JP4009312B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動用ＩＣを搭載する液晶表示装置の改良に関するものである。

近年、液晶表示装置は小型もしくは中型の携帯情報端末やノートパソコンの他に、大型かつ高精細のモニターにまで使用されている。従来の液晶表示装置を図４および図５にて説明する。

図４は液晶表示装置の平面図であり、図５は図４に示す装置の要部Ｂの切断面線ｂ−ｂ’による断面図である。

ガラス等からなる透明基板１上に透明電極１２と配向膜（図示せず）とを順次形成した一方部材と、ガラス等からなる透明基板３上に透明電極１３と配向膜（図示せず）とを形成した他方部材とを、この透明電極１２と透明電極１３とが直交するように位置合わせし、スペーサ７を一方部材と他方部材との間に分散するとともに、熱硬化性のシール部材１４を用いて貼り合わせ、透明基板１と透明基板３の外面に均一に力を加えることで一方部材と他方部材との基板間ギャップを均一に保持する。

そして、一方部材と他方部材との基板間ギャップを固定するためにオーブン等に投入することで、シール部材１４に熱硬化反応を起こし、そして、温度を室温に戻すことで完全にシール部材１４を硬化させ、この硬化したシール部材１４と一方部材と他方部材とに囲まれた領域に液晶１１を介在させる。

上記構成によれば、透明電極１２と透明電極１３とを直交することで表示領域１０と成し、さらに透明電極１２を透明基板1上の非表示領域９まで延在させ、透明電極１３においては両透明基板１と透明基板３との間に設けた導電性部材などを通して透明基板１上に移転し、そこから透明基板1上の非表示領域９にまで延在する。

さらに、透明基板1上の非表示領域９には熱硬化性の接着部材１５を付着し、この接着部材１５上に電極端子を有する駆動用ＩＣ６を位置合わせするとともに配設し、そして、液晶表示装置をオーブン等に投入し、これにともない接着部材１５に熱硬化反応を起こし、そして、温度を室温に戻すことで接着部材１５を完全に硬化させ、駆動ＩＣ１５と透明基板１とを固着する。

その後、この駆動用ＩＣ６の電極端子と透明電極１２および透明電極１３とを金やアルミニウム等からなるボンディング用ワイヤ５でもって接続し、駆動用ＩＣ６から透明電極１２と透明電極１３とに信号を入力することで所要に画像を表示する液晶表示装置を提供できる。

上記シール部材１４と接着部材１５については、双方とも熱を加えることで温度を上昇させると硬化反応が始まる。この温度を硬化温度とし、この硬化温度にて一定時間維持することで完全に硬化反応させる。その後、軟化点以下まで温度が下がると、高い弾性率をもった硬化物が得られる。なお、この軟化点は、これら硬化物を再び加熱して高温上昇させ、ある温度に達すると弾性率が急激に低下する温度である。

かくして、上述のような工程を経ることで透明基板１と駆動用ＩＣ６とを固定した液晶表示装置となる。

しかしながら、上記構成の液晶表示装置によれば、表示領域１０における駆動用ＩＣ６の近傍付近においては、その表示にむらが生じることがあった。

具体的には、従来の液晶表示装置によれば、先にシール部材１４を熱硬化し、二回目の熱硬化工程において接着部材１５を硬化するが、接着部材１５を硬化する際、同時にシール部材１４にも熱を加えることとなり、接着部材１５が軟化点に達する前にシール部材１４が軟化点に達し、このシール部材１４は再び軟化し、そして、オーブンから装置を取出すとともに温度を降下させると、先に接着部材１５が完全に硬化し、続いてシール部材１４が硬化することで、透明基板１に歪みが生じ表示むらが起こるという課題があった。

この課題を図６と図７でもってさらに詳述する。

図６は透明基板に発生する力を示した液晶表示装置の平面図であり、図７は表示むらの発生した液晶表示装置の平面図である。

２回目の熱硬化工程の後において、液晶表示装置の温度を降下する際に、接着部材１５が先に完全硬化し、続いてシール部材１４が完全硬化するが、先に接着部材１５が完全硬化することで、図６に示す如く透明基板１の面全体に対して内側に収縮する力に対し、Ｓの領域、Ｐの領域およびＱの領域においては矢印の方向の力が顕著に発生する。

すなわち、透明基板１全体に発生する基板の収縮に対してＱ領域における収縮は、シール部材１４より先に硬化した接着部材１５があることで透明基板１全体に発生する収縮に対して見かけ上矢印の方向に力が働いたことになる。これにともない駆動用ＩＣ６の近傍にある領域Ｓと近傍にない領域Ｐとでは、透明基板１の収縮に違いが発生する。これは、駆動用ＩＣ６が表示領域１０に近づけば近づくほど顕著になる。

したがって、透明基板１の基板面が不均一となるとともに、装置の温度を降下するとシール部材１４が完全に硬化し、これにともない透明基板１と透明基板３との基板間ギャップにむらが発生したまま固定され、図７に示す如く表示むらＸが発生する。

本発明者は上記事情に鑑みて鋭意研究に努めた結果、シール部材と駆動用ＩＣの接着部材との間にて、双方にて軟化点を規定することによって、かかる課題が解消されることを見出した。

本発明は上記知見により完成されたものであり、その目的はシール部材の軟化点を接着部材の軟化点以上と設定することで、均一な画像表示のできる液晶表示装置を提供することにある。

本発明の液晶表示装置は、基板上に透明電極を形成した一方部材と、他の基板上に透明電極を形成した他方部材とを、シール部材を介して貼り合わせるとともに、液晶を充填して表示領域と成し、前記一方部材の基板上の非表示領域に前記透明電極に電圧を印加する駆動用ICを接着部材を介して固着した液晶表示装置において、前記シール部材の軟化点を前記接着部材の軟化点より大きく設定し、前記シール部材の熱膨張係数と接着部材の熱膨張係数との差が２×１０ ^−６ 以下であり、前記接着部材は該接着部材に入り込んだ気泡を外部に放出して前記一方部材の基板に前記駆動用ICを固着することを特徴とする。

本液晶表示装置において前記シール部材の軟化点は前記接着部材の軟化点より２℃以上大きく設定されるのが好ましい。本液晶表示装置において前記シール部材の軟化点は前記液晶の使用上限温度より高いのが好ましい。本液晶表示装置において前記シール部材および前記接着部材はエポキシ系樹脂を用いて合成されるのが好ましい。本液晶表示装置において前記シール部材および前記接着部材はアクリル系樹脂を用いて合成されるのが好ましい。本液晶表示装置において前記駆動用ICは、平面視において前記他方部材の基板の第１側面または該第１側面と交差する第２側面に沿って配されているのが好ましい。本液晶表示装置において前記駆動用ICは複数あり、前記接着部材は前記駆動用ICごとに独立しているのが好ましい。本液晶表示装置において前記駆動用ICは、平面視において前記接着部材の存在領域内に配されているのが好ましい。

本発明によれば、前記シール部材の軟化点を接着部材の軟化点以上に設定したことで、駆動用ＩＣ実装部における基板の収縮と表示領域における基板の収縮の差に起因する基板の不均一が解消し、これにより一方部材の基板と他方部材の基板との基板間ギャップは均一に保持され、表示むらのない高品質な液晶表示装置を提供できる。

以下、本発明の液晶表示装置を図１と図２でもって説明する。

図１は液晶表示装置の平面図であり、図２は図１に示す装置の要部Ａの切断面線ａ−ａ’による断面図である。図３はオーブン投入前後の接着部材の硬化を示す断面図である。

図２に示すように、ガラス等からなる透明基板１上にＩＴＯ等からなる透明電極１２と配向膜（図示せず）とを順次形成した一方部材と、ガラス等からなる透明基板３上にＩＴＯ等からなる透明電極１３と配向膜（図示せず）とを順次形成した他方部材とを、透明電極１２と透明電極１３とが直交するように位置合わせし、スペーサ７を一方部材と他方部材との間に分散するとともに、エポキシ系の熱硬化性のシール部材２を用いて貼り合わせ、透明基板１と透明基板３の外面に均一に力を加えることで一方部材と他方部材との基板間ギャップを所要に保持する。

そして、一方部材と他方部材との基板間ギャップを固定するためにオーブン等に投入することで、シール部材２を熱による硬化反応を促進し、完全にシール部材２が硬化反応を起こした後に室温にもどし、シール部材２を硬化させ、このシール部材２と一方部材と他方部材とに囲まれた領域に液晶１１を介在させる。

上記構成によれば、透明電極１２と透明電極１３とを直交することで表示領域１０と成し、さらに透明電極１２を透明基板1上の非表示領域９まで延在させ、透明電極１３においては両透明基板１と透明基板３との間に設けた導電性部材等（図示せず）を通して透明基板１上に移転させ、そこから透明基板1上の非表示領域９にまで延在する。

また、透明基板１上の非表示領域９には熱硬化性のシール部材２における軟化点以下の軟化点を有する接着部材４を付着し、この接着部材４上に電極端子を有する駆動用ＩＣ６を位置合わせするとともに配設し、液晶表示装置をオーブン等に投入し、接着部材４に熱硬化反応を起こし、室温に戻すことで接着部材４を完全に硬化させ、これにともない駆動用ＩＣ６と透明基板１とを固着する。

なお、好ましくは、接着部材４をオーブンにて熱硬化する際に、その上限温度として熱により膨張した液晶が、シール部材２と一方部材と他方部材に囲まれた領域から膨張圧力により漏れない温度を上限として保証するとよい。

この硬化工程において、駆動用ＩＣ６を実装する際に接着部材４に気泡が入り込むが、オーブンにて接着部材４を熱によって硬化する際、図３に示す如く、気泡を外部に放出するまで熱することで、透明基板１と駆動用ＩＣ６との密着性を高めることができる。

かくして、駆動用ＩＣ６を透明基板１上に固着した後、この駆動用ＩＣ６の電極端子と透明電極１２および透明電極１３とを金やアルミニウム等からなるボンディング用ワイヤ５でもって接続し、駆動用ＩＣ６から透明電極１２と透明電極１３とに信号を入力することで画像表示する液晶表示装置を提供できる。

本発明によれば、好適には、シール部材２と接着部材４の熱膨張係数の差を小さくするとよい。

シール部材２および接着部材４を熱により硬化するが、この双方の部材の熱膨張係数は透明基板１に大きな影響を与える。すなわち、接着部材４を熱硬化する際に、ガラス材から成る透明基板１の熱膨張と、エポキシ系樹脂からなるシール部材２や接着部材４の熱膨張は、双方の間の差が大きいことによって、透明基板１上のシール部材２の貼り付けた部位と接着部材４を付着した部位には、双方とも歪みが発生しやすい。

したがって、シール部材２と接着部材４の熱膨張係数を等しくすることで、駆動用ＩＣ６の実装部における透明基板１の膨張と、駆動用ＩＣ６の実装部に近い透明基板１上のシール部材２の貼り付け部における透明基板１の膨張との差が小さくなり、透明基板１はさらに均一になる。これに伴い、透明基板１と透明基板３との基板間ギャップをより均一とすることができ、さらに高品質な液晶表示装置を提供できた。

本発明が繰り返し行った実験によれば、シール部材２の熱膨張係数と接着部材４の熱膨張係数との差が２×１０^−６以下であれば、表示むらのない液晶表示装置がえられた。

この表示むらのない液晶表示装置の具体的な例としては、シール部材２の熱膨張係数を７×１０^−６とし、接着部材４の熱膨張係数を５×１０^−６としたものがある。

なお、シール部材２や接着部材４等の軟化点は、液晶としての機能を果たす使用上限温度より高くすると望ましく、これによって、液晶漏れ等の不具合が発生しなくなる。

かくして、上記構成の本発明の液晶表示装置によれば、シール部材２の軟化点を接着部材４の軟化点以上と設定したことで、接着部材４を硬化する工程において、液晶表示装置の温度を降下させる際に、シール部材２が同時または先に硬化し、接着部材４が続いて硬化することで、表示領域１０内にある透明基板１は接着部材４が硬化すると同時またはその前にシール部材２に固定され、この表示領域１０に近い駆動用ＩＣ６実装部における透明基板１の収縮による影響が無くなり、これに伴い、表示領域１０の部位における透明基板１の収縮と、表示領域１０に近い駆動用ＩＣ６実装部における透明基板１の収縮との差に起因する透明基板１の不均一が解消し、その結果、透明基板１と透明基板３との基板間ギャップは均一に保持され、表示むらのない高品質な液晶表示装置を提供できた。

また、シール部材２と接着部材４の熱膨張係数の差を小さくしたことで、シール部材２の付着した透明基板１の部位における膨張と、接着部材４の付着した透明基板１の部位における膨張との間で、その差に起因する表示むらがなくなり、さらに高品質な液晶表示装置を提供できた。

次に本発明の実施例を述べる。

本例によれば、液晶表示装置を前述した図１と図２に示す構造にて作成し、初めに、シール部材２および接着部材４の軟化点の違いと表示むらとの関係を評価し、次にシール部材２と接着部材４との熱膨張係数の差による表示むらとの関係を評価した。

装置の具体的構成としてシール部材２および接着部材４の軟化点の違いによる表示むらの評価においては、画像の表示領域１０のサイズを１０．４インチとし、シール部材２をエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂を用いて合成するに当たり、この条件を変えることによって、軟化点を９０℃〜１４０℃の範囲内にて、熱膨張係数が７．０×１０^−６である５種類の樹脂材料を用意し、硬化温度を１００℃〜１５０℃の範囲とした。

また、接着部材４においてはシール部材２と同様にエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂を用いて合成し、軟化点を１１７℃、硬化温度を１２０℃、熱膨張係数を７．０×１０^−６としたものを用意した。

また、シール部材２と接着部材４との熱膨張係数の差による表示むらの評価においては、画像の表示領域１０のサイズを１０．４インチとし、シール部材２を上記のように合成し、軟化点を１４０℃、硬化温度を１５０℃のものを用意し、熱膨張係数を違うものを５つ用意した。

また、接着部材４においても同様に合成し、軟化点を１１７℃、硬化温度を１２０℃とし、熱膨張係数を５．０×１０^−６のものを用意し、シール部材２と接着部材４の熱膨張係数の差を１．０×１０^−６〜５．０×１０^−６とした。

初めに、シール部材２と接着部材４の軟化点と硬化温度の違いによる表示むらとの関係を表１に示す。

同表に示す如く、○は表示むらのない良好な画像表示を示した場合であり、×は表示むらが発生した場合である。

表１に示す結果から明らかな通り、シール部材２の軟化点より接着部材４の軟化点が低いものにおいて良好な画像表示が得られたが、それ以外のものについては、表示むらがあり、良好な画像表示が得られなかった。すなわち、シール部材２の軟化点が１４０℃、硬化温度が１５０℃のものと、軟化点が１１９℃、硬化温度が１４０℃のものにおいて表示むらが無く、良好な画像を得ることができた。

次に、シール部材２と接着部材４との熱膨張係数の差による表示むらとの関係を表２に示す。

同表に示す如く、○は表示むらのない良好な画像表示を示した場合であり、×は表示むらが発生した場合である。

表２に示す結果から明らかな通り、シール部材２と接着部材４との熱膨張係数の差が１．０×１０^−６と２．０×１０^−６とにおいては、表示むらがなく良好な画像が得られたが、熱膨張係数の差が３．０×１０^−６以上となると表示むらが発生した。

したがって、本実施例においては、シール部材２の軟化点より接着部材４の軟化点を低くし、双方の熱膨張係数の差を２．０×１０^−６以下とすることで良好な画像を表示する液晶表示装置が得られる。

本発明の液晶表示装置の平面図である。 図１に示す装置の要部Ａの切断面線ａ−ａ’による断面図である。 オーブン投入前後の接着部材の硬化を示す断面図である。 従来の液晶表示装置の平面図である。 図４に示す装置の要部Ｂの切断面線ｂ−ｂ’による断面図である。 透明基板に発生する力を示した液晶表示装置の平面図である。 表示むらの発生した液晶表示装置の平面図である。

符号の説明

１・・・透明基板
２・・・シール部材
３・・・透明基板
４・・・ＩＣ実装用シール部材
５・・・ボンディング用ワイヤ
６・・・駆動ＩＣ

Claims (8)

1. 基板上に透明電極を形成した一方部材と、他の基板上に透明電極を形成した他方部材とを、シール部材を介して貼り合わせるとともに、液晶を充填して表示領域と成し、前記一方部材の基板上の非表示領域に前記透明電極に電圧を印加する駆動用ICを接着部材を介して固着した液晶表示装置において、
   前記シール部材の軟化点を前記接着部材の軟化点より大きく設定し、前記シール部材の熱膨張係数と接着部材の熱膨張係数との差が２×１０ ^−６ 以下であり、前記接着部材は該接着部材に入り込んだ気泡を外部に放出して前記一方部材の基板に前記駆動用ICを固着することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記シール部材の軟化点は前記接着部材の軟化点より２℃以上大きく設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。
3. 前記シール部材の軟化点は前記液晶の使用上限温度より高いことを特徴とする、請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記シール部材および前記接着部材はエポキシ系樹脂を用いて合成されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一つに記載の液晶表示装置。
5. 前記シール部材および前記接着部材はアクリル系樹脂を用いて合成されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一つに記載の液晶表示装置。
6. 前記駆動用ICは、平面視において前記他方部材の基板の第１側面または該第１側面と交差する第２側面に沿って配されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一つに記載の液晶表示装置。
7. 前記駆動用ICは複数あり、前記接着部材は前記駆動用ICごとに独立していることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一つに記載の液晶表示装置。
8. 前記駆動用ICは、平面視において前記接着部材の存在領域内に配されていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一つに記載の液晶表示装置。

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