JP5037530B2 - 表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、表示装置に関し、特に遮光膜及び背面照明部を有する表示装置に関するものである。
近年、液晶表示装置に代表される平面型表示装置が実用化され、さまざまな電子機器に搭載されている。
図19は、液晶表示装置に用いられる液晶セルを説明するための斜視図である。図18は、図19の一部を拡大して示す拡大斜視図である。
液晶セル100は、素子側基板102と対向側基板101とが、シール部材(図示省略)によって封止された液晶層(図示省略)を介して貼り合わされた構造を有している。素子側基板102における液晶層側の表面には、モノリシックに形成された行制御回路103及び列制御回路104、配線群105、及び画素等が形成されている。対向側基板101における液晶層側の表面には、遮光膜(ブラックマトリクス:BMと称されることが多い)113及びカラーフィルター(図示省略)等が形成されている。また、素子側基板102の所謂端子領域には、FPC(フレキシブルプリント基板)106が取り付けられている。液晶セル100の外側表面には、偏光板や位相差版等の光学フィルム107が貼り付けられている。
本明細書では遮光膜113が形成されている基板(対向側基板101)を一方基板101と称し、これに貼り合わせられる基板(素子側基板102)を他方基板102と称することにする。
一般に、一方基板101の外側表面が表示面となり、他方基板102の背後には、冷陰極管やLEDなどの光源108と導光部材109とを有するバックライト111が配置されることによって、所謂透過型の液晶表示装置110が構成される。
遮光膜113は、画素同士の間隙領域、及び画素群が構成する表示領域全体の周囲に形成されている。そうして、遮光膜113は、背後のバックライト111からの不要な光を遮光することにより、優れたコントラストを実現すると共に、表示装置の額縁の美観を保つ所謂見切りとしての役割を担っている。
このような液晶セル100は、通常、大型のマザーガラス115,116から切り出して製造される。図20は、マザーガラス115,116から液晶セル100を切り出す工程を示す斜視図である。
一般に、一方基板101のマザーガラス115と、他方基板102のマザーガラス116とを貼り合わせた後に、所定の大きさで液晶セル100となる外形に沿ってこれらのマザーガラス115,116を切断する。切断は例えば所謂スクライブ・ブレーク法によって行われる。すなわち、図20に示すように、回転刃(スクライブホイール)117によって、予め各マザーガラス115,116の表面に平行線状に溝(スクライブ溝)118を形成した後に衝撃を加える。そのことにより、複数の液晶セル100に切断される。
なお、一方基板101の厚み及び他方基板102の厚みは、例えば0.5mm程度で同一に規定されている。また、切断という用語は、その代わりに割断、分断、又はカッティング等の用語が用いられる場合があるが、特にその意味に違いはなく、当業者によって様々な呼称がある。
このような切断の際には、マザーガラス115,116に予め形成したマークによって、切断の位置合わせや切断位置の仕上がりの確認が行なわれる場合がある。マークは、図18に示すように、一方基板101における他方基板102側の表面に形成されたり(マークA)、他方基板102における一方基板101側の表面に形成される(マークB)。また、一方基板101の切断位置の確認を、他方基板102に形成したマークCで行なうこともある。
一方基板101のマークAは、金属や黒色樹脂からなる遮光膜により形成され、他方基板102のマークB及びマークCは、例えばアクティブマトリクス型表示装置であれば配線を構成する金属薄膜によって形成される。
このように切断して形成された表示装置では、通常、例えば特許文献1及び2に開示されるように、切断位置から一定の距離までの外側範囲を避けて遮光膜を形成する構成が採られている。
特開平9−5731号公報 特開平5−224196号公報 特開2004−46115号公報
ところで、表示装置の外形を縮小して軽量化するために、表示領域の周囲の額縁領域を小さくする傾向が近年高まっている。また、遮光膜の額縁に占める割合が小さくならないことが望まれる。したがって、上記特許文献1及び2のように、液晶セルの外側範囲に遮光膜を形成しない構成は好ましくない。
そこで、マザーガラスに対し、遮光膜を液晶セルの外形よりも広く予め形成しておくことによって、液晶セルを切り出したときに液晶セルの外形ライン端部まで常に遮光膜が形成されるようにすることが考えられる。しかし、この場合は次に説明するような不具合が
存在する。
図21は液晶セルの平面図であり、図22は液晶セルの側端を拡大して示す平面図である。図22に示すように、上述の方法では切断面が滑らかに仕上がらずに、切断面にうねりやバリ121が生じたり、クラックや割れ122が生じる場合がある。また、遮光膜が金属である場合には、その遮光膜に腐食等の問題も発生する。その結果、このような遮光膜の不良破断面は、バックライトからの光漏れを引き起こすと共に、外観上の美観を損ねてしまう。近年は、表示装置の広視野角化や高輝度化が進められているので、バックライトからの光漏れをより確実に遮光することが求められている。
なお、例えば特許文献3に開示されているように、従来より、一方基板や他方基板を薄型化することが多数提案されている。しかしながら、依然として遮光膜が液晶セルの外側範囲には形成されておらず、その当然な帰結として液晶セルの額縁部における遮光性は不十分なままであった。
本発明は、斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、遮光膜を基板の端部切断面まで形成しながらもその端部切断面を滑らかに形成して、遮光性を可及的に高めることにある。
上記の目的を達成するために、本発明に係る表示装置は、遮光膜が形成された一方基板と、上記一方基板に対向して配置された他方基板と、上記他方基板の上記一方基板とは反対側に配置された背面照明部とを備えた表示装置であって、上記一方基板の中央には、表示に寄与する表示領域が形成され、上記遮光膜は、樹脂によって構成され、上記一方基板における上記他方基板側の表面において上記一方基板の端辺に沿って途切れることなく連続して形成されると共に、上記表示領域の外縁から上記一方基板の端辺に至るまで形成され、上記一方基板は、0.07mm以上且つ0.3mm以下の厚みに形成され、上記一方基板の厚みと上記他方基板の厚みの合計は、0.6mm以下であり、 上記一方基板における上記他方基板側の表面には、表面高さが一定である領域が上記一方基板の端辺に沿って形成されており、上記他方基板には、少なくとも上記一方基板の切り出し位置を示すマークが形成され、上記他方基板における上記一方基板に対向しない領域には、当該他方基板における上記一方基板に対向する領域に形成されている上記マークと異なる材質の上記マークが形成されている。
上記他方基板における上記一方基板に対向する領域に形成されている上記マークは、上記他方基板における上記一方基板に対向しない領域に形成されている上記マークよりも薄いことが好ましい。
上記他方基板における上記一方基板に対向する領域に形成されている上記マークは、透明導電膜によって構成されていることが望ましい。
上記一方基板における上記他方基板と反対側の表面には、上記一方基板よりも厚いフィルムが貼り付けられていることが好ましい。
上記一方基板と上記他方基板との間に液晶層が設けられることにより、液晶表示装置に構成されていてもよい。
−作用−
次に、本発明の作用について説明する。
上記表示装置は、背面照明部の光を他方基板及び一方基板の表示領域を透過させて表示を行う。例えば、一方基板と他方基板との間に液晶層が設けられる場合には、その表示装置は液晶表示装置に構成される。
表示装置には、遮光膜は、一方基板における他方基板側の表面において一方基板の端辺に沿って途切れることなく連続して形成されると共に、表示領域の外縁から一方基板の端辺に至るまで形成されているので、一方基板における表示領域の外側の領域全体が遮光膜によって覆われることとなる。したがって、背面照明部から出射される光のうち表示に利用されない余分な光は、上記遮光膜によって確実に遮光される。
上記表示装置は、複数の一方基板が集合した基板母材と、複数の他方基板が集合した基板母材とが互いに貼り合わされた貼合せ基板母材を個々に切断することによって形成される。
このとき、仮に、上記遮光膜が従来のように金属薄膜によって形成されている場合には、その金属薄膜に生じている膜応力が原因となって、破断面が歪んで形成されたりバリが生じる虞れがある。これに対し、本発明に係る表示装置では、遮光膜が樹脂によって構成されているので、そのような膜応力が低減され、破断面の歪みを抑制することが可能になる。また、その破断面に露出するのが樹脂であるため、金属のような腐食は生じない。さらにまた、遮光膜は、一方基板における他方基板側の表面に形成されているため、切断時に直接に損傷されにくい。
さらに、一方基板が0.07mm以上且つ0.3mm以下の厚みに形成されているので、貼合せ基板母材の切断時に、一方基板に形成される破断面の進行ずれが抑制される。そのため、一方基板の端辺は精度の良い切断面によって構成されることとなる。尚、一方基板の厚みが0.07mmよりも薄くなると、基板の機械的強度を維持することが難しくなるので好ましくない。特に、一方基板が極端に薄い場合は、表示面となる一方基板を指等で押したときに波紋状の表示ムラが発生し、表示面から指を離した後でも即座には表示ムラが消失しないという不都合がある。そのため、一方基板を極端に薄く形成することは好ましくないといえる。
尚、ここで、「一方基板の表面高さが一定である」とは、例えば、一方基板の1つの端辺に着目した場合に、その一辺に沿った任意の箇所において一方基板の表面に既知の成膜方法で形成されている膜の種類が同一であることを指す。一般に、1種類の膜は1回の工程で所定の膜厚に成膜されるので、一辺に沿った任意の箇所で膜の種類を揃えることは、すなわち一辺に沿った基板膜面の表面高さを揃えることに他ならない。有機材料の薄膜形成方法の例としては、スピンコート方式、ロールコート方式、スリットコート方式、さらには凸版印刷やフレキソ印刷、インクジェット方式などが挙げられる。また、無機材料の薄膜形成方式の例としては、スパッタリング方式、CVD方式、真空蒸着方式などが挙げられる。また、一方基板の表面の全体に亘って膜を形成した後に、その膜の表面を研磨して積極的に表面高さを一定にすることも可能である。
加えて、一方基板には、表面高さが一定である領域が一方基板の端辺に沿って形成されているので、貼合せ基板母材を切断する際に、一方基板が不均一に撓みにくくなる。そのため、一方基板に切断時にクラックが生じにくくなり、一方基板の端辺に正確な破断面を形成することが可能になる。
また、他方基板にマーク形成されており、貼合せ基板母材の切断時に少なくとも一方基板を切断する際の目印となるので、容易且つ正確な切断が可能になる。この場合、他方基板における一方基板に対向する領域に形成されているマークは、一方基板に対向しない
領域に形成されているマークよりも薄くすることが好ましい。さらに他方基板における一方基板に対向する領域に形成されているマークを透明導電膜によって構成することが望ましい。透明導電膜からなる例えば画素電極等が他方基板に形成される場合には、その透明導電膜を利用してマークを形成できると共に、その厚みを非常に薄く形成できる。したがって、貼合せ基板母材の切断時に、一方基板の不均一な撓みがさらに抑制される。
ここで、従来は、一方基板の切断を管理するマークは一方基板に形成される一方、他方基板の切断を管理するマークは他方基板に形成されていたので、マークの構成(材料や膜厚)によるクラックの発生を回避することができなかった。これに対し、本発明では、従来のようにマークの可視性のみに着目してマークとすべき材料を取捨選択するのではなく、凹凸のより少ない膜を意図的に選択してマークを構成している点で、従来の構成と大きく異なっている。
また、一方基板における他方基板と反対側の表面に対し、一方基板よりも厚いフィルムを貼り付けるようにすれば、一方基板を極めて薄く形成したとしても、そのフィルムによって、一方基板の機械的強度が支持される。つまり、一方基板のさらなる薄型化を図ることが可能になる。
本発明によれば、まず、一方基板における表示領域の外縁から一方基板の端辺に至るまで形成された遮光膜によって、背面照明部から出射される光のうち表示に利用されない余分な光を確実に遮光することができる。さらに、遮光膜を樹脂によって構成したので、一方基板の端辺を精度良く形成でき、且つ遮光膜の腐食を防止できる。そのことに加え、一方基板を他方基板よりも薄く形成したので、破断面の進行ずれを抑制して、一方基板の端辺を精度の良い破断面によって構成できる。さらにまた、一方基板に、表面高さが一定である領域をその端辺に沿って形成したので、切断時に一方基板を不均一に撓みにくくして、一方基板の端辺におけるクラックの発生を抑制することができる。
図1は、図2の一部を拡大して示す斜視図である。 図2は、実施形態1の液晶表示装置を示す斜視図である。 図3は、抜きパターンとして形成されたマークを模式的に示す平面図である。 図4は、図3におけるIV−IV線断面を示す断面図である。 図5は、他方基板に形成されたマークを模式的に示す平面図である。 図6は、図5におけるVI−VI線断面を示す断面図である。 図7は、L字状の抜きパターンとして形成されたマークを模式的に示す平面図である。 図8は、図7におけるVIII−VIII線断面を示す断面図である。 図9は、一方基板に形成されたマークを模式的に示す平面図である。 図10は、図9におけるX−X線断面を示す断面図である。 図11は、歪んだ破断面が形成された一方基板を示す斜視図である。 図12は、破断面の進行ずれを示す斜視図である。 図13は、クラックが生じたマークを有する一方基板を示す斜視図である。 図14は、他方基板にマークが形成された場合に、クラックが生じた一方基板を示す斜視図である。 図15は、実験で計測した液晶セルの幅を示す斜視図である。 図16は、実験結果を示す表である。 図17は、実験結果を示すグラフである。 図18は、図19の一部を拡大して示す拡大斜視図である。 図19は、従来の液晶セルを説明するための斜視図である。 図20は、マザーガラスから液晶セルを切り出す工程を示す斜視図である。 図21は、従来の液晶セルの平面図である。 図22は、従来の液晶セルの側端を拡大して示す平面図である。
A’,B’,C’ マーク
X 切り出し線
1 液晶表示装置
10 液晶セル
11 一方基板
12 他方基板
13 遮光膜
14 スクライブ溝
15 破断面
16 スクライブホイール
17,18 クラック
20 液晶セル
21 行制御回路
22 列制御回路
23 配線群
25 光学フィルム
26 実装領域
27 FPC
28 表示領域
29 額縁領域
30 バックライト
35 端辺
36 領域
38 第2の薄膜
本発明を理解するうえで助力となるであろうと思われるので、実施形態を説明する前に本発明を想到した経緯を以下に説明する。
上記課題を解決するために、本発明者らは本発明に先立ち液晶セルの切断実験と、その仕上がりの観察とを繰り返し行った。その結果、基板の切断に関する重要な知見を得るとともに上述した課題を克服するための発想の転換を行った。
すなわち、一般には、基板を滑らかに真っ直ぐに切断するために、表示装置となる基板の平面方向の加工精度(例えば、スクライブホイールの位置制御や搬送制御等の加工側の精度)に着目するのに対し、本発明者らは、被加工側である基板の垂直方向すなわち基板の断面構成(膜材料の種類、膜厚及び分布等)に着目したのである。
図11〜図14は、基板の切断後の仕上がりを左右する要素を説明するための斜視図である。また、図16及び図17は、様々な液晶セルを切断しその仕上がり寸法を実際に測定した結果を示している。
斜視図である図15に示すように、実験に用いた各液晶セル10は、液晶層を介して互いに貼り付けられた一方基板11及び他方基板12とを有している。他方基板12の表面には、低温多結晶シリコンからなる駆動回路が形成されている。一方基板11及び他方基板12を構成するマザーガラスは、無アルカリガラス(コーニング社製#1737又はその相当品)を用いた。また、遮光膜は、スクライブ時の直接の破砕を避けるために、一方基板11における他方基板12側の表面に形成した。
また、液晶セル10の実験では、まず、一方基板11と他方基板12を構成する一定の厚み(0.7mm)のマザーガラスをシール材を介して互いに貼り合わせて、約3〜5μmのセル厚になるようにする。次に、上記マザーガラスを薄型加工処理して、所定の厚みに形成する。その後、スクライブ・ブレーク法によって、単品の液晶セル10を切り出して形成する。そうして、図15に示すように、形成された各液晶セル10の幅Hをそれぞれ測定した。
上記実験の結果、分断の仕上がりに関する以下の4つの知見を得た。
(第1の知見)
斜視図である図11に示すように、遮光膜13として金属膜を用いた場合、その膜応力が原因となって、スクライブ溝14が形成された一方基板11の表面から、遮光膜13が形成された反対側の表面へ向かって、破断面15が歪んで形成されていく。
この現象は、金属膜がベタ状に一面に存在しない場合や、局所的に偏在している場合(例えば金属薄膜からなるアライメントマークが島状に分断予定線上に配置されている場合等)であっても生じることがわかった。さらに、破断した端面に金属膜が露出するので、その腐食が避けられない。このことから、遮光膜13の材料としては、樹脂が好適であることがわかった。
(第2の知見)
斜視図である図12に示すように、スクライブ溝14が形成された一方基板11の表面から、その反対側の表面へ向かって進行する破断面15は、一方基板11の表面に平行な方向に進行ずれdが生じてしまう。これは、一方基板11の切断が、スクライブ溝14から亀裂を自然に(成り行き的に)進展させることによって行うことに原因があると考えられる。
そこで、本発明者らは、一方基板11の厚みtに着目した。すなわち、切断する一方基板11を予め薄く加工した後に、その基板を切断することによって、たとえ切断が予測できない挙動を示したとしても、結果として進行ずれdを小さくできることに想到するに至った。
尚、類似すると思われる周知事項として例えば「JIS B 0410:1991 金属板せん断加工品の普通公差」が挙げられる。この規格では板材の厚みが薄くなるに従ってより小さい公差が示されている。しかしながら、板厚1.6mm以下では一定の公差とされている。
したがって、板材がガラスであることの違いを考慮する必要があろうが、この周知事項に基づくと、液晶セル10に使われる範囲の厚み(0.7mmあるいは0.5mm)を有するガラス板では、板厚をより薄くしても切断仕上がり精度に対して、ほとんど影響を与えないと推酌できるように思える。
ここで、図16及び図17は、本発明者らが実験した様々な厚みのガラス基板からなるマザーガラスを切断して形成された液晶セル10について、所定の寸法を測定した結果である。
実験では10種類のサンプル(S1〜S10)を用意した。すなわち、ガラス基板である一方基板11及び他方基板12の厚みを0.7mmから0.07mmまでそれぞれ設定し、それらの厚みの基板を組み合わせて液晶セル10として切り出した。また、その切断した寸法の精度は工程能力指数(Cpk)によって評価した。Cpkは、その値が大きいほど、安定して設定された公差内で仕上がることを示している。ここで、図16は測定寸法の詳細を示し、また図17は公差を±0.2mmとしたときのCpkを示している。
上記周知事項に拘わらず、図16及び図17に示すように、実験結果によると、安定した寸法精度は、必ずしもガラス基板の厚みが薄くなることに単純に比例して発現しなかった。これは例えばサンプルS1、S2、S3、S4、及びS5では、有意差といえるような明らかな変化が無いことからわかる。
しかしながら、基板がある程度に薄くなると、寸法精度が向上することが認められた。すなわち、一方基板11及び他方基板12の厚みの総厚が0.6mm以下になったとき(サンプルS6以降)において、その傾向が現れた。
尚、総厚が0.6mm以下であるのにも拘わらず、サンプルS8において寸法精度が悪化しているが、これは他方基板12が厚過ぎる(0.5mm)ために、液晶セルの寸法精度が切断精度の悪い他方基板12の寸法精度の影響を大きく受けたためと考えられる。
したがって、液晶セル10の総厚が0.6mm以下であり且つ一方の基板厚が0.3mm以下の条件(サンプルS6、S7,S9、S10)であれば、液晶セル10の寸法も精度良く、また本願で成そうとしているところの、滑らかな破断面を有する遮光膜付きの一方基板11が特に好適に得られることがわかった。
ここで、図16及び図17には図示していないが、本発明者らは一方基板の厚みを0.05mmとした試作も行なったことを説明しておく。この場合は、表示面を指等で押したときに波紋状の表示ムラが発生し、その表示ムラが容易に消失しない不具合が生じた。したがって、表示ムラを解消できる新たな対策を施さない限り、液晶表示装置としては不適切であった。この結果に従うと、一方基板の厚みを0.07mm未満とすることは表示上の不具合が避けられないので好ましくない。
特に、表示ムラはノーマリブラックとなる垂直配向方式の液晶モードで生じ易い。また、薄いセル厚であることを条件とする反射型表示を有する液晶セルの場合でも、一方基板11の変形による配向乱れは看過できない。
垂直配向方式の液晶モードとしては、例えばCPA配向や垂直TN配向が挙げられる。これらの液晶モードは、1000程度の非常に高いコントラスト比が得られるので、バックライトの輝度を高めて、高コントラスト且つ高輝度の美しい映像を表示させることが可能である。したがって、必然的に液晶セル周囲の十分な遮光の必要性が重要になる。本発明の構成によれば、より小さい外形でバックライトからの光漏れの少ない優れた美観を有する高輝度且つ高コントラストの表示装置を得ることができ、そのことに加えて、表示面となる一方基板11が適度な厚みを有しているので、表示の乱れが無い表示装置が得られるという効果を奏する。
言い換えれば、本発明による表示装置の一方基板11は、滑らかな破断面が得られる厚みを上限(0.3mm)として有し、変形による乱れの無い表示が得られる厚み(0.07mm)をその下限として有する。
尚、液晶セル10の寸法精度が従来程度であってもよい場合には、総厚に拘わらず、遮
光膜を形成した一方基板11の厚みを単純に0.3mm以下とすればよい。この場合、液晶セル10の外形の精度は従来程度であるが、遮光膜を形成した一方基板11が薄いのでその破断面すなわち遮光膜の破断面を滑らかに仕上げることができる。
また、基板を薄くすること自体は従来から望まれていたものであるが、「基板を薄膜化すること」によって「液晶セルの切断面まで遮光膜を形成すること」を実現させるに想到した発想は、いままでに開示されていなかった。
言い換えると「基板の薄膜化」はあくまでも液晶表示装置の厚みを薄くする手段あるいは軽量化させる手段として着目される構成要素であっても、遮光膜を基板端まで形成すると共に、その遮光膜の端面を滑らかな直線状に形成することによって、遮光マージンを確保して液晶表示装置の平面的な外形を縮小させる発想には至っていなかったのである。
(第3の知見)
さらに、斜視図である図13に示すように、一方基板11におけるスクライブ溝14を形成した表面と反対側の表面に、スクライブ溝14を形成するための目印となるマークAが形成されている場合には、そのマークAを起点として一方基板11にクラック17が生じ易いことがわかった。
すなわち、上記第1の知見で述べたように、このような不具合は、マークAが島状の金属膜によって形成されていると生じるが、マークAが樹脂膜によって形成されていても同様に生じてしまう。
これは、マークAがその膜応力が小さくても無視できない厚み(例えば1〜2μm)を有するために、スクライブホイール16によるスクライブ時に、一方基板11が不均一に撓むことがその原因と考えられる。
すなわち、一方基板11をスクライブホイール16によってスクライブした瞬間には、一方基板11が撓むことによって、一方基板11と他方基板12とが厚みを有するマークAを介して接触していると考えられる。
このクラック17が生じる問題は、マークAが図13のように島状の場合に限らず、平面図である図3、及び図3におけるIV−IV線断面図である図4に示すように、所謂抜きパターンであっても同様である。尚、図3における1点鎖線は、一方基板11の切り出し線Xを示している。
一方基板11及び他方基板12の間隔(セルギャップ)が小さくて一方基板11と他方基板12とが互いに近接して貼り合わせられる場合(例えば垂直配向型の液晶モードや、1枚偏光板タイプの反射型液晶モードの場合では、3μm程度のセルギャップが必要となる)において、より顕在化し易いともいえる。以上のような理由により、一方基板11は正常にスクライブされ難い。
したがって、上記第1の知見と第3の知見とを勘案すると、一方基板11の切断を予定している領域の近傍に、マークを形成することは、そのマークの材料が金属であっても樹脂であっても好ましくないといえる。
(第4の知見)
また、斜視図である図14に示すように、他方基板12における一方基板11側の表面にマークCを形成した状態で、一方基板11の表面にスクライブホイール16によってスクライブ溝14を形成した場合、その一方基板11にクラック18が生じ易くなることがわかった。
例えばアクティブマトリクス型の表示装置では、マークCは配線材料である数1000Å程度の厚みの金属薄膜によって形成される。上記クラック18は、このような金属薄膜からなるマークCを起点として発生し易い。また、マークCが存在しなくても他方基板12における一方基板11側の表面に数μm程度の凹凸が存在しても、一方基板11の切断時にクラックの起点となる。
これは、上記第3の知見と同様に、スクライブ時に一方基板11が撓むことにより、一方基板11が他方基板12上のマークCや凹凸部分と接触して、正常にスクライブされないためであると考えられる。
発明者らの実験によると、ゲート電極を形成する4000Åの厚みの金属薄膜によってマークCが形成されている場合には、そのマークC近傍においてクラック18が生じて不可であると判断される一方、画素電極を形成する1000Åの厚みの透明導電膜によってマークCが形成されている場合には、そのマークC近傍においてクラック18が生じずに可であると判断された。
このように、マークCに適用する材料は、クラック18の発生を防止する観点から、アクティブマトリクス型の表示装置に形成されるゲートバスラインやソースバスラインのような配線材料である数1000Å程度の厚い金属薄膜ではなく、透明導電膜(例えば1000Å程度の厚みのITOやIZO等)であることが好ましい。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
《発明の実施形態1》
図1、図2,図5〜図10は、本発明の実施形態1を示している。本実施形態1では、表示装置の一例として所謂透過型の液晶表示装置1について説明する。
図2は、液晶表示装置1に用いられる液晶セル20を説明するための斜視図である。図1は、図2の一部を拡大して示す拡大斜視図である。
液晶表示装置1は、図2に示すように、液晶セル20と、液晶セル20の背面側(つまり観察者とは反対側)に配置された背面光源部であるバックライト30とを備えている。バックライト30は、液晶セル20に対向配置された板状の導光部材31と、導光部材31の側方に配置された複数の光源32とを有している。光源32には、冷陰極管やLED(発光ダイオード)を適用することができる。
液晶セル20は、対向側基板である一方基板11と、一方基板11に対向して配置された素子側基板である他方基板12と、一方基板11及び他方基板12の間に設けられた液晶層(図示省略)とを備えている。上記液晶層は、一方基板11と他方基板12との間において枠状のシール部材(図示省略)により囲まれて封止されている。上記シール部材には、例えば紫外線硬化樹脂や熱硬化性樹脂等を適用することが可能である。
一方基板11は矩形薄板状のガラス基板によって形成されており、その厚みが0.07mm以上且つ0.3mm以下に形成されている。一方基板11における液晶層側の表面には、図1に示すように、ブラックマトリクスである遮光膜13、カラーフィルター(図示省略)及び共通電極(図示省略)等が形成されている。共通電極は、例えばITO等の透明導電膜によって形成することが可能である。一方基板11における他方基板12と反対側の表面には、偏光板や位相差板等の光学フィルム25が貼り付けられている。光学フィルム25は、一方基板11よりも厚く形成されている。
光学フィルム25を厚膜化する手段としては、例えば偏光板の支持層となる三酢酸セルロースを主体とする樹脂層を意図的に厚くすることが可能である。また、光学フィルム25を一方基板に接合させるための接着層を厚くすることも可能である。さらに、他の手段としては、反射型あるいは反射・透過兼用型の液晶表示装置に好適に用いられる例えば1/4波長板となる位相差板と偏光板とを積層することが考えられる。
また、上記の積層物((1)位相差板と偏光板との積層物)の他にも、(2)視野拡大フィルムと偏光板との積層物、(3)反射型表示の際の散乱反射光を生じせしめるための散乱フィルムと偏光板との積層物、(4)映り込みを低減するための防眩フィルムあるいは反射防止フィルムと偏光板との積層物の構成、のいずれか又は三種以上の組み合わせあっても、光学フィルム25の厚膜化を容易に実現できる。すなわち、光学フィルム25は、第1のフィルムである偏光板と他の第2のフィルムとの積層物であることが好ましく、この第2のフィルムが表示に係るものであればコストアップすることが無く最も好ましい。
特に上記(1)から(4)の構成における第2のフィルムに相当するものは、表示面側の基板すなわち薄型処理される一方基板11に貼り付けられるものであるので、非常に好都合である。なぜならば、散乱フィルムや防眩・反射防止フィルムは、他方基板12の非表示面には全く不要なものであるからである。したがって、非表示面側の他方基板12を一方基板11よりも薄くして、表示に寄与しない補強の目的のためだけの単なる透明フィルムを他方基板12に貼り付けることは製造コストの増加を招くので、本発明のように表示面側の一方基板11を薄く形成することが好ましい。
また、光学フィルム25は、一方基板11よりも一回り小さい矩形薄膜状に形成されている。また、薄くなった一方基板11を保護するために、液晶表示装置1の使用者側表面にアクリル樹脂やガラス等の保護シートを供えてもよい。
一方基板11の中央には、表示に寄与する表示領域28が形成されている。表示領域28は矩形状に形成されており、その表示領域28の外縁よりも外側の領域が、表示に寄与しない矩形枠状の額縁領域29になっている。すなわち、一方基板11上の領域は、表示領域28と額縁領域29とからなっている。
さらに、一方基板11は、他方基板12よりも薄く形成され、一方基板11における他方基板12側の表面には、表面高さが一定である領域36が一方基板11の端辺35に沿って形成されている。言い換えれば、一方基板における他方基板12側の表面には、平坦な領域36が一方基板11の端辺35に沿って形成されている。
ここで、一方基板11の端辺35とは、一方基板11の法線方向から見たときの4つの辺をいい、一方基板11の側壁面を構成している。また、端辺35は、一方基板11が母基板から切り出される際に形成された切り出し線(切断された側面)を構成している。
他方基板12は、矩形薄板状のガラス基板によって形成されており、他方基板12及び一方基板11の厚みの合計が0.6mm以下となるように形成されている。一方基板11が他方基板12よりも薄く形成されているので、液晶セル20全体を所定の厚みに維持してその強度を確保しつつ、遮光膜13が形成された一方基板11の厚みを0.3mm以下にすることができる。
他方基板12は、図2に示すように、一方基板11に貼り付けられた状態で、その一辺側のみが一方基板11よりも側方に突出するようになっている。この側方に突出した領域
が、実装領域26になっている。実装領域26には、液晶セル20を制御するためのFPC(フレキシブルプリント基板)27が実装されている。
FPC等の部材が実装される他方基板12が比較的厚く形成されることは、実装作業が難しくならない点で好ましい。特に、COG実装する場合には、ドライバICを搭載する必要があるために、実装領域26が例えば3〜5mm程度に一方基板11よりも長く張り出される。そうすると、他方基板12が薄くなることは実装領域26に破損の虞れが生じて、不都合になり易い。
尚、基板自体の強度が要求されない場合には、一方基板11及び他方基板12の双方を0.3mm以下の厚みに形成してもよい。例えば、COG実装ではなく、端子数が少ないFPCのみを取り付けるような実装方式では、実装領域26の張り出し長さは2mm以下で済む。したがって、他方基板12を薄膜化しても、上述の不都合は生じにくくなる。さらにこの場合は、遮光膜13を形成した一方基板11を他方基板12よりも厚く形成することが可能である。
また、他方基板12における液晶層側の表面には、モノリシックに形成された行制御回路21及び列制御回路22、配線群23、及び画素(図示省略)等が形成されている。上記画素はマトリクス状に配置され、各画素毎にスイッチング素子であるTFT(薄膜トランジスタ:図示省略)が形成されている。上記配線群23は、各TFTと行制御回路21及び列制御回路22とを接続している。そうして、他方基板12の一方基板11とは反対側に上記バックライト30が配置されている。
そして、遮光膜13は、上記画素同士の間の領域と、上記画素群が形成される表示領域28の外側周囲の領域(つまり額縁領域29)とにそれぞれ形成されている。そうして、遮光膜13は、バックライト30から出射される不要な光を遮光することにより、優れたコントラストを実現すると共に、液晶表示装置1の額縁の美観を保つ所謂見切りとしての役割を担っている。
遮光膜13は、樹脂によって構成されている。また、遮光膜13は、一方基板11における他方基板12側の表面において一方基板11の端辺35に沿って途切れることなく連続して形成されると共に、表示領域28の外縁から一方基板11の端辺35に至るまで形成されている。すなわち、遮光膜13は、上記平坦な領域36に形成されると共に、額縁領域29の全体に隙間無く形成されている。
そして、他方基板12には、図1に示すように、少なくとも一方基板11を切断するための目印であるマークA’,B’,C’が形成されている。言い換えれば、マークA’,B’,C’は、一方基板11と、一方基板11及び他方基板12との何れかを切断する際の切り出し位置を示すマークになっている。
マークA’,B’,C’は、基板法線方向から見て一方基板11又は他方基板12の切り出し線である端辺35に沿って帯状に延びるように形成されている。そして、マークA’及びC’は、透明導電膜によって構成されている。
マークA’及びC’を他方基板12における一方基板11側の表面に形成する場合には、他方基板12に形成される最も薄い薄膜材料によって、マークA’及びC’を形成することが好ましい。例えば、図5及び図5におけるVI−VI線断面図である図6に示すように、他方基板12上の一方基板11側の表面にマークA'及びC'を形成する。すなわち、他方基板12には、画素毎に透明導電膜からなる画素電極が形成されている。画素電極に用いられる透明導電膜は、透過率を確保することが重要視され、また長尺の配線等には用い
られないため、通常、極めて薄く形成される。したがって、このような薄い透明導電膜は、一方基板11の切断時にクラックを生じさせないマークA’及びC’の材料として好適である。
上述のように、一方基板11における他方基板12側の表面には、遮光膜13が一方基板11の切り出し線(切断された側面)に沿って途切れることなく形成されており、マークA’は、一方基板11における他方基板12側の表面に形成されず、他方基板12における一方基板11側の表面に形成されている。
また、一方基板11の切り出し線(つまり端辺35)の近傍領域に対向する他方基板12の一方基板11側表面には、TFTやTFD(薄膜ダイオード)等を構成する金属薄膜を利用してパターニングされたマークが存在しない。そのことにより、他方基板12における一方基板11側の表面は、その表面高さの凹凸が低減されている。
本実施形態1では、他方基板12における一方基板11側の表面であって、一方基板11の切り出し線近傍領域に対向する領域に対し、金属薄膜のマークではなく、上述のように、その金属薄膜よりも薄い透明導電膜によって構成されたマークA’及びC’を設けている。
ところで、金属薄膜を用いたアクティブマトリクス型の液晶表示装置の場合、一般に、他方基板12の表面には比較的凹凸が形成され易い。そこで、例えば平坦化膜等を形成することにより、その他方基板12の表面を、表示領域及び切断予定領域の全体に亘って、一様に平坦化することも可能である。
しかしながら、液晶表示装置では、画素電極が散乱性を有する凹凸反射面を有したり、他方基板12の表面高さを変化させることによって液晶層の厚みが異なるマルチギャップ領域が表示領域28に形成される場合がある。したがって、このような場合には、他方基板12を平坦化することは困難である。
そのため、他方基板12の表示領域(つまり、一方基板11の表示領域28に対向する領域)において任意の凹凸を形成する一方、その周囲の領域であって一方基板11の端辺35の近傍に対向する領域には、金属薄膜からなる島状パターンを形成しないようにして、断面方向の膜構成を揃えて凹凸の形成を避けることが好ましい。
一方、他方基板12における一方基板11側表面の領域であって、一方基板11の切り出し線である端辺35に対向しない領域では、金属薄膜により形成されたマークB’を、他方基板12の切り出し位置を確認できるように形成してもよい。そのことにより、マークB’の視認性を高めることができるため、他方基板12の切り出し作業を容易に行うことができる。さらに、マークB’が比較的厚い金属薄膜により形成されていても、一方基板11の端辺35から十分に離れているために、基板切断による端辺35の形成時にクラックが生じることもない。
尚、いうまでもなく、マークA'によって十分に切り出し位置を確認できる場合には、マークB’は必ずしも必要ではない。また、マザーガラス上における液晶セルの周囲の捨て基板領域に配置した他のマークによって切断位置を確認できるのであれば、マークA'、B'及びC'のいずれかを設けなくてもよく、極端な例としては、いずれのマークも存在しない構成も可能である。
このように、本実施形態1では、切り出し位置を示すマークA’、B’、C’を一律に同一材料で形成せず、切断の仕上がりを考慮して、適宜その構成が異なる点にも特徴があ
る。言い換えれば、一方基板11の端辺35に対向する領域と、一方基板11の端辺35に対向しない領域とでは、マークの材質が異なっている。
尚、止むを得ぬ理由により、一方基板11の他方基板12側表面にマークを配置したい場合も考えられる。この場合は、平面図である図7、及び図7におけるVIII−VIII線断面図である図8に示すように、マークA’を切り出し線Xから所定の距離aだけ離間して配置させることができる。距離aは、例えばスクライブホイールの機械的な位置精度を勘案して50μm以上とする。マークA’は、遮光膜13の一部を切り抜いた抜きパターンによって形成することが可能である。
また、平面図である図9、及び図9におけるX−X線断面図である図10に示すように、切り欠いた遮光膜13の開口部に同程度の膜厚を有する第2の薄膜38を充填し、この第2の薄膜38によってマークA’を構成することも可能である。このとき、マークA’は、基板法線方向から見て切り出し線Xに重なるように配置する。
さらに、開口部から漏れる背面光が目立たないようにすることを勘案すれば、第2の薄膜38には、視感度の低いカラーフィルターである例えば青の着色樹脂を適用することが好ましい。
また、第2の薄膜38からなるマークA’は、例えばL字状に形成すると共に、そのL字状の辺が基板法線方向から見て互いに交差する2本の切り出し線Xに添うように配置させることが好ましい。そのことにより、開口部をより切り出し線Xに近づけることができるので、マークA’の外縁からの光漏れを好適に抑制できる。また、マークA’を単純な長方形に形成して、その一辺を切り出し線Xに添うように配置させてもよい。
−製造方法−
次に、上記液晶表示装置1の製造方法について説明する。
液晶表示装置1は、大型の貼合せ基板母材から複数の液晶セル20を切り出すことによって製造する。すなわち、まず、複数の一方基板11が集合した一方基板母材(図示省略)と、複数の他方基板12が集合した他方基板母材(図示省略)とを、液晶セル毎に配置したシール部材を介して貼り合わせることにより、貼合せ基板母材を形成する。
一方基板母材には、カラーフィルタ等を形成すると共に、遮光膜13を形成する。遮光膜13は、隣接する表示領域28同士の間に隙間無く形成する。他方基板母材には、TFT、画素電極及び配線等をパターン形成すると共に、マークA’,B’,C’をそれぞれ形成する。マークA’,C’は透明導電膜によって形成し、画素電極と同じ工程で形成する。一方、マークB’は、金属薄膜によって形成し、例えば配線等と同じ工程で形成する。
続いて、貼合せ基板母材に対し、スクライブホイールによってスクライブ溝を格子状に形成する。このとき、マークA’,B’,C’を目印として、スクライブホイールを位置決めする。そうして、貼合せ基板母材に圧力を加えることにより、スクライブ溝から亀裂を成長させる。その結果、貼合せ基板母材が切断されて複数の液晶セル20が形成される。また、各液晶セル20には、例えば真空注入法によって液晶が充填して封止される。あるいは、基板母材同士を貼り合わせる際に液晶を充填する所謂滴下注入法を用いることも可能である。
その後、液晶セル20の実装領域26にFPC27等が実装されると共に、バックライト30が液晶セル20の背面側に装着される。以上により、液晶表示装置1が製造される
−実施形態1の効果−
したがって、この実施形態1によると、遮光膜13を樹脂で構成したので基板切断時の不要なバリが抑制され、また切断のスクライブ溝が形成される表面とは反対側に遮光膜13を形成したのでスクライブ溝の形成に伴う遮光膜13の直接の損傷が無い。さらに、スクライブ溝が形成される表面と遮光膜13が形成されている表面との距離が短いので、貼合せ基板母材の切断時にスクライブ溝が形成された表面から遮光膜13が形成された表面に進行する成り行きの亀裂のずれが縮小され、遮光膜13が一方基板11の端辺35に至るまで形成されながらも、その端辺35における破断面が滑らかな液晶表示装置1を得ることができる。また、一方基板11及び他方基板12の総厚が通常の大きさであっても、遮光膜13の破断面が滑らかな液晶表示装置1を得ることができる。さらに、マークA’,B’,C’を配置してもクラックが生じることがなく、基板切断時における製造管理が容易になる。
すなわち、遮光膜13が、一方基板11における他方基板12側の表面において一方基板11の端辺35に沿って途切れることなく連続して形成されると共に、表示領域28の外縁から一方基板11の端辺35に至るまで形成されているので、一方基板11における表示領域28の外側の領域全体を遮光膜13によって覆うことができる。したがって、バックライト30から出射される光のうち表示に利用されない余分な光は、表示領域28の外側においても遮光膜13によって確実に遮光される。
ところで、仮に、一方基板11の切り出し線(端辺35)に沿って形成される遮光膜13が、従来のように金属薄膜によって形成された場合には、その金属薄膜に生じている膜応力が原因となって、端辺35の破断面が歪んで形成されたり、バリが生じる虞れがある。これに対し、本実施形態1では、遮光膜13が樹脂によって構成されているので、そのような膜応力が低減され、破断面の歪みを抑制することできる。つまり、一方基板11の端辺35を精度の良い滑らかな破断面によって構成することができる。
さらに、破断面に露出する遮光膜13が樹脂であるため、金属のような腐食は生じない。さらにまた、遮光膜13は、一方基板11における他方基板12側の表面に形成されているため、切断時にスクライブホイールによって直接に損傷されにくい。
そのことに加え、一方基板11を0.07mm以上且つ0.3mm以下の厚みに形成し、一方基板11が他方基板12よりも薄く形成するようにしたので、貼合せ基板母材の切断時に、スクライブ溝から成長する亀裂が一方基板11に平行な方向にずれる量を低減させることができ、破断面の進行ずれを抑制することができる。そのため、一方基板11の端辺35は、さらに精度の良い切断面によって構成されることとなる。
ここで、一方基板11の厚みが0.07mmよりも小さい場合には、一方基板11の機械的強度を維持することが難しくなるので好ましくない。さらにこの場合、薄く加工された一方基板11を指等で押すと波紋状の表示の乱れが顕著になるので非常に好ましくない。また、一方基板11の厚みが0.3mmよりも大きい場合には、上記破断面の進行ずれが顕著になる点で好ましくない。
さらに、表面高さが一定である領域36を一方基板11の端辺35に沿って形成したので、貼合せ基板母材を切断する際に、一方基板11が不均一に撓みにくくすることができる。そのため、一方基板11に切断時にクラックを生じにくくすることができる。
また、遮光膜13を一方基板11の他方基板12側表面に表示領域28の周囲から少な
くとも切り出し線を越えた外側領域まで一様に形成しておけば、スクライブ・ブレーク法によっても、滑らかな破断面を有する一方基板11が得られる。
そして、他方基板12にマークA’,B’,C’を形成したので、これらが貼合せ基板母材の切断時に少なくとも一方基板11を切断する際の目印となるため、容易且つ正確な切断が可能になる。さらに、マークA’,C’を透明導電膜によって構成したので、他方基板12における例えば画素電極を構成する透明導電膜を利用して上記マークA’,C’を形成できると共に、工程を増加させずに画素電極と同じ工程でマークA’,C’を形成することができる。また、そのマークA’,C’の厚みを画素電極と同じく非常に薄く形成できる。したがって、貼合せ基板母材の切断時に、一方基板の不均一な撓みがさらに抑制される。
加えて、一方基板11における他方基板12と反対側の表面に、一方基板11よりも厚い光学フィルム25を貼り付けるようにしたので、一方基板11を極めて薄く形成したとしても、その光学フィルム25によって、一方基板11の機械的強度を支持することができる。つまり、一方基板11のさらなる薄型化を図ることが可能になる。また、一方基板11における表示面(つまり表示領域28の表面)を指等で押さえられた場合に、その一方基板11の変形を抑えることができるため、表示の乱れを軽減することができる。
そうして、上記液晶セル20をバックライト30と共に筐体に組み込むと、遮光膜13により、より十分なマージンをもって遮光が可能になる。したがって、液晶セル20の周囲からの光漏れを無くして、小さな外形であり且つ美観を損ねない液晶表示装置1を製造することができる。
《その他の実施形態》
上記実施形態1では、ホイルカッターによりスクライブ溝を形成して貼合せ基板母材を切断する所謂スクライブ・ブレーク法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。その他に、例えばレーザーによって局所的に生じる熱応力により、切断の開始点を形成した後に、そこからき裂を進展させる加工方法について適用してもよい。上記第1の知見及び第2の知見は、レーザーによる加工方法であっても有効であるためである。
また、上記実施形態1では、表示装置の例として透過型の液晶表示装置1について説明したが、本発明はこれに限らず、遮光膜を備える一方基板、他方基板及び背面照明部を備える他の表示装置についても、同様に適用することができる。また、液晶表示装置は、透過型に限らず、透過及び反射両用型の液晶表示装置について適用することができる。
以上説明したように、本発明は、遮光膜及び背面照明部を有する表示装置について有用であり、特に、遮光膜を基板の端部切断面まで形成しながらもその端部切断面を滑らかに形成して、遮光性を高める場合に適している。

Claims (5)

  1. 遮光膜が形成された一方基板と、
    上記一方基板に対向して配置された他方基板と、
    上記他方基板の上記一方基板とは反対側に配置された背面照明部とを備えた表示装置であって、
    上記一方基板の中央には、表示に寄与する表示領域が形成され、
    上記遮光膜は、樹脂によって構成され、上記一方基板における上記他方基板側の表面において上記一方基板の端辺に沿って途切れることなく連続して形成されると共に、上記表示領域の外縁から上記一方基板の端辺に至るまで形成され、
    上記一方基板は、0.07mm以上且つ0.3mm以下の厚みに形成され、
    上記一方基板の厚みと上記他方基板の厚みの合計は、0.6mm以下であり、
    上記一方基板における上記他方基板側の表面には、表面高さが一定である領域が上記一方基板の端辺に沿って形成されており、
    上記他方基板には、少なくとも上記一方基板の切り出し位置を示すマークが形成され、
    上記他方基板における上記一方基板に対向しない領域には、当該他方基板における上記一方基板に対向する領域に形成されている上記マークと異なる材質の上記マークが形成されている
    ことを特徴とする表示装置。
  2. 請求項1に記載された表示装置において、
    上記他方基板における上記一方基板に対向する領域に形成されている上記マークは、上記他方基板における上記一方基板に対向しない領域に形成されている上記マークよりも薄い
    ことを特徴とする表示装置。
  3. 請求項1又は2に記載された表示装置において、
    上記他方基板における上記一方基板に対向する領域に形成されている上記マークは、透明導電膜によって構成されている
    ことを特徴とする表示装置。
  4. 請求項1乃至3の何れか1つに記載された表示装置において、
    上記一方基板における上記他方基板と反対側の表面には、上記一方基板よりも厚いフィルムが貼り付けられている
    ことを特徴とする表示装置。
  5. 請求項1乃至4の何れか1つに記載された表示装置において、
    上記一方基板と上記他方基板との間に液晶層が設けられることにより、液晶表示装置に構成されている
    ことを特徴とする表示装置。
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