JP2016130810A - 液晶表示パネル用基板 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示パネル用基板において、ガラス基板を用いた曲面状の液晶表示パネル用基板を提供する。【解決手段】第一のガラス基板と第二のガラス基板の間に液晶層を保持した液晶表示パネル用基板において、第一のガラス基板上に少なくとも熱収縮性の透明フィルム部材を有する第一の偏光板が貼り付けられており、第二のガラス基板上に少なくとも熱収縮性の透明フィルム部材を有する第二の偏光板が貼り付けられている。第一の偏光板から第一のガラス基板に対して作用する熱収縮力が第二の偏光板が第二のガラス基板に対して作用する熱収縮力よりも大きくなるように構成される。【選択図】図３

Description

本発明は、液晶ディスプレイに用いられる液晶表示パネル用基板に関し、特にパネルの製造プロセスを大幅に変更することなく湾曲した液晶ディスプレイを製造可能な液晶表示パネル用基板に関する。

液晶ディスプレイは、従来から幅広い機器や分野で利用されている。最近では、デザインの差別化や意匠性の向上のために、曲面状の表示面を有する湾曲液晶ディスプレイが求められている。液晶ディスプレイに用いられる液晶表示パネル用基板として、２枚のガラス基板で液晶層を保持する構成が一般的だが、脆性材料であるガラス基板を湾曲させることは難しい。そのため、ガラス基板の代わりに、プラスチックディスプレイのような樹脂基板を用いた湾曲液晶ディスプレイが提供されてきた。

しかしながら、液晶ディスプレイを製造するためには、基板上に回路を形成する工程において300℃以上の高温での処理が必要になる場合がある。樹脂基板を用いた場合、ガラス基板と比較して耐熱温度が低いため、ガラス基板と同様の処理を行うことが困難になり、高精細なディスプレイを製造できない問題があった。また、加工時の加熱による熱膨張のため、２枚の基板の貼り合わせる際にズレが生じ易いといった不都合もあった。このため、プラスチックではなくガラス基板を用いた湾曲ディスプレイが望まれていた。

そこで、従来技術として、ガラス基板を湾曲させた透明のベース部材に固定することで、ガラス基板を湾曲させる技術が存在する（例えば、特許文献１参照。）。この技術を用いれば、あらかじめ湾曲させた透明部材に固定してガラス基板を湾曲させているため、ガラス基板や偏光板に応力が集中せずに、ガラス基板が割れることなく、湾曲した液晶ディスプレイが製造できるとされている。

特開２００５−１３４４６０号公報

しかしながら、上記の特許文献１では、湾曲したベース部材に偏光板を固定することでガラス基板ごと湾曲させているところ、ベース部材に偏光板を固定する作業を１枚ずつ行う必要があるため、生産性がとても悪いという問題があった。また、偏光板をガラス基板に直接固着せずに外周側とベース部材とを固着することで全体を固定しているために、ガラス基板と偏光板の間に気泡が発生するおそれがあり、表示品位に影響を及ぼす可能性がある。しかも、湾曲した状態においてガラス基板と偏光板とを合わせているため、気泡発生を防止することが難しいと言える。また、ベース部材を配置することで、表示パネルの全体の厚みが増すことになり、機器の薄型化に貢献できないという不都合もある。

本発明の目的は、従来の液晶表示パネルを製造する工程を大幅に変更することなく、さらに部品を追加することなく湾曲した液晶ディスプレイを実現可能な液晶表示パネル用基板を提供することである。

本発明に係る液晶表示パネル用基板は、第一のガラス基板と第二のガラス基板の間に液晶層を保持した液晶表示パネルにおいて、第一のガラス基板上に少なくとも熱収縮性の透明フィルム部材を有する第一の偏光板が貼り付けられており、第二のガラス基板上に少なくとも熱収縮性の透明フィルム部材を有する第二の偏光板が貼り付けられている。さらに、第一の偏光板から第一のガラス基板に対して作用する熱収縮力が第二の偏光板が第二のガラス基板に対して作用する熱収縮力よりも大きくなることを特徴とする液晶表示パネルである。

本発明は、第一の偏光板と第二の偏光板の熱収縮力の差を利用して液晶表示パネルを湾曲させる。つまり、第一の偏光板が第二の偏光板よりもより大きな熱収縮力で第一のガラス基板を引っ張るため、第一のガラス基板と貼り合わせられた第二のガラス基板も引っ張られ、液晶表示パネル全体が湾曲する。第一の偏光板を第二の偏光板よりも熱収縮力が大きくなるように構成する例として、第一の偏光板を第二の偏光板よりも高温で加熱することや、第一の偏光板の厚みを第二の偏光板の厚みよりも大きくする構成が挙げられる。第一の偏光板を第二の偏光板より高温で加熱することで、第一の偏光板や第二の偏光板の寸法等を変更することなく、第一の偏光板側をより大きく収縮させることによって液晶表示パネルを湾曲させることが可能になる。一方で、第一の偏光板の厚みを第二の偏光板の厚みよりも大きくする構成することにより、オートクレーブ等の熱処理手法を変化させることなく、第一の偏光板側をより大きく収縮させることが可能になる。

また、第一の偏光板における透明フィルム部材の厚みが第二の偏光板における透明フィルム部材の厚みよりも大きいことが好ましい。この構成において、偏光板の厚みの違いにより、第一の偏光板と第二の偏光板に体積の違いが生じることで偏光板からガラス基板に加えられる熱収縮力に違いが生じる。つまり、より厚い第一の偏光板は、第二の偏光板よりも大きい力をガラス基板に加えることにより、液晶表示パネルを湾曲させることが可能となる。

さらに、第一のガラス基板および第二のガラス基板をエッチングによって、０．３ｍｍ以下まで薄型化することが好ましい。ガラス基板を０．３ｍｍ以下までエッチングすることによって、ガラス基板を湾曲させやすくなる。特に、液晶表示パネルの製造プロセス中にガラス基板の表面についた傷を除去することができるため、湾曲させた際にガラス基板が破損することも効果的に防止可能になる。

このように、偏光板の熱収縮力の差を利用することで、従来の平面状の液晶表示パネルと同様の構成でガラス基板を湾曲させることが可能となる。また、湾曲させるための部材を液晶表示パネルに追加する必要がないため、パネルの総厚も薄くなり、湾曲させやすくなるだけでなく、液晶表示ディスプレイを搭載する機器の厚さも減少させることが可能となる。さらには、液晶表示パネルの湾曲状態を生じさせている第一および第二の偏光板を除去することにより、湾曲状態を解消することが可能であるため、不良品の液晶表示パネル発生時のリカバリーも容易である。

この発明によれば、従来の液晶表示パネルを製造する工程を大幅に変更することなく、さらに部品を追加することなく湾曲した液晶ディスプレイを実現可能になる。

本発明の一実施形態に係る液晶表示パネルである。 本発明のもう一つの実施形態に係る液晶表示パネルである。 曲面状の液晶表示パネルである。

図１（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る液晶表示パネル用基板１0である。液晶表示パネル用基板１０は、第一のガラス基板１２、第二のガラス基板１４、液晶層１６を備えており、第一のガラス基板１２と第二のガラス基板１４の間に液晶層１６が保持されている。

第一のガラス基板１２は、液晶層１６の液晶を電気的に制御するための透明電極層が形成されたTFT基板である。透明電極層は、公知の技術を用いて第一のガラス基板１２の一方の主表面に形成される。第二のガラス基板１４は、ブラックマトリクス層やRGBのカラーフィルター層が形成されたカラーフィルター基板である。ブラックマトリクス層およびカラーフィルター層は、公知の技術を用いて第二のガラス基板１４の一方の主表面に形成される。液晶表示パネル用基板１０に必要な層が形成された第一のガラス基板１２および第二のガラス基板１４は、貼り合わせられた後にシール材１８で周面を封止されてから、液晶が注入されることで液晶層１６が形成される。

液晶層１６が注入された後で、第一のガラス基板１２および第二のガラス基板１４をエッチングすることによって液晶表示パネル用基板１０の薄型化処理を行う。各種機能層をガラス基板に形成する段階では、高温での処理や、ある程度の厚みがないとガラス基板が割れてしまうおそれがある工程があるため、０．５ｍｍ程度の厚みが必要であるが、液晶表示パネル用基板１０を湾曲させるためには液晶表示パネル用基板１０の総厚を減少させることが好ましい。ガラス基板を薄型化するためには、フッ酸を含むエッチング液を用いてエッチングすることが好ましい。フッ酸を含むエッチング液をガラス基板に接触させることで所望の厚さまで液晶表示パネル用基板１０をエッチングする。液晶表示パネル用基板１０を湾曲させるためには、第一のガラス基板１２および第二のガラス基板１４を０．３ｍｍ以下の厚さまでエッチングすることが好ましく、０．２ｍｍ以下の厚さまでエッチングすることがさらに好ましいことが出願人の研究・開発により判明している。また、上述のように、フッ酸を用いてエッチングすることにより、第一のガラス基板１２および第二のガラス基板１４の主表面上に存在する微小な傷を減少させ、ガラス基板の曲げ強度が向上させることができるため、液晶表示パネル用基板１０を湾曲させた際に割れにくくなる。

また、通常の製造工程では、作業性の観点からエッチングまでの製造工程は、複数の液晶パネル基板が面取りされた大型のシート基板で処理される。エッチングされた大型のシート基板をスクライブ等の分断装置を用いて複数の液晶表示パネル用基板１０に分断された後に偏光板が貼り付けられたり、バックライトや電源コネクタ等が取り付けられたりする。液晶表示パネル用基板１０は、スクライブによって分断された後のパネル基板である。

図１（Ｂ）は、第一の偏光板２０および第二の偏光板２２が貼り付けられた液晶表示パネル用基板１０である。第一のガラス基板１２の主表面上に第一の偏光板２０が貼り付けられており、第二のガラス基板１４の主表面上に第二の偏光板２２が貼り付けられている。第一の偏光板２０および第二の偏光板２２は、少なくとも熱収縮性の透明フィルム部材を有する。通常、偏光板はポリビニルアルコールにヨウ素を添加した偏光層と、ポリビニルアルコールを保護する透明フィルムである保護層と、基板に貼り付けるための粘着層等の複数層が積層状態で構成されている。つまり、この積層構造の中に熱収縮性の透明フィルム部材を含んでいる偏光板であれば、どのような偏光板でも構わない。熱収縮性を有する透明フィルムとしては、ガラス基板を湾曲させたい方向に延伸させた延伸フィルムを用いることができる。例えば、アクリル系フィルム、ポリカーボネート系フィルム、塩化ビニル系フィルム、ポリイミド系フィルム、ポリプロピレン系フィルム、ポリエステル系フィルムを延伸させたものを使用することができる。

第一の偏光板２０および第二の偏光板２２は、公知の貼り付け装置によって第一のガラス基板１２および第二のガラス基板１４に貼り付けられる。偏光板の厚さは、１５０〜４００μｍの範囲であることが好ましい。偏光板に１５０μｍ以上の厚みがなければ、加熱時の熱収縮力が十分ではないため、液晶表示パネル用基板１０を湾曲させることができない。また、４００μｍ以上の厚みがあると、液晶表示パネル用基板１０自体が厚くなりすぎるため、湾曲させにくくなる等の問題がある。

偏光板が貼り付けられた液晶表示パネル用基板１０は、第一の偏光板２０及び第二の偏光板２２を加熱することで湾曲させる。偏光板を加熱する手段として、オートクレーブを用いることが好ましい。オートクレーブは、高温・高圧の槽内に液晶表示パネル用基板を投入することで、偏光板の貼り付け時に発生したガラス基板と偏光板の間の気泡を除去するための装置であり、平面状の液晶表示パネル用基板を製造する際にも必要な工程である。本実施形態では、オートクレーブの槽内に液晶表示パネル用基板１０を投入する際に、第一の偏光板２０の加熱温度が第二の偏光板２２の加熱温度よりも高くなるようにすると良い。例えば、枚葉式のオートクレーブにて液晶表示パネル用基板を両側から加熱する際に加熱温度を適宜調整することができる。第一の偏光板２０をより高温で加熱することにより、第一の偏光板２０の熱収縮力が第二の偏光板２２よりも大きくなる。つまり、均一に加熱すれば、それぞれの偏光板から第一のガラス基板１２と第二のガラス基板１４にかかる力は同等であるため、液晶表示パネル用基板１０はフラットな状態に維持される。ところが、第一の偏光板２０から第一のガラス基板１２に加えられる力が、第二の偏光板２２から第二のガラス基板１４に加えられる力よりも大きい場合には、第一のガラス基板１２が貼り合わせられている第二のガラス基板１４ごと第一の偏光板２０によって引っ張られ、液晶表示パネル用基板１０全体が湾曲する。

第一の偏光板２０および第二の偏光板２２の加熱温度はオートクレーブ内で調整可能である。オートクレーブの加熱槽内に複数の加熱ヒーターを設置しておけば、それらの加熱温度を調整することにより、所望の温度で偏光板を加熱することが可能である。また、オートクレーブ内の加熱温度は、６０℃以上１００℃以下に調整することが好ましい。１００℃以上で加熱すると偏光板の特性が維持できなくなる。また、６０℃以下で加熱すると、偏光板の熱収縮力が小さくなるため、液晶表示パネル用基板１０を湾曲させるのが難しくなる。

液晶表示パネル用基板の製造ではオートクレーブでの加熱は必須の工程であるため、オートクレーブでの加熱工程を利用することで、ガラス基板を湾曲させるために従来に工程を変更したり、新たな工程を追加したり、新たな装置を導入したりする必要がなくなる。

図２は、第一の偏光板２０が第二の偏光板２２のもう一つの実施形態であり、第一の偏光板２０が第二の偏光板２２より有意的な量だけ厚いことが特徴である。この構成において、第一の偏光板２０の熱収縮力が第二の偏光板２２の体積差の分だけ第一の偏光板２０の熱収縮力が第二の偏光板２２よりも大きくなるため、液晶表示パネル用基板１０を湾曲させることが可能になる。第一の偏光板２０と第二の偏光板２２の厚みの差は、８０μｍ以上あることが好ましい。この構成により、同一温度で加熱したとしても、第一の偏光板２０の熱収縮力が第二の偏光板２２よりも大きくなるので、加熱温度を調整する必要がなくなる。

図３（Ａ）は、オートクレーブで加熱した後の曲面状の液晶パネル１０である。第一の偏光板２０が第一のガラス基板１２に対して作用する熱収縮力の方が大きいため、第一のガラス基板１２が凹面となって湾曲している。また、図３（Ａ）では、液晶パネル１０の短手方向が湾曲している形状であるが、第一の偏光板２０および第二の偏光板２２の延伸方向を長手方向の偏光板を用いることにより、図３（Ｂ）のように長手方向が湾曲している液晶表示パネル用基板１０も製造することが可能である。図３（Ａ）および図３（Ｂ）において、湾曲の外周側（この例では第二のガラス基板１４側）の表面には引っ張り応力が作用することになるが、この表面の傷やクラック等がエッチングにより除去されていればガラス部材の脆性破壊を防止することが可能になる。また、湾曲する程度（曲率半径や角度等）を適宜調整することにより、光の屈折の問題が発生することを防止することができる。特に、好適な実施形態として、液晶表示パネル用基板１０として５インチ〜１０インチのガラス基板を利用した場合、曲率半径を５００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下になるように構成されることが好ましい。この構成において、曲率半径を５００ｍｍ以下にすると、ガラス基板が脆性破壊を起こしたり、光の屈折により画像の表示に不都合が生じたりする。また、曲率半径が１０００ｍｍ以上になると、使用者がディスプレイの湾曲を感知することが難しくなる。

いずれの実施形態においても、ガラス基板がフラットの状態において偏光板を貼り付けることが可能であるため、ガラス基板と偏光板との間に気泡が発生することを防止し易い。また、湾曲によって液晶ディスプレイに不都合が生じる場合には、偏光板を除去する等して偏光板からガラス基板に作用する力を解除することにより液晶ディスプレイをリカバリーさせることが可能であるため、不良品発生時の無駄を最小限に抑えることが可能となる。

上述の実施形態では、第一のガラス基板１２が凹面となって湾曲する例を説明したが、第一ガラス基板１２が凸面（第二のガラス基板１４が凹面）となって湾曲するように構成することも可能である。また、偏光板からそれぞれのガラス基板に作用する力を調整するだけでなく、各ガラス基板の厚みを調整してガラス基板の曲げ強さを調整することによって液晶ディスプレイの湾曲状態を調整するようにしても良い。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０‐液晶表示パネル用基板
１２‐第一のガラス基板
１４‐第二のガラス基板
１６‐液晶層
１８‐シール材
２０‐第一の偏光板
２２‐第二の偏光板

Claims (4)

1. 第一のガラス基板と第二のガラス基板の間に液晶層が保持された液晶表示パネル用基板において、
   前記第一のガラス基板上に貼り付けられた第一の偏光板であって、少なくとも熱収縮性の透明フィルム部材を有する第一の偏光板と、
   前記第二のガラス基板上に貼り付けられた第二の偏光板であって、少なくとも熱収縮性の透明フィルム部材を有する第ニの偏光板と、を備えており、
   前記第一の偏光板から前記第一のガラス基板に対して作用する熱収縮力が前記第二の偏光板から前記第二のガラス基板に対して作用する熱収縮力よりも大きくなるように構成されたことを特徴とする液晶表示パネル用基板。
2. 前記第一の偏光板における透明フィルム部材の厚みが、前記第二の偏光板における透明フィルム部材の厚みよりも大きくなるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル用基板。
3. 前記第一のガラス基板および前記第二のガラス基板が、エッチング処理によって０.３ｍｍ以下まで薄型化されることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示パネル用基板。
4. 第一のガラス基板と第二のガラス基板の間に液晶層が保持された曲面状の液晶表示パネル用基板の製造方法であって、
   前記第一のガラス基板上に少なくとも熱収縮性の透明フィルム部材を有する第一の偏光板を貼り付ける工程と、
   前記第二のガラス基板上に少なくとも熱収縮性の透明フィルム部材を有する第二の偏光板を貼り付ける工程と、
   前記第一の偏光板から前記第一のガラス基板に対して作用する熱収縮力が前記第二の偏光板から前記第二のガラス基板に対して作用する熱収縮力よりも大きくなるように熱処理を行うことによって前記液晶表示パネル用基板を湾曲させる工程と、
   を含む液晶表示パネル用基板の製造方法。

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