド１９ａ、１９ｂがそれぞれ形成されて並設されている。

上述した電極層１７ａ、１７ｂから給電用配線部１８ａ、１８ｂを経て接続パッド１９ａ、１９ｂに至る一対の電極配線は、導電性ペーストにより形成されている。ここで、前述したように、透明ヒータ層１４の支持基板となる後偏光板１５は、ＰＶＡからなる偏光膜の両面にＴＡＣからなる透明保護フィルムを積層した３層構造に形成されているから、導電性ペーストとしても、その焼成温度がＴＡＣが変質しない程度の低温のものを選定する必要がある。

上述のような理由から、本実施形態では、導電性ペーストとして、有機保護コロイドで覆われた金属ナノ粒子と銀フィラーとを少なくとも含有する低温焼成型銀ペーストを用いる。この場合、金属ナノ粒子は有機保護コロイドで被覆されているため、金属ナノ粒子の凝集が防止され、金属ナノ粒子を低温で焼結させて銀フィラーを結合させることができ、その結果、低い比抵抗を得ることができる。そして、有機保護コロイドを用いればＴＡＣが変質しない温度域で銀ペーストを焼成することができる。

図１及び図２に戻って、後ガラス基板２の突出縁部裏面（後面）には、前記電極配線の接続パッド１９ａ、１９ｂ（図３参照）に対応させて、一対の中継配線２１ａ、２１ｂが配設されている。これら一対の中継配線２１ａ、２１ｂは突出縁部２０１の側縁に沿って平行な方向に延在配設され、中継配線２１ａの両端部には接続端子２１１ａ、２１２ａが、中継配線２１ｂの両端部には接続端子２１１ｂ、２１２ｂが、それぞれ形成されている。そして、表示領域Ｄｄに近い一対の接続端子２１１ａ、２１１ｂは、透明ヒータ層１４に給電するための一対の電極配線における接続パッド１９ａ、１９ｂと、導通接続されている。反対側の突出縁部先端縁に並設された一対の接続端子２１２ａ、２１２ｂは、第２フレキシブル配線基板２２の対応する接続端子（不図示）にそれぞれ導通接続されている。

上記接続端子２１１ａ、２１２ａ及び２１１ｂ、２１２ｂに係る導通接続方法としては、異方導電性接着剤（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）による熱圧着方法が好適に用いられるが、これに限らず、半田接合等の他の導通接合方法も採用可能である。なお、この導通接合工程における加熱プロセスで後偏光板１５が変質したとしても、表示領域Ｄｄ外であるため、表示品位に悪影響を及ぼす虞はない。

第２フレキシブル配線基板２２の他端部は、第１フレキシブル配線基板１３の対応パッド（不図示）に、例えば半田等により導通接合されている。

次に、上述のように構成される本実施形態の液晶表示素子の製造工程における透明ヒータ層１４の加工装着手順について説明する。

まず、図３に示すように、後偏光板１５の一方の主面における表示領域Ｄｄと電極層１７ａ、１７ｂの配設領域を含むエリアにわたり、ＩＴＯを材料として圧力勾配型プラズマガンを使用する活性化反応蒸着法を用い、透明ヒータ層１４となるＩＴＯ薄膜を膜厚が３０〜１００ｎｍになるように積層する。

次に、電極層１７ａから給電用配線部１８ａを経て接続パッド１９ａにいたる電極配線と、電極層１７ｂから給電用配線部１８ｂを経て接続パッド１９ｂにいたる電極配線とを、低温焼成型銀ペーストにより形成する。詳細には、有機保護コロイドで覆われた金属ナノ粒子と銀フィラーとを少なくとも含有する低温焼成型銀ペーストを、透明ヒータ層１４が直接積層された後偏光板の主面上にスクリーン印刷して塗布し、偏光膜の保護膜であるＴＡＣが変質しない温度域で熱処理して焼成することにより、図示されるパターンの一対の電極配線が形成される。

次いで、偏光板貼着工程では上述のようにして透明ヒータ層１４が直接積層され電極配線が配設された後偏光板１５を、液晶表示素子の後ガラス基板２の後面に透明ヒータ層１４を対面させて粘着層１６を介し貼着する。この際、透明ヒータ層１４上の電極層１７ａ、１７ｂを除く略全域わたり電極層１７ａ、１７ｂの層厚と略等しいか若干厚めに透明粘着剤を塗布し、位置合わせを正確に行って均等に圧着することにより、後ガラス基板２と透明ヒータ層１４との間に空気などの気体を介在させずに後偏光板１５を後ガラス基板２に貼着することができる。

この後、図４に示されるように、接続パッド１９ａ、１９ｂ（図３参照）を後ガラス基板２後面の中継配線２１ａ、２１ｂ（図２参照）の対応する接続端子２１１ａ、２１１ｂ（図１参照）に、異方導電性接着剤を介して熱圧着する。これにより、第１フレキシブル配線基板１３から第２フレキシブル配線基板２２、中継配線２１ａ、２１ｂを経由して透明ヒータ層１４の電極配線に至る一対のヒータ給電路が導通接続される。なお、本実施形態の加工装着手順では、予め後ガラス基板２の後面の中継配線２１ａ、２１ｂに第２フレキシブル配線基板２２が導通接合されている状態で、図３に示すユニット部品化した後偏光板組立体を貼着して接続パッド１９ａ、１９ｂを中継配線２１ａ、２１ｂに熱圧着する手順としたが、これに限らず、後偏光板組立体の接続パッド１９ａ、１９ｂと、予め第１フレキシブル配線基板１３に導通接合されている第２フレキシブル配線基板２２を、後ガラス基板２後面の中継配線２１ａ、２１ｂに同じ工程で熱圧着する手順としてもよい。

以上のように、本実施形態の液晶表示素子とその製造方法では、透明ヒータ層１４を後偏光板１５に直に積層したものをユニット部品として準備しておき、このユニット部品を、後偏光板１５の貼着工程を残して組付けが略完了した液晶表示素子組立体に貼着するから、製造に際して歩留まりを高くすることができる。

また、本実施形態ではガラス基板２の液晶を挟持する面とは反対側の外面に粘着層１６を配置し、当透明ヒータ層１４が積層されている後偏光板１５の主面が粘着層１６と対向するように後偏光板１５を配置した。そして、後偏光板１５と粘着層１６との間にヒータ層１４を配置し、ヒータ層１４が粘着層１６と接するように後偏光板１５を配置したので、熱を効果的に一対のガラス基板１，２の基板内面に伝えることが出来る。

また、本実施例では一対のガラス基板１，２のうち、画像が観察される観察側とは反対側の後ガラス基板２の外面に透明ヒータ層１４が積層されている後偏光板１５を配置したので、ヒータ層１４が綺麗に後偏光板１５に積層されていなくても良好な表示品位を保持することが出来る。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、透明ヒータ層１４が１枚続きのＩＴＯ透明薄膜で形成されているが、これに限らず、透明ヒータ層１４をＩＴＯ以外の透明導電膜材料で形成してもよく、また、透明ヒータ層を複数に分割して個々に電圧を印加する構成とすることも可能である。この場合、液晶を駆動する電極のパターンと透明ヒータ層の分割パターンとの間で干渉縞が発生しないように、分割パターンを最適化する必要がある。

また、上記の実施形態では後ガラス基板２の外面には後偏光板１５だけが光学シートとして貼着されていたが、位相差板と偏光板とを組み合わせたものや、１／４λ板および反射偏光板を組み合わせたものを光学シートとして貼着してもよい。その際、光学シートに含まれる部材のうちガラス基板２の外面と隣接したまたは最も近接した部材の主面に透明ヒータ層１４を積層してよく、透明ヒータ層が積層された部材のうちガラス基板２の外面と対向した主面に透明ヒータ層１４を積層してもよい。また、液晶を加温するヒータ層１４は、後偏光板１５ではなく前偏光板７に直接積層してもよく、また、前、後両偏光板の双方にそれぞれ直接積層してもよい。

加えて、本発明の液晶表示素子とその製造方法は、上記実施形態のような単純マトリクス方式に限らず、アクティブマトリックス方式等の他の方式の液晶表示素子にも適用可能であることは勿論である。

１、２ 前、後ガラス基板（透明基板）
３ 枠状シール材
４ 液晶
５ 走査電極
６ 表示電極
７ 前偏光板（光学シート）
８、１６ 粘着層
９ 出力信号配線
１１ 駆動制御装置
１２ 入力信号配線
１３ 第１フレキシブル配線基板
１４ 透明ヒータ層
１５ 後偏光板（第一の偏光板、光学シート）
１７ａ、１７ｂ 電極層（電圧印加用電極）
１８ａ、１８ｂ 給電用配線部
１９ａ、１９ｂ 接続パッド
２１ａ、２１ｂ 中継配線
２２ 第２フレキシブル配線基板

Claims (13)

1. 液晶を挟持する一対の透明基板と、
   前記一対の透明基板の各外面に粘着層を介してそれぞれ貼着された一対の偏光板と、を備え、
   前記一対の偏光板は、一方の主面に透明導電膜からなるヒータ層が積層された第一の偏光板を含むことを特徴とする液晶表示素子。
2. 前記第一の偏光板の前記一方の主面が前記粘着層と対向していることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
3. 前記ヒータ層が前記粘着層と接するように前記第一の偏光板が配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示素子。
4. 前記ヒータ層がインジウム錫酸化物からなり、該ヒータ層の対向する縁部に導電性ペーストからなる一対の電圧印加用電極が配設されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の液晶表示素子。
5. 前記導電性ペーストは、有機保護コロイドで覆われた金属ナノ粒子と、銀フィラーとを少なくとも含有する低温焼成型銀ペーストであることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示素子。
6. 透明導電膜材料からなるヒータ層が一方の主面に積層された第一の偏光板を含む一対の偏光板を準備する偏光板準備工程と、
   液晶を挟持する一対の透明基板の各外面に、前記一対の偏光板を粘着層を介してそれぞれ貼着する偏光板貼着工程と、を含むことを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
7. 前記偏光板貼着工程において、前記第一の偏光板の前記一方の主面が前記粘着層と対向するように前記第一の偏光板を貼着することを特徴とする請求項６に記載の液晶表示素子の製造方法。
8. 前記偏光板貼着工程において、前記ヒータ層が前記粘着層に接するように前記第一の偏光板を貼着することを特徴とする請求項６または７に記載の液晶表示素子の製造方法。
9. 前記偏光板準備工程において、偏光板の一方の主面に前記ヒータ層を積層することで前記第一の偏光板を準備することを特徴とする請求項６乃至８の何れかに記載の液晶表示素子の製造方法。
10. 前記偏光板準備工程において、インジウム錫酸化物を材料として、圧力勾配型プラズマガンを使用する活性化反応蒸着法を用いて前記ヒータ層を積層することを特徴とする請求項９に記載の液晶表示素子の製造方法。
11. 液晶を挟持する一対の透明基板を備え、
    １以上の部材を有する光学シートが前記一対の透明基板の各外面に粘着層を介してそれぞれ貼着され、
    前記各外面のうち一方に貼着された光学シートが有する前記１以上の部材のうち前記透明基板と隣接したまたは最も近接した部材に透明導電膜からなるヒータ層が積層されていることを特徴とする液晶表示素子。
12. 前記ヒータ層は、該ヒータ層が積層された部材のうち前記一方の外面と対向した主面に積層されていることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示素子。
13. 前記１以上の部材は、偏光板、位相差板、１／４λ板及び反射偏光板のいずれかを含むことを特徴とする請求項１１または１２に記載の液晶表示素子。

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