JP5399805B2 - 表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は表示装置に関し、特に、薄膜トランジスタ又はカラーフィルタを形成した薄いガラス基板あるいは転写した薄膜トランジスタ層を用いた、衝撃に弱い表示パネルの機械的強度を改善した表示装置に関する。
液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス表示装置(有機EL表示装置)など、種々の表示装置が実用化されている。また、これら表示装置を組み込んだ携帯電話や携帯情報端末も提供されている。近年の表示装置においては、表示装置の薄型化、軽量化、フレキシブル化を進めるため、表示装置を形成する基板材料に、特許文献1などの薄ガラス基板や特許文献2などのプラスチック基板を用いることが行われている。
また、特許文献2などに示すように、ガラス基板上に薄膜トランジスタ(TFT)などの機能素子を形成した後に、ガラスを除去または薄膜状にしてプラスチック基板に機能素子を貼り代え、柔軟に変形する表示装置も提案されている。
液晶表示装置や有機EL表示装置等の表示装置は、単に一枚の基板から構成されるものではなく、例えば、図1に示すように、液晶表示装置の表示パネルでは、薄膜トランジスタ(TFT)を形成したガラス基板(GS(TFT))に、カラーフィルタを形成したガラス基板(GS(CF))を対向配置すると共に、基板の周辺部にシール部材SEを配置し、液晶LCを封止している。さらに、その両面に偏光板PP1及びPP2を粘着剤AD1及びAD2で貼り付ける構造となっている。また、有機EL表示装置においても、特許文献3のように、表示パネルに偏光板を貼り付けた構成を採用している。
このように表示装置においては、複数の板状体を重ね合わせて配置することが必要であり、表示装置を構成する表示パネルの厚みがより増加する原因となる。このため、ガラス基板やプラスチック基板の厚みをより一層減少させる必要があり、表示パネルの機械的強度がより脆弱となる。特に、このような表示パネルを有する表示装置は衝撃強度が弱くなるため、携帯電話や携帯情報端末など、多様な衝撃を受ける可能性の高い機器に用いる場合には、大きな問題となっている。
特開2008−39866号公報 特開2008−89994号公報 特開2007−335365号公報
本発明が解決しようとする課題は、上記のような問題を解決し、表示装置を構成する表示パネルの機械的強度を改善し、衝撃強度を高めた表示装置を提供することである。
本発明の表示装置は、上述した課題を解決するため、以下のような特徴を有する。
(1) プラスチック基板と、薄膜トランジスタを含む薄膜トランジスタ層とを有する表示装置において、前記薄膜トランジスタ層は、粘着性及び接着性を有しない樹脂膜と、粘着剤からなる粘着層とを介して、前記プラスチック基板上に配置され、前記薄膜トランジスタ層の前記プラスチック基板側の表面には、前記樹脂膜が形成され、前記樹脂膜の前記プラスチック基板側の表面には前記粘着層が形成され、前記樹脂膜と前記プラスチック基板とが、前記粘着層によって貼り合わされていることを特徴とする。
(2) 上記(1)に記載の表示装置において、前記樹脂膜のリタデーションは5nm以下であることを特徴とする。
(3) 上記(1)または(2)に記載の表示装置において、前記樹脂膜の厚みは100μm以下であることを特徴とする。
(4) 上記(1)乃至(3)のいずれかに記載の表示装置において、前記樹脂膜は、紫外線硬化型又は熱硬化型の樹脂であることを特徴とする。
(5) 上記(1)乃至(4)のいずれかに記載の表示装置において、前記樹脂膜は、前記薄膜トランジスタ層の前記表面に塗布された膜であることを特徴とする。
(6) 上記(1)乃至(5)のいずれかに記載の表示装置において、前記プラスチック基板と対向する第2のプラスチック基板を有し、前記第2のプラスチック基板は、前記薄膜トランジスタ層の前記表面とは反対側の表面に位置して、前記プラスチック基板と貼り合わされていることを特徴とする。
(7) 上記(6)に記載の表示装置において、前記薄膜トランジスタ層はガラス基板上に形成されると共に、前記第2のプラスチック基板と貼り合わされ、前記第2のプラスチック基板と貼り合わされた後に、前記ガラス基板を除去し、前記薄膜トランジスタ層の前記ガラス基板を除去した表面に前記樹脂膜が形成されていることを特徴とする。
) ガラス基板上に薄膜トランジスタ又はカラーフィルタを形成し、該ガラス基板に偏光板を粘着剤で貼り付けた表示装置において、該ガラス基板の該偏光板側の表面に、粘着性及び接着性を有しない樹脂膜を配置することを特徴とする。
) 上記()に記載の表示装置において、該樹脂膜に粘着剤で該偏光板を貼り付けていることを特徴する。
10) 上記()に記載の表示装置において、該樹脂膜に粘着剤でプラスチック基板を貼り付け、さらに、該プラスチック基板に粘着剤で該偏光板を貼り付けていることを特徴とする。
11) 上記()に記載の表示装置において、該ガラス基板上に薄膜トランジスタを形成し、プラスチック基板上にカラーフィルタを形成し、該ガラス基板と該プラスチック基板とを対向して配置した表示パネルと、該ガラス基板の該樹脂膜に粘着剤で他のプラスチック基板を貼り付け、さらに、該他のプラスチック基板に粘着剤で該偏光板を貼り付けていることを特徴とする。
12) 上記()乃至(11)のいずれかに記載の表示装置において、該樹脂膜は、該ガラス基板の周辺に近い領域にのみ形成されていることを特徴とする。
13) 上記()に記載の表示装置において、該樹脂膜は、紫外線硬化型又は熱硬化型の樹脂がコーティングされた後、硬化されたものであることを特徴とする。
14) 上記()に記載の表示装置において、該樹脂膜のリタデーションは5nm以下であることを特徴とする。
15) 上記()に記載の表示装置において、該樹脂膜の厚みは100μm以下であることを特徴とする。
16) 上記()乃至(15)のいずれかに記載の表示装置において、該ガラス基板は、厚さが0.15mm以下であることを特徴とする。
17) 上記()乃至(15)のいずれかに記載の表示装置において、該ガラス基板は、厚さが0.05mm以下であることを特徴とする。
18) 上記(1)乃至(17)のいずれかに記載の表示装置において、液晶表示装置であることを特徴とする。
19) 上記(1)乃至()のいずれかに記載の表示装置において、前記薄膜トランジスタ層は発光層を含むことを特徴とする。
本発明によれば、ガラス基板の偏光板側の表面、あるいは、転写した薄膜トランジスタ層の偏光板側の表面に、粘着性及び接着性を有しない樹脂膜を配置することにより、表示パネルの機械的強度を改善し、特に、衝撃強度の高い表示装置を提供することが可能となる。
従来の表示装置に用いる液晶表示パネルの構造を説明する断面図である。 本発明の表示装置に用いる液晶表示パネルの構造を説明する断面図である。 本発明の表示装置に用いる表示パネルの製造プロセスを説明する第1の実施例である。 本発明の表示装置に用いる表示パネルの製造プロセスを説明する第2の実施例である。 本発明の表示装置に用いる表示パネルの製造プロセスを説明する第3の実施例である。 本発明の表示装置に用いる表示パネルの製造プロセスを説明する第4の実施例である。 本発明の表示装置に用いる有機EL表示パネルの構造を説明する断面図である。 本発明の表示装置に用いる表示パネルの製造プロセスを説明する第5の実施例である。
本発明に係る表示装置について、以下に詳細に説明する。図2は、本発明の表示装置に用いる液晶表示パネルの構造の一例を示す図である。液晶表示パネルの構造としては、薄膜トランジスタ(TFT)を形成したガラス基板(GS(TFT))と、カラーフィルタと形成したガラス基板(GS(CF))とを対向配置し、両基板の周辺部にシール部材SEを配置して、内部に液晶LCを封止している。当然、ガラス基板には、液晶に電界を印加するための電極や液晶の配向を制御する配向膜などが設けられている。薄膜トランジスタを形成したガラス基板には、電極に給電するための給電線や、電極を駆動するトランジスタに信号を印加するための信号線などが設けられている。
本発明の表示装置の特徴は、図2に示すように、少なくとも一方のガラス基板(GS(TFT)又はGS(CF))に、粘着性及び接着性を有しない樹脂膜(RF2又はRF1)を配置することである。このような樹脂膜を基板の表面に配置することにより、基板の機械的強度を格段に高めることが可能となる。特に、ガラス基板の厚みが、0.15mm以下、より好ましくは0.05mm以下の場合には、樹脂膜の存在による表示パネルの機械的強度の増加は、より顕著となる。
粘着性及び接着性を有しない樹脂膜をガラス基板に形成する方法としては、ガラス基板の表面に、紫外線硬化型又は熱硬化型の樹脂をコーティングし、その後、紫外線照射又は加熱を行うことで、コーティング樹脂を硬化することにより、容易に形成することが可能である。
このように形成された樹脂膜は、ガラス基板の表面を覆い、ガラス基板と一体化されるが、樹脂膜の表面は粘着性も接着性も有していない。また、樹脂膜の厚みは、通常は、数μm〜数10μm程度であり、極めて薄いため、表示パネルの厚み増加にほとんど影響しないが、樹脂のコーティングを厚くしたり、重ね塗りなどで樹脂膜の厚さは調整することができるため、表示パネルの厚みを抑制する観点からは、樹脂膜の厚みを100μm以下に設定することが好ましい。
樹脂膜の特性としては、樹脂膜がガラス基板の表面という、表示パネルを構成する画素の近傍に配置されるため、樹脂膜のリタデーションは5nm以下であることが好ましい。これにより、画像の歪みなどの弊害を抑制することが可能となる。
樹脂膜を配置することの影響を評価するため、衝撃試験や曲げ試験を行った。ガラス基板の厚みを0.1mmとした場合に、ステンレス球を用いた衝撃試験(所定の高さから基板に向かってステンレス球を自然落下させることによる破壊試験)では、樹脂膜がある場合には、樹脂膜がない場合で破壊しない限界の高さの8倍程度高さでも、破壊が発生しないことが確認されている。また、同じ基板を用いた曲げ試験(基板を曲げ破壊する限界の曲率を測定する試験)でも、樹脂膜がある場合には、樹脂膜がない場合の1.5倍の曲率まで曲げることが可能であることを確認している。
さらに、図2に示す樹脂膜(RF1又はRF2)は、ガラス基板の表面全体に配置することが、より好ましいが、ガラス基板の周辺に近い領域にのみに樹脂膜を配置した場合でも、一定の機械的強度の増加が期待できる。特に、後述するように、樹脂膜の表面に、粘着剤を用いて偏光板や他の基板(プラスチック基板)などを貼り付ける場合には、周辺領域に樹脂膜を配置しただけでも、ガラス基板の機械的強度を、ガラス基板の表面全体に配置する場合に近い強度まで高めることが可能となる。
本発明の表示装置では、さらに、図2に示すように、偏光板(PP1又はPP2。偏光板の厚みは約100μm)が粘着剤(AD1又はAD2。粘着剤の厚みは、20μm程度。)を介してガラス基板(GS(CF)又はGS(TFT))に貼り付けられている。このように多層の板状体を貼り付けて表示パネルを構成しても、樹脂膜(RF1又はRF2)を配置するため、ガラス基板を0.15mm以下、さらには、0.05mm以下まで薄くでき、表示パネル全体の厚さを薄くすることが可能となる。
以下では、本発明の表示装置に用いる各種の表示パネルについて、各々の製造プロセスを説明する。
図3は、表示パネルの製造プロセスに係る第1の実施例であり、図2に示す表示パネルを作製する工程を説明している。
工程(1)では、従来の工法にてガラス基板を用いた液晶表示セル(LCDセル)を作成する。この際、ガラス基板の厚みは0.5mmであり、基板間の液晶LCの層厚みは4μm程度である。当然、ガラス基板(GS(CF))には、カラーフィルタなどがガラス基板上に形成されており、ガラス基板(GS(TFT))には、薄膜トランジスタなどがガラス基板上に形成されている。
工程(2)では、ガラス基板を機械研磨及び/またはHFエッチングにより、厚みを0.15mmまで薄くする。当然、ガラス基板の厚みを0.05mmまで薄くすることも可能である。
次に、工程(3)では、薄くしたガラス基板に紫外線硬化型樹脂をスピンコート法やスリットコート法などで塗布し、さらに、紫外線(UV)を照射し、コーティングした樹脂膜を硬化させる。樹脂膜は任意に設定可能であるが、0.5μm〜100μmの範囲で設定が可能である。なお、紫外線硬化型樹脂に替えて、熱硬化型樹脂を採用することもできる。
最後に、工程(4)で、樹脂膜(RF1又はRF2)の表面に粘着剤(AD1又はAD2)付きの偏光板(PP1又はPP2)を貼り付ける。
図4は、表示パネルの製造プロセスに係る第2の実施例であり、液晶表示セルの両側にプラスチック基板を貼り付けた液晶表示パネルを作製する工程を説明している。
図4の工程(1)〜(3)までは、図3に係る工程(1)〜(3)と同様である。工程(4)において、樹脂層(RF1又はRF2)の表面に粘着剤(AD1又はAD2)を塗付し、プラスチック基板(厚み、0.1mm。PL1又はPL2)を貼り付ける。
最後に、工程(5)で、プラスチック基板(PL1又はPL2)の表面に粘着剤(AD3又はAD4)付きの偏光板(PP1又はPP2)を貼り付ける。
図5は、表示パネルの製造プロセスに係る第3の実施例であり、液晶表示セルをガラス基板とプラスチック基板の異なる材料の基板で構成すると共に、ガラス基板側に他のプラスチック基板を貼り付けた液晶表示パネルを作製する工程を説明している。
工程(1)では、厚み0.1mmのプラスチック基板(PL(CF))にカラーフィルタを形成し、厚さ0.5mmのガラス基板(GS(TFT))に薄膜トランジスタ(TFT)を形成し、両者を貼り合せると共に、両基板間にシール部材SEを配置し、内部に液晶LCを封入して液晶表示セルを作成する。基板間の液晶LCの層厚みは4μm程度である。
工程(2)では、TFTを形成したガラス基板を機械研磨及び/またはHFエッチングにより、厚みを0.15mmまで薄くする。当然、ガラス基板の厚みを0.05mmまで薄くすることも可能である。
工程(3)では、薄くしたガラス基板(GS(TFT))に紫外線硬化型樹脂をスピンコート法やスリットコート法などで塗布し、さらに、紫外線(UV)を照射し、コーティングした樹脂膜(RF3)を硬化させる。樹脂膜は任意に設定可能であるが、0.5μm〜100μmの範囲で設定が可能である。なお、紫外線硬化型樹脂に替えて、熱硬化型樹脂を採用することもできるが、硬化時の加熱により、プラスチック基板(PL(CF))が変形したり、光透過性が低下することがない範囲の硬化温度を有する樹脂を用いる。
工程(4)では、樹脂層(RF3)の表面に粘着剤(AD5)を塗付し、プラスチック基板(厚み、0.1mm。PL3)を貼り付ける。
最後に、工程(5)で、プラスチック基板(PL(CF)又はPL3)の表面に粘着剤(AD6又はAD7)付きの偏光板(PP1又はPP2)を貼り付ける。
図6は、表示パネルの製造プロセスに係る第4の実施例であり、ガラス基板を途中で除去した薄膜トランジスタ層(TFTL)とプラスチック基板との間に液晶層を有する液晶表示セルであり、該薄膜トランジスタ層に他のプラスチック基板を貼り付けた液晶表示パネルを作製する工程を説明している。
工程(1)では、厚み0.1mmのプラスチック基板(PL(CF))にカラーフィルタを形成し、厚さ0.5mmのガラス基板(GS)の表面に薄膜トランジスタ層(TFT)を形成し、両者を貼り合せると共に、両者間にシール部材SEを配置し、内部に液晶LCを封入して液晶表示セルを作成する。基板間の液晶LCの層厚みは4μm程度である。
工程(2)では、TFT層を保持しているガラス基板を機械研磨及び/またはHFエッチング、あるいは転写法により除去する。
工程(3)では、TFT層(TFTL)の表面に、紫外線硬化型樹脂をスピンコート法やスリットコート法などで塗布し、さらに、紫外線(UV)を照射し、コーティングした樹脂膜(RF4)を硬化させる。樹脂膜は任意に設定可能であるが、0.5μm〜100μmの範囲で設定が可能である。なお、紫外線硬化型樹脂に替えて、熱硬化型樹脂を採用することもできるが、硬化時の加熱により、プラスチック基板(PL(CF))が変形したり、光透過性が低下することがない範囲の硬化温度を有する樹脂を用いる。
工程(4)では、樹脂層(RF4)の表面に粘着剤(AD8)を塗付し、プラスチック基板(厚み、0.1mm。PL4)を貼り付ける。
最後に、工程(5)で、プラスチック基板(PL(CF)又はPL4)の表面に粘着剤(AD9又はAD10)付きの偏光板(PP1又はPP2)を貼り付ける。
図6に示す実施例は、表示パネル自体にガラス基板は存在しないが、他の実施例において、ガラス基板が薄膜トランジスタを保持する代わりに、薄膜トランジスタ層自体が層形状を維持できる場合には、他の実施例と同様に樹脂膜を用いて表示パネルの機械的強度を向上させることが可能となる。
次に、図7に示すような有機エレクトロルミネッセント表示装置(有機EL表示装置)について、本発明を適用した実施例について説明する。
図7に示す有機EL表示装置の表示パネルは、ガラス基板(GS2)の表面に薄膜トランジスタ(TFT)回路などを設けたTFT層(層厚み、0.5〜3μm。TFTL)や発光層となる有機EL層(層厚み、0.5〜3μm。OELL)などが形成・配置されている。そして発光層を含む発光部は、対向基板となるガラス基板(GS1)とシール部材SEにより密封される。また、2つのガラス基板(GS1,GS2)の間には粘着剤ADが充填され、両者をより密着させている。
有機EL表示装置においては、特許文献3に示すように、表示パネルに偏光板を貼り付ける場合があり、このような有機EL表示装置の表示パネルに対しても本発明が適用可能であることを、以下に示す表示パネルの製造プロセスに係る第5の実施例で説明する。
工程(1)では、従来の工法により、ガラス基板(各々の基板の厚み、0.5mm)を用いた有機ELセルを作製する。下側のガラス基板(GS(TFT))には、発光部の駆動制御を行う薄膜トランジスタや発光層などが形成されている。2つのガラス基板間の形成される有機EL層(OELL)の厚みは、約10μm程度である。
工程(2)では、2つのガラス基板を機械研磨及び/またはHFエッチングにより、厚み0.15mmまで薄くする。より好ましくは、厚み0.05mm以下まで薄くすることも可能である。
工程(3)では、各ガラス基板の表面に、紫外線硬化型樹脂をスピンコート法やスリットコート法などで塗布し、さらに、紫外線(UV)を照射し、コーティングした樹脂膜(RF1.RF2)を硬化させる。樹脂膜は任意に設定可能であるが、0.5μm〜100μmの範囲で設定が可能である。なお、紫外線硬化型樹脂に替えて、熱硬化型樹脂を採用することもできるが、硬化時の加熱により、有機EL層などの熱による損傷を与えない範囲の硬化温度を有する樹脂を用いる。
工程(4)では、粘着剤(AD)付きの偏光板PPを、一方の樹脂膜(RF1)の表面に貼り付けることで、有機EL表示装置の表示パネルが完成する。
図8の実施例においても、薄いガラス基板の機械的強度を高めるため、樹脂膜(RF1,RF2)が効果的に機能している。
以上のように、本発明によれば、表示装置を構成する表示パネルの機械的強度を改善し、衝撃強度を高めた表示装置を提供することが可能となる。
AD,AD1〜10 粘着剤
GS,GS1〜2 ガラス基板
GS(CF) カラーフィルタ付きガラス基板
GS(TFT) 薄膜トランジスタ付きガラス基板
LC 液晶
PL1〜3 プラスチック基板
PL(CF) カラーフィルタ付きプラスチック基板
PP,PP1〜2 偏光板
RF1〜4 樹脂膜
SE シール部材
TFTL 薄膜トランジスタ層
OELL 有機エレクトロルミネッセンス層

Claims (9)

  1. プラスチック基板と、薄膜トランジスタを含む薄膜トランジスタ層とを有する表示装置において、
    前記薄膜トランジスタ層は、粘着性及び接着性を有しない樹脂膜と、粘着剤からなる粘着層とを介して、前記プラスチック基板上に配置され、
    前記薄膜トランジスタ層の前記プラスチック基板側の表面には、前記樹脂膜が形成され、
    前記樹脂膜の前記プラスチック基板側の表面には前記粘着層が形成され、
    前記樹脂膜と前記プラスチック基板とが、前記粘着層によって貼り合わされていることを特徴とする表示装置。
  2. 請求項1に記載の表示装置において、前記樹脂膜のリタデーションは5nm以下であることを特徴とする表示装置。
  3. 請求項1又は2に記載の表示装置において、前記樹脂膜の厚みは100μm以下であることを特徴とする表示装置。
  4. 請求項1乃至3のいずれかに記載の表示装置において、前記樹脂膜は、紫外線硬化型又は熱硬化型の樹脂であることを特徴とする表示装置。
  5. 請求項1乃至4のいずれかに記載の表示装置において、前記樹脂膜は、前記薄膜トランジスタ層の前記表面に塗布された膜であることを特徴とする表示装置。
  6. 請求項1乃至5のいずれかに記載の表示装置において、前記プラスチック基板と対向する第2のプラスチック基板を有し、
    前記第2のプラスチック基板は、前記薄膜トランジスタ層の前記表面とは反対側の表面に位置して、前記プラスチック基板と貼り合わされていることを特徴とする表示装置。
  7. 請求項6に記載の表示装置において、前記薄膜トランジスタ層はガラス基板上に形成されると共に、前記第2のプラスチック基板と貼り合わされ、
    前記第2のプラスチック基板と貼り合わされた後に、前記ガラス基板を除去し、
    前記薄膜トランジスタ層の前記ガラス基板を除去した表面に前記樹脂膜が形成されていることを特徴とする表示装置。
  8. 請求項1乃至のいずれかに記載の表示装置において、液晶表示装置であることを特徴とする表示装置。
  9. 請求項1乃至7のいずれかに記載の表示装置において、前記薄膜トランジスタ層は発光層を含むことを特徴とする表示装置。
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