JP5427683B2

JP5427683B2 - 表示装置

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Publication number: JP5427683B2
Application number: JP2010096323A
Authority: JP
Inventors: 靖川田; 希佐子二ノ宮
Original assignee: Japan Display Inc
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2010-04-19
Filing date: 2010-04-19
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2030-04-19
Also published as: JP2011227261A

Description

本発明の実施形態は、表示装置に関する。

液晶表示装置に代表される平面表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、パーソナルコンピュータなどのＯＡ機器やテレビなどの表示装置として各種分野で利用されている。近年では、平面表示装置は、携帯電話やＰＤＡ（ｐｅｒｓｏｎａｌｄｉｇｉｔａｌａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの携帯情報端末機器の表示装置としても利用されている。このような各種分野で利用される平面表示装置には、性能面もさることながら、デザイン性、携帯性などの観点から、よりいっそうの薄型化及び軽量化の要求が高まっている。

特開２００８−１３２６４３号公報

本実施形態の目的は、薄型化及び軽量化が可能であり、しかも、信頼性の高い表示装置を提供することにある。

本実施形態によれば、
第１基板と、前記第１基板に対向配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置された光スイッチング機能層と、を備え、前記第１基板及び前記第２基板の各々は、プラスチック基板と、前記プラスチック基板の前記光スイッチング機能層が配置される内面をカバーする第１ガス遮蔽体と、前記プラスチック基板の外面をカバーするとともに前記第１ガス遮蔽体よりもガスバリア性能が低い第２ガス遮蔽体と、を有することを特徴とする表示装置が提供される。

図１は、本実施形態における液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。図２は、図１に示した液晶表示装置の構造を概略的に示す断面図である。図３は、本実施形態の他の構成例を説明するための液晶表示パネルの概略断面図である。図４は、本実施形態の他の構成例を説明するための液晶表示パネルの概略断面図である。

以下、本実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態では、表示装置の一例として液晶表示装置について説明するが、この例に限らない。

図１は、本実施形態における液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。

すなわち、液晶表示装置は、例えば、アクティブマトリクスタイプの液晶表示装置であって、液晶表示パネルＬＰＮを備えている。この液晶表示パネルＬＰＮは、アレイ基板ＡＲと、アレイ基板ＡＲに対向配置された対向基板ＣＴと、アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの間に配置された光スイッチング機能層としての液晶層ＬＱと、を備えて構成されている。これらのアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとは、シール材ＳＥによって貼り合わせられている。

このような液晶表示パネルＬＰＮは、画像を表示する表示エリアすなわちアクティブエリアＤＳＰを備えている。このアクティブエリアＤＳＰは、例えば四角形状（特に長方形状）に形成され、ｍ×ｎ個のマトリクス状に配置された複数の画素ＰＸによって構成されている（但し、ｍ及びｎは正の整数である）。

アレイ基板ＡＲは、アクティブエリアＤＳＰにおいて、第１方向Ｈに沿ってそれぞれ延出したｎ本のゲート線Ｙ（Ｙ１〜Ｙｎ）、第１方向Ｈに直交する第２方向Ｖに沿ってそれぞれ延出したｍ本のソース線Ｘ（Ｘ１〜Ｘｍ）、各画素ＰＸにおいてゲート線Ｙ及びソース線Ｘと電気的に接続されたｍ×ｎ個のスイッチング素子ＳＷ、各画素ＰＸにおいてスイッチング素子ＳＷに各々電気的に接続されたｍ×ｎ個の画素電極ＥＰ、ゲート線Ｙと同様に第１方向Ｈに沿って延出した補助容量線ＡＹなどを備えている。保持容量Ｃｓは、画素電極ＥＰと補助容量線ＡＹとの間に形成される。

スイッチング素子ＳＷは、例えば、ｎチャネル薄膜トランジスタによって構成されている。スイッチング素子ＳＷのゲート電極ＷＧは、ゲート線Ｙに電気的に接続されている（あるいは、ゲート電極ＷＧはゲート線Ｙと一体的に形成されている）。スイッチング素子ＳＷのソース電極ＷＳは、ソース線Ｘに電気的に接続されている（あるいは、ソース電極ＷＳはソース線Ｘと一体に形成されている）。スイッチング素子ＳＷのドレイン電極ＷＤは、画素電極ＥＰに電気的に接続されている。

ｎ本のゲート線Ｙは、それぞれアクティブエリアＤＳＰの外側に引き出され、ゲートドライバＹＤに接続されている。ｍ本のソース線Ｘは、それぞれアクティブエリアＤＳＰの外側に引き出され、ソースドライバＸＤに接続されている。なお、ゲートドライバＹＤ及びソースドライバＸＤを構成する少なくとも一部は、アレイ基板ＡＲに備えられていても良い。これらのゲートドライバＹＤ及びソースドライバＸＤは、コントローラＣＮＴによって制御される。

一方、対向基板ＣＴは、アクティブエリアＤＳＰにおいて、対向電極ＥＴなどを備えている。この対向電極ＥＴは、各画素ＰＸの画素電極ＥＰと対向している。

なお、液晶表示パネルＬＰＮの構成は、上記した構成に限らず、対向電極ＥＴは画素電極ＥＰと同一の基板であるアレイ基板ＡＲに備えられても良い。また、液晶モードについて特に制限はなく、ＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）モード、ＯＣＢ（ＯｐｔｉｃａｌｌｙＣｏｍｐｅｎｓａｔｅｄＢｅｎｄ）モード、ＶＡ（ＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｅｄ）モードなどの主として縦電界を利用するモードや、ＩＰＳ（Ｉｎ−ＰｌａｎｅＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（ＦｒｉｎｇｅＦｉｅｌｄＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードなどの主として横電界を利用するモードなどが適用可能である。

図２は、図１に示した液晶表示パネルの構造を概略的に示す断面図である。

すなわち、液晶表示パネルＬＰＮを構成するアレイ基板ＡＲは、第１支持基板１０を用いて形成されている。この第１支持基板１０は、プラスチック基板１１と、プラスチック基板１１の内面、つまり液晶層ＬＱが配置される側の面１１Ａをカバーする第１ガス遮蔽体１２と、プラスチック基板１１の外面、つまり液晶層ＬＱが配置される側と反対側の面１１Ｂをカバーする第２ガス遮蔽体１３と、を有している。プラスチック基板１１、第１ガス遮蔽体１２、及び、第２ガス遮蔽体１３は、ともに光透過性を有する絶縁材料によって形成されている。ここでの第１ガス遮蔽体１２及び第２ガス遮蔽体１３は、主として、酸素及び水蒸気といったガス成分の透過を遮蔽するものである。

プラスチック基板１１は、例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリイミドなどの材料によって形成されたエンジニアリングプラスチック基板である。

第１ガス遮蔽体１２は、アレイ基板ＡＲに備えられたスイッチング素子ＳＷや画素電極ＥＰ、絶縁膜１５などを形成するに際して、成膜プロセスやパターニングプロセスなどにおいて高温環境に曝されることから、機械的強度が高く、且つ、耐熱性を有する基材によって形成されることが望ましい。

ここでは、第１ガス遮蔽体１２は、例えば、ガラス基板や石英基板によって構成されている。図示した例では、第１ガス遮蔽体１２は、ガラス基板によって構成されている。このようなガラス基板は、例えば、その一方の面にスイッチング素子ＳＷや、このスイッチング素子ＳＷに電気的に接続された画素電極ＥＰなどが形成された後に、他方の面が化学的研磨処理あるいは機械的研磨処理によって研磨され、１５０μｍ以下の厚さに形成されている。このようにして形成された第１ガス遮蔽体１２は、その他方の面がプラスチック基板１１の内面１１Ａに貼り合わせられている。

第２ガス遮蔽体１３は、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）などの各種無機化合物からなる無機膜からなる単層構造体である。このような第２ガス遮蔽体１３は、第１ガス遮蔽体１２よりもガスバリア性能が低い。図示した例では、第２ガス遮蔽体１３は、酸化シリコンの単層構造体であり、例えば、真空成膜により、プラスチック基板１１の外面１１Ｂに形成されている。

このような構成のアレイ基板ＡＲでは、液晶層ＬＱに接する面に第１配向膜ＡＬ１が配置されている。また、アレイ基板ＡＲは、第１支持基板１０を構成する第２ガス遮蔽体１３の上に配置された第１光学素子ＯＤ１を備えている。この第１光学素子ＯＤ１は、少なくとも第１偏光板ＰＬ１を有している。なお、第１光学素子ＯＤ１は、必要に応じて位相差板を有していてもよい。

一方で、液晶表示パネルＬＰＮを構成する対向基板ＣＴは、第２支持基板２０を用いて形成されている。この第２支持基板２０の構成は、第１支持基板１０の構成と同様に、プラスチック基板２１と、プラスチック基板２１の内面、つまり液晶層ＬＱが配置される側の面２１Ａをカバーする第１ガス遮蔽体２２と、プラスチック基板２１の外面、つまり液晶層ＬＱが配置される側と反対側の面２１Ｂをカバーする第２ガス遮蔽体２３と、を有している。

プラスチック基板２１、第１ガス遮蔽体２２、及び、第２ガス遮蔽体２３は、ともに光透過性を有する絶縁材料によって形成されている。プラスチック基板２１は、プラスチック基板１１と同様のエンジニアリングプラスチック基板である。

第１ガス遮蔽体２２は、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）などの各種無機化合物からなる無機膜と、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの各種有機化合物からなる有機膜と、を積層した多層構造体である。図示した例では、第１ガス遮蔽体２２は、２層構造であり、有機膜２２１がプラスチック基板２１の内面２１Ａに成膜され、無機膜２２２が有機膜２２１の上に成膜されている。なお、図示した例に限らず、第１ガス遮蔽体２２は、無機膜２２２がプラスチック基板２１の内面２１Ａに成膜され、有機膜２２１が無機膜２２２の上に成膜された２層構造であってもよく、有機膜２２１と無機膜２２２の積層順にかかわらず、略同等のガスバリア性能が得られる。

第２ガス遮蔽体２３は、第２ガス遮蔽体１３と同様の無機膜からなる単層構造体である。このような第２ガス遮蔽体１３は、第１ガス遮蔽体１２よりもガスバリア性能が低い。この第２ガス遮蔽体２３は、プラスチック基板２１の外面２１Ｂに成膜されている。

対向基板ＣＴは、第２支持基板２０を構成する第１ガス遮蔽体２２と液晶層ＬＱとの間に配置された対向電極ＥＴなどを備えている。対向電極ＥＴは、第２配向膜ＡＬ２によって覆われている。また、対向基板ＣＴは、第２支持基板２０を構成する第２ガス遮蔽体２３の上に配置された第２光学素子ＯＤ２を備えている。この第２光学素子ＯＤ２は、少なくとも第２偏光板ＰＬ２を有している。なお、第２光学素子ＯＤ２は、必要に応じて位相差板を有していてもよい。

本実施形態によれば、薄型及び軽量化が可能となる。加えて、アレイ基板ＡＲを構成する第１支持基板１０及び対向基板ＣＴを構成する第２支持基板２０の各々は、プラスチック基板１１及び２１を基材として用いており、十分な柔軟性を有する付与することが可能となる。

また、本実施形態によれば、第１支持基板１０を構成する第１ガス遮蔽体１２及び第２ガス遮蔽体１３は非対称構造であり、しかも、主に酸素や水蒸気といったガス成分に対するガスバリア性能については第２ガス遮蔽体１３の方が第１ガス遮蔽体１２よりも低い。このため、プラスチック基板１１に浸入したガス成分あるいはプラスチック基板１１に含まれていたガス成分が第１ガス遮蔽体１２を透過して液晶層ＬＱ側に浸入することを抑制できる。特に、第１ガス遮蔽体１２として薄板のガラス基板を適用した場合には、高性能ガス遮蔽体として機能するため、第１支持基板１０側から液晶層ＬＱへのガス成分の浸入が抑制される。

加えて、プラスチック基板１１から第２ガス遮蔽体１３を介して外部にガス成分を排除することが可能となる。このため、第１支持基板１０の内部のガス圧が高くなる環境下であっても、ガス成分を長期的に容易に排除できるため、体積膨張したガスの突沸などに起因したガス遮蔽体の破壊を抑制することが可能となる。

このように、液晶層ＬＱへのガス成分の浸入を抑制するのに十分なガスバリア性能を有するとともに、ガス遮蔽体の破壊を抑制することができ、高い信頼性を得ることが可能となる。

同様に、第２支持基板２０を構成する第１ガス遮蔽体２２及び第２ガス遮蔽体２３は非対称構造であり、しかも、ガスバリア性能については第２ガス遮蔽体２３の方が第１ガス遮蔽体２２よりも低い。このような構成によれば、第２支持基板２０についても第１支持基板１０と同様の効果が得られる。特に、この第２支持基板２０においては、ガラス基板を適用していないため、ガラス基板を適用した場合と比較して、軽量化、柔軟性、耐衝撃性の向上が可能となる。

なお、本実施形態において、ガスバリア性能は、カルシウム腐食法による水蒸気透過度測定装置を使用して測定した。

また、上述した例では、第２ガス遮蔽体１３及び２３は、いずれも無機膜からなる単層構造体であったが、無機膜と有機膜とを積層した多層構造体であっても良い。この場合であっても、第２ガス遮蔽体のガスバリア性能は第１ガス遮蔽体のガスバリア性能よりも低く設定されることが、ガス遮蔽体の破壊を回避しつつガスバリア性能を維持する点で重要である。

次に、本実施形態の他の構成例について説明する。

図３は、本実施形態の他の構成例を説明するための液晶表示パネルの概略断面図である。なお、この図３では、説明に必要な主要部のみを図示している。

アレイ基板ＡＲを構成する第１支持基板１０は、図２に示した例と同様に、プラスチック基板１１、プラスチック基板１１の内面１１Ａに貼り合わせられたガラス基板からなる第１ガス遮蔽体１２、及び、プラスチック基板１１の外面１１Ｂに成膜された酸化シリコン（ＳｉＯｘ）の単層構造体からなる第２ガス遮蔽体１３を有している。

このアレイ基板ＡＲにおいて、第１支持基板１０と液晶層ＬＱとの間には画素電極ＥＰなどが形成されている。また、第１支持基板１０の第２ガス遮蔽体１３の上には、第１光学素子ＯＤ１が貼付されている。

一方、対向基板ＣＴを構成する第２支持基板２０は、プラスチック基板２１、プラスチック基板２１の内面に形成された第１ガス遮蔽体２２、及び、プラスチック基板２１の外面に形成された第２ガス遮蔽体２３を有している。

第１ガス遮蔽体２２は、プラスチック基板２１の内面２１Ａに成膜されたアクリル系樹脂からなる有機膜２２１、有機膜２２１の上に成膜された酸化シリコン（ＳｉＯｘ）からなる無機膜２２２、及び、無機膜２２２の上に成膜されたアクリル系樹脂からなる有機膜２２３の３層構造である。有機膜２２１及び２２３は、例えば、スピンコートなどの手法で塗布することによって形成される。無機膜２２２は、例えば、真空成膜などの手法によって形成される。

第２ガス遮蔽体２３は、プラスチック基板２１の外面２１Ｂに成膜された酸化シリコン（ＳｉＯｘ）からなる無機膜の単層構造体である。この第２ガス遮蔽体２３のガスバリア性能は、第１ガス遮蔽体２２のガスバリア性能よりも低い。

この対向基板ＣＴにおいて、第２支持基板２０と液晶層ＬＱとの間には対向電極ＥＴなどが形成されている。また、第２支持基板２０の第２ガス遮蔽体２３の上には、第２光学素子ＯＤ２が貼付されている。

このような構成例においても、上記した例と同様の効果が得られる。なお、ここに示した第１ガス遮蔽体１２及び２２の材料、第２ガス遮蔽体１３及び２３の材料は一例であって、他の材料であっても良い。

次に、本実施形態の他の構成例について説明する。

図４は、本実施形態の他の構成例を説明するための液晶表示パネルの概略断面図である。なお、この図４では、説明に必要な主要部のみを図示している。

アレイ基板ＡＲを構成する第１支持基板１０は、プラスチック基板１１、第１ガス遮蔽体１２、及び、第２ガス遮蔽体１３を有している。第１ガス遮蔽体１２は、図２に示した例と同様に、プラスチック基板１１の内面１１Ａに貼り合わせられたガラス基板である。第２ガス遮蔽体１３は、プラスチック基板１１の外面１１Ｂに成膜されたアクリル系樹脂からなる有機膜１３１、及び、有機膜１３１の上に成膜された酸化シリコン（ＳｉＯｘ）からなる無機膜１３２の２層構造である。この第２ガス遮蔽体１３のガスバリア性能は、第１ガス遮蔽体１２のガスバリア性能よりも低い。

一方、対向基板ＣＴを構成する第２支持基板２０は、プラスチック基板２１、第１ガス遮蔽体２２、及び、第２ガス遮蔽体２３を有している。第１ガス遮蔽体２２は、図３に示した例と同様に、プラスチック基板２１の内面２１Ａに成膜されたアクリル系樹脂からなる有機膜２２１、有機膜２２１の上に成膜された酸化シリコン（ＳｉＯｘ）からなる無機膜２２２、及び、無機膜２２２の上に成膜されたアクリル系樹脂からなる有機膜２２３の３層構造である。第２ガス遮蔽体２３は、プラスチック基板２１の外面２１Ｂに成膜されたアクリル系樹脂からなる有機膜２３１、及び、有機膜２３１の上に成膜された酸化シリコン（ＳｉＯｘ）からなる無機膜２３２の２層構造である。この第２ガス遮蔽体２３のガスバリア性能は、第１ガス遮蔽体２２のガスバリア性能よりも低い。

以上説明したように、本実施形態によれば、薄型化及び軽量化が可能であり、しかも、信頼性の高い表示装置を提供することができる。

なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

例えば、上述した本実施形態においては、表示装置として、液晶表示装置を例に説明したが、光スイッチング機能層として、有機ＥＬ素子や、エレクトロクロミック素子や、電気泳動素子を備えた表示装置についても、同様の構成が適用可能である。

ＬＰＮ…液晶表示パネルＡＲ…アレイ基板ＣＴ…対向基板ＬＱ…液晶層
ＤＳＰ…アクティブエリアＰＸ…画素
ＳＷ…スイッチング素子ＥＰ…画素電極ＥＴ…対向電極
１０…第１支持基板
１１…プラスチック基板１２…第１ガス遮蔽体１３…第２ガス遮蔽体
２０…第２支持基板
２１…プラスチック基板２２…第１ガス遮蔽体２３…第２ガス遮蔽体

Claims

第１プラスチック基板と、前記第１プラスチック基板の内面をカバーしガラス基板又は石英基板によって構成された第１ガス遮蔽体と、前記第１プラスチック基板の外面をカバーするとともに前記第１ガス遮蔽体よりもガスバリア性能が低い第２ガス遮蔽体と、前記第１ガス遮蔽体の上に形成されたスイッチング素子と、を備えた第１基板と、
前記第１基板に対向配置された第２基板であって、第２プラスチック基板と、前記第２プラスチック基板の内面をカバーする第３ガス遮蔽体と、前記第２プラスチック基板の外面をカバーするとともに前記第３ガス遮蔽体よりもガスバリア性能が低い第４ガス遮蔽体と、を備えた第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に配置された光スイッチング機能層と、
を備えたことを特徴とする表示装置。
前記第３ガス遮蔽体及び前記第４ガス遮蔽体は、有機膜及び無機膜を積層した多層構造体であり、前記第４ガス遮蔽体を構成する層数は、前記第３ガス遮蔽体を構成する層数よりも少ないことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記第３ガス遮蔽体は有機膜及び無機膜を積層した多層構造体であり、前記第４ガス遮蔽体は無機膜からなる単層構造体であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記第３ガス遮蔽体は、前記第２プラスチック基板上に形成された第１有機膜と、前記第１有機膜の上に形成された無機膜と、前記無機膜の上に形成された第２有機膜と、を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。